BR112013019010B1

BR112013019010B1 - método para aumentar a eficiência, e equipamento para processar termicamente um óxido metálico tal como um óxido de ferro, com material carbonáceo para produzir o metal lïquido

Info

Publication number: BR112013019010B1
Application number: BR112013019010A
Authority: BR
Inventors: Calderon Albert; Owen Mccarthy Richard; James Laubis Terry
Original assignee: Energy Independence Of America Corp
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2020-02-04
Also published as: US20120192677A1; EP2668301B1; KR101863983B1; BR112013019010A2; JP2014510193A; EP2668301A4; CN103392013A; EP2668301A1; RU2594927C2; KR20140027099A; WO2012102843A1; US8557014B2; JP5860064B2; RU2013139665A; ES2741891T3; CN103392013B; AU2012209477B2

Abstract

método para aumentar a eficiência, e equipamento para processar termicamente um óxido metálico tal como um óxido de ferro, com material carbonâceo para produzir o metal lìquido um método e equipamento de metalização de base carbonácea onde um óxido metálico é convertido em intermediário metalizado contendo carbono que é derretido em um forno de canal de indução para produzir metal líquido a partir do referido óxido metálico. na aplicação de minério de ferro na forma de finos ou de concentrado, o uso de carvão de baixo custo irá reduzir grandemente os custos operacionais e de investimento em virtude da eliminação da aglomeração do minério, produção de coque e de operação do alto-forno. o ferro líquido assim produzido é eficientemente convertido em aço num forno de produção de aço, como um forno básico de oxigênio (bof) , especialmente quando ele está fisicamente integrado ao forno de canal de indução, onde o ferro líquido é diretamente vertido no bof integrado pelo forno de canal de indução, produzindo aço a baixo custo, pouca perda de calor, e emissões mínimas.

Description

MÉTODO PARA AUMENTAR A EFICIÊNCIA, E EQUIPAMENTO PARA PROCESSAR TERMICAMENTE UM ÓXIDO METÁLICO TAL COMO UM ÓXIDO DE FERRO, COM MATERIAL CARBONÁCEO PARA PRODUZIR O METAL LÍQUIDO

A presente invenção está relacionada à produção de ferro e aço e é um aperfeiçoamento à Patente norteamericana No. 6.409.790 Bl, depositada em 25 de Junho de 2002, a seguir referida como a patente referenciada.

Esta patente referenciada descreve um método e equipamento para a prática da metalurgia de base carbonácea, e no caso específico da produção de ferro líquido, duas etapas distintas estão envolvidas. A primeira etapa compreende a formação de um produto ferramenta/carbono em um reator tubular horizontal em que um gás contendo oxigênio é injetado a partir de uma lança horizontal inserida a partir da extremidade de descarga do reator horizontal, enquanto o produto de ferro/carbono quente (intermediário) formado é descarregado num reator vertical. A segunda etapa compreende a fusão do produto ferro/carbono no reator vertical, chamado de fundidor/homogeneizador , por meio da injeção de um gás contendo oxigênio usando uma lança vertical para converter o produto ferro/carbono em ferro líquido que é alimentado a um reservatório de retenção.

Especificamente, a presente invenção está relacionada a aperfeiçoamentos feitos na Patente referenciada uma vez que ela está relacionada à produção de ferro líquido comparável ao ferro líquido produzido em um alto forno, o que é usualmente conhecido na indústria do aço, como Carga Líquida (também conhecido pelo termo Hot Metal).

Fundamentos da Invenção

A indústria siderúrgica emitiu em março de 1998 uma abrangente publicação intitulada Steel Industry Technology Roadmap, e na página 11, ela afirma o seguinte:

objetivo final na área de fundição de ferro é desenvolver um processo à base de carvão, que produza ferro líquido diretamente a partir de carvão e finos de minério ou concentrado. Ferro líquido é preferido em comparação ao ferro sólido porque não há ganga e ele preserva seu calor sensível. 0 carvão é obviamente preferível em comparação ao coque ou gás natural devido à sua abundância e menor custo. Se possível, o uso de finos ou de concentrado irá eliminar os custos de aglomeração. Estes novos processos devem ter uma elevada intensidade ou produtividade de fusão. A alta produtividade e a eliminação da produção de coque e de aglomeração irão reduzir significativamente os custos de capital.

Em essência, o objetivo final do roteiro foi, e ainda é, o de substituir várias plantas, com uma única planta eficiente. O Requerente concebeu a matéria em questão na Patente de referência como uma solução para o objetivo final da produção de ferro líquido diretamente onde carvão e finos de minério ou concentrado são usados; um pedido de patente foi depositado, e a patente de referência foi emitida.

Para colocar ao conceito em prática, foi construído um piloto e os testes foram iniciados. Uma quantidade de problemas foi descoberta. Os problemas mais graves consistiram nos seguintes:

No. 1: Explosões esporádicas provocadas pelo vapor superaquecido gerado a partir de fugas de água a partir da massa fundida do tubo exterior de aço inoxidável (bainha) na ponta de cobre da lança de injeção de oxigênio resfriada a água, que colocam em risco a equipe operacional, um dos quais experimentou queimaduras graves, necessitando de internação hospitalar. Para evitar o derretimento da bainha de aço inoxidável, foram tomadas medidas para aumentar o tamanho da ponta de cobre. Infelizmente, ocorreu acumulação excessiva na ponta da lança, resultando na destruição do padrão de fluxo do oxigênio.

No. 2: 0 fluxo uniforme do gás contendo oxigênio a partir da ponta da lança é mais crucial a fim de produzir um produto uniforme, um intermediário ferro/carbono de cerca de 50% de metalização com cerca de 6% de carbono é adequado para a conversão no ferro líquido saturado de carbono de especificação de alto-forno. Os problemas causados pela acumulação na ponta da lança incluíram o derretimento prematuro, sobreoxidação, metalização bastante baixa, e material de alimentação completamente não reduzido.

No. 3: Ocorreu excessiva perda de calor dentro do reator horizontal, especialmente no sentido à sua ponta de descarga, provocada pelo efeito de resfriamento da lança resfriada com água.

No. 4 : Acumulação na ponta de descarga do reator horizontal persistiu propriamente, resultando num bloqueio físico que impediu o avanço dos conteúdos do reator horizontal por meio do embolo empurrador do carregador, forçando, assim, paralisações não programadas.

No. 5: Acumulação à jusante do reator horizontal de metalização e à montante do armazenamento foi também verificado na seção vertical onde o homogeneizador/fundidor estaria localizado, provocando paralisações que implicaram na movimentação do equipamento para proporcionar acesso para remover o material quente acumulado, com uma barra para desobstruir a acumulação.

No. 6: O intermediário ferro/carbono foi alimentado ao forno de fusão, que ficou mais leve que o ferro líquido, pode flutuar no topo do banho de fusão e ficar por ali, em lugar de entrar em solução com o metal no banho de fusão, tal flotação do intermediário impedindo a rápida e completa conversão do intermediário a ferro líquido.

Com relação aos problemas No. 1, No. 2 e No. 3 foi decidido reposicionar a lança de injeção a ser introduzida a partir da extremidade fria através do carregador do reator horizontal de metalização, juntamente com o aumento da pressão de injeção do gás contendo o oxigênio, para criar uma jato potente a partir da ponta da lança para atingir todo o caminho até a extremidade de descarga do reator horizontal de metalização, com a ponta da lança ficando posicionada onde a temperatura do minério de ferro e das cinzas está abaixo de suas fusões incipientes. Isto exigiu a construção de um novo carregador, em que uma provisão foi feita para a lança passar através do centro do mandril, resultando numa estrutura da lança ficando disposta através do mandril e o mandril através do embolo empurrador.

Com relação ao problema No. 4, que está relacionado com o bloqueio criado pela acumulação na extremidade de descarga do reator de metalização, o novo carregador foi construído estruturalmente mais robusto que aquele inicial, e também a pressão hidráulica foi elevada mediante adicionar uma bomba hidráulica de reforço com novos controles para aumentar a força de impulsão do novo carregador a fim de sobrepujar o bloqueio. Para lidar com o problema No. 5, para evitar a acumulação à jusante do reator de metalização e à montante do armazenamento, decidiu-se suprimir completamente a homogeneizador/fundidor (número 11), descrito na patente referenciada, e realizar a fusão do intermediário ferro/carbono num forno de canal de indução (ICF) como aquela que foi feita por Ajax Magnethermic, com algumas modificações, como serão descritas mais detalhadamente adiante, para servir tanto como um fundidor, bem como um armazenamento do ferro líquido.

Ao abordar a questão da flotação intermediária na parte superior do banho de fusão, um afundador mecânico de oscilação vertical ('dunker') foi desenvolvido o qual estava equipado com um bloco de grafite que está adaptado para forçar o intermediário flutuante a ser submerso abaixo do nível do banho de alta temperatura, onde o carbono no intermediário completa a redução dos óxidos de ferro não reagidos; ou seja, Fe₂O₃, Fe3O₄, e FeO, que não tenham reagido no reator horizontal de metalização.

Com as	mudanças feitas,	o Requerente	foi bem
sucedido na	superação	dos	problemas mencionados
anteriormente e	na produção	de um	intermediário	aceitável

no qual o carbono proveniente do carvão está integralmente embutido no ferro metalizado produzido a partir dos finos de minério ou concentrado no reator horizontal de metalização.

Além disso, dois gases valiosos são coproduzidos: um durante a metalização do minério de ferro no reator horizontal de metalização e um segundo durante a fusão do intermediário.

Para resumir o mencionado, o Requerente, na verdade, inventou um método e um equipamento adaptado para aceitar as variadas proporções de minério de ferro e de carvão e ainda produzir um ferro líquido através da produção de um intermediário, cuja composição é bastante adequada para ser convertida a ferro líquido que pode ser subsequentemente convertida em aço de baixo custo.

Objetivo da Invenção

O objetivo principal desta invenção é produzir ferro líquido diretamente do minério e concentrado com carvão de baixo custo consistente com o objetivo final indicado no Steel Industry Roadmap of March 1998, mencionado acima.

Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um método eficaz e um equipamento para realizar o mesmo, para converter um minério de ferro e mistura de carvão em ferro líquido numa eficiência maior que as dos processos convencionais de produção de ferro líquido num alto-forno que usa coque e pelotas de minério de ferro.

Portanto, outro objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um método e um equipamento que reduzam significativamente a perda de calor, em comparação com o processo convencional de produção de ferro líquido num alto-forno que usa coque e pelotas de minério.

Ainda outro objetivo da presente invenção consiste em proporcionar um método e um equipamento que reduzam significativamente as emissões em comparação com os processos convencionais que alimentam pellets, sinter e coque em um alto-forno, o qual, por sua vez, é um importante emissor de dióxido de carbono (CO₂) .

Além disso, outro objetivo da presente invenção é fazer um forno de canal de indução (ICF) mais eficiente ao mesmo tempo em que protegendo seu revestimento interno mediante fornecer meios de afogamento que contribuam para a submersão de um intermediário de ferro/carbono no banho de ferro fundido no ICF, a fim de acelerar sua reação e induzir sua mistura com os constituintes no banho de ferro fundido para resultar em sua rápida liquefação e assimilação dentro do banho de ferro fundido.

Além disso, ainda outro objetivo da presente invenção consiste em integrar fisicamente de um forno de canal de indução (ICF) a um forno de produção de aço, tal como um forno básico de produção de aço com oxigênio ou a um forno por arco elétrico para a produção de aço, conhecido na indústria como BOF e EAF, respectivamente, mas, a título de exemplo, a descrição apresentada a seguir irá revelar a integração do ICF ao BOF, o ICF sendo adaptado para converter um intermediário de ferro e carbono em ferro fundido enquanto que o BOF converte o ferro fundido e sucata, em aço. O ICF e o BOF são estruturalmente unidos em um modo tal de forma a resultar numa configuração híbrida de dupla finalidade, que reduz os custos operacionais e de investimento, aumenta a eficiência e minimiza as emissões.

Além disso, ainda outro objetivo da presente invenção consiste em proporcionar uma interligação física entre o ICF e o BOF, para permitir o derramamento direto do ferro fundido diretamente a partir do referido ICF no referido BOF pela rotação em ambos os referidos ICF e o referido BOF radialmente sem que seja necessário o uso de um guindaste.

É ainda outro objetivo da presente invenção proporcionar um ICF individualmente no caso de produção de apenas ferro fundido, em situações em que um método melhorado para fazer ferro é necessário sem a produção de aço.

É, portanto, outro objetivo da presente invenção proporcionar um método e um equipamento que pode converter dióxido de carbono (CO₂) , um gás de efeito estufa, em um produto útil tal como um fertilizante.

Outros objetivos da presente invenção surgirão a partir da descrição apresentada a seguir, e das reivindicações anexas. É feita referência aos desenhos anexos que descrevem certas estruturas de equipamentos para a prática deste método de produção de um intermediário de ferro/carbono que é convertido em ferro líquido, o qual é posteriormente convertido em aço. É para ser compreendido que o método e o equipamento descritos aqui não ficam limitados apenas ao processamento de minério de ferro, uma vez que a invenção pode ser também aplicada a outros minérios não portadores de ferro.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 ilustra a planta para produzir diretamente ferro líquido a partir de carvão e finos de minério ou concentrado.

A Figura 2 representa o reator de metalização em perspectiva e em corte, e a Figura 2A mostra o intermediário de ferro/carbono com o carbono estando fisicamente embutido no ferro metalizado.

A Figura 3 ilustra em perspectiva de uma bateria de reatores de metalização que produzem o intermediário.

A Figura 4 é uma vista parcial e ampliada dos fornos de fusão por indução com o sistema de entrega do intermediário.

A Figura 5 ilustra uma vista lateral em elevação da planta, que inclui a limpeza do gás e a coprodução do fertilizante (oxamida) a partir de um gás contendo CO₂.

A Figura 6 ilustra a integração de um forno de produção de aço, que é comumente conhecido como um forno básico de oxigênio (BOF), a um forno de produção de ferro, que é usualmente conhecido como um forno de canal de indução (ICF).

As Figuras 7 a 18 mostram as várias etapas operacionais de produção do ferro líquido e sua conversão em aço, as quais são simultaneamente realizadas com o ferro líquido produzido no ICF e o aço no BOF,

Antes de descrever em detalhes a presente invenção, é para ser entendido que esta invenção não está limitada aos detalhes ou arranjos das partes ilustradas nos desenhos

em anexo,	uma vez	que a invenção	pode	ser operacionalizada
mediante	uso de	outras modalidades.	Também,	é para ser
entendido	que a	terminologia	aqui	contida	é para a

finalidade de descrição e não de limitação.

Descrição Detalhada das Figuras

A Figura 1 ilustra conceitualmente uma planta consistindo de duas baterias, marcadas 20(a) e 20(b), com cada uma compreendendo vários reatores metalização idênticos, um dos quais está marcado pelo número 21, dois fornos de fusão marcados com A e B, e transportadores que alimentam o intermediário quente de ferro/carbono produzido nos reatores de metalização para os dois fornos de fusão.

Na descrição da planta em mais detalhes, o Requerente descreverá somente a bateria 20(a) e o forno A, uma vez que as duas baterias e os dois fornos são idênticos.

Por debaixo de cada bateria, dois transportadores, marcados por numerais 22(a) e 23(a), estão dispostos, com o transportador 22(a), sendo fixo, e o transportador 23(a) sendo adaptado para transitar como uma lançadeira transportadora. A lançadeira transportadora 23(a) é adaptada para transitar não apenas até o forno A, mas também por todo o trajeto até o final do forno B, a fim de proporcionar redundância. 0 forno A possui três aberturas idênticas, marcadas pelo número 24, igualmente espaçadas ao longo do comprimento de ambas as fornalhas, para permitir à lançadeira transportadora 23(a), distribuir o intermediário ferro/carbono quente ao longo do comprimento do forno A, bem como no forno B, Na cabeça da lançadeira transportadora 23(a), um afundador ('dunker'), marcado pelo número 25 está disposto para imergir no banho fundido, o intermediário ferro/carbono que é alimentado para o forno A ou forno B. É para ser notado que a lançadeira transportadora 23(b) pode servir tanto ao forno A e ao forno B.

Referindo-nos à Figura 2, ela ilustra o reator de metalização de ferro/carbono 21 em perspectiva e em corte, com a tremonha de alimentação 26 adaptada para alimentar o carvão e a tremonha de alimentação 27 para alimentar uma mistura de minério e carvão. O número 28 representa o carregador, que é constituído do mandril 29 e êmbolo principal (empurrador) 30, com a lança 31 sendo disposta através do centro do mandril 29 com penetração na extremidade de carregamento do reator 21. O núcleo de carvão é o material de cor escura, denotado pelo número 32 através do qual a lança 31 passa e o anular 33, que é constituído de uma mistura de ferro e carvão, envolve totalmente o núcleo de carvão 32. A descarga do reator 21, que consiste numa câmara radiante quente, é marcada pelo número 34; ela possui uma porta de entrada 35 para a montagem de um queimador de partida. Uma porta corrediça provida à jusante da câmara de descarga 34, marcada pelo número 35(a), serve como um equipamento de controle de alimentação para servir como um tanque de contenção e compensação para o reator de metalização 21 no transportador principal 22(a) (mostrado na Figura 1) numa sequência predeterminada, uma vez que o transportador 22(a) recebe o intermediário ferro/carbono proveniente dos vários reatores de metalização. É de notar que o reator de metalização 21 é forrado com um material isolante e refratário, com tubos de aquecimento construídos nos refratários para irradiar calor para dentro do reator 21 a fim de proporcionar energia térmica para aquecer o anular 33 de forma bidirecional. Os tubos de aquecimento não são mostrados, uma vez que eles são comumente usados na indústria, e eles ficam sempre embutidos numa cápsula de aço marcada pelo número 39. A Figura 2A representa a real estrutura do intermediário de ferro/carbono, que mostra claramente o carbono originário do carvão, disseminado no ferro que se originou a partir do minério. Tal intermediário é o suprimento para produzir o ferro líquido mediante seu derretimento. Durante a metalização do minério de ferro com carvão, um gás rico em hidrogênio (H₂) é gerado; esse gás, que bastante valioso como uma fonte de energia, sai pela porta de saída 37.

Referindo à Figura 3, ela ilustra a bateria 20 (a), com a maioria de seus componentes descritos na Figura 1 e Figura 2, com exceção para o número 40, que representa os transportadores de distribuição da alimentação nas tremonhas alimentadoras 26 e 27. 0 outro equipamento é representado da seguinte forma: O guindaste de carregamento para fornecer alimentação a partir do nível do solo pelo número 41, o duto de sucção exaustão do forno pelo número 42, o exaustor pelo número 43, o coletor de injeção dos gases de exaustão pelo número 44, e a tela de classificação pelo número 45 que separa as classificações provenientes do intermediário ferro/carbono antes de serem alimentadas para dentro do forno A para minimizar as emissões de poeiras durante a alimentação do intermediário.

Referindo à Figura 4, ela ilustra parte da bateria 20(a), um forno A de canal de indução, e uma parte do forno B. adicionalmente ao que foi descrito nas Figuras anteriores, o forno A é mostrado com uma parte frontal faltante, para ilustrar as partes internas do forno com um bloco de imersão de grafite marcado pelo número 46 no lado esquerdo do forno A. Outras partes incluem o componente superior do afundador 25 que força o intermediário ferro/carbono que flutua no topo do ferro derretido que está imerso para dentro do banho fundido 72, articulação giratória 47 que permite a rotação do forno ao mesmo tempo em que continua ainda a extrair continuamente os gases de combustão provenientes do interior do forno A, a soleira do forno 48, e a combustão de CO acima da soleira sendo liberada da reação do oxigênio proveniente dos óxidos de ferro com o carbono contido no intermediário ferro/carbono imerso.

Referindo à Figura 5, representa uma vista lateral elevada da planta em que o transportador 22(a) e o transportador 23(a) foram substituídos por um tubo de suporte, marcado pelo número 49, seguido por válvulas 50 e 51 que controlam a alimentação do intermediário de ferro/carbono diretamente ao forno de canal de indução A e fazem a exaustão do gás de combustão (N2 + CO2) proveniente do forno A, para o fundo do tubo de suporte 49. Um sistema de tubagens indicada pelo número 52 liga ao trocador de calor 53 que alimenta gás relativamente frio contendo mercúrio para dentro do leito de limpeza 54(a) ou leito de limpeza 54(b); esses dois leitos, que se alternam na utilização, contêm carvão ativado para extrair mercúrio dos gases. A jusante do trocador 53, um dessulfurador 55 forma a parte inferior de uma limpeza do gás quente com um regenerador sorvente 56, disposto acima do dessulfurador 55. Dois reatores 59(a) e 59(b) são dispostos à jusante do dessulfurador 55 para servir como conversores de monóxido de carbono (CO) a cianogênio e, à jusante do regenerador sorvente, um sistema de recuperação de enxofre marcado pelo número 57; ele serve para recuperar o enxofre na forma elementar, uma mercadoria vendável. Um segundo trocador de calor denotado pelo número 58, condiciona o gás desulfurado. Os reatores 59(a) e 59(b) se alternam desde serem produtores de cianogênio até serem regeneradores do catalisador. À jusante dos reatores de 59(a) e 59(b) um condensador marcado pelo número 60 é fornecido, sendo seguido pelo separador 61, e a bomba 62 que eleva o cianogênio para ser hidratado na coluna 63 para formar oxamida, um fertilizante de liberação lenta. Um tanque de decantação 64 está disposto à montante do filtro prensa 65,

enquanto o	secador 66 segue	o filtro	prensa	65 e o
empilhador	67	transporta o	produto	final	como um
fertilizante	de	valor comercial	para armazenamento	68 .

A Figura 6 ilustra a integração da produção de aço na produção de ferro por meio de um BOF para um ICF, ambos já referenciados na seção de Objetivos nessa revelação; é viável consolidar as seguintes três etapas num único método fisicamente integrado de baixo custo, o método consistindo em:

• Metalização de minério de ferro composto de finos ou de concentrado com carvão formando um intermediário;

• Fusão do intermediário produzindo ferro líquido;

e

Soprar o ferro líquido com oxigênio, produzindo o aço .

Uma vez que o método de metalização e de fusão tenha sido descrito detalhadamente acima, as Figuras 7 a 18 irão descrever as etapas da alimentação do intermediário ferro/carbono, fazendo sua fusão a ferro líquido e produzindo o aço.

A Figura 7 ilustra a lançadeira transportadora 23 (a) ou transportador 23(b) que alimenta o intermediário ferro/carbono no ICF com o material flutuante no banho de fusão marcado pelo número 71 enquanto que o oxigênio está sendo soprado para dentro do BOF por meio de uma lança vertical 6 9 que converte o ferro em aço com os vapores sendo coletados numa coifa exaustora 70; um guindaste marcado pelo número 73 serve para levantar e abaixar a lança 69.

A Figura 8 é idêntica como a Figura 7, exceto quanto ao afundador 25 que posiciona o bloco de grafite 46 sobre o intermediário que ainda está flutuando sobre o banho fundido.

A Figura 9 mostra que o bloco de grafite 46 imergiu o intermediário flutuante no banho 72.

A Figura 10 ilustra o derramamento da escória do BOF para dentro do cadinho 75 enquanto utilizando uma haste de tampão indicada pelo número 74 para evitar o fluxo de ferro líquido proveniente do ICF em virtude do ICF estar numa posição inclinada. A Figura 11 ilustra o vazamento do aço a partir do fundo do BOF para dentro da panela 7 6 usando uma porta corrediça 77. Ê para ser notado que a formação de escórias e o vazamento do BOF podem ser realizados por outras configurações.

A Figura 2 ilustra o calor no BOF que foi vazado e gotejamento de um material de vedação do furo de vazamento 78 no furo de vazamento do BOF marcado pelo número 79. A Figura 13 ilustra o material de vedação 78 no processo de preencher o furo de vazamento 79, e a Figura 14 mostra o furo de vazamento 79 já vedado.

A Figura 15 ilustra a formação de escórias do ICF pela inclinação do ICF no sentido anti-horário, com a escória produzida pela fusão do material intermediário marcada pelo número 80, sendo derramada para fora do ICF. A Figura 16 ilustra a inclinação do ICF no sentido horário para permitir o carregamento do BOF com sucata, o que está marcado pelo número 81, por meio de uma calha 8 2 com a haste de tampão 74 estando na posição para baixo par impedir que o ferro derretido flua do ICF para dentro do BOF durante o carregamento da sucata. A Figura 17 mostra que enquanto o ICF e o BOF estão na posição inclinada, a haste de tampão 74 está na posição levantada, permitindo que o ferro líquido, marcado pelo número 83, flua desde o ICF para o BOF, dispensando uma predeterminada carga de ferro líquido no topo da sucata 81. Neste ponto, o ICF é girado a partir de sua posição inclinada para a posição ereta, a coifa exaustora 70 girada sobre a boca do BOF, a lança de oxigênio 73 é baixada a guindaste para dentro do BOF para iniciar a conversão do ferro líquido em aço mediante sopro de oxigênio a partir da lança 6 9 enquanto que o transportador 23 (a) ou (b) posicionado sobre o furo de carregamento 24 do ICF, prossegue a alimentação do intermediário de ferramenta/carbono para dentro do ICF para seu derretimento enquanto que o ferro líquido e a sucata estão sendo convertidos em aço, como ilustrado na Figura 18, que é idêntica como a Figura 7, que ilustra as mesmas funções de alimentação do intermediário de ferro/carbono pelo transportador 23 (a) ou (b) , com sua fusão no ferro líquido no ICF para formar o banho 72 e converter o ferro líquido e a sucata em aço, enquanto que os finos do minério de ferro ou concentrado experimentam metalização com carvão no reator de metalização 21, mostrado e descrito nas Figuras 1 a 5, inclusive.

Com respeito à aplicação dessa invenção aos metais nao ferrosos, variações do que foi aqui exposto podem ocorrer; todavia, a intenção é a de não se afastar do espírito da presente revelação. De todo modo, fica aqui entendido que a presente invenção proporciona importante aperfeiçoamento sobre as práticas metalúrgicas convencionais, pelo fato de que a presente invenção pode utilizar matérias-primas de baixo custo, além de ser mais econômica quanto ao consumo de energia e ambientalmente mais amigável, além de demandar menores investimentos.

Claims

- REIVINDICAÇÕES -

1. MÉTODO PARA AUMENTAR A EFICIÊNCIA, reduzir custos e reduzir emissões de poluentes no processo de produção de aço, caracterizado por compreender a integração das seguintes etapas:

metalização de finos de minério de ferro ou concentrado mediante utilizar um redutor para formar um intermediário de fero carbono em uma câmara pressurizada(34) vedada relativamente à atmosfera, produzindo ao mesmo tempo material volátil;

entregar o referido intermediário a um forno de produção de ferro(A);

fundir o referido intermediário no referido forno de produção de ferro(A) para produzir um ferro líquido; e converter o ferro líquido em aço num forno de produção de aço(BOF) que está fisicamente conjugado ao

referido forno de produção de ferro(A), de modo a formar uma unidade integrada única de dupla finalidade;

onde o forno de produção de ferro é um forno de canal de indução(ICF) que incorpora um banho fundido que libera um gás secundário durante o processo de fusão do referido intermediário.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente por a referida etapa de metalização dos referidos finos de minério de ferro ou de concentrado de minério de ferro por utilização de um

Petição 870180059017, de 09/07/2018, pág. 7/11 redutor para formar um intermediário ferro carbono ter a característica adicional de o referido redutor ser um material carbonáceo.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida câmara pressurizada(34) vedada relativamente à atmosfera ser configurada em tal maneira de modo a conter um núcleo de material carbonáceo circundado por um anular composto de material carbonáceo mais minério de ferro ou concentração de minério de ferro.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido núcleo possuir um injetor de gás para introduzir um gás contendo oxigênio para dentro da referida câmara pressurizada(34).
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente por a referida etapa de fusão do referido intermediário em um forno de produção de ferro para produzir um ferro líquido ter características adicionais de o referido forno ser alimentado com o referido intermediário em uma sequência controlada ao mesmo tempo em que mantém a pressão do sistema dentro da referida câmara pressurizada(34).
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente por referida etapa de converter o referido ferro líquido em aço em um forno de produção de aço ter a característica adicional de ser um forno básico de oxigênio.

Petição 870180059017, de 09/07/2018, pág. 8/11
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o referido forno de fusão de ferro ser girado para descarregar a escória(80) numa direção e ser girado na direção oposta para diretamente derramar o ferro líquido para dentro do referido forno básico de oxigênio.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido material volátil ser fraturado e dessulfurado para produzir um gás de síntese limpo.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o mercúrio ser removido do referido gás de síntese.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido forno de produção de ferro para produzir ferro líquido e o forno de produção de aço para produzir aço são conjugados de forma a funcionarem em conjunto.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente por a referida etapa de converter o referido ferro líquido em aço em um forno de produção de aço ter como característica adicional ser como um forno a arco elétrico.
12. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido anular ser aquecido de forma bidirecional.
13. EQUIPAMENTO PARA PROCESSAR TERMICAMENTE UM ÓXIDO METÁLICO TAL COMO UM ÓXIDO DE FERRO, COM MATERIAL

Petição 870180059017, de 09/07/2018, pág. 9/11

CARBONÁCEO PARA PRODUZIR O METAL LÍQUIDO, caracterizado por compreender:

um reator de metalização(21) que é vedado relativamente à atmosfera, possuindo uma extremidade de carregamento(28) e uma extremidade de descarga(34), e equipado com um êmbolo empurrador(30);

um injetor adaptado para injetar um gás contendo oxigênio para dentro do referido reator(21) de modo a produzir um intermediário ferro/carbono produzido a partir de minério e material carbonáceo;

um forno de fusão(A, B) capaz de fundir o referido intermediário que produz um gás secundário, onde o forno de fusão é um forno de canal de indução(ICF);

um mecanismo de válvula(50, 51) disposto à jusante da extremidade de descarga do referido reator para controlar a alimentação do referido intermediário no referido forno de fusão, um dispositivo queimador adaptado par queimar o referido gás secundário no referido forno de fusão para ajudar na conversão do referido intermediário no referido metal líquido mediante aumento da entrada de energia térmica no referido forno;

meios de sucção adaptados para extrair os produtos da combustão contendo CO2 de dentro do referido forno;

um sistema de limpeza de gás para limpar os referidos produtos de combustão e converter o referido CO2

Petição 870180059017, de 09/07/2018, pág. 10/11 em 2CO; e meios para converter o referido 2CO em produtos de valor comercial.
14. Equipamento, de acordo com a reivindicação 13,

5 caracterizado adicionalmente por o referido forno de fusão possuir uma conexão estrutural a um forno de produção de aço, onde o referido forno de fusão está conjugado com um forno de produção de aço, formando uma unidade de dupla finalidade.