BR112016000103B1

BR112016000103B1 - Partículas granuladas contendo material de carbono para fabricar minério sinterizado, e métodos para produzir as mesmas e para produzir minério sinterizado

Info

Publication number: BR112016000103B1
Application number: BR112016000103-6A
Authority: BR
Inventors: Iwami Yuji; Nobuyuki Oyama; Tetsuya Yamamoto; Takahide Higuchi; Iwase Kazumi
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2020-05-12
Also published as: AU2014288374A1; JP5790966B2; AU2014288374B9; JP2015129353A; CN107419093A; CN105308194B; KR20170106513A; EP3020834A1; JP6414493B2; WO2015005190A1; PH12015502818B1; EP3020834A4; CN105308194A; AU2014288374B2; KR102110643B1; JP6620850B2; PH12015502818A1; CN107419093B; KR20160003860A; JP2018168476A

Abstract

a presente invenção refere-se a um pequeno coque granulado de coque que forma o núcleo de material de carbono e que tem um diâmetro de partícula de 3 a 15 mm, pó de minério de ferro que forma uma camada externa e que tem um diâmetro de partícula de não mais que 250 µm e uma matéria-prima contendo cao são inseridos em uma pelotizadora, então misturados, granulados, revestidos no perímetro do núcleo de material de carbono para formar a camada externa no mesmo, para criar pseudopartículas (partículas granuladas contendo material de carbono). uma matéria-prima de sinterização que tem as partículas granuladas contendo material de carbono misturadas com partículas granuladas normais é inserida em um pálete em uma máquina de sinterização, uma camada carregada é formada e um minério sinterizado (minério sinterizado contendo material de carbono) é produzido em um calor de sinterização para o material de carbono contido nas partículas granuladas normais. como um resultado, um mineral sinterizado contendo material de carbono que tem uma matéria-prima contendo ferro e um material de carbono dispostos próximos um ao outro podem ser obtidos sem o uso de pó de óxido de ferro contendo ferro metálico tal como poeira de produção de ferro ou escórias de laminação e sem restringir o volume de produção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PARTÍCULAS GRANULADAS CONTENDO MATERIAL DE CARBONO PARA FABRICAR MINÉRIO SINTERIZADO, E MÉTODOS PARA PRODUZIR AS MESMAS E PARA PRODUZIR MINÉRIO SINTERIZADO.

CAMPO DA TÉCNICA [001] Esta invenção refere-se a uma técnica de produção de minério sinterizado usado como um material produtor de ferro para um alto-forno ou similar e, mais particularmente, a partículas granuladas contendo material de carbono usadas na produção de minério sinterizado, a um método para produzir o mesmo e um método de produção para minério sinterizado com uso das partículas granuladas contendo material de carbono.

TÉCNICA RELACIONADA [002] No método para produzir ferro com um alto-forno são usados, principalmente, materiais contendo ferro como minérios de ferro, minérios sinterizados e similares como uma fonte de ferro no momento. O minério sinterizado é um tipo de minério aglomerado obtido adicionando-se uma quantidade adequada de água a uma matériaprima de granulação produzida a partir de minérios de ferro que têm um tamanho de partícula não superior a 10 mm, uma matéria-prima auxiliar de material contendo SiO2, tais como pedra de sílica, serpentinita, escória de níquel refinada ou similar e matéria-prima contendo CaO como calcário, cal virgem ou similar e um combustível sólido (material de carbono) de um material coagulante como fragmentos de coque, antracito ou similar, misturando-se e granulando-se os mesmos com um misturador de tambor ou similar a fim de formar uma matéria-prima de sinterização de quasipartículas, carregando-se a matéria-prima de sinterização em uma pelota móvel circular em uma máquina de sinterização, queimando-se o material de carbono contido nas

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2/25 quasipartículas a fim de realizar a sinterização, esmagando-se e granulando-se a torta sinterizada resultante e, em seguida, recuperando-se partículas não inferiores a um determinado tamanho de partícula como um produto.

[003] Como os minérios aglomerados são observados recentemente aqueles formados dispondo-se uma fonte de ferro como minérios de ferro, poeira ou similar para um material de carbono como coque ou similar. Isso se deve ao fato de que, quando a fonte de ferro como minérios de ferro ou similar e o material de carbono estão dispostos em proximidade em um minério aglomerado, a reação de redução (reação exotérmica) no lado da fonte de ferro e a reação de gaseificação (reação endotérmica) no lado do material de carbono são originadas repetidamente em uma taxa mais veloz, por meio da qual não apenas uma eficiência na produção de ferro pode ser aumentada, mas também uma temperatura no interior de um forno como alto-forno ou similar pode ser diminuída.

[004] Por exemplo, o Documento de Patente 1 revela um minério aglomerado formado adicionando-se um material de carbono como carvão, coque ou similar e amido a um pó contendo ferro gerado em etapas de produção de ferro como poeira de alto-forno/conversor, escala de rolamento, geratriz, pó de poro de ferro ou uma mistura dos mesmos, misturando e amassando os mesmos, alimentando os mesmos em uma solução de amido em uma máquina de granulação e granulando os mesmos. No minério aglomerado revelado no Documento de Patente 1, no entanto, o material de carbono em pelotas é queimado na produção de minério sinterizado, de modo que a disposição próxima do material contendo ferro como minério de ferro ou similar para o material de carbono não seja alcançada de fato. Quando o tamanho de partículas do minério de ferro e o material de carbono são feitos meramente pequenos a fim de dispô-los em proximidade, uma

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3/25 resistência ao movimento de um gás que propaga calor torna-se grande demais e, consequentemente, a diminuição de velocidade na taxa de reação é originada inversamente para deteriorar a eficiência na produção de ferro.

[005] São propostas algumas técnicas com o intuito de dispor de modo próximo os minérios de ferro e o material de carbono (consulte, por exemplo, os Documentos de Patente 2 a 5). Nessas técnicas, o material contendo ferro como minérios de ferro ou similar é misturado com o material de carbono como coque ou similar e aglomerando por formação a quente e, então, usado como uma matéria-prima produtora de ferro em um alto-forno ou similar em estado de partícula bruto sem queima. No entanto, esses aglomerados têm pouca resistência e são violentos na pulverização, pois são aqueles que não são queimados compostos por uma mistura uniforme ou granulados multiestratificados, o que gera um problema de que, quando os aglomerados são carregados em um alto-forno ou similar, faz-se com que a formação de pulverização através de degradação por desidratação ou degradação de redução bloqueie a permeabilidade de ar no alto-forno e, por conseguinte, a quantidade em uso é restringida.

[006] Como uma técnica para solucionar os problemas nas técnicas dos Documentos de Patente 2 a 5, por exemplo, o Documento de Patente 6 propõe um minério aglomerado para produzir ferro formado produzindo núcleos a partir de um material de partida contendo não inferior a 5 % em peso de ferro metálico e/ou não inferior a 5% de carbono, envelopando os núcleos com um material de partida contendo mais de 10 % em peso de ferro metálico e não superior a 5 % em peso de carbono a fim de formar uma ou mais camadas periféricas externas e queimando em uma atmosfera de oxidação de 300 a 1.300 °C. No minério aglomerado revelado no Documento de Patente 6, no entanto, precisa-se que o ferro metálico seja usado como um material de partida,

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4/25 de modo que haja uma restrição quantitativa no material de partida usado e há um problema de que há uma restrição em uma quantidade com capacidade para produzir o minério aglomerado para produzir ferro. [007] Portanto, uma técnica em minérios aglomerados contendo material de carbono é proposta como uma técnica para superar os problemas dos Documentos de Patente 1 a 6. Por exemplo, o Documento de Patente 7 revela uma técnica em que um minério aglomerado contendo material de carbono é obtido revestindo-se um núcleo de material de carbono de pequeno coque granulado com um pó de óxido de ferro contendo ferro metálico como poeira para produzir ferro, carepa de laminação ou similar com uma máquina de granulação a fim de formar invólucros de óxido de ferro que têm um baixo grau de oxidação, submetendo a um tratamento de oxidação aquecendo em ar em uma temperatura superior a 200 °C mas inferior a 300 °C durante 0,5 a 5 horas a fim de formar uma camada fina rígida produzida a partir de óxido de ferro que tem um alto grau de oxidação apenas sobre as superfícies dos invólucros de óxido de ferro e o Documento de Patente 8 revela uma técnica para produzir um minério aglomerado contendo fragmentos de coque não superior a 3 mm em um estado disperso em pó de óxido de ferro ou pó de minério de ferro misturando e granulando o pó de óxido de ferro ou o pó de minério de ferro como poeira para produzir ferro ou carepa de laminação e um material de carbono em uma máquina de granulação e revestindo as superfícies externas dos granulados com pó de óxido de ferro contendo ferro metálico a fim de formar invólucros de óxido de ferro com um baixo grau de oxidação.

[008] Além disso, o Documento de Não Patente 1 relata resultados de avaliação de reatividade em uma atmosfera no interior de um altoforno sobre minério sinterizado contendo material de carbono obtido revestindo-se antracito como um núcleo com alimentação por pelota a fim de formar uma esfera verde, aplicando-se antracito sobre uma

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5/25 superfície da esfera verde, carregando-se as esferas verdes em minérios colocados em um solo de um dispositivo de teste do tipo recipiente e carregando-se uma matéria-prima de sinterização no mesmo a fim de realizar a sinterização.

DOCUMENTO DE TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE [009] Documento de Patente 1: JP-A-2001-348625 [0010] Documento de Patente 2: Patente Japonesa n° 3502008 [0011] Documento de Patente 3: Patente Japonesa n° 3502011 [0012] Documento de Patente 4: JP-A-2005-344181 [0013] Documento de Patente 5: JP-A-2002-241853 [0014] Documento de Patente 6: JP-A-H10-183262 [0015] Documento de Patente 7: JP-A-2011-195943 [0016] Documento de Patente 8: JP-A-2011-225926

DOCUMENTO DE NÃO PATENTE [0017] Documento de Não Patente 1: CAMP-ISIJ vol. 24(2011), 194

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

TAREFA A SER SOLUCIONADA PELA INVENÇÃO [0018] De acordo com as técnicas reveladas nos Documentos de

Patente 7 e 8, pode ser obtido minérios aglomerados contendo material de carbono que tem um tamanho adequado e uma força de suficiente como um material produtor de ferro e que tem uma estrutura em que um material contendo ferro e um material de carbono estão dispostos de modo próximo e reação de produção de ferro é facilmente realizada e uma redução de baixa temperatura pode ser realizada. No entanto, essas técnicas têm problemas, pois a molhabilidade para o material de carbono torna-se pobre quando a quantidade de ferro metálico é grande, de modo que o revestimento das superfícies de núcleo de material de carbonos com o pó de óxido de ferro contendo ferro metálico seja difícil e os invólucros de óxido de ferro com um grau baixo de oxidação são

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6/25 formados e um tratamento de oxidação é exigido após a granulação para aumentar o custo de produção e há, adicionalmente, uma restrição no volume de produção, pois a quantidade de geração do pó de óxido de ferro contendo ferro metálico como poeira para produzir ferro, carepa de laminação ou similar é pequena.

[0019] Também, a técnica do Documento de Não Patente 1 tem um problema, visto que não há matéria-prima de sinterização ao redor da esfera verde, mas antracito é aplicado sobre a superfície da esfera verde, a camada de alimentação em pelota revestida com antracito é fundida para expor antracito na mesma que é queimada e dispensada. [0020] Essa invenção é realizada em vista dos problemas acima inerentes às técnicas convencionais e para fornecer partículas granuladas contendo material de carbono que podem fornecer minério aglomerado contendo material de carbono (minério sinterizado), em que a matéria-prima contendo ferro e o material de carbono são dispostos próximo entre si, sem usar pó de óxido de ferro contendo ferro metálico como poeira para produzir ferro, carepa de laminação e similar e, por conseguinte, restringir o volume de produção e um método para produzir o mesmo, bem como um método para produzir minério sinterizado com uso das partículas granuladas contendo material de carbono. SOLUÇÃO PARA A TAREFA [0021] Os inventores realizam vários estudos para solucionar a tarefa acima. Como um resultado, constatou-se que as partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado são quasipartículas granuladas usando um pequeno coque granulado como um núcleo de material de carbono em uma parte central da partícula e com uso de pó de minério de ferro adicionado ao material contendo CaO de um condicionador de ponto de fusão e que tem um tamanho de partícula não superior a 250 pm (alimentação em pelota (PF)) como um material de partida de camada externa e, por

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7/25 conseguinte, é eficaz para produzir minério sinterizado (minério aglomerado) carregando essas partículas em uma máquina de sinterização como uma parte de uma matéria-prima de sinterização e a invenção foi realizada.

[0022] A invenção conta com partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado que são quasipartículas compostas por um núcleo de material de carbono e uma camada externa formada ao redor do núcleo de material de carbono e composta principalmente por pó de minério de ferro e matéria-prima contendo CaO.

[0023] Nas partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, o pó de minério de ferro é uma alimentação em pelota que tem um tamanho de partícula de 10 a 1.000 pm.

[0024] A alimentação em pelota nas partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, tem um tamanho de partícula não superior a 250 pm.

[0025] Nas partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, a camada externa tem um ponto de fusão não inferior a 1.200 °C, mas não superior a 1.500 °C.

[0026] Também, nas partículas granuladas contendo material de carbono de acordo com a invenção, um material de carbono como o núcleo de material de carbono é partículas de coque que têm um tamanho de partícula não inferior a 3 mm.

[0027] A camada externa nas partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, tem uma espessura não inferior a 2 mm.

[0028] As partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, têm um tamanho de partícula não inferior a 8 mm.

[0029] Adicionalmente, a invenção é um método para produzir as

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8/25 partículas granuladas contendo material de carbono descrito em qualquer um dos parágrafos acima, isto é, um método para produzir partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado que compreende carregar um núcleo de material de carbono, pó de minério de ferro para ser uma camada externa e matériaprima contendo CaO como um condicionador de ponto de fusão em uma pelotizadora e misturar e granulá-los a fim de obter quasipartículas formadas revestindo-se o núcleo de material de carbono com a camada externa.

[0030] Ademais, a invenção é um método para produzir um minério sinterizado contendo material de carbono que compreende misturar as partículas granuladas contendo material de carbono descrito em qualquer um dos parágrafos acima com partículas granuladas normais a fim de formar uma matéria-prima de sinterização, carregando-a em um pálete de uma máquina de sinterização a fim de formar uma camada carregada e produzindo um minério sinterizado mediante calor de combustão de um material de carbono incluído nas partículas granuladas normais.

[0031] No método de produção do minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção, uma grande quantidade das partículas granuladas contendo material de carbono é carregada em um lado de camada inferior da camada carregada.

[0032] Também, no método de produção do minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção, as partículas granuladas normais são granuladas em um misturador de tambor e têm um tamanho de partícula menor que o das partículas granuladas contendo material de carbono.

EFEITO DA INVENÇÃO [0033] De acordo com a invenção, o pó de minério de ferro barato que tem uma alta pureza (alimentação em pelota (PF)) é usado ao invés

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9/25 de pó de óxido de ferro que tem um baixo grau de oxidação como várias poeiras para produzir ferro, carepa de laminação e similares gerados em uma fundição de ferro e que tem limites no volume de produção, de modo que as partículas granuladas contendo material de carbono possam ser produzidas de maneira mais acessível sem limitar o volume de produção e exigir tratamento de oxidação. Também, as partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, podem ser convertidas em um minério sinterizado com a máquina de sinterização convencional, de modo que uma grande quantidade de minério sinterizado contendo material de carbono possa ser produzida de maneira mais acessível. Adicionalmente, o minério sinterizado contendo material de carbono de acordo com a invenção tem uma resistência suficiente para uso como uma matéria-prima para um altoforno ou similar e uma estrutura de arranjo de material contendo ferro e material de carbono próximo entre si, de modo a contribuir para o aumento de eficiência de reação de produção de ferro, a redução da temperatura no interior do forno, a redução de razão de combustível e a diminuição de custo de produção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0034] A Figura 1 é uma vista que explica uma influência de uma distância entre o material contendo ferro e o material de carbono mediante uma taxa de reação.

[0035] A Figura 2 é uma vista que explica uma reação produtora de ferro entre o material contendo ferro e o material de carbono (reação de redução, reação de gaseificação) em comparação ao fenômeno no interior do alto-forno convencional e uso de minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção.

[0036] A Figura 3 é uma vista que explica a reação de redução e a reação de gaseificação em minério sinterizado contendo material de carbono.

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10/25 [0037] A Figura 4 é um diagrama de fase binária de Fe2O3-CaO.

[0038] A Figura 5 é uma vista que explica a reação em uma camada externa durante a sinterização de partículas granuladas contendo material de carbono.

[0039] A Figura 6 é um diagrama de fase ternária de SiO2-Fe2O3CaO.

[0040] A Figura 7 é uma vista que ilustra um exemplo de um método para produzir partículas granuladas contendo material de carbono e minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção.

[0041] A Figura 8 é uma vista que ilustra um recipiente de teste de sinterização usado nos Exemplos.

[0042] A Figura 9 são fotos de aparência de minério sinterizado (minério aglomerado) obtidas nos experimentos de sinterização dos Exemplos.

[0043] A Figura 10 é um fotomicrógrafo de uma seção de minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção.

[0044] A Figura 11 é uma vista que mostra resultados analíticos de

EPMA de uma seção de minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção.

[0045] A Figura 12 é uma vista que ilustra o índice de redutibilidade

RI e o índice de degradação de redução RDI de minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção, em contraste com o minério sinterizado normal.

MODALIDADES PARA REALIZAR A INVENÇÃO [0046] Por exemplo, de acordo com um método para produzir ferro com um alto-forno, o ferro fundido é produzido aquecendo e reduzindo um material contendo ferro como minério de ferro, minério sinterizado ou similar mediante calor de combustão de um material de carbono como coque ou similar. Nesse caso, é comum carregar materiais que

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11/25 produzem ferro a partir de um topo do alto-forno carregando o material contendo ferro e o material de carbono, em que cada um é granulado em um tamanho de cerca de 20 a 40 mm, em um estado laminado separadamente. Considera-se que como a espessura de cada um dentre a camada de material contendo ferro e a camada de material de carbono é produzida mais fina, a distância entre o material contendo ferro e o material de carbono torna-se menor e, por conseguinte, a taxa de reação de redução pode ser aumentada. Conforme mencionado anteriormente, no entanto, quando o material contendo ferro e o material de carbono são simplesmente misturados e carregados, a resistência ao movimento de um gás como um meio de transferência de calor tornase maior e, de preferência, a taxa de reação torna-se menor.

[0047] Como um método para aumentar a taxa de reação, uma técnica é examinada recentemente para coque de ferro, minério aglomerado contendo material de carbono, ultrarrefinação e assim por diante, conforme mostrado por um diagrama conceitual na Figura 1. Aqui, o coque de ferro é uma técnica em que um material de carbono e minérios de ferro (material contendo ferro) são misturados e assados a fim de formar uma matéria-prima produtora de ferro e o minério aglomerado contendo material de carbono é uma técnica em que um material de carbono é preenchido e incluído no minério de ferro a fim de formar uma matéria-prima produtora de ferro e a ultrarrefinação é uma técnica em que um material de carbono é principalmente refinado e usado.

[0048] O ideal dessas técnicas é baseado em uma teoria mostrada na Figura 2. Na Figura 2 é mostrada uma relação entre a troca de calor, a reação de redução de minérios de ferro e a reação de gaseificação de material de carbono (coque) quando os minérios de ferro e o material de carbono são dispostos próximos entre si. No lado dos minérios de ferro é produzida uma reação de redução reagindo Fe2O3 com CO a fim

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12/25 de produzir Fe e CO2. Essa reação é uma reação exotérmica. Por outro lado, uma reação de gaseificação (reação formadora de gás) que é chamada de reação de Boudoir e reage CO2 com C a fim de produzir CO, é produzida no lado do material de carbono. Essa reação é uma reação endotérmica. (Doravante, ambas as reações são chamadas de reação produtora de ferro).

[0049] Conforme mostrado na Figura 2(A), quando o material contendo ferro e o material de carbono são carregados em um alto-forno em um estado laminado, a reação de redução como uma reação exotérmica e a reação de gaseificação como uma reação endotérmica são produzidas em locais separados, de modo que o movimento de um gás seja necessário para a transferência de calor necessária para as reações acima e fornecimento de CO e CO2. Por outro lado, conforme mostrado na Figura 2(b), quando o minério de ferro é disposto próximo ao material de carbono, a reação de redução como uma reação exotérmica e a reação de gaseificação como uma reação endotérmica são repetidas em uma taxa mais veloz, por meio da qual a eficiência de reação produtora de ferro é aprimorada.

[0050] Portanto, considera-se que é eficaz localizar o material contendo ferro e o material de carbono próximo entre si ou dispô-lo próximo ao material contendo ferro e ao material de carbono para melhorar a reação produtora de ferro. Sob esta ótica, um minério aglomerado contendo material de carbono formado misturando-se anteriormente o material contendo ferro e o material de carbono a fim de embutir o material de carbono no material contendo ferro é uma última forma.

[0051] No minério aglomerado contendo material de carbono formado dispondo-se de modo próximo o material de carbono e o material contendo ferro, quando o calor é necessário para que a reação de gaseificação alcance o interior do minério aglomerado contendo

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13/25 material de carbono, conforme mostrado na Figura 3, a reação de redução para reduzir FenOm com CO gerado pela reação de gaseificação é produzida e, em seguida, a reação de gaseificação é produzida com CO2 gerado pela reação de redução, por meio do qual as reações são produzidas em série a partir do interior do minério aglomerado em direção ao exterior do mesmo e, consequentemente, FenOm no interior do minério é autorreduzido sequencialmente a fim de produzir Fe (ferro metálico). Conforme mencionado acima, a reação de redução e a reação de gaseificação são promovidas no interior do minério aglomerado, de modo que a fonte de calor a partir do exterior seja reduzida e, por conseguinte, a temperatura no interior do forno pode ser reduzida.

[0052] A fim de atingir o objetivo acima, no entanto, é necessário que o minério aglomerado contendo material de carbono (minério sinterizado) possa ser produzido de forma estável. Na produção do minério aglomerado contendo material de carbono, no entanto, há um problema, pois o pequeno coque granulado incluído em partículas granuladas (quasipartículas) é queimado e perdido durante a sinterização. O minério sinterizado contendo material de carbono não pode ser obtido de forma estável, desde que esse problema não possa ser resolvido.

[0053] Na invenção, portanto, o problema acima é solucionado usando quasipartículas, em que o pequeno coque granulado é incluído em sua parte central como um núcleo de material de carbono e é revestido ao redor da periferia do mesmo com pó de minério de ferro com um ponto de fusão ajustado, como partículas granuladas contendo material de carbono na produção de um minério aglomerado contendo material de carbono ou na produção de minério sinterizado.

[0054] Isto é, o minério aglomerado contendo material de carbono, de acordo com a invenção, é o mesmo minério aglomerado contendo

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14/25 material de carbono da técnica anterior em um ponto em que o pequeno coque granulado é usado como um núcleo de material de carbono em uma parte central de partículas granuladas (quasipartículas). No entanto, a invenção é diferente da técnica anterior em um ponto em que a combustão e a perda do núcleo de material de carbono durante a sinterização são impedidas revestindo-se a periferia do núcleo de material de carbono com o pó de minério de ferro e adicionando cal virgem ao pó de minério de ferro para reduzir um ponto de fusão e formar uma camada externa densa durante a sinterização.

[0055] Como o pó de minério de ferro, é desejável usar alimentação em pelota que tem um tamanho de partícula de 10 a 1.000 pm, preferencialmente, não mais que 250 pm. A alimentação em pelota contém não inferior a 90% de minérios finos que têm um tamanho de partícula não superior a 1 mm e é composta principalmente por hematita ou magnetita que tem uma alta qualidade (alto Fe, baixa ganga) e é excelente em um ponto que pode ser obtido de maneira mais acessível em grande volume.

[0056] Como o pó de minério de ferro usado na invenção é usado em carepa de laminação, poeira recuperada a partir do gás de escape de conversor (poeira de OG), sujeira gerada em peliculização de minério e assim por diante, adicionalmente à alimentação em pelota, ou uma mistura dos mesmos com a alimentação em pelota, desde que o tamanho de partículas da mesma esteja dentro da faixa acima.

[0057] No entanto, um ponto de fusão de magnetita, em particular, magnetita de alta qualidade é tão alto quanto cerca de 1.580 °C, conforme visto a partir de diagrama de fase binária Fe2O3-CaO mostrado na Figura 4 que é consideravelmente superior a uma temperatura de sinterização adequada para obter um minério sinterizado de alta qualidade, de modo que não seja fundido em uma temperatura de sinterização normal ou não produza a reação de

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15/25 sinterização.

[0058] Portanto, a invenção conta com o fato de que o pó de minério de ferro é adicionado a material contendo CaO para reduzir um ponto de fusão da camada externa e fundir precocemente em uma temperatura da sinterização (não inferior a 1.200 °C) a fim de formar uma camada fundida e a queima e a perda do núcleo de material de carbono incluído nas partículas granuladas contendo material de carbono são impedidas produzindo-se a camada fundida que atua como uma camada de bloqueio de oxigênio para deixar o núcleo de material de carbono.

[0059] Levando em consideração a estrutura acima, a mesma pode ser retida no núcleo de material de carbono incluído mesmo se o ar penetrar na queima do minério sinterizado. Isso se deve ao fato de que se considera, conforme mostrado na Figura 5, que o interior da camada externa é mantido basicamente por gás de CO de uma atmosfera reduzida gerada por uma reação de C que forma um núcleo central com O2 penetrado através de um efeito de bloqueio de oxigênio da camada externa formada ao redor do núcleo central das partículas granuladas contendo material de carbono (quasipartículas) e, por conseguinte, a retenção do material de carbono é possibilitada.

[0060] O ponto de fusão a ser ajustado está preferencialmente dentro de uma faixa de 1.200 a 1.500 °C e, com mais preferência, dentro de uma faixa de 1.200 a 1400 °C a partir de um ponto de vista de promoção da fusão em uma máquina de sinterização. Quando é inferior a 1.200 °C, uma fusão não é formada e também a ferrita de cálcio que tem a maior resistência e uma propriedade de redução relativamente alta dentre minerais constituintes do minério sinterizado não é produzida. Ao passo que, quando excede 1.500 °C, a camada externa não é fundida na máquina de sinterização e não é fundida com uma estrutura de minério sinterizado composta principalmente por ferrita de

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16/25 cálcio.

[0061] A quantidade de cal virgem CaO de adição adicionada como um condicionador de ponto de fusão pode ser determinada a partir do diagrama de fase binária Fe2O3-CaO mostrada na Figura 4, por exemplo, quando aqueles que têm um pequeno ingrediente de ganga (hematita (Fe2O3) é 97,7% em massa como PF Anglo-americana são usados como alimentação em pelota (PF) da camada externa. Ao passo que, quando PF que tem um grande ingrediente de ganga é usado, a quantidade de adição de CaO pode ser determinada com diagrama de fase ternária SiO2-Fe2O3-CaO mostrada na Figura 6 considerando SiO2 como um ingrediente de ganga. Ademais, a cal virgem atua não apenas como o condicionador de ponto de fusão, mas também como um ligante. [0062] Nas partículas granuladas contendo material de carbono (quasipartículas) de acordo com a invenção, é preferencial que o tamanho do núcleo de material de carbono não seja inferior a 3 mm e a espessura da camada externa formada ao redor do núcleo de material de carbono não seja inferior a 2 mm e o tamanho de partícula é controlado em uma faixa adequada. Aqui, o tamanho do material de carbono significa um eixo geométrico maior do material de carbono.

[0063] Isto é, como o núcleo de material de carbono usado como um núcleo granulado nas partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, é preferencial usar um material de carbono que tem uma matéria volátil pequena como pequeno coque granulado e/ou antracito como carvão Hongay ou similar. Em particular, o pequeno coque granulado é preferencial, pois está facilmente disponível e não gera um gás mesmo com aquecimento. Também, o tamanho de partícula do material de carbono como um núcleo não é fino para impedir a queima e a perda do núcleo de material de carbono no processo de sinterização e é preferencialmente não inferior a 3 mm. Com mais preferência, não inferior a 4 mm, adicional e

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17/25 preferencialmente, não inferior a 5 mm.

[0064] É preferencial que a camada externa formada ao redor do núcleo de material de carbono tenha uma espessura não inferior a 2 mm. Quando é inferior a 2 mm, mesmo se a camada externa densa for formada fundindo-se na sinterização, há um receio de que não funcione suficientemente como uma camada de bloqueio de oxigênio e também há um receio de que cubra não completamente o núcleo de material de carbono, pois há muitas irregularidades no núcleo de material de carbono. Em geral, as partículas granuladas são aquecidas a partir do exterior, de modo que seja mais difícil elevar a temperatura em direção ao lado central mediante o aquecimento. Portanto, como a espessura da camada externa é mais espessa, é preferencial ajustar o ponto de fusão da camada externa de modo que seja inferior. Para essa finalidade, com mais preferência, está dentro de uma faixa de 3 a 7 mm. [0065] Adicionalmente o tamanho de partícula das partículas granuladas contendo material de carbono com uso do material de carbono como um núcleo, de acordo com a invenção (quasipartículas) torna-se 7 mm no mínimo a partir de um tamanho mínimo do núcleo de material de carbono e uma espessura mínima da camada externa, mas é preferencial que não seja inferior a um tamanho de partícula que eleve suficientemente uma temperatura até um centro de partícula no processo de sinterização em vista de uma distribuição de temperatura no interior das partículas granuladas a partir de um ponto de vista de supressão da reação do material de carbono na máquina de sinterização, pois o aquecimento do núcleo de material de carbono não é exigido, isto é, não é inferior a 8 mm. Com mais preferência, não é inferior a 10 mm, adicional é preferencialmente não inferior a 20 mm.

[0066] Ademais, é preferencial tornar o tamanho de partícula maior que o da matéria-prima de sinterização normal (partículas granuladas) a partir de um ponto de vista de carregamento de segregação em

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18/25 direção a um lado de camada inferior da camada sinterizada quando o material de sinterização é carregado na máquina de sinterização, conforme mencionado posteriormente. Aqui, as partículas granuladas normais significam quasipartículas formadas granulando uma matériaprima de granulação de pó de minério de ferro, material de carbono e material contendo CaO como um material auxiliar para um tamanho de partícula de 2 a 4 mm (tamanho de média aritmética) com um misturador de tambor, uma pelotizadora ou similar (o mesmo, doravante). Também, o tamanho de partícula na invenção significa um tamanho de partícula medido por peneiração.

[0067] Serão descritas as partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção, e um método para produzir minério sinterizado com uso de partículas granuladas como uma matéria-prima de sinterização.

[0068] A Figura 7 mostra um exemplo de partículas granuladas contendo material de carbono e um método para produzir minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção. As partículas de coque que têm um tamanho não inferior a 3 mmφ como uma partícula nuclear, alimentação em pelota (PF) compreendida de pó de minério de ferro não superior a 250 pm e cal virgem CaO como um condicionador de ponto de fusão são carregadas em uma pelotizadora e misturadas e granuladas a fim de formar partículas granuladas contendo material de carbono (quasipartículas) que têm um tamanho não inferior a 8 mmφ. Esses materiais de partida podem ser adicionados simultaneamente, pois a granulação é realizada com uso de uma partícula de coque que tem um tamanho grande como um núcleo. Também, a razão de carregamento da partícula de coque para PF é determinada a fim de produzir a espessura de camada de PF como uma camada externa para a partícula de coque como uma partícula nuclear não inferior a 2 mm.

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19/25 [0069] Em seguida, as partículas granuladas contendo material de carbono obtidas dessa forma (quasipartículas) são convergidas com as partículas granuladas normais para sinterização (quasipartículas) obtidas agitando e granulando os materiais de partida normais em um misturador de tambor ou similar e a mistura resultante de ambas as partículas granuladas é transmitida em uma tremonha de picos de uma máquina de sinterização e carregada a partir da tremonha de picos em um pálete móvel circular da máquina de sinterização. Posto que o tamanho de partícula das partículas granuladas contivesse material de carbono (quasipartículas) é maior que o das partículas granuladas normais para sinterização (quasipartículas), a maioria das partículas formadoras está incluída na camada do meio e ao lado de camadas inferiores que têm uma temperatura de sinterização superior a essa do lado de camada superior devido à segregação no carregamento, por meio da qual a reação de sinterização pode ser promovida suficientemente.

[0070] Conforme mencionado acima, o minério sinterizado contendo material de carbono (minério aglomerado) de acordo com a invenção pode ser produzido utilizando-se a máquina de sinterização real, de modo que a produção de massa possa ser realizada de maneira mais acessível. Também, a alimentação em pelota (PF) como um material de partida para a camada externa pode ser obtida de maneira mais acessível em grande volume, de modo que não haja restrição na produção.

EXEMPLO 1 [0071] Um experimento de sinterização é realizado com uso de partículas granuladas contendo material de carbono, de acordo com a invenção obtida revestindo-se coque granulado com PF e partículas granuladas normais como uma matéria-prima de sinterização com um recipiente de teste de sinterização mostrado na Figura 8.

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20/25 [0072] As partículas granuladas normais (quasipartículas) usadas na matéria-prima de sinterização são obtidas carregando pó de minério de ferro como uma matéria-prima de granulação, calcário correspondente a 10 % em massa de CaO como um material auxiliar e fragmentos de coque correspondentes a 5 % em massa como um material de carbono em um misturador de tambor e agitando e misturando-os e granulando em partículas que têm um tamanho de partícula de média aritmética de 2,9 mm.

[0073] Como as partículas granuladas contendo material de carbono (quasipartículas) são usadas, as quasipartículas T1 a T7 mostradas na Tabela 1, as quais são obtidas carregando três tipos de pequeno coque granulado, em que cada um tem tamanhos de partículas de 3 mm, 4 mm e 8 mm como um núcleo de material de carbono, em que a PF Anglo-americana que tem um tamanho de partícula não superior a 250 pm (hematita (Fe2Os): 97,7%) como uma matéria-prima para camada externa (pó de minério de ferro) e CaO (cal virgem) como um condicionador de ponto de fusão em uma pelotizadora e as mistura e granula em partículas que têm uma espessura de camada externa não inferior a 2 mm e um tamanho de partícula de 8 a 20 mm.

TABELA 1

	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7
Diâmetro de coque (mm)	3	4	8	8	8	8	8
Quantidade de adição de CaO (% em massa)	10	10	10	17	17	5	-
Quantidade de adição de carvão (% em massa)	-	-	-	2	-	-	-
Espessura de camada externa (mm)	2,5	3	6	6	6	6	6
Tamanho de partícula de partículas granuladas (mm)	8	10	20	20	20	20	20

[0074] Na produção das partículas granuladas contendo material de carbono, a quantidade de adição de CaO (cal virgem) é de 5 % em

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21/25 massa (T6) quando um ponto de fusão é configurado para 1.500 °C, 10 % em massa (T1-T3) quando um ponto de fusão é configurado para 1.450 °C e 17 % em massa (T4, T5) quando um ponto de fusão é configurado para 1.300 °C em um diagrama de fase binária Fe2O3-CaO mostrado na Figura 5, respectivamente, pois a hematita (Fe2O3) de PF usada como uma matéria-prima para a camada externa é de aproximadamente 100%. Ademais, as partículas granuladas T4 na Tabela 1 são um exemplo comparativo que 2 % em massa de um material de carbono são incorporados ao PF da camada externa como as partículas granuladas normais. Também, T7 na Tabela 1 é um exemplo comparativo que o ajuste de um ponto de fusão na camada externa não é realizado (nenhuma adição de CaO, ponto de fusão: 1.580 °C).

[0075] O experimento de sinterização é realizado com um recipiente de sinterização que tem um diâmetro interno de um material de partida que carrega parte de 300 mmφ e uma altura de 400 mm mostrada na Figura 8, em que as partículas granuladas contendo material de carbono e as partículas granuladas normais são misturadas uniformemente em uma razão de massa de 1:1 a fim de embutir as partículas granuladas contendo material de carbono nas partículas granuladas normais e carregadas em um lado de camada inferior 1/3 (133 mm) da parte carregada de material de partida, enquanto as partículas granuladas normais são carregadas em um lado de camada superior 2/3 das mesmas (267 mm), e doravante a superfície de camada superior da camada carregada é inflamada e o ar é absorvido e introduzido na camada carregada a partir de cima do recipiente de teste através de um soprador disposto embaixo do recipiente de teste para queimar o material de carbono na matéria-prima de sinterização. A razão porque as partículas granuladas contendo material de carbono são embutidas nas partículas granuladas normais e carregadas no lado de camada

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22/25 inferior 1/3 se deve ao fato de que um minério sinterizado contendo material de carbono é obtido promovendo a reação de sinterização entre as partículas granuladas normais e a camada externa das partículas granuladas contendo material de carbono através apenas de calor de combustão das partículas granuladas normais sem queimar o material de carbono como um núcleo central. Para esse fim, o lado de camada inferior 1/3 é vantajoso porque a temperatura aumenta facilmente durante a sinterização.

[0076] Na Figura 9 é mostrada uma fotografia de aparência do minério sinterizado (minério aglomerado) obtida no experimento de sinterização acima.

[0077] Conforme visto a partir dessa figura, as partículas granuladas T1 a T3, T5 e T6 adaptadas para a invenção fornecem o minério sinterizado contendo material de carbono, mas também são corretamente fundidas ao minério sinterizado normal que as circunda. Nesse exemplo, supõe-se que, visto que o minério sinterizado é obtido em um estado que inclui o material de carbono nos mesmos e é unido integralmente ao minério sinterizado circundante, não há má influência mesmo se for carregado na máquina de sinterização real como uma matéria-prima de sinterização.

[0078] Pelo contrário, o minério sinterizado obtido a partir das partículas granuladas T7 que não realizam o ajuste de ponto de fusão é retido sozinho sem ser fundido ao minério sinterizado normal circundante e é mantido em um estado bruto. Portanto, antecipa-se que quando as partículas granuladas contendo material de carbono não realizam o ajuste de ponto de fusão da camada externa, as mesmas são carregadas na máquina de sinterização real, o minério sinterizado contendo material de carbono não é obtido e a incineração do minério sinterizado circundante não é promovida, de modo que eles formem um ponto de quebra do minério sinterizado e, por conseguinte, a taxa de

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23/25 sujeira é aumentada para reduzir amplamente o rendimento.

[0079] No caso das partículas granuladas T4 obtidas incorporandose 2 % em massa de coque na camada externa, um estado de superfusão é gerado e as pelotas não são retidas no minério sinterizado resultante.

[0080] Na Figura 10 é mostrado um fotomicrógrafo do minério sinterizado contendo material de carbono T5 integralmente unido ao minério sinterizado circundante por sinterização adequada. Conforme visto a partir dessa figura, o núcleo de material de carbono é revestido com a camada de PF no minério sinterizado obtido por sinterização adequada e também uma camada de fusão é observada entre PF e o outro material de sinterização na parte de superfície da camada de PF, isto é, a camada de PF é fundida à matéria-prima de sinterização circundante, enquanto o coque que forma o núcleo central é retido. Portanto, não há risco de diminuir a resistência do minério sinterizado devido à presença do minério sinterizado contendo material de carbono. [0081] Na Figura 11, são mostrados resultados de mapeamento elementar com EPMA na seção do minério sinterizado contendo material de carbono T5 obtido por sinterização adequada. Conforme visto a partir desses resultados, o carbono permanece nas pelotas residuais no interior do minério sinterizado, isto é, há material de carbono incluído. Além disso, a concentração de Fe é aumentada de modo local ao redor do carbono e, por conseguinte, o ferro metálico é produzido por redução.

[0082] A razão da produção dessa reação de redução é considerada conforme segue.

[0083] No caso das partículas granuladas contendo material de carbono, um núcleo de material de carbono produzido a partir de partícula de pequeno coque granulado está localizado em sua parte central a fim de formar uma estrutura contendo material de carbono

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24/25 completa. Portanto, considera-se que a reação de redução entre pó de óxido de ferro e partículas de coque que ocorrem próximas entre si e a reação de gaseificação de coque são originadas simultaneamente no interior das partículas granuladas como a reação produtora de ferro do minério sinterizado mostrado na Figura 2(b) e ferro metálico é produzido em um estágio de produção do minério sinterizado.

[0084] Consequentemente, quando o minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção, é carregado em um alto-forno, espera-se que a reação produtora de ferro seja promovida em uma taxa mais alta em uma eficiência mais alta e em uma temperatura inferior, conforme comparado ao minério sinterizado normal.

EXEMPLO 2 [0085] O experimento de sinterização é realizado carregando as partículas granuladas contendo material de carbono T5 produzidas no Exemplo 1 e as partículas granuladas normais no recipiente de teste de sinterização mostrado na Figura 8 da mesma maneira do Exemplo 1. O índice de redutibilidade (redução) RI definido em JIS M8713 e o índice de degradação de redução RDI definido em JIS M8720 são medidos no minério sinterizado contendo material de carbono obtido a partir de um lado de camada inferior 1/3 da parte carregada de material de partida (133 mm) e o minério sinterizado normal obtido a partir de um lado de camada superior 2/3 da parte carregada de material de partida (267 mm), respectivamente.

[0086] A Figura 12(a) mostra uma alteração no índice de redutibilidade (redução) RI com um tempo de redução, a partir do qual pode ser visto que o minério sinterizado contendo material de carbono de acordo com a invenção tem maior redutibilidade se comparado ao minério sinterizado normal ou a taxa de reação de redução torna-se mais alta.

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25/25 [0087] A Figura 12(b) mostra uma relação entre o índice de redutibilidade RI e o índice de degradação de redução RDI do minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a invenção, em comparação a uma relação entre o índice de redutibilidade RI e o índice de degradação de redução RDI do minério sinterizado normal, a partir do qual pode ser visto que o minério sinterizado contendo material de carbono de acordo com a invenção é excelente no índice de redutibilidade RI bem como no índice de degradação de redução RDI se comparado ao minério sinterizado normal.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [0088] A técnica da invenção não é limitada aos exemplos mencionados anteriormente e pode ser aplicada, por exemplo, a uma técnica de sinterização para fornecer um combustível gasoso adicionalmente ao material de carbono adicionado à matéria-prima de sinterização como uma fonte de calor para sinterização ou, adicionalmente, uma técnica de sinterização para enriquecer e fornecer oxigênio.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado que são partículas granuladas contendo material de carbono compreendendo um núcleo de material de carbono e uma camada externa formada ao redor do núcleo de material de carbono e compreendendo principalmente pó de minério de ferro e matéria-prima contendo CaO como um condicionador de ponto de fusão, caracterizadas pelo fato de que a camada externa isenta de um material de carbono tem um ponto de fusão superior a 1.200 °C e inferior a 1.500 °C e em que um material de carbono como o núcleo de material de carbono é partículas de coque que têm um tamanho de partícula de superior a 3 mm.
2. Partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas pelo fato de que o pó de minério de ferro é uma alimentação em pelota que tem um tamanho de partícula de 10 a 1.000 pm.
3. Partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadas pelo fato de que a alimentação em pelota tem um tamanho de partícula inferior a 250 pm.
4. Partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadas pelo fato de que a camada externa tem uma espessura superior a 2 mm.
5. Partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadas pelo fato de que têm um tamanho de partícula superior a 8 mm.
6. Método para produzir partículas granuladas contendo material de carbono na produção de minério sinterizado, como definidas

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2/2 em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende carregar um núcleo de material de carbono, um pó de minério de ferro a ser uma camada externa isenta de um material de carbono e uma matéria-prima contendo CaO como um condicionador de ponto de fusão em uma pelotizadora e misturá-los e granulá-los para obter partículas granuladas contendo material de carbono formadas revestindo-se o núcleo de material de carbono com a camada externa, em que um material de carbono como o núcleo de material de carbono é partículas de coque que têm um tamanho de partícula de superior a 3 mm.
7. Método para produzir um minério sinterizado contendo material de carbono, caracterizado pelo fato de que compreende misturar as partículas granuladas contendo material de carbono, como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, com outras partículas formadas granulando uma matéria-prima de granulação de pó de minério de ferro, materiais de carbono e material contendo CaO como um material auxiliar para formar uma matéria-prima de sinterização, carregá-la em uma pelota de uma máquina de sinterização a fim de formar uma camada carregada e produzir um minério sinterizado por calor de combustão de um material de carbono incluído nas outras partículas granuladas.
8. Método para produzir um minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas granuladas contendo material de carbono é carregada em um lado de camada inferior da camada carregada.
9. Método para produzir um minério sinterizado contendo material de carbono, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que as outras partículas granuladas são granuladas em um misturador de tambor e têm um tamanho de partícula menor que o das partículas granuladas contendo material de carbono.