BR112017009676B1 - Composições de ligante e processos de preparo de peletes de minério de ferro - Google Patents
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Abstract
composições de ligante e processos de preparo de peletes de minério de ferro. são fornecidas composições de ligante para aglomerar finos de minério de ferro, as composições compreendendo: um ou mais tipos de amido modificado e um ou mais tipos de polímeros secos sintéticos. um processo para preparar peletes de minério de ferro com as composições de ligante também é provido, o processo compreendendo: (i) adicionar uma composição de ligante para minério de ferro particulado para formar uma mistura; e (ii) formar a mistura em peletes.
Description
[0001] A presente descrição em geral se refere às composições de ligante para preparar peletes de minério de ferro e processos para preparar os peletes de minério de ferro.
[0002] Minério de ferro comumente é usado na produção de aço. Na primeira etapa do processo de fabricação de aço, ferro é recuperado a partir do minério por fundição em um alto forno. A ser alimentado diretamente para o forno, para o minério de ferro deve estar na forma de aglomerados de tamanho substancial. Se o minério está na forma de partículas que devem ser muito pequenas para a alimentação direta, é necessário converter as partículas de minério de ferro para uma sinterização ou para peletes. Com o uso crescente de minérios de grau inferior, se torna necessário moer o minério mais finamente. Para estas partículas finas, peletização é um método comum de produção de carga de alimentação para os fornos.
[0003] Ligantes podem ser usados para peletizar partículas de minério de ferro particulado. Em geral, os peletes de minério de ferro são formados adicionando ligante ou uma composição de ligante para o minério particulado fino e agitação na presença de uma pequena quantidade de água para formar uma mistura úmida, e então peletizando a mistura para formar peletes verdes (úmidos). Estes peletes verdes então são queimados em um forno através de uma faixa de temperatura que se estende a partir de uma temperatura de entrada tipicamente na faixa de 200 °C a 400 °C até uma temperatura final de, por exemplo, 1200 °C. Tais processos de formação de peletes de minério de ferro são descritos, por exemplo, na Patente Européia No. 0225171, que é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
[0004] Ligantes comuns usados para aglomerar minério de ferro particulado incluem certos polímeros e bentonita, apesar de outros ligantes terem sido propostos na literatura, por exemplo, várias argilas, sulfato ferroso, sulfato de lignina, asfalto, amidos, compostos de cálcio e sódio.
[0005] Em vista do dito anteriormente, uma ou mais concretizações de exemplo estão direcionadas às composições de ligante para aglomerar finos de minério de ferro compreendendo: um ou mais tipos de amido modificado um ou mais tipos de polímero seco sintético. Também é divulgado um processo para preparar peletes de minério de ferro com as composições de ligante, o processo compreendendo: (i) adicionar uma composição de ligante para minério de ferro particulado para formar uma mistura; e (ii) formar a mistura em peletes. As composições de ligante de exemplo são econômicas e prontamente processadas.
[0006] A descrição pode ser entendida mais prontamente em referência à seguinte descrição detalhada das várias funcionalidades da descrição e os exemplos incluídos nas mesmas.
[0007] Em geral, a presente descrição está direcionada às composições de ligante para aglomerar finos de minério de ferro, e processos para preparar peletes de minério de ferro. De acordo com as concretizações de exemplo, a composição de ligante inclui um ou mais tipos de amidos modificados e um ou mais tipos de polímeros secos sintéticos. A composição de ligante pode compreender adicionalmente, ou pode ser combinada com um ou mais materiais alcalinos, tais como carbonato de sódio, cinzas ou outro material cáustico. As composições de ligante e processos descritos aqui podem ser usados para prover peletes de minério de ferro que possuem propriedades aprimoradas, incluindo, mas não limitado a, resistência seca e resistência à alta temperatura. Em certas concretizações, as composições de ligante oferecem vantagens econômicas sobre outras composições de ligante com base em polímero e vantagens de desempenho sobre outras composições de ligante com base em amido ou com base em polímero.
[0008] Como usado aqui, a frase “finos de minério de ferro” se refere a materiais de minério de ferro ou substancialmente baseados em ferro que estão na forma de particulado. Nas concretizações de exemplo, os finos de minério de ferro são partículas de minério de ferro que são de tamanho de partícula substancialmente pequeno, por exemplo, menor do que cerca de 250 μm. Minérios de ferro são rochas e minerais a partir dos quais ferro metálico pode ser extraído economicamente. Os minérios comumente são ricos em óxidos de ferro e variam em cor a partir de cinza escuro, amarelo claro, roxo profundo, até vermelho oxidado. O ferro em si comumente é encontrado na forma de magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3), goethita (FeO(OH)), limonita (FeO(OH).n(H2O)) ou siderita (FeCO3). Taconita é uma rocha sedimentária que porta ferro em que os minerais de ferro são entrelaçados com quartzo, chert ou carbonato. Itabirita, também conhecido como hematita de quartzo com faixas e xisto de hematita, é uma formação de quartzo e ferro em que o ferro está presente como camadas finas de hematita, magnetita ou martita. Qualquer um destes tipos de ferro é adequado para o uso na formação do pelete como descrito aqui. Nas concretizações de exemplo, os finos de minério de ferro são substancialmente magnetita, hematita, taconita ou itabirita. Nas concretizações de exemplo, os finos de minério de ferro podem ser contaminados com argila.
[0009] Como usado aqui, o termo “pelete” se refere a uma partícula pequena criada aglomerando a mistura compreendendo finos de minério de ferro, o ligante e um líquido, tal como água. Tais misturas também podem ser aglomeradas ou comprimidas para formas diferentes do que peletes, por exemplo, briquetes ou outras formas apropriadas. Como será percebido pelos peritos na técnica, a forma da partícula aglomerada não está particularmente limitada. Nas concretizações de exemplo, o tamanho de partícula final do pelete, ou partícula aglomerada, é de cerca de 5 até cerca de 19 mm.
[00010] Como usado aqui, o termo “ligante” ou “composição de ligante” se refere a uma composição ou um sistema de componentes que é adicionado aos finos de minério de ferro de maneira a arrastar os mesmos juntos de tal modo que a mistura mantém uma consistência uniforme. A composição de ligante pode ser adicionada para os finos de minério de ferro como uma mistura dos componentes ou os componentes da composição de ligante podem ser adicionados separadamente para a composição de minério de ferro e em qualquer ordem considerada adequada por um perito na técnica. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante é uma mistura seca ou é uma mistura substancialmente seca.
[00011] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende (i) um ou mais tipos de amido modificado e (ii) um ou mais tipos de polímero seco sintético. As proporções ótimas destes componentes podem variar dependendo da identidade de cada um dos componentes, a fonte de finos de minério de ferro, o conteúdo de umidade, a área de superfície, o tamanho de partícula e as impurezas.
[00012] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 5 até cerca de 50%, cerca de 20 até cerca de 50%, ou cerca de 30 até cerca de 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, ou cerca de 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado.
[00013] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 50 até cerca de 95%, cerca de 50 até cerca de 80%, ou cerca de 50 até cerca de 70% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: pelo menos cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90%, ou cerca de 95% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético modificado.
[00014] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 5 até cerca de 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado e; (b) cerca de 50 até cerca de 95% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 20 até cerca de 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado e; (b) cerca de 50 até cerca de 80% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético. Em outras concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 20 até cerca de 30% em peso um ou mais tipos de amido modificado; e (b) cerca de 70 até cerca de 80% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético. Em uma concretização específica, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 25% em peso um ou mais tipos de amido modificado e; (b) cerca de 75% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético. Em outras concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 30 até cerca de 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado e; (b) cerca de 50 até cerca de 70% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético. Em uma concretização específica, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado e; (b) cerca de 50% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético.
[00015] Na concretização de exemplo, o amido é “modificado” por gelatinização. Nas concretizações de exemplo, o amido é pelo menos parcialmente gelatinizado. Nas concretizações de exemplo, amido é gelatinizado aquecendo uma mistura de amido - água até uma temperatura que excede a temperatura em que a estrutura agregada ou quase cristalina dos grânulos de amido intumescidos com água são destruídos irreversivelmente. Opcionalmente, um agente hidrolítico é adicionado para a mistura de amido - água. Nas concretizações de exemplo, o amido modificado é um amido completamente ou parcialmente gelatinizado ou um amido gelificado, tal como amido de milho gelificado.
[00016] O amido pode ser qualquer amido adequado. Nas concretizações de exemplo, o amido é a partir de milho, trigo, batata (ou outro tubérculo), arroz, triticale ou cassava.
[00017] Nas concretizações de exemplo, tanto o amido quanto o polímero seco sintético são providos na forma de partículas tendo uma razão de tamanho que varia a partir de cerca de 1:0,5 até cerca de 1:10 (amido:polímero) . Na concretização de exemplo, a razão de tamanho das partículas de amido para as partículas de polímero é de cerca de 1:0,5, cerca de 1:1, cerca de 1:2, cerca de 1:3, cerca de 1:4, cerca de 1:5, cerca de 1:6, cerca de 1:7, cerca de 1:8, cerca de 1:9, ou cerca de 1:10.
[00018] Nas concretizações de exemplo, as partículas de amido modificado e as partículas de polímero seco sintético são de tamanhos substancialmente similares. Em certas concretizações de exemplo, tanto o amido quanto o polímero seco sintético são providos na forma de partículas tendo uma razão de tamanho que varia a partir de cerca de 1:0,5 até cerca de 1:1,5 (amido:polímero). Na concretização de exemplo, a razão de tamanho das partículas de amido para as partículas de polímero é de cerca de 1:0,5, cerca de 1:0,6, cerca de 1:0,7, cerca de 1:0,8, cerca de 1:0,9, cerca de 1:1, cerca de 1:1,1, cerca de 1:1,2, cerca de 1:1,3, cerca de 1:1,4 ou cerca de 1:1,5.
[00019] Nas concretizações de exemplo, o amido é provido na forma de partículas tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 50 até cerca de 250 mícron, ou mais particularmente, cerca de 50 até cerca de 80 mícron, cerca de 70 até cerca de 90 mícron, cerca de 80 até cerca de 105 mícron, cerca de 90 até cerca de 120, ou cerca de 120 até cerca de 150 mícron. Nas concretizações de exemplo, o amido é provido na forma de partículas tendo um tamanho médio de cerca de 50, cerca de 55, cerca de 60, cerca de 65, cerca de 70, cerca de 75, cerca de 80, cerca de 85, cerca de 90, cerca de 95, cerca de 100, cerca de 105, cerca de 110, cerca de 115, cerca de 120, cerca de 125, cerca de 130, cerca de 135, cerca de 140, cerca de 145 ou cerca de 150 mícron ou mais. Nas concretizações de exemplo, substancialmente todas, ou pelo menos 90% em peso, das partículas de amido individuais estão na faixa de cerca de 50 até cerca de 250 mícron, ou mais particularmente, cerca de 50 até cerca de 80 mícron, cerca de 70 até cerca de 90 mícron, cerca de 90 até cerca de 120, ou cerca de 120 até cerca de 150 mícron.
[00020] Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético aniônico pode ser introduzido para a composição de ligante como um pó ou como uma dispersão, por exemplo, uma dispersão do polímero na forma em pó em óleo. Nas concretizações de exemplo, tanto o amido quanto o polímero são providos como partículas tendo uma razão de tamanho entre cerca de 1:0,5 até cerca de 1:10 (amido:polímero), como discutido acima. Nas concretizações de exemplo, partículas do polímero seco sintético possuem um tamanho médio entre cerca de 50 até cerca de 800 mícron, cerca de 50 até cerca de 300 mícron, cerca de 100 até cerca de 800 micron, cerca de 100 até cerca de 300 micron, cerca de 50 até cerca de 250 micron, cerca de 50 até cerca de 80 micron, cerca de 70 até cerca de 90 micron, cerca de 80 até cerca de 105 micron, cerca de 90 até cerca de 120, ou cerca de 120 até cerca de 150 micron. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético é provido na forma de partículas tendo um tamanho médio de cerca de 50, cerca de 60, cerca de 70, cerca de 80, cerca de 90, cerca de 100, cerca de 110, cerca de 120, cerca de 130, cerca de 140, cerca de 150, cerca de 250, cerca de 300, cerca de 700, micron ou mais. Nas concretizações de exemplo, pelo menos cerca de 80% em peso, das partículas de polímero individuais estão na faixa de cerca de 50 até cerca de 800 micron, cerca de 50 até cerca de 300 micron, cerca de 50 até cerca de 250 micron ou cerca de 50 até cerca de 150 micron. Nas concretizações de exemplo, substancialmente todas, ou pelo menos 90% em peso, das partículas de polímero individuais estão na faixa de cerca de 50 até cerca de 800 micron, cerca de 50 até cerca de 300 micron, cerca de 50 até cerca de 250 micron, cerca de 50 até cerca de 150 micron, cerca de 50 até cerca de 80 micron, cerca de 70 até cerca de 90 micron, cerca de 80 até cerca de 105 micron, cerca de 90 até cerca de 120, ou cerca de 120 até cerca de 150 micron. Estas partículas de polímero seco sintético individuais podem ser introduzidas para a mistura como agregados friáveis de várias partículas, estes agregados se quebrando em partículas individuais durante a mistura com o material particulado insolúvel. Nas concretizações de exemplo, substancialmente todas, ou pelo menos 95% em peso, das partículas de polímero individuais estão na faixa de cerca de 50 até cerca de 800 mícron, e o tamanho de partícula médio é de cerca de 700 mícron.
[00021] Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético é carregado ou neutro. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético pode compreender monômeros não iônicos, aniônicos ou catiônicos. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético é aniônico ou possui uma carga aniônica global. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético é neutral ou possui uma carga neutra global. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético compreende monômeros não iônicos e monômeros aniônicos e possui uma carga aniônica global. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético compreende monômeros catiônicos e monômeros aniônicos e possui uma carga aniônica ou neutra global. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético possui cerca de 10 até cerca de 40% em mol de carga aniônica, ou mais particularmente, cerca de 5 até cerca de 15% em mol de carga aniônica. Nas concretizações de exemplo, o polímero contém pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, ou cerca de 15% em peso de monômeros aniônicos. Nas concretizações de exemplo, o monômero aniônico é ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido sulfônico, um ácido carboxílico insaturado por etileno, uma mistura dos mesmos, ou sais dos mesmos. O monômero aniônico pode ser usado na forma de um sal, por exemplo, um sal solúvel em água tal como um sal de sódio, um sal de potássio, ou um sal de amônio. O monômero aniônico pode ser usado parcialmente ou completamente na forma de ácido livre.
[00022] Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético é um polímero que contém acrilamida. Nas concretizações de exemplo, o polímero que contém acrilamida é a poliacrilamida ou um copolímero incluindo monômeros de acrilamida, por exemplo, um copolímero de acrilamida e ácido acrílico. Nas concretizações de exemplo, a razão da porcentagem em peso de monômeros de acrilamida para a porcentagem em peso de outros monômeros no polímero seco sintético é na faixa de cerca de 90:10 até cerca de 10:90; cerca de 90:10 até cerca de 40:60; cerca de 90:10 até cerca de 70:30; ou cerca de 85:15 até cerca de 75:25. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético é um copolímero de acrilamida e ácido acrílico. Nas concretizações de exemplo, o copolímero de acrilamida e o ácido acrílico possuem uma razão em mol de ácido acrílico: acrilamida é de cerca de 15:100.
[00023] Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético possui uma faixa de peso molecular a partir de cerca de 20 até cerca de 25.000.000 dalton. Na concretização de exemplo, o peso molecular é a partir de cerca de 20 até cerca de 1.000, cerca de 1.000 até cerca de 5.000, cerca de 5.000 até cerca de 10.000, cerca de 10.000 até cerca de 25.000, cerca de 25.000 até cerca de 50.000, cerca de 50.000 até cerca de 100.000, cerca de 100.000 até cerca de 250.000, cerca de 250.000 até cerca de 500.000, cerca de 500.000 até cerca de 1.000.000, cerca de 1.000.000 até cerca de 250.000, cerca de 250.000 até cerca de 500.000, cerca de 500.000 até cerca de 1.000.000, cerca de 1.000.000 até cerca de 5.000.000, cerca de 5.000.000 até cerca de 10.000.000, cerca de 10.000.000 até cerca de 15.000.000, cerca de 15.000.000 até cerca de 20.000.000, cerca de 20.000.000 até cerca de 25.000.000.
[00024] Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético possui uma viscosidade específica média de cerca de 2,5 até cerca de 6,5 cPs, cerca de 2,5 cPs até cerca de 6,1, cerca de 2,5 cPs até cerca de 3,5, ou cerca de 4,5 até cerca de 6,1 cPs. Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético possui uma viscosidade específica média de cerca de 2,9.
[00025] Nas concretizações de exemplo, o polímero que contém acrilamida é um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, por exemplo, um polímero tendo uma razão em mol maior do que cerca de 5:95 de ácido acrílico:acrilamida. Nas concretizações de exemplo, o copolímero de acrilamida e ácido acrílico possui uma razão em mol de cerca de 5:95, cerca de 10:90, cerca de 15:85, cerca de 20:80, cerca de 25:75, cerca de 30:70, cerca de 35:65 ou cerca de 40:60 de ácido acrílico:acrilamida. Nas concretizações de exemplo, o copolímero de acrilamida e ácido acrílico possui uma razão em mol na faixa de cerca de 5:95 até cerca de 40:60 de ácido acrílico:acrilamida. Nas concretizações de exemplo, o polímero que contém acrilamida é um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, por exemplo, um polímero tendo uma razão em mol de cerca de 5:95 de ácido acrílico:acrilamida, cerca de 30:70 de ácido acrílico:acrilamida, cerca de 18,5:81,5 de ácido acrílico:acrilamida, ou cerca de 22,7:100 de ácido acrílico:acrilamida.
[00026] Nas concretizações de exemplo, o polímero é linear. Nas concretizações de exemplo, a estrutura de polímero pode incluir polímeros ramificados, polímeros em estrela, polímeros em pente, polímeros reticulados, ou combinações dos mesmos.
[00027] Como usado aqui, os termos “polímero,” “polímeros,” “polimérico,” e termos similares são usados no seu sentido comum como entendido por um perito na técnica, e assim pode ser usado aqui para se referir a ou descrever uma grande molécula (ou grupo de tais moléculas) que contém unidades recorrentes. Polímeros podem ser formados de vários modos, incluindo através da polimerização de monômeros e/ou através da modificação química de uma ou mais unidades recorrentes de um polímero precursor. Um polímero pode ser um “homopolímero” compreendendo substancialmente unidades recorrentes idênticas formadas, por exemplo, através da polimerização de um monômero particular. Um polímero também pode ser um “copolímero” compreendendo duas ou mais diferentes unidades recorrentes formadas, por exemplo, através da copolimerização de dois ou mais diferentes monômeros, e/ou através da modificação química de uma ou mais unidades recorrentes de um polímero precursor. O termo “terpolímero” pode ser usado aqui para se referir aos polímeros contendo três ou mais diferentes unidades recorrentes.
[00028] Nas concretizações de exemplo, o polímero seco sintético é feito pela polimerização de maneira convencional ou conhecida na técnica, tal como polimerização de fase reversa seguida pela secagem e, opcionalmente, fragmentação; ou por polimerização em gel a granel seguida pela secagem e fragmentação. Se os polímeros são feitos por fragmentação pode ser necessário peneirar as partículas para fornecer tamanho de partícula desejado. Em certas concretizações, o polímero seco sintético aniônico está na forma de contas, por exemplo, contas substancialmente esféricas, feitas por polimerização de fase reversa. Em certas concretizações, o polímero seco sintético é um pó de escoamento livre.
[00029] Nas concretizações de exemplo, as proporções do amido e polímero seco sintético são ajustadas com base na da dureza do minério de ferro. Em geral, proporcionalmente mais do polímero seco sintético é usado quando a dureza do minério de ferro aumenta.
[00030] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 20 até cerca de 30% de amido de milho gelificado e cerca de 70 até cerca de 80% de um copolímero de acrilamida e ácido acrílico.
[00031] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 20 até cerca de 50% de amido de milho gelificado e cerca de 50 até cerca de 80% de um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, em que pelo menos cerca de 80% das partículas de polímero e amido estão presentes como partículas tendo uma razão de tamanho na faixa de cerca de 1:1 até cerca de 1:10.
[00032] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 20 até cerca de 30% de amido de milho gelificado e cerca de 70 até cerca de 80% de um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, em que o amido e o polímero estão presentes como partículas tendo um tamanho médio de cerca de 80 até cerca de 100 mícron.
[00033] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 30 até cerca de 50% de amido de milho gelificado e cerca de 50 até cerca de 70% de um copolímero de acrilamida e ácido acrílico.
[00034] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 30 até cerca de 50% de amido de milho gelificado e cerca de 50 até cerca de 70% de um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, em que o amido e o polímero estão presentes como partículas tendo um tamanho médio de cerca de 80 até cerca de 100 mícron.
[00035] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante pode ser adicionada aos finos de minério de ferro para prover um pelete. Nas concretizações de exemplo, o pelete compreende cerca de 0,005 até cerca de 0,2%, cerca de 0,01 até cerca de 0,1%, cerca de 0,02 até cerca de 0,08%, ou cerca de 0,03 até cerca de 0,06% composição de ligante por quilograma de finos de minério de ferro. Em uma concretização específica, os peletes compreendem cerca de 0, 05% composição de ligante por quilograma de finos de minério de ferro.
[00036] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende adicionalmente um ou mais materiais alcalinos, tais como carbonato de sódio, cinzas ou outro material cáustico. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende um componente de polímero seco sintético e amido e um componente de materiais alcalinos. O componente de polímeros secos sintéticos e amido inclui cerca de 5 até cerca de 50% de amido e cerca de 50 até cerca de 95% polímero seco sintético. Em certas concretizações, o componente de materiais alcalinos inclui cerca de 100% de carbonato de sódio e/ou carbonato de sódio anidro. Nas concretizações de exemplo, a razão do componente de polímeros secos sintéticos e amido para o componente de materiais alcalinos está na faixa de cerca de 100:0 até cerca de 50:50; ou cerca de 70:30 até cerca de 50:50.
[00037] Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende cerca de 5 até cerca de 50%, cerca de 10 até cerca de 50%, cerca de 20 até cerca de 50%, cerca de 30 até cerca de 50%, ou cerca de 40 até cerca de 50%, em peso um ou mais tipos de materiais alcalinos. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: pelo menos cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, ou cerca de 45% em peso um ou mais tipos de materiais alcalinos. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante não compreende materiais alcalinos.
[00038] Peletes que incluem o exemplo de composição de ligante possuem propriedades aprimoradas. Propriedades comuns dos peletes incluem a resistência úmida ou inicial, a resistência seca (após a secagem dos peletes verdes em um forno a 105 °C.) e a tendência dos peletes de espalhar (ou romper) com a exposição às temperaturas de queima. Em geral, uma maior temperatura de espalhamento é uma qualidade desejável. A tendência para espalhar pode ser definida através da determinação da temperatura mínima em que espalhamento ocorre ou observando a porcentagem de finos formados durante um ciclo de queima particular. Outras propriedades dos peletes incluem o conteúdo de umidade da mistura e a porosidade dos peletes. Outra propriedade de peletes é um “número de gotejamento”. Em geral, um alto número de gotejamento para os peletes verdes é desejável. Para garantir propriedades uniformes, as propriedades de fluxo de ligante devem ser tais que podem ser facilmente adicionadas uniformemente em baixas quantidades.
[00039] Nas concretizações de exemplo, os peletes compreendendo uma mistura de finos de minério de ferro e as composições de ligante descritas aqui possuem resistência seca satisfatória, número de gotejamento satisfatório e resistência à alta temperatura satisfatória, tais como quando comparado com peletes similares feitos com um ligante de poliacrilamida seco. Nas concretizações de exemplo, os peletes compreendendo uma mistura de finos de minério de ferro e as composições de ligante descritas aqui possuem propriedades de superfície desejáveis; por exemplo, suavidade. Em geral, peletes com uma superfície mais suave geram menos poeira.
[00040] Em outras concretizações de exemplo, os peletes compreendendo uma mistura de finos de minério de ferro e as composições de ligante descritas aqui, possuem resistência à umidade satisfatória, resistência seca satisfatória, número de gotejamento satisfatório e resistência à alta temperatura satisfatória, tal como quando comparado com peletes similares feitos com um ligante de poliacrilamida seco.
[00041] No geral, as composições de ligante exibem efeitos sinérgicos em termos de resistência seca e resistência à alta temperatura sobre ligantes orgânicos de componente único, tais como ligantes com base em polímero ou ligantes com base em amido.
[00042] Nas concretizações de exemplo, a deformação dos peletes é baixa. Nas concretizações de exemplo, a deformação é de cerca de 12%, cerca de 11%, cerca de 10%, cerca de 9%, cerca de 8%, cerca de 7%, cerca de 6%, cerca de 5%, ou cerca de 4% ou menos. Nas concretizações de exemplo, a deformação está na faixa de cerca de 4% até cerca de 12%, ou cerca de 6% até cerca de 11%.
[00043] Nas concretizações de exemplo, um processo para preparar peletes de minério de ferro compreendendo: (i) adicionar uma composição de ligante para finos de minério de ferro para formar uma mistura; e (ii) formar a mistura em peletes. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: um ou mais tipos de amido modificado um ou mais tipos de polímero seco sintético, e opcionalmente, um ou mais tipos de materiais alcalinos. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 5 até cerca de 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado e; (b) cerca de 50 até cerca de 95% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante consiste essencialmente de um ou mais tipos de amido modificado um ou mais tipos de polímero seco sintético. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante compreende: um ou mais tipos de amido modificado um ou mais tipos de polímero seco sintético, e um ou mais tipos de materiais alcalinos, em que a razão da quantidade de componente de amido modificado e polímeros secos sintéticos para a quantidade de componente de materiais alcalinos está na faixa de cerca de 100:0 até cerca de 50:50; ou cerca de 70:30 até cerca de 50:50.
[00044] De acordo com as concretizações, a composição de ligante compreende: (a) cerca de 20 até cerca de 50% de pelo menos um amido modificado e (b) cerca de 50 até cerca de 80% de pelo menos um polímero seco sintético. Em certas concretizações, o polímero seco sintético é aniônico, ou mais particularmente, cerca de 10 até cerca de 40% em mol de carga, ou cerca de 5 até cerca de 15% em mol de carga.
[00045] Nas concretizações de exemplo, os componentes da composição de ligante podem ser misturados e adicionados para os finos de minério de ferro como uma mistura. Em certas concretizações, os componentes do ligante podem ser adicionados separadamente aos finos de minério de ferro.
[00046] De acordo com as concretizações, as etapas de processo de adicionar a composição de ligante para finos de minério de ferro para formar uma mistura ou a formação da mistura em peletes pode ser realizada nos métodos convencionais ou conhecidos na técnica de aglomeração. Nas concretizações de exemplo, o processo compreende adicionalmente a etapa de misturar, mexer ou agitar a mistura após a adição da composição de ligante. Em certas concretizações, a composição de ligante pode ser adicionada aos finos de minério de ferro antes de ou durante a mistura da mistura. Nas concretizações de exemplo, a composição de ligante pode ser misturada com os finos de minério de ferro através do espalhamento da composição de ligante em pó ou a dispersão para os finos de minério de ferro já que é realizado por um misturador, tal como um misturador de pá com estatores. Nas concretizações de exemplo, a mistura compreendendo os finos de minério de ferro e a composição de ligante é misturada por cerca de 2 minutos até cerca de 20 minutos.
[00047] Nas concretizações de exemplo, o processo compreende adicionalmente a etapa de adicionar água, que pode ser adicionada anteriormente, durante ou após a adição do ligante para os finos de minério de ferro. A quantidade de água adicionada é a quantidade necessária para trazer o conteúdo de umidade até o nível ótimo para a mistura particular. Nas concretizações de exemplo, os finos de minério de ferro, antes de adicionar a composição de ligante, já possui o conteúdo de umidade final desejado de cerca de 5 até cerca de 15%, ou cerca de 6 até cerca de 10%, em peso com base no peso do minério de ferro. O conteúdo de umidade é a umidade como medida aquecendo até cerca de 105 °C. Se os finos de minério de ferro inicialmente não contêm o conteúdo de umidade final desejado, água pode ser adicionada para aumentar o conteúdo de umidade.
[00048] Nas concretizações de exemplo, a formação da mistura em peletes, ou a etapa de aglomeração, pode ser conduzida com ou sem compressão, aglomeração em um disco, ou aglomeração em um tambor. Nas concretizações de exemplo, o processo pode compreender adicionalmente secar e queimar os peletes, por exemplo, através de quaisquer métodos conhecidos na técnica tais como aquecer os peletes até cerca de 1000 °C, cerca de 1200 °C. Para este propósito, os peletes podem ser introduzidos para um forno ou outro aparelho de queima e queimado da maneira convencional. É desejável ser capaz de introduzir os mesmos para este forno na temperatura de entrada mais alta possível com o risco mínimo de fragmentação. A temperatura de entrada em que a fragmentação se torna significativa pode ser referida como a temperatura de espalhamento e uma vantagem particular das concretizações é que é possível fazer peletes tendo a temperatura de espalhamento maior do que pode ser obtido convenientemente pelo uso de bentonita e outros ligantes conhecidos.
[00049] Os seguintes exemplos são apresentados para propósitos ilustrativos apenas, e não estão intencionados a ser limitantes.
[00050] O preparo do pelete e métodos de teste usados através dos Exemplos descritos aqui são providos abaixo.
[00051] Neste exemplo, peletes de minério de ferro compreendendo minério de ferro e a ligante, incluindo ligantes de acordo com as concretizações descritas aqui, foram preparados. O minério de ferro usado neste exemplo foi Magnetita com um conteúdo de umidade entre 8 e 11% em peso. A composição de ligante de controle foi de 60% de copolímero de ácido acrílico e acrilamida seca aniônica (18,4% em mol de ácido acrílico) com um tamanho de partícula ótimo de 100 mícron e 40% de Na2CO3. As composições de ligante de acordo com as concretizações contêm 60% de uma mistura de polímero de amido (50% em peso de pelo menos um amido modificado e cerca de 50% em peso de aniônico polímero seco sintético) e 40% de Na2CO3. A composição de ligante da Amostra A contém uma mistura de polímero de amido de cerca de 50% em peso amido de milho gelificado com um tamanho de partícula médio de cerca de 80 mícron (disponível a partir de Tate & Lyle) e cerca de 50% em peso 18,5:81,5 de ácido acrílico:polímero seco de acrilamida com um tamanho de partícula médio de cerca de 100 mícron (disponível a partir de Kemira Chemicals). A viscosidade da mistura de polímero de amido foi de 2,9 cPs. O ligante foi adicionado para o minério de ferro em uma dosagem de 0,05 porcento em peso. Esta mistura inicialmente foi misturada à mão e então carregada para um misturador de alta velocidade (fabricado por WAM S.p.A Italy) e misturado por cerca de 1 minuto em 100 rpm minuto. Após a mistura, a batelada foi peneirada para remover grandes pedaços e partículas.
[00052] Um peletizador de disco (diâmetro de disco 0,40 m; fabricado por MarsMinerals USA) foi usado para preparar peletes a partir da mistura. A mistura foi alimentada com taxa constante para o disco e água atomizada foi pulverizada para o disco para auxiliar a formação do pelete. Peletes crescidos para a faixa de tamanho correta (maior do que 10 mm) foram constantemente removidos durante o processo de peletização. Após a peletização, toda a batelada de pelete produzida foi peneirada para diferentes frações de tamanho e todo o trabalho das análises foi feito com 10 a 12,5 mm de fração de tamanho de pelete. Todos os testes de resistência foram feitos com peletes de 10 a 12,5 mm. Índice de inclinação foi feito com uma mistura de peletes de todas as frações de tamanho que variam de 8 a 15 mm.
[00053] Os peletes compreendendo a composição de ligante de exemplo foram descobertos de ter boa capacidade de processamento e viscosidade mínima.
[00054] Peletes feitos com cada composição de ligante foram avaliados para determinar certas propriedades físicas.
[00055] O Número de gotejamento foi determinado gotejando repetidamente um pelete úmido individualmente a partir de uma altura de 0,45 m até uma placa de aço até uma rachadura aparecer na superfície do pelete testado. O número de gotas necessário para produzir uma rachadura na superfície de cada pelete é o Número de gotejamento.
[00056] A Resistência Compressiva Úmida, também chamada de resistência verde, foi determinada logo após a peletização e peneiramento dos peletes na faixa de tamanho de 10 a 12,5 mm. A Resistência Compressiva Úmida foi medida por Analisador de Textura CT3 fabricado por Brookfield. Os peletes foram comprimidos em 10 mm/min até o fraturamento ser observado e a força de compressão de pico ser medida. Para os peletes úmidos, o analisador também um valor para a deformação isto é quanto porcentagem o pelete úmido pode ser comprimido antes de romper. Este valor é uma indicação de plasticidade do pelete úmido.
[00057] Observações visuais foram feitas nos peletes verdes. Peletes feitos com o ligante da Amostra A tiveram propriedades de superfície de pelete muito boas - a superfície dos peletes era relativamente lisa e seca.
[00058] Um número de peletes (10 a 12,5 mm de tamanho) então foram secos em 105 °C por 12h. A Resistência Compressiva Seca foi medida para os peletes secos pelo Analisador de Textura CT3 fabricado por Brookfield. Os peletes foram comprimidos em 10 mm/min até o fraturamento ter observado e a força de compressão de pico ser medida e gravada.
[00059] O conteúdo de umidade dos peletes também foi medido e gravado. Os peletes úmidos são colocados em uma placa com peso conhecido. Os peletes peneirados úmidos de certos tamanhos são colocados na placa, aproximadamente 1 kg por placa. O peso combinado é medido e os peletes são colocados em um forno de 105 °C por 12h. O peso combinado dos peletes secos é medido, com a diferença (úmido - seco) sendo a umidade evaporada. A umidade evaporada é expressa como % conteúdo de umidade nos peletes úmidos verdes após peletização = (umidade de pelete verde).
[00060] A Resistência Compressiva dos peletes sinterizados também foi medida. Peletes sinterizados foram preparados através do carregamento de peletes secos para o forno de laboratório e aquecendo os mesmos (por aproximadamente uma hora) até uma temperatura de forno de 1200 °C ou 1300 °C (como identificado na Tabela 1), e mantendo a temperatura 15 min antes de resfriar até a temperatura ambiente. Após a refrigeração, a resistência compressiva dos peletes sinterizados de 10 a 12,5 mm foi medida pelo analisador de resistência compressiva INSTRON® 3366. Os peletes foram comprimidos em 10 mm/min até o fraturamento ser observado e a força de compressão de pico foi medida. Os valores dados na Tabela 1 são médias de 10 a 20 testes repetidos. Tabela 1. Propriedades físicas de peletes de minério de ferro.
[00061] Os resultados mostram que a composição de ligante de acordo com as concretizações de exemplo fornece uma melhor resistência seca do que o controle, isto é, 2,342 vs. 2,289. Os resultados também mostram que a composição de ligante de acordo com as concretizações de exemplo fornece uma melhor resistência à alta temperatura do que o controle, isto é, 162,0 vs. 124,9 em 1200 °C e 446,9 vs. 396,8 em 1300 °C.
[00062] Na especificação anterior, várias concretizações de exemplo foram descritas. No entanto, será evidente que várias modificações e alterações podem ser feitas às mesmas, e concretizações adicionais podem ser implementadas, sem fugir do escopo mais vasto das concretizações de exemplo como definidas nas reivindicações que seguem. A especificação e os exemplos de maneira apropriada devem ser considerados em um sentido ilustrativo em vez de restritivo.
Claims (21)
1. Composição de ligante para aglomerar finos de minério de ferro caracterizada por compreender: um ou mais tipos de amido modificado e um ou mais tipos de polímero seco sintético, em que o polímero seco sintético tem uma carga aniônica global entre 5 e 40% em mol de carga; e em que o amido modificado está na forma de partículas tendo um tamanho mediano de 50 a 250 mícrons e o polímero sintético seco está na forma de partículas tendo um tamanho mediano de 50 a 800 mícrons.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição compreende: (a) 5 até 50% em peso de um ou mais tipos de amido modificado; e (b) 50 até 95% em peso de um ou mais tipos de polímero seco sintético.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição compreende: (a) 20 até 50% em peso de um ou mais tipos de amido modificado; e (b) 50 até 80% em peso de um ou mais tipos de polímero seco sintético.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o amido modificado é amido de milho gelificado.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de ligante compreende adicionalmente um ou mais tipos de materiais alcalinos.
6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero seco sintético é um polímero que contém acrilamida.
7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero seco sintético é um copolímero de acrilamida e ácido acrílico.
8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a carga do polímero seco sintético é a partir de 5 até 15% em mol.
9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender pelo menos 25% de amido modificado.
10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender 20 até 50% de amido de milho gelificado e 50 até 80% de um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, em que pelo menos 80% das partículas de polímero e amido estão presentes como partículas tendo uma razão de tamanho na faixa de 1:1 até 1:10.
11. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender 20 até 30% de amido de milho gelificado e 70 até 80% de um copolímero de acrilamida e ácido acrílico, em que o amido e o polímero estão presentes como partículas tendo uma razão de tamanho na faixa de 1:1 até 1:1,15.
12. Processo para preparar peletes de minério de ferro caracterizado por compreender: (i) adicionar uma composição de ligante para minério de ferro particulado para formar uma mistura; e (ii) formar a mistura em peletes; em que a composição de ligante compreende: um ou mais tipos de amido modificado um ou mais tipos de polímero seco sintético, em que o polímero seco sintético tem uma carga aniônica global entre 5 e 40% em mol de carga; e em que o amido modificado é na forma de partículas tendo um tamanho mediano de 50 a 250 mícrons e o polímero sintético seco está na forma de partículas tendo um tamanho mediano de 50 a 800 mícrons.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a composição de ligante compreende: (a) 5 até 50% em peso de um ou mais tipos de amido modificado; e (b) 50 até 95% em peso de um ou mais tipos de polímero seco sintético.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a composição de ligante compreende: um ou mais tipos de amido modificado um ou mais tipos de polímero seco sintético, e um ou mais tipos de materiais alcalinos, em que a razão da quantidade de componente de amido modificado e polímeros secos sintéticos para a quantidade de componente de materiais alcalinos está na faixa de 100:0 até 50:50.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a composição de ligante compreende: (a) 20 até 50% em peso um ou mais tipos de amido modificado; e (b) 50 até 80% em peso um ou mais tipos de polímero seco sintético.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o pelete compreende 0,03 até 0,06% de ligante por quilograma de finos de minério de ferro.
17. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os processos compreendem adicionalmente a etapa de misturar a mistura após a adição da composição de ligante.
18. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente a etapa de adicionar água.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação da mistura em peletes compreende aglomerar em um disco ou aglomerar em um tambor.
20. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente secar e queimar os peletes.
21. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a composição de ligante compreende ainda um ou mais tipos de materiais alcalinos.
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