BR112018073828B1

BR112018073828B1 - Método de redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal e dispositivo para a execução do método

Info

Publication number: BR112018073828B1
Application number: BR112018073828-0A
Authority: BR
Inventors: Robert Millner
Original assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2022-07-12
Also published as: WO2017211939A1; EP3469107B1; AU2017276721B2; EP3469107A1; CA3026471A1; CN109312414B; EP3255158A1; US20200318206A1; MY188489A; US11773459B2; AU2017276721A1; BR112018073828A2; CN109312414A; SA518400576B1; MX2018015106A; RU2715932C1

Abstract

A presente invenção se refere a um método para a redução direta de uma matéria-prima contendo óxido de metal para a formação de um material metálico por meio do contato com um gás de redução quente em uma unidade de redução (1), em que o produto do processo de redução direta é descarregado da unidade de redução por meio de um dispositivo de descarga de produto que é lavado com um gás de vedação, é arrastado do gás de ventilação e em seguida desempoeirado. Pelo menos uma parte do gás de ventilação desempoeirado é usada como uma fonte de energia durante a combustão para a produção do gás de redução, e/ou como um componente de um gás de combustão de forno durante um processo de combustão de modo a aquecer o gás de redução, e/ou como um componente do gás de redução. O pedido se refere ainda a um dispositivo para a execução do método.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] O pedido refere-se a um método de redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal a fim de produzir material metalizado por meio do contato com um gás de redução quente em uma unidade de redução, sendo que o produto da redução direta é descarregado da unidade de redução por meio de um dispositivo de descarga de produto que é lavado com um gás de vedação e de onde um gás de ventilação é arrastado e em seguida desempoeirado. O pedido também se refere a dispositivos para a execução do método de acordo com a presente invenção.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] A fim de se obter metais a partir de minérios metálicos, faz- se necessário baixar o teor de oxigênio nos minérios. Um método para a redução do teor de oxigênio é o método conhecido como “redução direta”, no qual um gás de redução é deixado atuar sobre o minério metálico sólido em uma unidade de redução. O produto sólido da redução direta é descarregado da unidade de redução e poderá ser ainda mais processado de diferentes maneiras, por exemplo, o mesmo poderá ser, com frequência, compactado a quente, por exemplo, briquetado, de modo a fazer com que o mesmo fique mais fácil de manusear, e reduzir a sua área de superfície específica de modo a fazer com que se torne mais difícil um procedimento de reoxidação, por exemplo, como resultado de uma reação com oxigênio atmosférico ou com H20 (por exemplo, com o vapor d’água). É também conhecido, no entanto, processar ainda mais o dito produto sólido em outras unidades sem compactação. É muito comum um caso no qual a unidade de redução onde uma redução direta se processa é conhecida como “eixo de redução”.

[0003] Em termos básicos, será vantajoso proteger o produto contra uma reoxidação entre a descarga da unidade de redução e os demais dispositivos, por exemplo, os dispositivos nos quais ocorre uma briquetagem, uma vez que o produto é manuseado sob um gás que, com relação à oxidação, é de lenta reação.

[0004] Particularmente, quando o gás de redução se encontra sob pressão positiva na unidade de redução, torna-se necessário garantir que, ao remover o produto, uma vazão simultânea do gás de redução de modo geral quente seja evitada. Isso ocorrerá, por exemplo, no caso em que um gás conhecido como “gás de vedação” é introduzido no dispositivo, em função do que o produto será descarregado da unidade de redução, cujo dispositivo, como consequência, será também referido como “dispositivo de descarga de produto”. O gás de vedação é de baixa reação ou inerte com relação à reação com o produto e fica sob uma pressão um pouco acima da pressão do gás de redução a fim de, praticamente, formar uma barreira para a vazão do gás de redução.

[0005] No caso dos minérios de ferro, o produto da redução direta é, por exemplo, referido como “ferro reduzido direto” (DRI) ou “ferro reduzido direto a quente” (HDRI) ou “ferro esponja” ou “esponja de ferro”.

[0006] É descrito um método de redução direta de óxidos de metal a fim de produzir material metalizado por meio do contato com um gás de redução quente que é produzido pelo menos em parte por meio da reforma catalítica do gás natural, em função do que o calor para os processos de reforma endotérmica que ocorrem durante a reforma é provido pelo menos em parte por meio da combustão de um gás de combustão reformador, cujo método é descrito, por exemplo, na Figura 1 da Publicação WO 2011012452; referido como o método “MIDREX®”. Nesse método MIDREX®, o produto é descarregado do eixo de redução, o qual se encontra sob alta pressão, por meio de um dispositivo de descarga de produto. Nesse caso, o dispositivo de descarga de produto compreende um elemento de descarga e um dispositivo de transporte de material que se encontra sob pressão positiva, cujo dispositivo se encontra mais baixo em comparação com o eixo de redução, ou não sob uma pressão positiva. Um correspondente dispositivo de transporte de material é, por exemplo, muitas vezes referido como uma “câmara de descarga de produto” (PDC). Em termos de vedação, ou seja, com a finalidade de impedir que um gás de redução quente saia do eixo de redução, é feito uso de um gás de vedação de lenta reação, o qual é também com frequência referido como um “gás de vedação de fundo” (BSG), uma vez que esse gás é usado com o propósito de vedar totalmente a extremidade de fundo do eixo de redução; tal como mostrado, por exemplo, na Publicação WO 2008123962 e na Patente dos Estados Unidos N. 4.188.022. Observa- se que o dispositivo de descarga de produto é lavado com o gás de vedação. Em uma instalação de método MIDREX®, muitas vezes é feito uso do gás de combustão seco de um reformador da instalação de método MIDREX®, cujo gás consiste de aproximadamente 80 % de nitrogênio e de aproximadamente 20 % de dióxido de carbono e faz uma reação correspondentemente lenta com relação à oxidação do ferro HDRI, tal como o gás BSG.

[0007] O gás BSG flui através da coluna de material no elemento de descarga, sendo este elemento, no presente exemplo, um tubo de descarga de material enchido com ferro HDRI, também referido como uma “perna de vedação dinâmica”, a maior parte a partir do ponto de introdução na direção da câmara PDC para uma extensão menor na direção do eixo de redução. Uma grande parte do gás BSG, portanto, flui para a câmara PDC e tem de ser desviado da mesma. Durante o desvio da câmara PDC, o gás BSG, nesse caso, referido como um “gás de ventilação”, é carregado com a poeira do produto da redução direta. Quanto maior a quantidade de produto da redução direta que é descarregada por meio da câmara PDC como poeira, tanto menos econômico será o método de redução direta, uma vez que a poeira não poderá ser usada, ou só poderá ser usada mediante um grande esforço, por exemplo, para um produto de aço.

[0008] Dentro do contexto desse pedido, o termo “gás de ventilação” de modo geral significa um “gás de vedação” que é arrastado de um dispositivo de descarga de produto e não somente o gás de vedação que é desviado da câmara PDC de um método MIDREX®. O problema da poeira que é carregada no gás de vedação sempre existirá quando um gás de vedação flui através de um produto de redução direta.

[0009] Devido às reações que ocorrem entre um ferro DRI a quente - também referido como “ferro reduzido direto a quente” (HDRI) ou “esponja de ferro quente” - e dióxido de carbono, e devido à desgaseificação da esponja de ferro quente, o gás de ventilação poderá também conter traços de monóxido de carbono (CO).

[0010] A liberação do gás de ventilação para o ambiente necessita de desempoeiramento. O desempoeiramento do gás de ventilação, o que normalmente acontece em forma úmida, requer uma diluição suficiente com ar infiltrado a fim de, por exemplo, reduzir a temperatura ou a fim de fazer com que a poeira fique abaixo dos limites de explosão da poeira no gás de ventilação.

[0011] Devido às reações que ocorrem entre o ferro DRI a quente e o dióxido de carbono, e devido à desgaseificação da esponja de ferro quente, o gás de ventilação poderá também conter monóxido de carbono (CO). A liberação do gás de ventilação para o ambiente necessita uma correspondente diluição com o ar - também referido como “ar infiltrado”. No entanto, grandes quantidades de ar infiltrado têm de ser introduzidas para essa finalidade, e isso é trabalhoso em termos de aparelho e exige grande consumo de energia, além de fazer com que grandes quantidades de gás sejam liberadas para o meio ambiente.

[0012] O uso de um gás de ventilação carregado com poeira sob reação térmica com gases contendo oxigênio é uma operação difícil devido ao alto teor de poeira. Por outro lado, o uso de um gás de ventilação desempoeirado sob reação térmica com gases contendo oxigênio, cujo gás de ventilação é diluído com ar infiltrado, poderá resultar em indesejáveis emissões elevadas de NOx e, da mesma forma, necessitará de altas despesas em termos de aparelho.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema da Técnica

[0013] É o objeto do presente pedido prover um método e um dispositivo que permitam que as dificuldades acima mencionadas sejam superadas e que permitam o uso de um gás de ventilação desempoeirado.

Solução do Problema

[0014] O dito objeto é alcançado por meio de um método de redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal, de preferência contendo óxido de ferro, a fim de produzir um material metalizado por meio do contato com um gás de redução quente em uma unidade de redução,

[0015] - em que o produto da redução direta é descarregado da unidade de redução por meio de um dispositivo de descarga de produto que é lavado com um gás de vedação e de onde um gás de ventilação é arrastado e em seguida desempoeirado,

[0016] - caracterizado pelo fato de que

[0017] - pelo menos uma parte do gás de ventilação desempoeirado é usada

[0018] - como uma fonte de energia durante uma combustão para a produção do gás de redução por meio de reforma catalítica, e/ou

[0019] - como um componente de um gás de combustão de forno de combustão a fim de aquecer o gás de redução, e/ou

[0020] - como um componente do gás de redução.

Efeitos vantajosos da invenção

[0021] De preferência, os óxidos de metal são óxidos de ferro. No entanto, de acordo com o diagrama de Richardson-Jeffes, é ainda também possível que esses óxidos sejam, por exemplo, minérios oxídicos de níquel, de cobre, de chumbo ou de cobalto a serem reduzidos.

[0022] O método de redução direta pode ser, por exemplo, um método de acordo com o tipo MIDREX® com reforma catalítica de hidrocarbonetos para a produção de um gás de redução, sendo que o gás de redução é produzido pelo menos em parte por meio da reforma catalítica de uma mistura de hidrocarbonetos gasosos, sendo que o calor para os processos de reforma endotérmica que são realizados durante a reforma é provido pelo menos em parte por meio da combustão de um gás de combustão reformador, tal como descrito, por exemplo, nas Publicações WO 2011 012448 e WO 2011 012452, cuja totalidade de seus conteúdos, especialmente com relação à reforma, é abrangida pela presente invenção. No entanto, o método de redução direta poderá também ser, por exemplo, um método de redução direta com base em uma usina de gaseificação de carvão ou de redução por fundição, por exemplo, em um processo combinado COREX® DR. Nesses casos, antes de ser introduzido na unidade de redução, o gás de redução poderá ser aquecido em um forno de gás de redução a uma temperatura que seja favorável para as desejadas reações químicas. Um gás de vedação poderá ser obtido a partir do forno de gás de redução para o aquecimento do gás de redução, uma vez que, em comparação com o método MIDREX®, um reformador correspondente não se encontra presente como uma fonte.

[0023] A reforma catalítica de hidrocarbonetos para a produção de um gás de redução é conhecida e encontra-se descrita, por exemplo, nas Publicações WO 2011012448 e WO 2011012452, cuja totalidade de suas descrições, especialmente com relação à reforma, é abrangida pelo presente pedido. De acordo com a presente invenção, em tal método, o gás de ventilação desempoeirado é usado como uma fonte de energia durante uma combustão para a produção do gás de redução por meio de reforma catalítica. Isso se deve ao fato de que o calor para os processos de reforma endotérmica que se realizam durante a reforma é provido por meio de combustão. O gás de ventilação desempoeirado pode ser misturado ao gás de combustão reformador antes de o gás de combustão entrar na câmara de combustão do reformador e queimar. No entanto, o gás de ventilação poderá também ser introduzido diretamente na câmara de combustão do reformador, situação na qual os seus componentes combustíveis são queimados na câmara de combustão do reformador, a qual, com relação ao gás de combustão reformador, é geralmente suprido de maneira supereste- quiométrica com oxigênio (O2), por exemplo, a partir do ar.

[0024] Quando o gás de redução é aquecido em um forno de gás de redução antes de entrar na unidade de redução, isso de modo geral ocorre por meio da combustão de um gás de combustão de forno. De acordo com a presente invenção, o gás de ventilação desempoeirado é usado como um componente do gás de combustão de forno. Desta maneira, o dito gás de ventilação é usado como uma fonte de energia no forno de gás de redução.

[0025] O produto da redução direta de materiais de partida contendo óxido de ferro, ferro DRI, ou ferro HDRI é de preferência briquetado a quente, por exemplo, processado de modo a formar um ferro briquetado a quente (HBI). No entanto, esse produto poderá também ser descarregado no estado quente do eixo de redução e usado diretamente em uma indústria siderúrgica, por exemplo, ao ser adicionado em um estado quente em um forno a arco elétrico. O grau de metalização é a razão entre o ferro metálico e o ferro total no ferro HBI e é > 88 % para ferro HBI. De acordo com as atuais regulações da Organização Marítima Internacional (IMO), a densidade do ferro HBI é > 5 kg/dm3. A densidade do produto de briquetagem briquetado a quente poderá ser também de uma densidade mais baixa, por exemplo, quando a produção é feita a partir de materiais-primas específicas ou para fins específicos.

[0026] No caso de briquetagem a quente, um briquete poderá ser produzido direto ou produzido em filamentos, também referidos como “escórias”, as quais se quebram por si sós ou são quebradas em pedaços menores por meio de quebradores, podem ser produzidas.

[0027] A esponja de ferro é liberada, por exemplo, por meio de uma câmara de descarga de produto (PDC) da unidade de redução para os dispositivos na qual a briquetagem se processa. Tal como explicado nas correspondentes passagens acima da introdução da técnica anterior, o dispositivo de descarga de produto é carregado com gás de vedação, isso quer dizer que um gás de vedação é introduzido no dispositivo de descarga de produto, e que um gás de ventilação é arrastado do dispositivo de descarga de produto. Quando não há nenhuma mudança à composição do gás de vedação no dispositivo de descarga de produto, a composição do gás de ventilação corresponde ao gás de vedação. Em comparação com o gás de vedação introduzido, o gás de ventilação é mais pesadamente carregado com a poeira do produto.

[0028] No método de acordo com a presente invenção, o gás de ventilação é desempoeirado em forma úmida.

[0029] Pelo menos uma parte do gás de ventilação desempoeirado ou a totalidade do gás de ventilação desempoeirado é usada de acordo com a presente invenção. O gás de combustão reformador de um reformador para a produção do gás de redução, o gás de combustão de forno e o gás de redução contêm não somente o componente do gás de ventilação desempoeirado, mas também um ou mais outros componentes. O gás de ventilação desempoeirado é adicionado a um processo de combustão para a produção do gás de redução por meio de reforma catalítica, ou ao gás de combustão de forno, ou ao gás de redução. O gás de ventilação desempoeirado é adicionado não a montante do reformador em um gás a ser reformado - o qual não poderá ainda ser referido como um “gás de redução” - mas sim a jusante do reformador no gás produto da reforma. O gás produto e o gás de ventilação desempoeirado são, nesse caso, dois componentes do gás de redução.

[0030] No caso do uso de acordo com a presente invenção, poderá ser feito uso de um valor calorífico ou de uma força de redução do gás de ventilação, e o gás de ventilação não é liberado para o ambiente, e, deste modo, os problemas com relação aos valores limites relacionados ao gás de ventilação não serão relevantes.

[0031] Em comparação com um desempoeiramento a úmido convencional, quantidades significativamente menores de gás precisam ser manipuladas no método de acordo com a presente invenção, uma vez que, no desempoeiramento de acordo com a presente invenção, uma diluição com um ar infiltrado não irá acontecer antes da etapa de desempoeiramento - em um método convencional, por exemplo, após uma redução direta MIDREX®, o gás de ventilação carregado com poeira é diluído aproximadamente 10 a 30 vezes em volume. Uma vez que o gás de ventilação usado de acordo com a presente invenção não é diluído com ar infiltrado, não é necessário conceber partes de uma fábrica de acordo com as grandes quantidades de gás obtidas durante uma diluição. Além disso, o problema da formação de NOx como resultado da introdução de nitrogênio pelo ar infiltrado é reduzido, uma vez que não é suprido nenhum ar infiltrado para fins de diluição.

[0032] De preferência, a adição do gás de ventilação desempoeirado aos demais componentes do gás de combustão reformador ou do gás de redução é feita de uma maneira regulada dependendo da sua composição e/ou do seu fluxo (composição e fluxo do gás de ventilação desempoeirado), cujo fluxo é definido, por exemplo, em Nm3/h. Por exemplo, esses parâmetros poderão ser medidos e usados para fins de pré-cálculo e regulação da combustão na câmara de combustão do reformador ou no forno de gás de redução. No caso de combustão na câmara de combustão do reformador, será favorável que a câmara de combustão do reformador ou que os queimadores da câmara de combustão dos reformadores sejam de modo geral construídos e operados de tal modo que a formação de NOx seja minimizada. A combustão do gás de ventilação desempoeirado será, portanto, ali realizada com uma formação de NOx reduzido.

[0033] Durante o desempoeiramento a úmido do gás de ventilação, o mesmo é resfriado para aproximadamente 30 a 50°C. O gás de ventilação desempoeirado é, em seguida, comprimido a fim de primeiramente compensar as perdas de pressão quando o mesmo passa, e, em segundo lugar, estabelecer uma pressão que o desejado uso precisa. A pressão durante a saída de um compressor poderá, nesse caso, ser regulada para valores desejados.

[0034] Um outro objeto do presente pedido é um dispositivo para a execução de um método de acordo com a presente invenção, o dispositivo sendo caracterizado pelo fato de compreender

[0035] - uma unidade de redução com um suprimento de gás de redução de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução,

[0036] - um reformador para a produção de gás de redução por meio da reforma catalítica de hidrocarbonetos gasosos, de onde o suprimento de gás de redução sai,

[0037] - um tubo de suprimento de gás de combustão reformador de modo a suprir um gás de combustão reformador para uma câmara de combustão do reformador,

[0038] - um dispositivo de descarga de produto,

[0039] - um tubo de suprimento de gás de vedação que se abre para o dispositivo de descarga de produto,

[0040] - um tubo de remoção de gás de ventilação que sai do dispositivo de descarga de produto,

[0041] - caracterizado pelo fato de que

[0042] - o tubo de remoção de gás de ventilação se abre para dentro de dispositivo de desempoeiramento a úmido, de onde sai pelo menos um dispositivo de desvio de modo a desviar o gás de ventilação desempoeirado para o tubo de suprimento de gás de combustão reformador e/ou para a câmara de combustão do reformador.

[0043] Os hidrocarbonetos gasosos que são reformados são muitas vezes supridos pelo menos em parte com gás natural.

[0044] Um outro objeto do presente pedido é um dispositivo para a execução de um método de acordo com a presente invenção, o dispositivo sendo caracterizado pelo fato de compreender

[0045] - uma unidade de redução com um suprimento de gás de redução de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução,

[0046] - um forno de gás de redução no suprimento de gás de redução, para dentro do qual se abre um suprimento de gás de combustão de forno,

[0047] - um dispositivo de descarga de produto,

[0048] - um tubo de suprimento de gás de vedação que se abre para o dispositivo de descarga de produto,

[0049] - um tubo de remoção de gás de ventilação que sai do dispositivo de descarga de produto,

[0050] - caracterizado pelo fato de que

[0051] - o tubo de remoção de gás de ventilação se abre para dentro de dispositivo de desempoeiramento a úmido, de onde sai pelo menos um dispositivo de desvio de modo a desviar o gás de ventilação desempoeirado para o suprimento de gás de combustão de forno.

[0052] Um outro objeto do presente pedido é um dispositivo para a execução de um método de acordo com a presente invenção, caracterizado pelo fato de compreender

[0053] - uma unidade de redução com um suprimento de gás de redução de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução,

[0054] - um dispositivo de descarga de produto,

[0055] - um tubo de suprimento de gás de vedação que se abre para o dispositivo de descarga de produto,

[0056] - um tubo de remoção de gás de ventilação que sai do dispositivo de descarga de produto,

[0057] - caracterizado pelo fato de que

[0058] - o tubo de remoção de gás de ventilação se abre para dentro de dispositivo de desempoeiramento a úmido, de onde sai pelo menos um dispositivo de desvio de modo a desviar o gás de ventilação desempoeirado para o suprimento de gás de redução de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução.

[0059] A unidade de redução é, por exemplo, um eixo de redução no qual uma matéria-prima é introduzida no topo e o produto é descarregado no fundo. Uma redução por meio de um gás de redução é feita durante a passagem através do eixo, de cima para baixo, seguindo a força da gravidade. Esse eixo de redução é operado, por exemplo, em um método MIDREX® com um gás de redução sob uma pressão de 0,03 a 0,3 MPag (pressão positiva em comparação com a pressão atmosférica do ambiente).

[0060] O dispositivo de descarga de produto compreende, por exemplo, um elemento de descarga e um dispositivo de transporte de material. Esses dispositivos, nesse caso, poderão ser, por exemplo, um tubo de descarga de material com a conexão de um tubo de suprimento de gás de vedação ou, por exemplo, um transportador de roda celular.

[0061] No caso de um método MIDREX®, o dispositivo de transporte de material, em comparação com a pressão atmosférica do ambiente, fica sob uma pressão positiva, porém mais baixa em comparação com a do eixo de redução, ou não sob uma pressão positiva. Tal como já descrito na introdução, um correspondente dispositivo de transporte de material é de modo geral referido como uma “câmara de descarga de produto” (PDC) em um método MIDREX®. Um elemento de descarga é, com relação ao método MIDREX®, com frequência referido como uma “perna de vedação dinâmica” (vide Publicação WO 2008 123962) ou como uma “vedação de gás dinâmica”.

[0062] O tubo de remoção de gás de ventilação pode sair, por exemplo, da câmara PDC.

[0063] O tubo de remoção de gás de ventilação se abre para dentro do dispositivo de desempoeiramento a úmido.

[0064] O pedido é, por conseguinte, direcionada a um dispositivo para a execução de um método de acordo com a invenção, caracterizado pelo fato de compreender

[0065] - uma unidade de redução 1 com um suprimento de gás de redução 2 de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução,

[0066] - um dispositivo de descarga de produto 3,

[0067] - um tubo de suprimento de gás de vedação 4 que se abre para o dispositivo de descarga de produto 3,

[0068] - um tubo de remoção de gás de ventilação 5 que sai do dispositivo de descarga de produto, e

[0069] - opcionalmente pelo menos um elemento do grupo que consiste dos elementos a, b, c abaixo:

a)

[0070] - um reformador 8 para a produção de gás de redução por meio da reforma catalítica de hidrocarbonetos gasosos, de onde o suprimento de gás de redução 2 sai,

[0071] - um tubo de suprimento de gás de combustão reformador 9 de modo a suprir um gás de combustão reformador para uma câmara de combustão 12 do reformador 8,

b)

[0072] - um forno de gás de redução 10 no suprimento de gás de redução 2, para dentro do qual se abre um suprimento de gás de combustão de forno 11,

[0073] - caracterizado pelo fato de que

[0074] - o tubo de remoção de gás de ventilação 5 se abre para dentro de dispositivo de desempoeiramento a úmido 6, de onde sai pelo menos um dispositivo de desvio 7 de modo a desviar o gás de ventilação desempoeirado para

[0075] - pelo menos um elemento do grupo que consiste dos elementos d, e, f abaixo:

d)

[0076] - o tubo de suprimento de gás de combustão reformador 9 e/ou

[0077] - a câmara de combustão do reformador 8

e)

[0078] - o suprimento de gás de combustão de forno 11

f)

[0079] - o suprimento de gás de redução 2 de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução.

[0080] De preferência, os dispositivos, de acordo com a presente invenção compreendem pelo menos um dispositivo de controle para a adição do gás de ventilação desempoeirado

[0081] - no tubo de suprimento de gás de combustão reformador e/ou na câmara de combustão do reformador e/ou

[0082] - no suprimento de gás de combustão de forno e/ou

[0083] - no suprimento de gás de redução,

[0084] - de preferência, dependendo da composição e/ou do fluxo do gás de ventilação desempoeirado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0085] A presente invenção será explicada com base nas modalidades com referência às seguintes vistas esquemáticas de figuras exemplares.

[0086] A Figura 1 mostra uma modalidade de um dispositivo de acordo com a presente invenção.

[0087] A Figura 2 mostra uma modalidade de um dispositivo de acordo com a presente invenção, no qual uma reforma catalítica é realizada, por exemplo, tomando por base o método MIDREX®.

[0088] A Figura 3 mostra uma modalidade de um dispositivo de acordo com a presente invenção, no qual um gás de redução vem de uma usina de gaseificação de carvão ou de uma parte COREX® de um processo COREX® DR.

[0089] A Figura 4 mostra uma outra modalidade do dispositivo de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0090] A Figura 1 mostra esquematicamente alguns aspectos de um dispositivo para a execução de um método de acordo com a presente invenção. O dispositivo compreende uma unidade de redução 1 com um suprimento de gás de redução 2 através do qual um gás de redução quente é orientado na unidade de redução 1. Para uma melhor visão geral, a ilustração da introdução de materiais de partida contendo óxido de metal, como uma matéria prima, na unidade de redução foi omitida. Saindo da unidade de redução 1, pode-se observar um dispositivo de descarga de produto 3 por meio do qual o produto da redução direta é descarregado da unidade de redução 1. Abrindo-se para o dispositivo de descarga de produto 3, encontra-se um tubo de suprimento de gás de vedação 4 através do qual um gás de vedação é introduzido no dispositivo de descarga de produto a fim de lavar o mesmo com o gás de vedação. Saindo do dispositivo de descarga de produto 3, observa-se um tubo de remoção de gás de ventilação 5, o qual é ilustrado por meio de uma seta em ziguezague. O gás de ventilação do dispositivo de descarga de produto 3 é orientado para fora através do tubo de remoção de gás de ventilação 5. Quando o dispositivo de descarga de produto compreende, por exemplo, um elemento de descarga e um dispositivo de transporte de material (esses dispositivos não sendo adicionalmente ilustrados aqui), torna-se possível que o gás de vedação seja introduzido no elemento de descarga, cujo gás de vedação, em parte, flui para dentro do dispositivo de transporte de material e é orientado para fora do mesmo como um gás de ventilação. O dispositivo de transporte de material poderá ser, por exemplo, um transportador de roda celular ou uma barra de limpeza. O produto é descarregado, tal como indicado, por uma seta na extremidade. O tubo de remoção de gás de ventilação 5 se abre para dentro de dispositivo de desempo- eiramento a úmido 6 no qual o gás de ventilação é desempoeirado. Um dispositivo de desvio 7 de modo a desviar o gás de ventilação desempoeirado sai do dispositivo de desempoeiramento a úmido 6. As Figuras a seguir explicam em mais detalhe para onde o dispositivo de desvio 7 poderá se abrir.

[0091] A Figura 2 mostra esquematicamente um dispositivo no qual um reformador 8 para a produção de gás de redução por meio da reforma catalítica do gás natural, por exemplo, de acordo com o método MIDREX®, se encontra presente. O tubo de suprimento de gás de redução 2 sai do dito reformador. O gás de combustão reformador é provido para a câmara de combustão 12 do reformador 8 através do tubo de suprimento de gás de combustão reformador 9. Para uma melhor visão geral, a ilustração do suprimento de gás natural para o reformador 8 é omitida. As partes já explicadas de acordo com a Figura 1 não são apresentadas. O dispositivo de desvio 7 se abre para dentro do tubo de suprimento de gás de combustão reformador 9 e para a câmara de combustão 12 do reformador 8. O gás de ventilação desempoeirado poderá, nesse caso, ser introduzido na câmara de combustão 12 do reformador 8, ou misturado ao gás de combustão reformador de modo a servir como uma fonte de energia durante uma combustão para a produção do gás de redução por meio de reforma catalítica.

[0092] A Figura 3 mostra esquematicamente um dispositivo no qual um forno de gás de redução 10 se encontra presente no suprimento de gás de redução 2. O gás de redução poderá vir, por exemplo, de uma usina de gaseificação de carvão ou de uma parte COREX® de um processo COREX® DR. O gás de combustão de forno é provido através do suprimento de gás de combustão de forno 11. As partes já explicadas de acordo com a Figura 1 não são apresentadas. O dispositivo de desvio 7 se abre para dentro do suprimento de gás de combustão de forno 11. O gás de ventilação desempoeirado poderá, nesse caso, ser usado como um componente do gás de combustão de forno durante uma combustão para o aquecimento do gás de redução.

[0093] A Figura 4 mostra esquematicamente um dispositivo no qual o dispositivo de desvio 7 se abre para dentro do suprimento de gás de redução 2. O gás de ventilação desempoeirado poderá, nesse caso, servir como um componente do gás de redução que é introduzido na unidade de redução 1. O suprimento de gás de redução poderá sair, por exemplo, de um reformador, de acordo com a Figura 2 - e, desta maneira, o gás de ventilação desempoeirado não é orientado a montante do reformador para um gás a ser reformado, mas sim orientado a jusante do reformador para o gás produto da reforma. A mistura do gás produto com o gás de ventilação desempoeirado formará, desta maneira, tal como mostrado na Figura 4, o gás de redução constituído desses dois componentes. O suprimento de gás de redução, tal como indicado na Figura 3, uma usina de gaseificação de carvão ou a parte COREX® de um processo COREX® DR poderá também servir como uma fonte para os demais componentes do gás de redução.

[0094] É evidente que uma instalação para a remoção de CO2 poderá também estar presente no suprimento de gás de redução de modo que também o teor de CO2 possa ser reduzido antes da sua introdução na unidade de redução.

[0095] Em todas as Figuras, é possível que um dispositivo de controle para a adição do gás de ventilação desempoeirado no tubo de suprimento de gás de combustão reformador e/ou na câmara de combustão do reformador, ou no suprimento de gás de combustão de forno, ou no suprimento de gás de redução, dependendo da composição e/ou do fluxo do gás de ventilação desempoeirado, esteja presente, embora isto não seja também ilustrado a fim de oferecer uma melhor visão geral do processo.

[0096] Mesmo que a presente invenção tenha sido ilustrada ou descrita em mais detalhes por meio de modalidades exemplares preferidas, a presente invenção não se restringe aos exemplos descritos, pelo que se pode entender que outras variações poderão ser derivadas desses exemplos por parte de uma pessoa versada na técnica sem se afastar do âmbito de proteção da presente invenção. [0097] A descrição do presente pedido também abrange a totalidade dos seguintes documentos: Publicação WO 08123962, Patente dos Estados Unidos N. 4.188.022, Publicação WO 2011012448 e Publicação WO 2011012452. Lista de citações Literaturas de Patente Publicação WO 2011012452 Publicação WO 08123962 Patente dos Estados Unidos N. 4.188.022 Publicação WO 2011012448 Lista dos sinais de referência 1 - Unidade de redução 2 - Suprimento de gás de redução 3 - Dispositivo de descarga de produto 4 - Tubo de suprimento de gás de vedação 5 - Tubo de remoção de gás de ventilação 6 - Dispositivo de desempoeiramento a úmido 7 - Dispositivo de desvio 8 - Reformador 9 - Tubo de suprimento de gás de combustão reformador 10 - Forno de gás de redução 11 - Suprimento de gás de combustão de forno 12 - Câmara de combustão

Claims

1. Método de redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal, de preferência contendo óxido de ferro, a fim de produzir material metalizado por meio do contato com um gás de redução quente em uma unidade de redução (1), onde o produto da redução direta é descarregado da unidade de redução (1) por meio de um dispositivo de descarga de produto (3), que é lavado com um gás de vedação e de onde um gás de ventilação é arrastado e em seguida desempoeirado, caracterizado pelo fato de que, pelo menos uma parte do gás de ventilação desempoeirado é usada, como uma fonte de energia durante uma combustão para a produção do gás de redução por meio de reforma catalítica, e/ou como um componente de um gás de combustão de forno de combustão a fim de aquecer o gás de redução.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a adição do gás de ventilação desempoeirado aos demais componentes do gás de combustão reformador ou do gás de redução é feita de uma maneira regulada dependendo da sua composição e/ou do seu fluxo.

3. Dispositivo para a execução do método, como definido na reivindicação 1 ou 2, compreendendo, uma unidade de redução (1) com um suprimento de gás de redução (2) de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução (1), um reformador (8) para a produção de gás de redução por meio da reforma catalítica de hidrocarbonetos gasosos, de onde o suprimento de gás de redução (2) sai, um tubo de suprimento de gás de combustão reformador (9) de modo a suprir um gás de combustão reformador para uma câmara de combustão (12) do reformador (8), um dispositivo de descarga de produto (3), um tubo de suprimento de gás de vedação (4) que se abre para o dispositivo de descarga de produto (3), um tubo de remoção de gás de ventilação (5) que sai do dispositivo de descarga de produto, caracterizado pelo fato de que, o tubo de remoção de gás de ventilação (5) se abre para dentro do dispositivo de desempoeiramento a úmido (6), de onde sai pelo menos um dispositivo de desvio (7) de modo a desviar o gás de ventilação desempoeirado para, o tubo de suprimento de gás de combustão reformador (9) e/ou a câmara de combustão do reformador (8).

4. Dispositivo para a execução do método, como definido na reivindicação 1 ou 2, compreendendo, uma unidade de redução (1) com um suprimento de gás de redução (2) de modo a suprir gás de redução para a unidade de redução (1), um forno de gás de redução (10) no suprimento de gás de redução (2), para dentro do qual se abre um suprimento de gás de combustão de forno (11), um dispositivo de descarga de produto (3), um tubo de suprimento de gás de vedação (4) que se abre para o dispositivo de descarga de produto (3), um tubo de remoção de gás de ventilação (5) que sai do dispositivo de descarga de produto (3), caracterizado pelo fato de que, o tubo de remoção de gás de ventilação (5) se abre para dentro do dispositivo de desempoeiramento a úmido (6), de onde sai pelo menos um dispositivo de desvio (7) de modo a desviar o gás de ventilação desempoeirado para o suprimento de gás de combustão de forno (11).

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda, pelo menos um dispositivo de controle para a adição do gás de ventilação desempoeirado no tubo de suprimento de gás de combustão reformador (9) e/ou a câmara de combustão (12) do reformador (8) e/ou no suprimento de gás de combustão de forno (11), de preferência, dependendo da composição e/ou do fluxo do gás de ventilação desempoeirado.