BR112018074075B1

BR112018074075B1 - Método para redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal e dispositivo para execução do método

Info

Publication number: BR112018074075B1
Application number: BR112018074075-6A
Authority: BR
Inventors: Thomas Eder; Robert Millner
Original assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2022-07-26
Also published as: AU2017276738B2; WO2017211956A1; CN109219668A; MY187021A; CN115976295A; EP3255157A1; RU2018142743A; SA518400609B1; BR112018074075A2; RU2018142743A3; AU2017276738A1; MX2018015105A; EP3469106A1; RU2740743C2; US20200332377A1; EP3469106B1; CA3021938A1; US20230250499A1; US11697855B2

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal para produzir material metalizado por meio do contato com gás de redução quente em uma unidade de redução (1), no qual o produto da redução direta é descarregado a partir da unidade de redução (1) por meio de um dispositivo de descarga de produto (3) que é limpo com gás de selagem e de onde o gás de ventilação é extraído e subsequentemente desempoeirado. O gás de ventilação é desempoeirado seco e o teor de pelo menos um constituinte gasoso é reduzido por meio de conversão catalítica ou combustão. A presente invenção também se refere a um dispositivo para realizar o método.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método para redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal, de maneira preferida contendo óxido de ferro, para produzir um material metalizado por meio do contato com gás de redução quente em uma unidade de redução na qual o produto da redução direta é descarregado a partir da unidade de redução por meio de um dispositivo de descarga de produto, que é limpo com gás de selagem e de onde o gás de ventilação é extraído e subsequentemente desempoeirado seco. O teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado e seco é reduzido. A presente invenção também se refere a um dispositivo para realizar esse método.

Técnica Anterior

[002] Para a obtenção de metais a partir de minérios metálicos, é necessário diminuir o teor de oxigênio nos minérios. Um método para a redução do teor de oxigênio é chamado de "redução direta", no qual um gás de redução pode agir sobre o minério metálico sólido em uma unidade de redução. O produto sólido da redução direta é descarregado a partir da unidade de redução e pode ser adicionalmente processado de diferentes maneiras, por exemplo, ele é geralmente compactado a quente, por exemplo, briquetado, para tornar mais fácil o seu manuseio e para reduzir sua área de superfície específica dificultando assim o procedimento de reoxidação, por exemplo, em decorrência de sua reação com o oxigênio atmosférico ou H2O (por exemplo, na forma de vapor). No entanto, também é comum o processamento do dito produto sólido em outras unidades sem compactação, em cujo caso a unidade de redução na qual a redução direta ocorre é geralmente chamada de "eixo de redução".

[003] É basicamente vantajoso proteger o produto contra reoxidação entre sua descarga a partir da unidade de redução e em dispositivos subsequentes, por exemplo, dispositivos nos quais a briquetagem ocorre, em que ele é manuseado sob gás que, com relação à oxidação, é de reação lenta.

[004] Particularmente, se o gás de redução estiver sob uma pressão positiva na unidade de redução, é necessário garantir que, durante a remoção do produto, um escape simultâneo do gás de redução geralmente quente seja evitado. Isso ocorre, por exemplo, no caso em que um gás chamado de "gás de selagem" é introduzido no dispositivo por meio do qual o produto é descarregado a partir da unidade de redução, dispositivo esse que por causa disso também é referido como um "dispositivo de descarga de produto". O gás de selagem é de reação lenta ou inerte com respeito à reação com o produto e fica sob uma pressão ligeiramente acima da pressão do gás de redução de modo a formar praticamente uma barreira contra o escape do gás de redução.

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

[006] Um método para direcionar a redução de óxidos metálicos para produzir material metalizado por meio do contato com gás de redução quente, no qual é produzido pelo menos em parte por meio de reforma catalítica de gás natural, onde o calor usado nos processos de reforma endotérmica que ocorrem durante a reforma é provido pelo menos em parte pela combustão de um gás de combustão, é descrito, por exemplo, na figura 1 do WO2011012452; e referido como um método "MIDREX®". Em tal método MIDREX®, o produto é descarregado a partir do eixo de redução, o qual é posto sob pressão elevada por meio de um dispositivo de descarga de produto. Neste caso, o dispositivo de descarga de produto compreende um membro de descarga e um dispositivo condutor de material que está sob uma pressão positiva, o qual está abaixo do eixo de redução ou não está sob uma pressão positiva. Um dispositivo condutor de material correspondente é, por exemplo, geralmente referido como uma "câmara de descarga de produto" (PDC). Para fins de selagem, ou seja, para impedir que o gás de redução quente saia do eixo de redução, usa-se o gás de selagem de reação lenta, o qual também é geralmente referido como "gás de selagem de fundo" (BSG) com o intuito de selar a extremidade inferior do eixo de redução, o que é mostrado, por exemplo, no WO2008123962 e US4188022. O dispositivo de descarga de produto é limpo com o gás de selagem. Em uma fábrica MIDREX®, usa-se geralmente gás efluente seco proveniente de um reformador de uma fábrica MIDREX®, o qual consiste em aproximadamente 80% de nitrogênio e aproximadamente 20% de dióxido de carbono e tem correspondentemente reação lenta em relação à oxidação de HDRI, como o gás BSG.

[007] O BSG flui através da coluna de material no membro de descarga, o que no presente exemplo é um tubo de descarga de material enchido com HDRI, também referido como um "tubo de selagem dinâmica", principalmente a partir do ponto de introdução na direção da PDC e em menor grau na direção do eixo de redução. Portanto, uma grande parte do BSG flui para dentro da PDC de onde precisa ser desviado. Durante o desvio a partir da PDC, o BSG, referido como "gás de ventilação", está cheio de poeira do produto da redução direta. Quanto maior a quantidade de produto da redução direta que é descarregado por meio da PDC na forma de poeira, menos econômico o método de redução direta é visto que a poeira não pode ser usada ou só pode ser usada à custa de muito esforço, por exemplo, para a produção de aço.

[008] Dentro do contexto deste pedido de patente, o termo "gás de ventilação" geralmente significa o "gás de selagem" que é extraído de um dispositivo de descarga de produto e não apenas o gás de selagem que é desviado da PDC de um método MIDREX®. O problema de a poeira ser carregada com o gás de selagem sempre existirá se o gás de selagem fluir através do produto da redução direta.

[009] A liberação do gás de ventilação no ambiente precisa de desempoeiramento e atualmente, o método de desempoeiramento úmido é o mais utilizado, especialmente no caso de redução de minérios de ferro. O desempoeiramento úmido resulta na entrada do produto da redução direta que é descarregado com o gás de ventilação - por exemplo, ferro-esponja - em um sistema de lama e, subsequentemente, precisando ser descartado sem poder ser usado diretamente na produção de produtos a jusante - por exemplo, no caso de ferro-esponja, para a produção de aço.

[0010] Devido às reações que ocorrem entre DRI quente - também referido como "ferro reduzido direto a quente" (HDRI) ou "ferro-esponja quente" - e dióxido de carbono, e devido à desgaseificação do ferro- esponja quente, o gás de ventilação também pode conter vestígios de monóxido de carbono CO. Portanto, a liberação do gás de ventilação no ambiente precisa de diluição suficiente.

[0011] A diluição do gás de ventilação também é necessária para reduzir sua temperatura ou deixa-la abaixo dos limites de explosão dos constituintes oxidáveis do gás de ventilação, tais como monóxido de carbono CO, H2 hidrogênio, metano CH4 ou outros hidrocarbonetos, que possivelmente passaram da unidade de redução para dentro da PDC.

[0012] No caso de diluição com ar (também referido como "ar infiltrado"), quantidades relativamente grandes de ar infiltrado são necessárias, o que aumenta o volume de gás a ser desempoeirado e por essa razão, o desempoeiramento exige muito do aparelho e consome bastante energia.

Sumário da Invenção Problema Técnico

[0013] É um objetivo do presente pedido de patente a provisão de um método e um dispositivo que permitem o uso simplificado do produto da redução direta, o qual é descarregado com gás de ventilação para a produção de produtos a jusante. Além disso, pretende-se reduzir o esforço associado com o desempoeiramento do gás de ventilação e com a liberação do mesmo no ambiente. E de maneira específica, torna- se possível o uso simplificado do ferro-esponja, o qual é descarregado com o gás de ventilação a partir da PDC de um método MIDREX®, na forma de um produto feito de ferro-esponja ou na produção subsequente de aço a partir do ferro-esponja.

Solução Técnica

[0014] O dito objetivo é alcançado por meio de um método para redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal, de maneira preferida contendo óxido de ferro, para produzir material metalizado por meio do contato com gás de redução quente em uma unidade de redução, no qual o produto da redução direta é descarregado a partir da unidade de redução por meio de um dispositivo de descarga de produto que é lavado com gás de selagem e de onde o gás de ventilação é extraído e subsequentemente desempoeirado, e no qual o gás de ventilação é desempoeirado seco, caracterizado pelo fato de que o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado é reduzido por meio de conversão em CO2 e/ou em H2O, por meio de conversão catalítica usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou por combustão.

[0015] O gás de selagem é de reação lenta ou inerte em relação à reação com o produto e está sob uma pressão ligeiramente acima da pressão do gás de redução de modo a praticamente formar uma barreira para o escape do gás de redução. Em uma fábrica MIDREX®, usa-se, por exemplo, gás efluente seco a partir de um reformador de uma fábrica MIDREX®, o qual consiste em aproximadamente 80% de nitrogênio e aproximadamente 20% de dióxido de carbono e tem correspondentemente reação lenta em relação à oxidação de HDRI.

[0016] De maneira preferida, o gás de ventilação é apenas desempoeirado seco e não desempoeirado úmido até liberação no ambiente.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0017] De maneira preferida, os óxidos metálicos são óxidos de ferro. No entanto, de acordo com o diagrama de Richardson-Jeffes, também é possível que, por exemplo, minérios oxídicos de níquel, cobre, chumbo e cobalto sejam reduzidos.

[0018] O método para 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, no qual o gás de redução é produzido pelo menos em parte por meio da reforma catalítica de uma mistura de hidrocarbonetos gasosos, no qual 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, conforme descrito, por exemplo, no WO2011012448 e WO2011012452, cuja descrição total, especialmente em relação à reforma, é englobada pelo presente pedido de patente. No entanto, o dito método também pode ser, por exemplo, um método de redução direta baseado na gaseificação de carvão ou em uma fábrica de redução por fusão, por exemplo, em um sistema combinado COREX® DR. Nesses casos, seria possível, por exemplo, obter o gás de selagem a partir do forno do gás de redução para aquecer o gás de redução visto que, em comparação com o método MIDREX®, não se utiliza um reformador correspondente como fonte.

[0019] O produto da redução direta de materiais de partida contendo óxido de ferro, DRI ou HDRI, é preferidamente briquetado a quente, por exemplo, processado para a formação de ferro briquetado a quente (HBI). No entanto, ele também pode ser descarregado no estado quente a partir do eixo de redução e usado diretamente em uma siderúrgica, por exemplo, ele pode ser adicionado no estado quente dentro de um forno de arco elétrico. O grau de metalização é a relação entre o ferro metálico e o total de ferro contido no HBI que é > 88% para HBI. De acordo com as regulamentações atuais da Organização Marítima Internacional (IMO), a densidade do HBI é > 5 kg/dm3. A densidade do produto briquetado a quente também pode estar abaixo dessa densidade, por exemplo, se a produção for executada a partir de matérias-primas particulares ou para fins específicos.

[0020] No caso de briquetagem a quente, um briquete pode ser produzido diretamente ou em séries, também referidas como "pelotas" ("slugs"), que se rompem sozinhas ou são quebradas em pequenos pedaços por meio de quebradores.

[0021] O ferro-esponja é entregue, por exemplo, por meio de uma câmara de descarga de produto (PDC) a partir da unidade de redução para os dispositivos nos quais ocorre a briquetagem. Conforme explicado nos trechos correspondentes da introdução à técnica anterior, o dispositivo de descarga de produto é enchido com gás de selagem, ou seja, o gás de selagem é introduzido no dispositivo de descarga de produto e o gás de ventilação é extraído do dispositivo de descarga de produto. Se não houver nenhuma mudança na composição do gás de selagem presente no dispositivo de descarga de produto, a composição do gás de ventilação corresponderá ao gás de selagem. Em comparação com o gás de selagem introduzido, o gás de ventilação é mais fortemente carregado de poeira do produto.

[0022] De acordo com a invenção, o gás de ventilação é desempoeirado seco. Desse modo, o controle de água e o descarte de lama, que estão associados com desempoeiramento úmido, deixam de ser necessários. Além disso, o produto da redução direta, por exemplo, ferro-esponja, o qual é descarregado na forma de poeira a partir do dispositivo de descarga de produto, por exemplo, a partir da PDC, no gás de ventilação é separado seco e, portanto, pode ser usado de uma maneira simples. O desempoeiramento seco pode ser realizado em um ou múltiplos estágios, por exemplo, em dois estágios. No caso de desempoeiramento seco em um único estágio, desempoeiramento exclusivamente por meio de filtros é possível, por exemplo; no caso de desempoeiramento seco em dois estágios, primeiramente é possível desempoeiramento não refinado por meio de um ciclone ou filtro quente não refinado e em seguida, desempoeiramento refinado por meio de filtros secos por exemplo. Devido às temperaturas do gás de ventilação, os filtros de gás quente, por exemplo, compostos por materiais cerâmicos, são preferidos. Os filtros secos apresentam de maneira preferida pouca perda de pressão. No caso de redução direta do minério de ferro, o ferro-esponja é usado como produto derivado de ferro- esponja ou na produção subsequente de aço.

[0023] Por exemplo, o ferro-esponja separado durante o desempoeiramento seco - de maneira preferida, um ferro-esponja bruto separado por meio de um filtro quente não refinado ou ciclone - pode ser reintroduzido no dispositivo condutor de material, por exemplo, dentro da PDC, por exemplo, sob a ação da força gravitacional se o desempoeiramento seco for realizado acima da PDC.

[0024] Por exemplo, a poeira separada durante o desempoei- ramento seco - de maneira preferida, ferro-esponja - pode ser fornecida para os dispositivos nos quais ocorre a briquetagem. Especialmente para briquetagem, o uso da poeira proveniente do gás de ventilação é vantajoso visto que essa poeira geralmente possui um tamanho de partícula de no máximo 3 mm. No caso de briquetagem, essa poeira produz briquetes de alta qualidade, por exemplo, com alta densidade, briquetes esses que podem ser usados posteriormente de uma maneira bem econômica. A poeira que é separada durante o desempoeiramento seco também pode ser reciclada com as partículas obtidas durante a briquetagem e que são, por exemplo, < 6 mm. A poeira separada durante o desempoeiramento seco - por exemplo, ferro-esponja - também pode ser reintroduzida na unidade de redução na forma de material de partida contendo óxido de metal.

[0025] O ferro-esponja separado durante o desempoeiramento seco também pode ser fornecido como HDRI para consumidores correspondentes em uma siderúrgica visto que, ao contrário do desempoeiramento úmido, o dito ferro-esponja não é resfriado durante o desempoeiramento seco.

[0026] O gás de ventilação desempoeirado a seco é substancial mente livre da carga de poeira e continua quente - possui a temperatura de aproximadamente 250-750°C em um método MIDREX® no qual BSG é fornecido, por exemplo, em 20-80°C e o gás de ventilação com poeira proveniente da PDC possui a temperatura de aproximadamente 250-750°C. Não é fornecido ar infiltrado. O gás de ventilação proveniente de desempoeiramento úmido possui a temperatura de aproximadamente 30-100°C.

[0027] Além disso, em comparação com o desempoeiramento úmido convencional, quantidades significativamente menores de gás precisam ser manuseadas, pois no desempoeiramento seco de acordo com a invenção, a diluição com ar infiltrado não ocorre antes da etapa de desempoeiramento. Em um método convencional subsequente à redução direta MIDREX®, um gás de ventilação cheio de poeira é diluído em aproximadamente 10-30 vezes o seu volume.

[0028] Devido à temperatura relativamente alta e a quantidade pequena de gás, o gás de ventilação desempoeirado pode ser facilmente separado dos constituintes gasosos indesejáveis, tais como por exemplo, CO. O gás de ventilação contém possivelmente constituintes gasosos oxidáveis, tais como monóxido de carbono CO, hidrogênio H2, metano CH4 ou outros hidrocarbonetos, que possívelmente passaram da unidade de redução para dentro da PDC.

[0029] De acordo com a invenção, o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado é reduzido desse modo. A remoção completa do constituinte também está englobada neste caso.

[0030] A dita redução ocorre por meio de conversão em CO2 e/ou em H2O. - por meio de conversão catalítica usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou - por combustão, por exemplo, em relação ao constituinte gasoso monóxido de carbono CO, por meio de conversão em CO2. - por meio de conversão catalítica usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou - por meio de combustão. Tais conversões são realizadas de forma adequada, por exemplo, para CO e oxigênio em 200-800°C. De maneira específica, a oxidação por combustão ocorre em aproximadamente 600-800°C e a conversão catalítica ocorre em temperaturas a partir de 200°C.

[0031] De modo a proporcionar as condições ideais para a conversão em CO2 ou em H2O, por exemplo, em relação à temperatura ou ao teor de oxigênio ou teor de vapor, é possível fornecer, por exemplo, nitrogênio, ar ou outros gases contendo oxigênio e/ou contendo vapor. Também é possível fazer uso dos gases obtidos no método de redução direta - por exemplo, gás de selagem úmido, gás de selagem seco, gás de purga ou gás de selagem de fundo, os quais são obtidos por meio de um método MIDREX® e diferem, por exemplo, em termos de teor de vapor e nível de pressão. Depois de ser separado dos constituintes indesejáveis conforme supracitado, o gás de ventilação pode ser facilmente liberado no ambiente sem a necessidade de mais diluição.

[0032] Outro aspecto da invenção é um dispositivo para realizar um método de acordo com a invenção, caracterizado pelo fato de compreender: - uma unidade de redução com um suprimento de gás de redução; - um dispositivo de descarga de produto; - uma abertura da linha de suprimento de gás de selagem dentro do dispositivo de descarga de produto; - uma linha de remoção de gás de ventilação partindo do dispositivo de descarga de produto, em que linha de remoção de gás de ventilação essa que se abre dentro de um dispositivo de desempo- eiramento a seco, de onde sai um dispositivo de desvio para liberar o gás de ventilação desempoeirado e seco na atmosfera, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de desvio compreende um dispositivo para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado por meio de: - conversão catalítica para CO2 e/ou H2O usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou - combustão para CO2 e/ou H2O.

[0033] A unidade de redução é, por exemplo, um eixo de redução no qual matéria-prima é introduzida pelo topo e o produto é descarregado pelo fundo. A redução por meio de gás de redução é realizada durante sua passagem através do eixo, de cima para baixo seguindo a força gravitacional. Tal eixo de redução é operado, por exemplo, em um método MIDREX® com gás de redução sob uma pressão de 0,03 - 0,3 MPag (pressão positiva em comparação com a pressão atmosférica do ambiente).

[0034] O dispositivo de descarga de produto compreende, por exemplo, um elemento de descarga e um dispositivo condutor de material. Neste caso, eles podem ser, por exemplo, um tubo de descarga de material conectado a uma linha de suprimento de gás de selagem e, por exemplo, uma esteira celular.

[0035] No caso de um método MIDREX®, o dispositivo condutor de material está, em comparação com a pressão atmosférica do ambiente, sob uma pressão positiva, que é mais baixa que o eixo de redução, ou não está sob pressão positiva. Conforme descrito anteriormente na introdução, um dispositivo condutor de material correspondente é referido como uma "câmara de descarga de produto" (PDC) em um método MIDREX®. Um elemento de descarga é, em conexão com o método MIDREX®, geralmente referido como um "tubo de selagem dinâmica" (veja o WO2008123962) ou "selagem de gás dinâmica".

[0036] A linha de remoção de gás de ventilação pode partir, por exemplo, da PDC.

[0037] A linha de remoção de gás de ventilação se abre dentro de um dispositivo de desempoeiramento a seco equipado, por exemplo, com velas de filtro cerâmico. As velas de filtro cerâmico também podem consistir em fibras de CaSi ou AlSi, ou material do tipo amianto. O dispositivo de desempoeiramento a seco também pode compreender um ciclone para desempoeiramento não refinado, e velas de filtro cerâmico para o desempoeiramento refinado.

[0038] A poeira seca proveniente do produto, por exemplo, do ferro- esponja, pode ser, por exemplo, reintroduzida na PDC, ou prensas de briquetagem ou tremonhas para material conectadas à mesma podem ser providas com um suprimento, ou a dita poeira pode ser introduzida na unidade de redução.

[0039] Um dispositivo de desvio para liberar o gás de ventilação desempoeirado e seco na atmosfera se estende a partir do dispositivo de desempoeiramento a seco. O dito dispositivo de desvio compreende um dispositivo para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado. Desse modo, se for apropriado, emissões indesejáveis podem ser reduzidas.

[0040] De acordo com a invenção, o dispositivo para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado opera por meio de: - conversão catalítica para CO2 e/ou H2O usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou - combustão em CO2 e/ou H2O.

[0041] Esses são por exemplo, sistemas de queima e são também catalisadores baseados em metais nobres, tais como platina, platina/ferro, platina/rutênio ou platina/paládio.

[0042] De acordo com uma variante preferida, o dispositivo para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado é um dispositivo para reduzir o teor de CO por meio de: - conversão catalítica para CO2 usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor e/ou combustão em CO2.

[0043] Esses são, por exemplo, sistemas de queima e catalisadores baseados em metais nobres, tais como platina, platina/ferro, platina/rutênio ou platina/paládio.

[0044] O dispositivo para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado, preferida- mente o teor de CO, possui pelo menos uma linha de suprimento para fornecer gases contendo oxigênio e/ou contendo vapor.

[0045] Em comparação com um método convencional de desempoeiramento úmido, o método de acordo com a invenção é mais produtivo visto que o produto descarregado com o gás de ventilação não é substancialmente desperdiçado na forma lama para a produção do produto de metal, podendo ser usado facilmente como poeira seca. O tratamento da água residual resultante do desempoeiramento úmido não é necessário e com isso, as despesas do aparelho, custos de investimento e operacionais são reduzidos. É possível efetuar a liberação do gás de ventilação desempoeirado no ambiente de forma mais fácil, simples e com um menor teor de constituintes indesejáveis. O método de acordo com a invenção também pode ser retro encaixado de modo simples dentro de fábricas existentes.

Breve Descrição dos Desenhos

[0046] A presente invenção será explicada com base nas modalidades exemplares esquematicamente ilustradas com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[0047] A figura 1 mostra uma modalidade de um dispositivo de acordo com a invenção.

[0048] A figura 2 mostra outra modalidade de um dispositivo de acordo com a invenção, no qual um método MIDREX® é executado.

Descrição das Modalidades

[0049] A figura 1 mostra um dispositivo para realizar um método de acordo com a invenção que compreende uma unidade de redução 1 com um suprimento de gás de redução 2 através do qual o gás de redução quente é guiado para dentro da unidade de redução. Para facilitar o resumo, a ilustração sobre a introdução dos materiais de partida contendo óxido metálico como matéria-prima dentro da unidade de redução foi omitida. Na unidade de redução 1, existe um dispositivo de descarga de produto 3 por meio do qual o produto da redução direta é descarregado a partir da unidade de redução 1. Abrindo-se dentro do dispositivo de descarga de produto 3 está uma linha de suprimento de gás de selagem 4 através da qual o gás de selagem é introduzido no dispositivo de descarga de produto para limpá-lo. No dispositivo de descarga de produto 3, encontra-se uma linha de remoção de gás de ventilação 5 que é ilustrada por uma seta em ziguezague. O gás de ventilação proveniente do dispositivo de descarga de produto 3 é guiado para fora através da linha de remoção de gás de ventilação 5. Se o dispositivo de descarga de produto compreender, por exemplo, um elemento de descarga e um dispositivo condutor de material (os quais não são adicionalmente ilustrados aqui), será possível introduzir o gás de selagem no elemento de descarga, o qual fluirá em parte para dentro do dispositivo condutor de material e será guiado para fora do último na forma de gás de ventilação. O dispositivo condutor de material poderia ser, por exemplo, uma esteira celular ou um limpador de para-brisa. O produto descarregado é indicado por uma seta angulada. A linha de remoção de gás de ventilação 5 se abre dentro de um dispositivo de desempoeiramento a seco 6, no qual o gás de ventilação é desempoeirado seco. A descarga da poeira seca, por exemplo, para os consumidores mencionados na descrição, é ilustrada por uma seta ondulada. Um dispositivo de desvio 7 para liberar o gás de ventilação desempoeirado e seco na atmosfera (esquematicamente ilustrado por uma linha que leva a uma chaminé 8) se estende a partir do dispositivo de desempoeiramento a seco 6. O dispositivo de desvio 7 compreende um dispositivo 9 para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado. No caso ilustrado, o dispositivo 9 é um dispositivo para reduzir o teor de CO por oxidação via conversão catalítica usando-se oxigênio O2 ou H2O na forma de vapor. Ele também poderia ser um dispositivo para reduzir o teor de CO por combustão, ou seja, um sistema de queima.

[0050] A figura 2 mostra uma modalidade na qual um método MIDREX® é executado. O gás natural 10 - ou se apropriado, uma mistura de gás natural 10 com um gás do processo - é guiado para dentro de um reformador 11 e lá, convertido em gás de redução. O gás de redução seco é introduzido no eixo de redução 13 por meio do suprimento de gás de redução 12. Para uma síntese melhor, a ilustração da reciclagem do gás no topo do eixo de redução foi omitida. O dispositivo de descarga de produto, usado para descarga de HDRI a partir do eixo de redução 13, compreende um tubo de selagem dinâmica 14 na forma de um elemento de descarga, dentro do qual uma linha de suprimento de gás de selagem 15 se abre, e a PDC 16. O gás de selagem fornecido por meio da linha de suprimento de gás de selagem veda o eixo de redução 13 em relação ao avanço de gás de redução e limpa o tubo de selagem dinâmica 14 e a PDC 16. O HDRI é fornecido para uma fábrica de briquetagem 17 a partir do dispositivo de descarga de produto (no exemplo ilustrado, a partir da PDC 16 do mesmo). Uma linha de remoção de gás de ventilação 18, a qual se abre dentro de um dispositivo de desempoeiramento a seco 19, se estende a partir do dispositivo de descarga de produto (no exemplo ilustrado, a partir da PDC 16 do mesmo). O gás de ventilação desempoeirado é liberado a partir do dito dispositivo de desempoeiramento a seco 19, o qual pode ser equipado com velas de filtro cerâmico, no ambiente por meio do dispositivo de desvio 20. De maneira opcional, o dispositivo de desempoeiramento a seco também pode compreender um ciclone a montante das velas de filtro cerâmico, o qual, para uma síntese melhor, não é adicionalmente ilustrado. Um dispositivo para reduzir o teor de CO no gás de ventilação desempoeirado por meio de conversão catalítica usando-se oxigênio 21a e/ou um sistema de queima 21b, indicado por linhas pontilhadas, está presente no dispositivo de desvio 20. A poeira seca proveniente do dispositivo de desempoeiramento a seco 19 pode ser usada em diferentes aplicações por meio de uma linha de descarga de poeira 22.

[0051] Na figura 1 e na figura 2, o dispositivo para reduzir o teor de CO também pode ter uma linha de suprimento para fornecer gases contendo oxigênio e/ou contendo vapor, o que, no entanto, não é adicionalmente ilustrado por questões de praticidade.

[0052] Embora a presente invenção tenha sido ilustrada e descrita em mais detalhes por meio das modalidades exemplares preferidas, a invenção não se limita aos exemplos apresentados e variações dos mesmos podem ser derivadas por uma pessoa versada na técnica sem desvio do escopo de proteção da invenção.

[0053] A descrição do presente pedido de patente também engloba todo o conteúdo de WO08123962, US4188022, WO2011012448 e WO2011012452. Lista de Citações Literatura de Patente WO2011012452 WO2008123962 US4188022 WO2011012448 Listagem de Referência 1 Unidade de redução 2 Suprimento de gás de redução 3 Dispositivo de descarga de produto 4 Linha de suprimento de gás de selagem 5 Linha de remoção de gás de ventilação 6 Dispositivo de desempoeiramento a seco 7 Dispositivo de desvio 8 Chaminé 9 Dispositivo para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado 10 Gás natural 11 Reformador 12 Suprimento de gás de redução 13 Eixo de redução 14 Tubo de selagem dinâmica 15 Linha de suprimento de gás de selagem 16 Câmara de descarga de produto (PDC) 17 Fábrica de briquetagem 18 Linha de gás de ventilação 19 Dispositivo de desempoeiramento a seco 20 Dispositivo de desvio 21a Dispositivo para reduzir o teor de CO no gás de ventilação desempoeirado por meio de conversão catalítica usando-se oxigênio 21b Sistema de queima 22 Linha de descarga de poeira

Claims

1. Método para redução direta de materiais de partida contendo óxido de metal, de maneira preferida, contendo óxido de ferro, para produzir material metalizado por meio do contato com gás de redução quente em uma unidade de redução (1), sendo que o produto da redução direta é descarregado a partir da unidade de redução (1) por meio de um dispositivo de descarga de produto (3), que é limpo com gás de selagem e de onde o gás de ventilação é extraído e subsequentemente desempoeirado, e no qual o gás de ventilação é desempoeirado seco, caracterizado pelo fato de que o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado é reduzido, sendo que seu teor é reduzido por meio de conversão em CO2 e/ou em H2O - por meio de conversão catalítica usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou - por combustão.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o constituinte gasoso é monóxido de carbono CO e o teor do mesmo é reduzido por meio de conversão em CO2, por meio de conversão catalítica usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou por meio de combustão.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracte-rizado pelo fato de que gases contendo oxigênio e/ou contendo vapor são fornecidos para a conversão em CO2 e/ou H2O.

4. Dispositivo para execução do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, compreendendo, uma unidade de redução (1) com um suprimento de gás de redução (2); um dispositivo de descarga de produto (3); uma linha de suprimento de gás de selagem (4) que se abre dentro do dispositivo de descarga de produto (3); uma linha de remoção de gás de ventilação (5) partindo do dispositivo de descarga de produto (3), no qual a linha de remoção de gás de ventilação (5) se abre dentro de um dispositivo de desempoeiramento a seco (6), de onde se estende um dispositivo de desvio (7) para liberar o gás de ventilação desempoeirado e seco na atmosfera, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de desvio (7) compreende um dispositivo (9) para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado por meio de, conversão catalítica para CO2 e/ou H2O usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou combustão para CO2 e/ou H2O.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo (9) para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado é um dispositivo para reduzir o teor de CO por meio de: conversão catalítica para CO2 usando-se oxigênio O2 e/ou H2O na forma de vapor, e/ou combustão para CO2.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para reduzir o teor de pelo menos um constituinte gasoso do gás de ventilação desempoeirado, de maneira preferida, o teor de CO, possui pelo menos uma linha de suprimento para fornecer gases contendo oxigênio e/ou contendo vapor.