BRPI0414335B1 - Método de fabricação de ferro fundido, método integrado de fabricação de aço, equipamento de fabricação de ferro fundido e fábrica integrada de aço - Google Patents

Description

“Método de fabricação de ferro fundido, método integrado de fabricação de aço, equipamento de fabricação de ferro fundido e fábrica integrada de aço” Relatório Descritivo Antecedentes da Invenção (a) - Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um equipamento de fabricação de ferro fundido, um método do mesmo, um processo integrado de aço usando o mesmo e um método do mesmo e, mais particularmente, a um equipamento de fabricação de ferro fundido usando diretamente finos ou compactados de carvões e minérios contendo finos de ferro, um método do mesmo e um processo integrado de aço usando o mesmo e um método do mesmo. (b) - Descrição da Arte Relacionada A indústria de ferro e aço é uma indústria núcleo que fornece os materiais básicos necessários para a construção e fabricação de automóveis, navios, utensílios de casa, etc. Ainda, é uma indústria que tem avançado desde os primórdios da história do homem. As siderúrgicas, que exercem um papel central na indústria de ferro e aço, produzem aço a partir do ferro fundido e, então, o fornecem aos clientes após a produção de ferro fundido (isto é, ferro bruto em estado fundido) usando minérios de ferro e carvões como matérias-primas.

Hoje em dia, aproximadamente 60% da produção de ferro do mundo é produzida usando o método da fornalha (“blast fumacé’) que tem sido desenvolvido desde o século XIV. De acordo com o método da fornalha, coque produzido usando minério de ferro e carvão betuminoso como matérias-primas que passaram por um processo de sinterização são colocados numa fornalha e oxigênio é fornecido à fornalha para reduzir o minério de ferro a ferro, desta forma fabricando-se o ferro fundido. O método da fornalha, a partir do qual é produzida a maior parte do ferro fundido, requer que as matérias-primas tenham uma dureza de pelo menos um nível pré-determinado e um tamanho de grão que possibilite uma ventilação apropriada na fornalha, levando-se em consideração reações características. Por esta razão, o coque que é obtido pelo processamento específico de carvão bruto é necessário como uma fonte de carbono a ser usado como combustível e um agente redutor. Também minério sinterizado que sofreu um processo de aglomeração sucessiva é necessário como uma fonte de ferro. De acordo, o método da fornalha moderno requer equipamento de processamento preliminar de matéria-prima tal como um equipamento de fabricação de coque e equipamento de sinterização. Além disso, é necessário estar equipado com facilidades subsidiárias, em adição à fornalha e equipa-mentos para prevenir e minimizar a poluição gerada pelas facilidades subsidiárias. Desta forma, o investimento pesado em facilidades adicionais e equipamentos levam a um aumento dos custos de fabricação.

De maneira a resolver estes problemas com o método da fornalha, é feito esforço significativo nas siderúrgicas ao redor do mundo para desenvolver um processo de redução por fusão que produza ferro fundido pelo uso direto de finos de carvões, como combustível e agente redutor, e usando como fontes de ferro, diretamente minérios de ferro que responde por mais do que 80% da produção mundial de minério.

Como exemplo de tal processo de redução por fusão, um método de fabricação de ferro fundido usando minérios de ferro finos e carvões compactados são revelados na Patente US 5.534.064. Aqui, todo o equipamento é compreendido por um reator do tipo leito fluidizado multi-estágio e um fúsor-gasificador do tipo leito empacotado que é conectado ao estágio final da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, de forma que uma fonte de finos de ferro possa ser diretamente usada devido a uma característica do leito fluidizado da unidade de reação do tipo leito fluidizado. Todavia, visto que é necessário assegurar um espaço pré-determinado dentro do leito empacotado do fusor-gasifi-cador, uma faixa de tamanho de grão, que é diretamente introduzida no fusor-gasificador, é limitada. Além do mais, a fonte de fino de carvão reduzido na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio tem que ser contínuamente introduzida no fusor-gasificador. Então, existe a necessidade de um método de carga especial. Especificamente, visto que uma faixa de tamanho de grão permissível de carvão, que é usado como combustível e agente redutor, é limitada, não pode ser usada uma quantidade significativa de finos de carvão que são gerados durante a mineração, transporte e armazenagem a céu-aberto do carvão. Além disso, no processo de operar uma unidade de reação do tipo leito empa-cotado, uma quantidade significativa de fonte de finos de ferro não pode ser usada como uma fonte de ferro. Em adição, no processo de operação de uma unidade de reação do tipo leito fluidizado, é necessário fornecer equipamento adicional para carregar continuamente finos de ferro reduzidos descarregados da unidade de reação do tipo leito fluidizado para dentro do fusor-gasificador. A Patente US 5.961.690 revela um método de fabricação do produto total do ferro bruto fundido e aço fundido e uma planta para implementação do método. Aqui, é revelado o equipamento de fabricação do ferro fundido pela conexão de uma unidade de reação de leito fluidizado multí-estágio e um fusor-gasificador, enquanto previne a adesão e um método do mesmo. Aqui, o fluxo de gás de redução, que flui de um reator final para um reator de pré-redução, é dividido e é resfriado à temperatura ambiente e comprimido. Então, o gás de redução é fornecido novamente ao reator final após remoção do CO2 contido no gás de redução dividido, a fim de aumentar a quantidade do gás de redução e, desta forma, reduzir minério de ferro. Neste momento, a temperatura do gás a ser suprido para 0 reator final é aumentada por um aquecedor adicional a uma temperatura pré-determinada antes dele ser suprido ao reator final, mantendo, assim, a temperatura dentro do reator final.

Além disso, como método de aumento da temperatura do gás de redução à temperatura ambiente, é tido em consideração um esquema de troca de calor em que a temperatura é aumentada pelo contato com gás à alta temperatura adicionalmente suprido ou um esquema de aumento de temperatura próprio. No esquema de aumento de temperatura próprio, parte do gás de redução à temperatura ambiente é queimada e o calor de combustão derivado é usado para aumentar a temperatura do gás de redução. Todavia, no esquema de trocador de calor, é necessário gás adicional para gerar gás a alta temperatura. No esquema do aumento de temperatura próprio, uma quantidade dos componentes do gás de redução tais como CO, H2, etc, existindo no gás de redução a ser suprido ao reator final diminui devido à combustão de parte do gás à temperatura ambiente. Ainda, em ambos os esquemas, a temperatura do gás à temperatura ambiente tem que ser diretamente aumentada, de forma que a eficiência do calor diminua durante 0 tempo de aumento de temperatura, aumentando, desta maneira, uma quantidade de consumo de energia durante 0 processo.

Na Patente US 5.961.690, é também revelado um método de resfriar gás de exaustão do fusor-gasificador a uma temperatura apropriada para seu suprimento ao reator final. No método, parte do gás de redução que é para ser realimentada ao reator final é dividida antes de ser aquecida e, então, misturada com 0 gás de exaustão do fusor-gasificador.

Por outro lado, alcatrão e poeira, que são gerados pelo aquecimento de carvões e remoção de matérias voláteis dele na parte superior do fusor-gasificador durante uma operação prática, passa seqüencial-mente através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, em conjunto com 0 gás de redução descarregado do fusor-gasificador. Neste caso, 0 alcatrão é gradualmente pirolisado no gás de redução e desaparece. A poeira é introduzida no fluxo do minério de finos passando seqüencialmente através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, enquanto atravessa 0 gás de redução em cada um dos reatores e novamente circulado para dentro do fusor-gasificador. Desta forma, as quantidades de poeira e alcatrão contidos no gás de redução diminuem, enquanto passam através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio.

Todavia, no equipamento e no método revelado na Patente US 5.961.690, uma vez que o fluxo do gás de redução do reator final passa através apenas do leito fluidizado, o gás de redução contém uma grande quantidade de alcatrão e poeira. Desta maneira, durante o processo de resfriamento do gás de redução dividido e da remoção do CO2 do mesmo e sua compressão, 0 alcatrão contido no gás de redução com-densa nos dispositivos fornecidos como equipamentos para resfriar 0 gás de redução e para remoção de CO2 e sua condensação, 0 que leva a problemas mecânicos durante a operação. Ainda, no equipamento e método revelado na Patente US 5.961.690, visto que é necessário fornecer um equipamento de resfriamento usando água para resfriamento do gás de redução a alta temperatura dividido em adição ao equipamento de resfriamento usando água para resfriar gás que é finalmente descarregado da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, pelo que uma quantidade de água de resfriamento usada é aumentada e carregada é excessivamente aplicada a todos os processos.

Sumário da Invenção A presente invenção foi feita para resolver os problemas acima mencionados e um objetivo da invenção é proporcionar um equipamento de fabricação de ferro fundido que usa finos ou compactado de carvões e minérios contendo finos de ferro e que pode manter de forma excelente uma taxa de redução de minérios contendo finos de ferro durante 0 tempo do minério contendo ferro de gás de redução usando gás de carvão de redução gerado do carvão e um método de fabricação do mesmo.

Ainda, outro objeto da invenção é propiciar uma fábrica integrada de aço usando o equipamento acima descrito para fabricação de ferro fundido e 0 método do mesmo e um método do mesmo, fornecendo, desta forma, placa de aço enrolada a quente tendo uma excelente qualidade, enquanto instala de forma compacta todos os equipamentos e processos.

De acordo com um aspecto da invenção para alcançar 0 objetivo acima mencionado, é provido um método de fabricação de ferro fundido, compreendendo as etapas de: fabricação de uma mistura contendo ferro, pela mistura de minérios contendo finos de ferro e matérias-primas suplementares e pela secagem da mistura resultante; conversão da mistura contendo ferro a um material reduzido pela redução e sinterização enquanto a mistura contendo ferro passa através de uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, em que os reatores são seqüencialmente conectados uns aos outros; fabricação de pelotas pelo empelotamento do material reduzido a alta temperatura; formação de um leito empacotado de carvão pela carga de carvões compactados e pelotas que são feitos pelo empelotamento de finos de carvões, num fusor-gasificador como fontes de calor para fundir as pelotas; fabricação de ferro fundido pela carga das pelotas no fusor-gasificador conectado à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e pelo suprimento de oxigênio no fusor-gasificador; e suprimento gás de carvão de redução exaurido do fusor-gasificador para dentro da unidade de reação de leito fluidizado.

Ainda, o método de fabricação de ferro fundido pode também compreender as etapas de: dividir o fluxo de gás de exaustão que é exaurido através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e remoção do CO2 do gás de exaustão; mistura do gás de exaustão do qual é removido 0 CO2 com 0 gás de carvão de redução que é exaurido do fusor-gasificador; e aquecimento do gás de carvão de redução misturado com 0 gás de exaustão reformado antes de supri-lo à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio para ajustar a temperatura do gás de carvão de redução a uma temperatura requerida para reduzir a mistura contendo ferro na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio. O gás de exaustão reformado pode ser aquecido usando um queimador de oxigênio na etapa de aquecimento antes de suprir 0 gás de carvão de redução misturado com 0 gás de exaustão reformado à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio.

Na etapa de dividir 0 fluxo de gás de exaustão que é exaurido através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e remoção do CO2 do gás de exaustão, uma quantidade do gás de exaustão dividido é preferivelmente 60% em volume de uma quantidade total de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio. A quantidade do gás de exaustão reformado pode ser mantida na faixa de 1.050 Nm3 a 1.400 Nm3 por 1 t de minérios que contêm finos de ferro.

Na etapa de misturar o gás de exaustão reformado do qual 0 CO2 é removido com 0 gás de carvão de redução exaurido do fusor-gasificador, é preferível que a quantidade de CO2 contida no gás de exaustão reformado seja de 3,0% em volume ou menos. O gás de exaustão dividido pode ser comprimido na etapa de divisão do fluxo do gás de exaustão da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e remoção do CO2 do gás de exaustão. É preferível ainda compreender uma etapa de divisão do fluxo de gás de exaustão que é exaurido através de uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e remoção de alcatrão do gás de exaustão, antes da etapa de divisão do fluxo de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e remoção do CO2 do gás de exaustão.

Na etapa de misturar 0 gás de exaustão reformado do qual CO2 é removido com 0 gás de carvão de redução que é exaurido do fusor-gasificador, 0 gás de exaustão reformado é misturado na extremidade frontal de um ciclone que carrega poeira exaurida do fusor-gasificador no fusor-gasificador. O fluxo de gás de exaustão reformado do qual CO2 é removido pode ser dividido e usado como gás carreador para carregar poeira separada no ciclone para dentro do fusor-gasificador. O método de fabricação de ferro fundido de acordo com a presente invenção, pode ainda compreender a etapa de desviar uma quantidade total de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e supri-lo à unidade de reação dè leito fluidizado multi-estágio durante o tempo de fechamento do fusor-gasificador ou antes da operação do fusor-gasificador. O método de fabricação de ferro fundido, de acordo com a presente invenção, pode ainda compreender as etapas de: dividir o fluxo de gás de exaustão que é exaurido através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e remoção do CO2 do fluxo de gás de exaustão; e purgar a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio pela divisão do fluxo de gás de exaustão reformado do qual CO2 é removido e pelo suprimento de gás de exaustão reformado a cada um dos reatores de leito fluidizado. É preferível que uma quantidade de nitrogênio contida no gás de carvão de redução seja de 10,0% em volume ou menos. O método de fabricação de ferro fundido, de acordo com a presente invenção, pode ainda compreender as etapas de: divisão do fluxo de gás de exaustão que é exaurido através de uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e remoção do CO2 contido no gás de exaustão; e divisão do fluxo de gás de exaustão do qual CO2 é removido e supri-lo para dentro do fusor-gasificador junto com oxigênio durante 0 tempo de suprimento de oxigênio ao fusor-gasificador. A etapa de conversão da mistura contendo ferro a um material reduzido pode compreender: uma primeira etapa de pré-aquecimento da mistura contendo ferro a uma temperatura de 400 a 500°C; uma segunda etapa de novo pré-aquecimento da mistura contendo ferro pré-aquecido a uma temperatura de 600 a 700°C; uma terceira etapa de pré-redução da mistura contendo ferro novamente pré-aquecido a uma temperatura de 700 a 800°C; e uma quarta etapa de finalmente reduzir a mistura contendo ferro pré-reduzido a uma temperatura de 770 a 850°C.

Um grau de oxidação da primeira e da segunda etapas pode ser de 25% ou menos, um grau de oxidação da terceira etapa pode ser de 35 a 50% e um grau de oxidação da quarta etapa pode ser de 45% ou mais. Aqui 0 grau de oxidação é obtido pela seguinte equação: (CO2 %volume + H2O %volume)/(CO %volume + H2 %volume + CO2 %volume + Η2Ο %volume) x 100; CO, CO2, H2O e H2 são gases, cada um dos quais está contido no gás de redução. A segunda e terceira etapa podem ainda compreender uma etapa de suprimento de oxigênio.

Na etapa de fabricação de pelotas a alta temperatura, é preferível que 0 tamanho de grão das pelotas esteja dentro da faixa de 3 mm a 30 mm.

Na etapa de formação do leito empacotado de carvão, é preferível que 0 tamanho de grão das pelotas esteja dentro da faixa de 30 mm a 50 mm.

Um método de fabricação de aço integrado de acordo com a presente invenção compreende as etapas de: fabricação do ferro fundido pelo método acima mencionado de fabricação de ferro fundido; fabricação de aço fundido pela remoção das impurezas e carbono contidos no ferro fundido; continuamente moldar ao ferro fundido em placas finas; enrolamento a quente das placas finas para fazer placas de aço enrolada a quente.

Na etapa de moldar continuamente o ferro fundido em placas finas, o aço fundido pode se continuamente moldado em placas finas tendo de 40 mm a 100 mm de espessura.

Na etapa de enrolar a quente a placa fina para fazer placa de aço enrolada a quente, a placa de aço enrolada a quente pode ter uma espessura de 0,8 mm a 2,0 mm. A etapa de fabricação de aço fundido pode compreender as etapas de: pré-tratamento do ferro fundido, para remover fósforo e enxofre contidos no ferro fundido; remover carbono e impurezas contidos no ferro fundido pelo suprimento de oxigênio ao ferro fundido; e fabricação do aço fundido pela remoção de impurezas e gás dissolvido pela via do refino secundário do ferro fundido. O método de fabricação integrada de aço pode ainda compreender as etapas de: converter minérios contendo finos de ferro para ferro reduzido pela redução dos minérios contendo finos de ferro enquanto passa o mesmo através de uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, cujos reatores estão seqüencialmente conectados uns aos outros; e fabricação de pelotas de ferro reduzido pelo empelotamento de ferro reduzido a alta temperatura. Na etapa de remoção de carbono e impurezas contidos no ferro fundido, as pelotas de ferro reduzido e o ferro fundido podem ser misturados e o carbono e as impurezas podem ser removidos dos mesmos. A etapa de conversão dos minérios contendo finos de ferro a ferro reduzido pode compreender as etapas de: pré-aquecimento dos minérios contendo finos de ferro a uma temperatura de 600 a 700°C; pré-redução dos minérios contendo finos de ferro pré-aquecidos a uma temperatura de 700 a 800°C; e redução final dos minérios contendo finos de ferro pré-reduzidos a uma temperatura de 770 a 850°C, para convertê-los a ferro reduzido.

Um equipamento para fabricação de ferro fundido de acordo com a presente invenção compreende: uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, para conversão de minérios contendo finos de ferro que são misturados e secados e matéria-prima suplementar a um material reduzido; um equipamento de fabricação de pelota, que é conectado à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e que fabrica pelotas por empelotamento do material reduzido a alta temperatura; um empelotador para a produção de pelotas, que são usadas como fonte de calor para formar pelotas de finos de carvões; um fusor-gasifi-cador para fabricação de aço fundido, dentro do qual são admitidos carvões compactados e pelotas fabricadas pelo empelotador e um leito empacotado de carvão é formado, dentro do qual o material reduzido é carregado do equipamento de fabricação de pelotas e é suprido oxigênio; e um tubo de suprimento de gás de carvão de redução, para suprir o gás de carvão de redução exaurido do fusor-gasificador para a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio. O equipamento para fabricação de ferro fundido de acordo com a presente invenção pode ainda compreender um tubo de supri- mento de gás de exaustão reformado que divide o fluxo de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e fornece gás de exaustão reformado do qual é removido o CO2. Pode ser montado um queimador de oxigênio no tubo de suprimento de gás de carvão de redução para aquecimento do gás de carvão de redução com 0 gás de exaustão reformado, antes de supri-lo à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio. É preferível que o tubo de suprimento de gás de exaustão reformado inclua um reformador de gás para remover CO2 do gás de exaustão, que é exaurido através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e é dividido. É preferível que 0 tubo de suprimento de gás de exaustão reformado inclua um removedor de alcatrão para remover alcatrão do gás de exaustão, que é exaurido através de uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e é dividido. É preferível que tubo de suprimento de gás de exaustão reformado inclua um compressor para comprimir o gás de exaustão, que é exaurido através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e é dividido e que o removedor de alcatrão seja montado na extremidade frontal do compressor.

Um ciclone, que carrega poeira exaurida do fusor-gasificador para dentro do fusor-gasificador, pode ser fornecido ao fusor-gasificador. O tubo de suprimento de gás de exaustão reformado pode ser conectado a uma extremidade frontal do ciclone.

Um tubo de transporte de gás, pelo qual 0 gás de exaustão reformado do qual CO2 é removido é dividido e através do qual o gás de exaustão é suprido ao fusor-gasificador como gás carreador para transportar poeira separada no ciclone, pode ser conectado à extremidade posterior do ciclone. A unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio pode compreender um primeiro reator de pré-aquecimento, que pré-aquece a mistura contendo ferro a uma temperatura de 400 a 500°C; um segundo reator de pré-aquecimento, que é conectado ao primeiro reator de pré-aquecimento e que pré-aquece a mistura contendo ferro pré-aquecida a uma temperatura de 600 a 700°C; um reator de pré-redução, que é conectado ao segundo reator de pré-aquecimento e que pré-reduz a mistura contendo ferro pré-aquecida de novo a uma temperatura de 700 a 800°C; e um reator final de redução, que é conectado ao reator de pré-redução e que fínalmente reduz a mistura contendo ferro pré-reduzida a uma temperatura de 770 a 850°C.

Podem ser colocados queimadores de oxigênio entre a segunda fornalha de pré-aquecimento e o reator de pré-redução e entre a fornalha de pré-redução e o reator final de redução e suprir o gás de carvão de redução a cada um dos segundo reator de pré-aquecimento e reator de pré-redução após aquecimento do gás de carvão de redução. É preferível que o tubo de suprimento de gás de carvão de redução possa ser conectado ao reator final de redução. O equipamento para fabricação de ferro fundido de acordo com a presente invenção pode ainda compreender um tubo de suprimento de gás de carvão de purga para purgar a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio pela divisão do fluxo de gás de exaustão reformado do qual o CO2 é removido e pelo suprimento do gás de exaustão reformado a cada um dos reatores de leito fluidizado. O equipamento para fabricação de ferro fundido de acordo com a presente invenção pode ainda compreender um tubo de circulação de desvio de gás de exaustão que é conectado à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e que supre a quantidade total de gás de exaustão exaurido do equipamento para fabricação de ferro fundido de acordo com a presente invenção pode ainda compreender à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio. O equipamento para fabricação de aço fundido de acordo com a presente invenção pode ainda compreender um tubo de ressupri-mento de gás de carvão que divide 0 fluxo de gás de exaustão do qual 0 CO2 é removido e 0 supre ao fusor-gasificador junto com oxigênio durante o suprimento de oxigênio ao mesmo.

Uma planta integrada de aço de acordo com a presente invenção compreende o equipamento acima mencionado para fabricação de ferro fundido, um equipamento para fabricação de aço, que é conectado ao equipamento de fabricação de aço fundido e que fabrica aço fundido pela remoção de impurezas e carbono do ferro fundido; uma maquina de moldar placa fina, que é conectada ao equipamento para fabricação de aço e que continuamente molda o aço fundido suprido do equipamento à máquina de placa fina; uma máquina de enrolar a quente, que é conectada à máquina de moldar placa fina e que fabrica placa enrolada a quente pelo enrolamento a quente da placa fina descarregada da máquina de moldar placa fina. O equipamento para fabrico de aço pode compreender: um equipamento para pré-tratar ferro fundido, que é conectado ao equipamento para fabricar ferro fundido e que remove o fósforo e o enxofre contidos no ferro fundido descarregado do equipamento; um equipamento de descarbonização, que é conectado ao equipamento de pré-trata-mento de ferro fundido e que remove o carbono e as impurezas contidos no ferro fundido descarregado do equipamento de pré-tratamento de ferro fundido; e uma concha, que é conectada ao equipamento de descarbonização e que fabrica aço fundido pelo refino novamente do ferro fundido descarregado do equipamento de descarbonização. A fábrica integrada de aço, de acordo com a presente invenção, pode ainda compreender uma segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, que divide o gás descarregado reformado do qual o CO2 é removido e que converte minérios contendo finos de ferro a um material reduzido; e um segundo equipamento para fabricação de pelotas, que é conectado à primeira unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e que fabrica pelotas pelo empelotamento do material reduzido a uma alta temperatura., O segundo equipamento para fabricação de pelota pode suprir pelotas de ferro reduzido ao equipamento de descarbonização. A segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-está-gio pode compreender: um reator de pré-aquecimento, para pré-aquecer minérios contendo finos de ferro a uma temperatura de 600 a 700°C; um reator de pré-redução, que é conectado ao reator de pré-aquecimento e pré-reduz os minérios contendo finos de ferro a uma temperatura de 700 a 800°C; e um reator de redução final, que é conectado ao reator de pré-redução e finalmente reduz os minérios contendo finos de ferro pré-reduzidos a uma temperatura de 770 a 850°C.

Breve Descrição dos Desenhos Os aspectos e vantagens da presente invenção acima e outros tornar-se-ão mais evidentes pela descrição em detalhes de aspectos exemplares preferidos da invenção com referência aos desenhos anexados em que: a Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra um equipamento para fabricação de ferro fundido de acordo com um aspecto preferido da presente invenção; a Figura 2 é um gráfico que ilustra a relação entre uma quantidade apropriada de gás de redução a alta temperatura e uma quantidade de gás de redução a alta temperatura gerado num fusor-gasi-ficador; a Figura 3 é um diagrama esquemático que ilustra um processo de circulação para circulação de gás de carvão de redução no equipamento de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção; a Figura 4 é uma diagrama esquemático que ilustra um processo de circulação para circulação de gás de carvão de redução após fechamento de um fusor-gasificador num equipamento de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção; a Figura 5 é diagrama esquemático que ilustra um processo de purga para purga do equipamento de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção; a Figura 6 é um gráfico que ilustra a relação entre o grau de oxidação dependente da temperatura e mistura de Fe dentro da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio do equipamento para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção; a Figura 7 é uma vista que ilustra um aspecto preferido de um processo integrado de aço que emprega o equipamento de fabricação de ferro fundido de acordo com um aspecto preferido da presente invenção; e a Figura 8 é uma vista que ilustra outro aspecto preferido da planta integrada de aço que emprega o equipamento de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção.

Descrição Detalhada dos Aspectos Preferidos Agora, serão descritos aspectos preferidos exemplares da presente invenção com referência aos desenhos anexados. Todavia, a presente invenção pode ser materializada em várias modificações e, assim, não está limitada às modalidades descritas abaixo. A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra um equipamento 100 de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, que usa diretamente finos de carvões ou carvões compactados e minérios contendo finos de ferro. O equipamento 100 de fabricação de ferro fundido de acordo com um aspecto preferido da presente invenção compreende um fusor-gasificador 10, uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, um equipamento para fabricação de pelota 30 de fabricação de pelotas, um empelotador 40 para fabricação de pelotas e um tubo de suprimento de gás de carvão de redução L50 como componentes principais. O equipamento 100 pode compreender outra facilidade subsidiária se necessário.

Como mostrado na Figura 1, o equipamento 100 de fabricação de ferro fundido de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, finos de minérios à temperatura ambiente contendo ferro e matérias-primas suplementares tendo um tamanho de grão de 8 mm ou menos são temporariamente estocados num silo 21, depois, são misturados para produzir uma mistura contendo ferro. A mistura resultante é seca num secador 22 e, então, é carregada num primeiro reator de pré-aquecimento 24 de uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Um equipamento de carga à pressão uniforme 23 é fornecido entre o secador 22 e o primeiro reator de pré-aquecimento 24, de tal forma que a mistura a uma pressão normal pode ser carregada para dentro da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 que é mantida dentro de uma faixa de 1,5 a 3 atmosferas, A mistura contendo ferro está em contato com um fluxo de gás de redução descarregado do fusor-gasificador 10 e é reduzida a cerca de 90%, que é uma meta de taxa de redução, enquanto passa seqüen-cialmente através do primeiro reator de pré-aquecimento 24, um segundo reator de pré-aquecimento 25, um reator de pré-redução 26 e um reator de redução final 27, que estão conectados nesta ordem. A temperatura da mistura contendo ferro é aumentada a mais do que 800°C, enquanto é reduzida pelo contato com o fluxo de gás de carvão de redução e a mistura contendo ferro é convertida num material reduzido a alta temperatura, enquanto mais de 30% das matérias-primas suplementares na mistura contendo ferro são sinterizados. A unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 é materializada por quatro estágios. Todavia, o número de reatores de leito fluidizado tem apenas propósito ilustrativo e não tenciona restringir a presente invenção. De acordo, a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 precisa ser corporificada apenas por multi-estágios. O material reduzido, que é reduzido pelo método acima mencionado, tem um tamanho de grão médio de cerca de 2,0 mm. A carga direta do material reduzido para dentro do fusor-gasificador 10 causa uma perda por espalhamento significativo e uma deterioração da propriedade de ventilação do leito de carvão empacotado no fusor-gasifica- dor 10. Desta maneira, o material reduzido descarregado do reator final 27 é transferido ao equipamento de fabricação de pelota 30, que é conectado ao reator de redução final 27. Aqui, visto que a pressão dentro do reator de redução final 27 é mantida a 3 atmosferas e a pressão dentro do equipamento para fabricação de pelota 30 é mantida à pressão normal, o material reduzido é transferido do reator de redução final 27 para o equipamento de fabricação de pelota 30 devido à diferença de pressão.

No equipamento de fabricação de pelota 30, o material reduzido a alta temperatura passado através do reator de redução final 27 é temporariamente estocado num silo de carregamento 31 e é mecânicamente formado por pressão em pelotas tendo a forma de tiras, enquanto é passado entre um par de rolos a alta temperatura. A seguir, as pelotas tendo a forma de uma tira são esmagadas por um esmagador 35 para ter um tamanho apropriado para carga no fusor-gasificador 10 e as pelotas esmagadas são estocadas numa caixa de estocagem 37. As pelotas são diretamente empelotadas a alta temperatura, para adquirir resistência e tamanho pré-determinados. É preferível que o tamanho de grão de uma pelota seja de 3 a 30 mm e a massa específica de cerca de 3,5 a 4,2 t/m3. Quando o tamanho de grão da pelota é menor do que 3 mm, ,a propriedade de ventilação se deteriora no tempo em que é carregada para dentro do fusor-gasificador 10. Quando o tamanho de grão das pelotas é maior do que 30 mm, é difícil fabricar as pelotas e a resistência a quente se deteriora. As pelotas temporariamente estocadas na caixa de estocagem 37 são continuamente carregadas para dentro do fusor-gasificador 10 via um equipamento de carga de pressão uniforme a alta temperatura 12, que permite que as pelotas à pressão normal sejam carregadas para dentro do fusor-gasificador 10 mantido dentro de uma faixa de 3,0 a 3,5 atmosferas.

Por outro lado, um leito de carvão empacotado é formado dentro do fusor-gasificador 10, como fonte de calor para fundir as pelotas. Os carvões brutos para formar o leito empacotado de carvão dentro do fusor-gasificador 10 precisam de ter um tamanho de grão de 10 a 50 mm. Os carvões compactados tendo um tamanho de grão equivalente são diretamente introduzidos no fusor-gasificador 10. Por outro lado, os finos de carvões restantes passam através de um processo de classificação de tamanho de grão. O empelotador 40 esmaga os finos de carvões tendo um tamanho de grão de 10 mm ou menos entre os finos de carvões estocados no silo de estocagem 41, transformando-os em finos de carvões tendo um tamanho de grão de 4 mm ou menos. Os finos de carvões esmagados são misturados com uma quantidade apropriada de um ligante e aditivos no misturador 43. A mistura resultante é transportada a um empelotador 45 e é mecanicamente formada por pressão em pelotas. Neste caso, é preferível que o tamanho de grão da pelota seja cerca de 30 a 50 mm e a massa específica da mesma de 0,8 ton/m3. Quando o tamanho de grão de uma pelota é menor do que 30 mm, a propriedade de ventilação dentro do fusor-gasificador 10 se deteriora. Quando o tamanho de grão da pelota é maior do que 50 mm, é difícil fabricar as pelotas e a resistência no aquecimento se deteriora. As pelotas formadas por pressão são armazenadas na caixa de estocagem 47.

As pelotas estocadas na caixa de estocagem 47 são carregadas para dentro do fusor-gasificador junto com os carvões compactados, de modo a formar o leito empacotado de carvão. As pelotas carregadas para dentro do fusor-gasificador 10 são gaseificadas pela reação de piro-lise, que ocorre no lado superior do leito empacotado de carvão, e pela reação de combustão, que ocorre no lado inferior do leito empacotado de carvão pelo uso do oxigênio. O gás de redução a alta temperatura gerado no fusor-gasificador 10 pela reação de gaseificação é suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 via o tubo de suprimento de gás de carvão de redução L50 que é conectado à extremidade de trás do reator de redução final 27. O gás de redução a alta temperatura é utilizado como agente redutor e gás fluidizado. O gás de carvão de redução reduz e sinteriza a mistura contendo ferro enquanto flui seqüen- cialmente através do reator de redução final 27, do reator de pré-redução 26, do segundo reator de pré-aquecimento 25 e do primeiro reator de pré-aquecimento 24. O gás de carvão de redução é exaurido do primeiro reator de pré-aquecimento 24 e é limpo da poeira e resfriado, enquanto flui através de um coletor de poeira 51 usando água.

Um espaço vazio em forma de domo é formado acima do leito empacotado de carvão do fusor-gasificador 10, reduzindo, desta forma, a taxa de fluxo de gás. Como resultado, é possível impedir que finos de carvões contidos na pelota e finos de carvões gerados devido ao aumento abrupto de temperatura do carvão e carregados para dentro do fusor-gasificador 10 sejam descarregados do fusor-gasificador 10 em grandes quantidades. Ainda, o espaço vazio em forma de domo absorve variações na pressão no fusor-gasificador 10, que são causadas por mudanças irregulares na quantidade de gás como resultado do uso direto de carvão. O carvão é gasificado e matérias voláteis são removidas do carvão, enquanto cai para o fundo do leito empacotado de carvão e é, em última instância, queimado com oxigênio suprido através de bocas no fundo do fusor-gasificador 10. Enquanto o gás de combustão gerado sobe através do leito empacotado de carvão, é convertido em gás de redução a alta temperatura e é exaurido para fora do fusor-gasificador 10. Parte do gás de combustão é limpo de poeira e resfriado, enquanto passa através de um coletor de poeira 53 usando água de tal forma que a pressão aplicada ao fusor-gasificador 10 seja mantida dentro da faixa de 3,0 a 3,5 atmosferas. Ainda o ferro reduzido é finalmente reduzido e fundido pelo gás de redução e calor de combustão gerado pela gasificação e combustão do carvão caindo no leito empacotado de carvão junto com o carvão e, então, o ferro fundido resultante é descarregado para fora.

Um ciclone 14 é montado no fusor-gasificador 10 para coletar poeira descarregada para fora. O ciclone 14 coleta o gás de exaustão gerado no fusor-gasificador 10 e novamente supre a poeira coletada ao fusor-gasificador 10. Ainda, o ciclone 14 supre, como gás de carvão de redução, o gás exaurido coletado da unidade de reação de leito fluidizado 20. O gás de carreamento é suprido à extremidade de trás do ciclone 14 para suprir poeira separada do ciclone 14 para dentro do fusor-gasifica-dor 10.

Por outro lado, o equipamento 100 para fabricação de ferro fundido de acordo com um aspecto preferido da presente invenção compreende um equipamento para suplementação de gás de carvão de redução, quando uma quantidade de gás de carvão de redução a alta temperatura gerada do fusor-gasificador 10 é insuficiente devido à variação nas condições de operação e uma variação na qualidade de carvão, comparado com uma quantidade apropriada de gás de redução a alta temperatura que tem que ser suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Um processo de suplementação do gás de carvão de redução será descrito em detalhes com referência à Figura 2. A Figura 2 é um gráfico que ilustra uma relação entre a quantidade apropriada de gás de redução a alta temperatura e a quantidade de gás de redução a alta temperatura gerada num fusor-gasifica-dor, em que é mostrada a quantidade insuficiente de gás de redução a alta temperatura com base na razão de redução de 90%.

Devido às variações nas condições de operação no fusor-ga-sificador 10 (mostrado na Figura 1) e na propriedade do carvão, a quantidade do gás de carvão de redução a alta temperatura gerado do fusor-gasificador 10 pode ser insuficiente, comparada com a quantidade apropriada de gás de redução a alta temperatura que tem que ser suprida à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 (mostrada na Figura 1). Neste momento, a condição de operação da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 é ajustada para prevenir a deterioração na razão de redução de fino de ferro reduzido passado através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 e um fenômeno em que o calor dentro do fusor-gasificador 10 se torna insuficiente devido à fusão do ferro reduzido com uma razão de redução baixa.

Na Figura 2, a linha curva D representa uma relação entre a razão de redução e uma unidade de gás básica. As linhas curvas de A a C representam a relação entre a razão de redução e uma quantidade de gás gerada no fusor-gasificador 10 que é convertida na unidade básica de gás, dependendo da quantidade de matérias voláteis contidas no carvão.

Por exemplo, quando uma razão de redução alvo é de 90%, uma quantidade de gás de carvão de redução necessária é de 1.400 Nm3 por 1 t de minérios contendo finos de ferro na linha curva D. Ao contrario, quando a quantidade de cada matérias voláteis contidas no carvão é de 23%, 26% e 30%, cada quantidade de gás de carvão de redução é de 850 Nm3, 950 Nm3 e 1.050 Nm3 por 1 t de minérios contendo finos de carvão, tais como 550 Nm3, 450 Nm3 e 350 Nm3 são necessários nos casos respectivos. Quando a mistura contendo ferro é reduzida na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 num estado em que o gás de carvão de redução é insuficiente, não pode ser obtido o ferro fundido com uma propriedade desejada. Desta maneira, a razão de redução desejada do material reduzido pode ser obtida pela suplementação da quantidade de gás de carvão de redução. O equipamento 100 de fabricação de ferro fundido mostrado na Figura 1 ainda compreende um tubo de suprimento de gás de exaustão reformado L51 que divide o fluxo de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 e supre gás de exaustão reformado do qual o CO2 é removido. O tubo de suprimento de gás de exaustão reformado L51 é fornecido com um compressor 76 e um reformador de gás 77 para remover 0 CO2 contido no gás de exaustão exaurido a partir do primeiro reator de pré-aqueci-mento 24. Ainda, um removedor de alcatrão é fornecido na extremidade frontal do compressor 76 e remove uma pequena quantidade de alcatrão contido no gás, que é suprida ao compressor 76, impedindo, desta forma, que 0 alcatrão condense dentro do compressor 76.

No equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, parte do fluxo de gás de exaustão do primeiro reator de pré-aquecimento 24 e passada através do coletor de poeira 51 usando água é dividida e é passada através do removedor de alcatrão 75. Então, o gás de exaustão é comprimido pelo compressor 76 e é reformado através do reformador de gás 77. O gás de exaustão reformado é finalmente suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 via uma válvula V772 para suplementar uma quantidade insuficiente de gás de carvão de redução. Neste caso, o gás de exaustão reformado é suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, após ser misturado com o gás de carvão de redução. Visto que a temperatura do gás de carvão de redução diminui após ser misturado com o gás de exaustão, o gás misturado é aquecido à temperatura necessária para redução usando um queimador de oxigênio 70 fornecido ao tubo de suprimento de gás de carvão de redução L50 antes que o gás misturado seja suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. A seguir vários efeitos podem ser obtidos através dos processos acima descritos.

Primeiro, o tubo de suprimento de gás de exaustão reformado L51 é conectado à extremidade frontal do ciclone 14 e o gás de exaustão reformado à temperatura ambiente é suprido ao ciclone 14, impedindo, desta forma, que o ciclone 14 seja sobreaquecido. Assim, o ciclone 14 coleta efetivamente a poeira exaurida do fusor-gasificador 10, pelo que impede que a poeira seja espalhada.

Visto que o gás de carvão de redução a alta temperatura exaurido do fusor-gasificador 10 é misturado com o gás de exaustão reformado à temperatura ambiente, a temperatura do gás de carvão de redução é menor do que a temperatura necessária para supri-lo à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Como resultado, é difícil se obter uma razão de redução desejada do material reduzido. Desta maneira, a razão de redução do material reduzido é aumentada ajustando-se a temperatura do gás de carvão de redução misturado com o gás de exaustão reformado para a temperatura necessária para a redução pelo uso do queimador de oxigênio. Especialmente, no caso do equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, visto que a temperatura do gás de exaustão passado através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, ou seja, a temperatura do gás de exaustão finalmente passado através do primeiro reator de pré-aquecimento 24 é relativamente baixa, uma quantidade de água consumida durante o tempo de resfriamento do gás de exaustão pelo uso do coletor de poeira 51 usando água é pequena. Desta forma, o custo de fabricação é economizado.

Ainda, no caso da poeira e do alcatrão existindo no lado superior do fusor-gasificador 10, visto que o gás de redução é circulado como gás de exaustão reformado após fluir através da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, um caminho para circular a poeira e o alcatrão com o gás de carvão de redução é suficientemente assegurado, pelo que é removida uma considerável quantidade de poeira e alcatrão. Desta forma, é possível impedir que a operação do coletor de poeira 51 usando água seja perturbada devida à condensação de alcatrão no coletor de poeira 51 usando água. Ainda, no caso em que o removedor de alcatrão de pequeno tamanho 75 é montado na extremidade frontal do compressor 76, é também possível se impedir que o compressor 76 e o reformador de gás 77 sejam danificados devido à condensação do alcatrão.

No gás de exaustão passado através do coletor de poeira 51 usando água, o gás de exaustão é compreendido de CO com 35% em volume, H2 com 20% em volume e CO2 com 40% em volume. Desta forma, é preferível remover 0 CO2 usando 0 reformador de gás 77 de modo a aumentar a razão de redução. A quantidade de gás de exaustão dividido é ajustada para 60% em volume ou menos da quantidade total de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Desta maneira, embora a quantidade de gás de carvão de redução a ser suprida à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 seja insuficiente, é possível suplementar a quantidade insuficiente de gás de carvão de redução. Quando a quantidade de gás de exaustão dividido é maior do que 60% em volume, aumenta a quantidade de gás de exaustão reformado a ser suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 após ser misturado com 0 gás de carvão de redução, pelo que uma taxa de fluxo de gás na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 torna-se rápida. Como resultado, uma grande quantidade da mistura contendo ferro espalha-se para fora da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 e é perdida.

Ainda a quantidade de gás de redução a ser suprida à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 é ajustada dentro da faixa de 1.050 a 1.400 Nm3 com respeito a 1 t de minérios contendo finos de ferro a ser alimentado na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, reduzindo, desta maneira, efetivamente os minérios que contêm finos de ferro supridos à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Especificamente, quando a quantidade de gás de redução suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 for menor do que 1.050 Nm3, é difícil obter-se uma razão de redução pretendida. Quando a quantidade de gás de redução suprida à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 for maior do que 1.400 Nm3, o minério é reduzido e grudam uns aos outros devido a um suprimento em excesso do gás de redução. Desta forma, é difícil criar uma condição de redução fluidizada.

No caso em que o CO2 é removido usando 0 reformador de gás 77, é preferível que uma quantidade de CO2 contida no gás de exaustão reformado passado através do reformador de gás 77 seja de 3,0% em volume ou menos. Quando a quantidade de CO2 for excedida do valor de 3,0% em volume, 0 poder de redução do gás de exaustão reformado diminui e a exaustão reformada toma-se não apropriada para 0 uso.

Como mostrado na Figura 1, no equipamento 100 de fabricação de ferro fundido de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, parte do fluxo de gás de exaustão passado através do remove-dor de poeira 51 usando água é dividido e passado através do removedor de alcatrão 75. O gás de exaustão é comprimido pelo compressor 76 e é reformado através do reformador 77. Então, o gás de exaustão reforma- do pode ser usado como gás carreador para carregar a poeira separada do ciclone 14 para dentro do fusor-gasificador 10 após a válvula V771 montada num tubo de gás carreador L52 ser aberta. No caso em que o gás de exaustão reformado é usado como gás carreador, uma quantidade de nitrogênio que é usado como gás carreador pode ser reduzida e uma taxa de combustão pode ser aumentada.

Pela abertura da válvula V773 montada no tubo de re-su-primento de gás de redução L53, o fluxo de gás de exaustão reformado do qual o CO2 é removido pode ser fornecido ao fusor-gasificador 10 durante 0 tempo de suprimento de oxigênio ao mesmo. Desta forma, uma quantidade de pelotas usadas pode ser reduzida pelo suprimento do gás de exaustão reformado ao fusor-gasificador 10 e uma distribuição de fluxo de gás dentro de um leito carbonizado pode ser melhorada. A Figura 3 é um diagrama esquemático que ilustra um processo de circulação de gás de carvão de redução circulante no equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção. Na Figura 3, as linhas a cheio em negrito representam tubos de circulação através dos quais é circulado o gás de carvão de redução. Os outros tubos não relacionados com os tubos de circulação são representados por linhas pontilhadas. No caso de uma válvula fechada, quando 0 gás de carvão de redução é circulado, 0 gás de carvão de redução é em verdade preenchido para uma extremidade frontal da válvula. Desta maneira, precisa ser indicada na Figura, mas, ela é omitida por conveniência na Figura 3.

Como mostrado na Figura 3, 0 gás de exaustão que é comprimido e reformado pode ser controlado pelo uso de válvulas montadas nos tubos. Especificamente, quando a quantidade de gás de carvão de redução necessário para a redução na unidade de reação de leito fluidi-zado multi-estágio 20 é insuficiente, 0 equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, as vávulas V51 a V53, V27, V762 e V772 são abertas e as outras fechadas, suplementando, desta forma, a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 com o gás de carvão de redução. O método de suplementação do gás de redução mostrado na Figura 3 tem apenas um propósito ilustrativo e não significa restringir a presente invenção. A Figura 4 é um diagrama esquemático que ilustra um processo de circulação de gás de carvão de redução circulante após fechamento do suprimento de gás de carvão de redução do fusor-gasificador 10 para a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, no equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção. As linhas a cheio em negrito representam tubos de circulação através dos quais é circulado gás de carvão de redução. Os outros tubos não relacionados com os tubos de circulação são representados por linhas pontilhadas. No caso de uma válvula fechada, quando o gás de carvão de redução é circulado, o gás de carvão de redução é na verdade preenchido para uma extremidade frontal da válvula. Desta maneira, precisa ser indicada na Figura, mas é omitida por conveniência na Figura 4.

Este processo é relacionado ao caso em que o fusor-gasificador 10 é operado de forma acidental e ele está impossibilitado de suprir o gás de redução à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Neste caso, a quantidade total de gás de exaustão que é exaurida da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 é desviada através de um tubo de circulação de desvio de gás de exaustão L54 e é suprida à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20.

Ainda, no fusor-gasificador 10, o acidente é ocasionalmente gerado devido a problemas de teste. Neste caso, visto que o gás não é gerado no fusor-gasificador 10, é necessário circular o gás de exaustão, para manter o leito fluidizado borbulhando na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 conectada ao fusor-gasificador 10. Neste caso, o carregamento das pelotas, os carvões compactados e as pelotas é parado e a exaustão do gás de redução do fusor-gasificador 10 é parada para fechar o fusor-gasificador 10. Então, a válvula V762 é parada. O gás de exaustão total exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 é passado através da válvula V51 e é comprimido no compressor 76. Ao mesmo tempo, a válvula V761 montada no tubo de circulação de desvio de gás de exaustão L54 é aberta e o gás de exaustão é suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Deste modo, o gás de exaustão é continuamente circulado. As válvulas V27, V53, V771, V772 e V773 são todas fechadas neste processo para impedir o gás de exaustão de vazar em direção ao fusor-gasificador 10. Desta maneira, é possível circular continuamente o gás de exaustão, enquanto se evita que o gás de exaustão vaze dentro do fusor-gasifícador 10. Como resultado, é possível prevenir o colapso do borbulhamento do leito fluidizado. A Figura 5 é um diagrama esquemático que ilustra um processo de purga em que o equipamento 100 de fabricação de ferro fundido é purgado de acordo com um aspecto preferido da presente invenção. As linhas a cheio em negrito, através das quais parte do gás de exaustão comprimido e reformado é circulada para purga da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, estão representadas como linhas a cheio em negrito. No caso de uma válvula fechada, quando o gás de carvão de redução é circulado, o gás de carvão de redução é efetivamente preenchido para uma extremidade frontal da válvula. Desta maneira, precisa ser indicada na Figura, mas é omitida por conveniência na Figura 5.

Quando a purga é necessária durante a operação, o gás de exaustão reformado para purga é suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 via um tubo de suprimento de gás de carvão de purga L55. Visto que uma operação geral é efetuada continuamente, enquanto a purga é realizada, parte do gás de exaustão reformado é misturado com o gás de exaustão do fusor-gasifícador 10 via o tubo de suprimento de gás de exaustão reformado L51 e é suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 e parte do gás de exaustão reformado é suprido à boca do fusor-gasifícador 10 ou um queimador de poeira via um tubo de gás carreador L52 e o tubo de re-suprimento de gás de redução L53 do mesmo modo como durante uma operação comum. Esse fluxo de gás de exaustão reformado é representado por linhas a cheio em negrito. A unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 compreende dispositivos internos tais como um ciclone, uma linha vertical, uma linha de subida e uma linha de saída, que são construídas dentro da mesma. É necessário manter um estado fluidizado nos dispositivos internos de tal forma que o gás de carvão de redução e a mistura contendo ferro possam ser continuamente fluidizados. Desta forma, é necessário fornecer uma linha de purga para impedir que o dispositivo interno seja bloqueado. A purga é geralmente efetuada pelo uso do gás nitrogênio. Todavia, quando o gás de carvão de redução é usado para purga, não é necessário gás nitrogênio adicional, reduzindo, desta maneira, consideravelmente a quantidade de nitrogênio consumido.

No caso da purga ser efetuada usando o gás nitrogênio, visto que o fluxo de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 é dividido e reformado e, então, é novamente circulado para dentro da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, o nitrogênio é acumulado no gás de exaustão reformado e a concentração de nitrogênio no gás de carvão de redução como um todo suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 fica, em último caso, aumentada. Como resultado, quando a concentração de nitrogênio, que é um gás inativo, excede 10,0% em volume de todo o gás de carvão de redução, a razão de redução do minério na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 diminui. Desta forma, como descrito acima, a concentração de nitrogênio no gás de carvão de redução é reduzida para 10,0% em volume ou menos pelo uso do gás de exaustão reformado como gás de purga. Então, é possível impedir que o nitrogênio fique acumulado no gás de carvão de redução a ser suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. O fluxo de gás de exaustão que é exaurido através da unida- de de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 é dividido e o CO2 é removido do gás de exaustão. O gás de exaustão reformado é suprido a cada um dos reatores de leito fluidizado 20. Embora não seja mostrado na Figura 5, 0 tubo de suprimento de gás de carvão L55, que está conectado a cada um dos reatores de leito fluidizado 20, é novamente dividido para suprir 0 gás de exaustão reformado para os dispositivos internos dos respectivos reatores de leito fluidizado 20 e pode purgar os dispositivos internos, quando necessário. Especificamente, a quantidade de gás de exaustão reformado, que é suprido como gás de purga, pode ser controlada pelo uso da válvula V24 montada no tubo de suprimento de gás de carvão de purga L55.

Daqui em diante, será descrita em detalhe uma condição de operação da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 num método de fabricação de ferro fundido, de acordo com a presente invenção. Especificamente, na presente invenção, é determinada uma condição de controle ótima levando-se em consideração 0 fato de que é significativamente importante reduzir a mistura contendo ferro usando 0 gás de carvão de redução. A Figura 6 é um gráfico que ilustra a relação entre um grau de oxidação e a mistura de Fe dependente da temperatura da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 no equipamento para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, em que são ilustradas regiões estáveis da fase mistura de Fe em cada um dos reatores de leito fluidizado.

Aqui, um grau de oxidação é calculado pelo uso de cada quantidade de gás tal como CO, CO2, H2 e H2O contida no gás de redução. O grau de oxidação significa uma medida da força de redução. O grau de oxidação é definido como (CO2 % em volume + H2O % em volume)/ (CO % em volume + H2 % em volume + CO2 % em volume + H2O % em volume) x 100. Na Figura 6, 100 - 0 grau de oxidação é usado como valor para um eixo Y por conveniência, 0 que significa um grau de redução como um conceito contrário ao grau de oxidação. Deste modo, quando se vai na direção do lado superior do eixo Y, é facilmente gerada uma reação de redução. Ao contrário, quando se vai para o lado inferior do eixo Y, é facilmente gerada uma reação de oxidação.

No método de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 (mostrada na Figura 1) usa diretamente o gás de carvão como gás de redução. Desta forma, é possível operar sob relativamente baixas unidades básicas de gás de 1.400 Nm3/t e relativamente curto tempo de residência de no máximo sessenta minutos com respeito a cada um dos reatores de leito fluidizado, comparado com outros processos de redução em leito fluidizado tais como FINMET, FIOR, IRON CARBIDE etc., que usam diretamente gás natural. Desta maneira, em processos de redução fluidizados, como mostrado na Figura 6, no caso de um primeiro reator de pré-aquecimento em que é efetuada uma primeira etapa de pré-aquecimento da mistura contendo ferro, é preferível que a redução fluidizada ocorra numa região de fase estável de Fe3Ü4. No caso de um segundo reator de pré-aquecimento em que é efetuada uma segunda etapa de pré-aquecimento da mistura contendo ferro, é preferível que a redução fluidizada ocorra na região de fase estável de FeO. No caso de um reator de pré-redução em que uma terceira etapa para pré-redução da mistura contendo ferro pré-aquecida é efetuada e um reator final em que é efetuada uma quarta etapa para finalmente reduzir a mistura contendo ferro pré-reduzida, é preferível que a redução fluidizada ocorra na região de fase estável de Fe. Pela manutenção das regiões acima descritas, é possível minimizar a quantidade de mistura contendo ferro estabilizada na fase Fe3Ü4 em que a velocidade de reação é muito baixa, enquanto passa através do primeiro reator de pré-aquecimento e do segundo reator de pré-aquecimento. Ainda é possível fazer a mistura contendo ferro ser suficientemente reduzida, enquanto passa através do reator de pré-redução e o reator final em que é formada a região de fase estabilizada de Fe.

Na unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 na qual a operação é efetuada a uma relativamente baixa unidade básica de gás, é importante ajustar a temperatura dos respectivos reatores fluidi-zados e a composição do gás de carvão de redução, para assegurar a região de fase estabilizada de Fe em cada um dos reatores de leito fluidi-zado.

Para criar uma condição de redução fluidizada em cada um dos reatores de leito fluidizado, é preferível que a temperatura do leito fluidizado borbulhante do primeiro reator de pré-aquecimento seja mantida numa faixa de 400 a 500°C, a temperatura do leito fluidizado borbulhante do segundo reator de pré-aquecimento seja mantida numa faixa de 600 a 700°C, a temperatura do leito fluidizado borbulhante do reator de pré-redução seja mantida na faixa de 700 a 800°C e a temperatura do leito fluidizado borbulhante do reator de redução final seja mantida na faixa de 770 a 850°C. Ainda é preferível que seja mantida a composição do gás de carvão de redução suprido a cada reator de leito fluidizado, para assegurar um certo grau de oxidação em cada um dos reatores de leito fluidizado, especificamente 45% ou mais no primeiro reator de pré-aquecimento, 35% a 50% no segundo reator de pré-aquecimento e 25% ou menos no reator de pré-redução e reator de redução final.

Com relação à temperatura apropriada e à composição do gás de carvão de redução em cada um dos reatores para manutenção da condição acima mencionada, a temperatura do gás de carvão de redução que é exaurido do fusor-gasificador e que é suprido ao leito fluidizado borbulhante do reator final é muito alta, isto é, a temperatura é cerca de 1.000°C. Desta maneira, quando o gás de carvão de redução é suprido ao reator final como ele está, a mistura contendo ferro no reator final é superaquecida e é gerada adesão entre os minérios. Deste modo, é necessário resfriar o gás de carvão de redução suprido ao reator final. O resfriamento do reator final é tornado possível pela mistura do gás de exaustão reformado à temperatura ambiente e o gás de carvão de redução exaurido do fusor-gasificador. Ainda a quantidade suprida de gás de exaustão reformado à temperatura ambiente é ajustada dependendo da quantidade de gás de redução requerido pelo reator final. Como resultado, o gás de carvão de redução suprido ao reator final durante o processo de mistura pode ser superresfriado abaixo da temperatura apropriada. Desta forma, a temperatura do gás de carvão de redução é mantida como a temperatura apropriada pelo suprimento de oxigênio ao gás de carvão de redução e pela combustão parcial do gás de carvão de redução, após a mistura do gás de exaustão reformado à temperatura ambiente com o gás de carvão de redução.

Ainda o queimador 72 é montado entre o segundo reator de pré-aquecimento 25 e o reator de pré-redução 26 e um queimador 71 é montado entre o reator de pré-redução 26 e o reator final 27 para suprir oxigênio ao gás de carvão de redução, que é exaurido a partir dos reatores 20 e para combustão parcial do gás de carvão de redução. Através deste método, o grau de oxidação do gás de carvão de redução no leito fluidizado borbulhante do reator de pré-redução 26 é mantido em 35% ou menos. Ainda o grau de oxidação do gás de carvão de redução no leito fluidizado borbulhante do segundo reator de pré-aquecimento 26 é mantido dentro de uma faixa de 40% a 60%. Também o gás de carvão de redução que é exaurido do segundo reator de pré-aquecimento 25 é suprido ao leito fluidizado borbulhante do primeiro reator de pré-aquecimento 24 como ele está. Como resultado, fica ajustado o grau de oxidação da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20.

Desta forma, de acordo com a presente invenção, quando uma quantidade de gás de carvão de redução for insuficiente num processo concreto acima mencionado, é possível suplementar a quantidade insuficiente e atingir a condição de operação ideal da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20.

Na Tabela 1, são mostrados a temperatura do leito fluidizado e um grau de oxidação do gás de redução para cada um dos reatores numa unidade de reação de leito fluidizado em quatro estágios 20 e a fase Fe-O contida no minério descarregado de cada um dos reatores de leito fluidizado em cada estágio.

Tabela 1 * Na Tabela 1, uma unidade básica de gás é 1.200 Nm3/t de minério. Como mostrado na Tabela 1, pelo controle da temperatura do leito fluidizado e grau de oxidação de cada um dos reatores de leito fluidizado numa unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 dentro da faixa acima descrita, é minimizada a quantidade de Fe3(>4 formada no primeiro reator de pré-aquecimento e o Fe3C>4 não é formado a seguir no segundo reator de pré-aquecimento. Como resultado, pode ser i obtida uma razão de redução de 80% ou mais com respeito aos minérios contendo finos de ferro no reator final pela redução de FeO em Fe.

No equipamento 100 acima mencionado de fabricação de ferro fundido, podem ser diretamente usados finos de carvões ou compactados e minérios contendo finos de ferro e o equipamento 100 é todo compacto, de forma que é apropriado para uso do equipamento 100 num processo integrado de aço pela conexão do equipamento 100 ao processo integrado de aço. Desta maneira, é possível fabricar diretamente uma placa de aço enrolada a quente a partir de finos de carvões ou compacta- dos de carvões e minérios contendo finos de ferro pelo emprego do equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, num processo mini, que é um processo de fabricação integrada de aço.

Daqui em diante, será descrito em detalhe um processo integrado de aço empregando o equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção. Esse processo integrado de aço é apenas ilustrativo e não pretende restringir a presente invenção. A Figura 7 é uma vista que ilustra um aspecto preferido de um processo integrado de aço 1000 empregando o equipamento 100 de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção. Na Figura 7, é esquematicamente ilustrado o processo integrado de aço 1000 de fabricação direta de placa de aço enrolada a quente a partir de finos ou compactados de núcleo e minérios contendo finos de ferro. O equipamento 100 para fabricação de ferro fundido mostrado na Figura 7 tem a mesma estrutura do equipamento acima mencionado para a fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, desta forma, a descrição do mesmo é omitida por conveniência. Daqui em diante, serão descritos os outros equipamentos exceto o equipamento 100 para fabricação de ferro fundido. O processo integrado de aço mostrado na Figura 7 compreende o equipamento 100 de fabricação de ferro fundido, um equipamento de fabricação de aço 200 que é conectado ao equipamento 100 de fabricação de aço fundido e que fabrica aço fundido pela remoção de impurezas e carbono do ferro fundido, uma máquina de moldar placa fina 300 que é conectada ao equipamento 200 para fabricação de aço e que molda continuamente o aço fundido suprido do equipamento em placa fina, uma máquina de enrolar a quente 400 que é conectada à máquina de moldar placa fina 300 e que fabrica placa enrolada a quente enrolando a quente a placa fina descarregada da máquina de moldar placa fina 300. Além disso, o processo integrado de aço 1000 pode compreender equipamentos adicionais, se necessário. A Figura 7 ilustra em detalhe um exemplo do processo de fabricação de aço pelo emprego dos equipamentos acima mencionados. O equipamento 200 de fabricação de aço compreende um equipamento de pré-tratamento de ferro fundido 61 que remove o fósforo e o enxofre contidos no ferro fundido, um equipamento de descarbonização 64, que é conectado ao equipamento de pré-tratamento de ferro fundido 61 e que remove o carbono e as impurezas contidos no ferro fundido descarregado do equipamento de pré-tratamento de ferro fundido 61 e uma concha 67, que é conectada ao equipamento de descarbonização 64 e que fabrica aço fundido pelo refino novamente do ferro fundido descarregado do equipamento de descarbonização 64. O ferro fundido descarregado do fusor-gasificador 10 é periodicamente descarregado no equipamento de pré-tratamento de ferro fundido 61 tendo um recipiente refratário e é transportado para um processo a jusante. Um pré-tratamento do ferro fundido é efetuado durante o transporte ao soprar agente dessulfurizante, que é contínuo, no ferro fundido contido no equipamento de pré-tratamento do ferro fundido 61 e pela remoção dos componentes de fósforo e de enxofre contidos no ferro fundido. Como resultado, o componente enxofre no ferro fundido é ajustado para 0,006% ou menos. É preferível que CaO ou CaCC>3 seja usado como agente dessulfurizante no processo de pré-tratamento do ferro fundido.

Ainda o ferro fundido no equipamento de pré-tratamento do ferro fundido, que atravessou o pré-tratamento do ferro fundido, é descarregado num equipamento de descarbonização 64 do tipo conversor. No processo de descarga, é preferível que a escória fundida, que é gerada no processo de pré-tratamento do ferro fundido e está flutuando no ferro fundido, não infiltre no equipamento de descarbonização 64. Um refino com oxidação é efetuado ao soprar oxigênio a uma alta velocidade no ferro fundido, após o ferro fundido ser suprido ao equipamento de descarbonização 64. Durante o refino por oxidação, as impurezas que estão dissolvidas no ferro fundido, tais como carbono, silício, fósforo e manganês, são removidas pela oxidação e o ferro fundido é convertido em aço fundido. As impurezas oxidadas são dissolvidas na escória fundida no aço fundido por CaO, CaF2, dolomita etc, que são supridos ao conversor e são separados do aço fundido. Após o término do refino por oxidação, o aço fundido é descarregado do equipamento de descarbonização 64 numa concha 67, que é um recipiente refratário e então é transportado para um processo a jusante. Através desse processo de fabricação de aço, é ajustada uma quantidade de carbono contida no aço fundido para 2,0% ou menos. O aço fundido passa através de um segundo processo de refino na concha 67. O aço fundido é aquecido por um arco elétrico, que é gerado no aço fundido por uma alta voltagem transferida por um eletrodo, e é agitado por gás inativo soprado do fundo da concha 67, de tal forma que é conseguida uma distribuição uniforme de temperatura e componente e uma separação por flotação dos materiais interpostos não metálicos do aço fundido. Ainda, um componente de enxofre, que existe no aço fundido em pequena quantidade, pode ser vigorosamente removido, ao soprar pós de Ca-Si no aço fundido, se necessário. Ainda, após o término do processo acima mencionado, o aço fundido passa através de um processo de remoção de gás em que é conectado um banho de vácuo ao lado superior do recipiente refratário, para gerar um estado de vácuo e componentes gasosos, tais como N2 e H2, são removidos, aumentando, desta forma, 0 grau de pureza do aço fundido. É preferível impedir que a temperatura do aço fundido caia pelo uso de calor de combustão gerado ao soprar oxigênio durante 0 processo de remoção de gás e pela combustão do componente gás de exaustão. A concha 67 é transportada para a máquina de moldar placa fina 300 após 0 segundo processo de refino acima mencionado. O aço fundido é descarregado da concha 67 para um funil 71, que está localizado acima da máquina de moldar placa fina 300, e é suprido à máquina de moldar placa fina 73 a partir do funil 71, para moldar uma placa fina tendo uma espessura de 40 mm a 100 mm. A placa fina moldada é comprimida através de um enrolador grosseiro 75, que está diretamente conectado à máquina de moldar 73, numa forma de barra tendo uma espessura de 20 a 30 mm. Então, a placa fina comprimida é aquecida pelo aquecedor 77 e é enrolada num enrolador 79. Quando a espessura da placa fina é menor do que 40 mm, ela é facilmente quebrada. Quando a espessura da placa fina é maior do que 100 mm, ela pode sobrecarregar o enrolador grosseiro 75. A barra enrolada é novamente desenrolada e é passada através de um removedor de ferrugem 83, para remover a ferrugem gerada na superfície da barra. Então, a barra é transportada para um enrolador final e é enrolada em placa de aço enrolada tendo uma espessura de 0,8 a 2,0 mm. A placa de aço enrolada é resfriada pelo resfriador 87 e é enrolada 89 finalmente como uma placa de aço enrolada. A placa de aço enrolada a quente tendo uma espessura de 0,8 a 2,0 mm é apropriada para um consumidor para uso.

No processo integrado de aço 1000 que emprega o equipamento 100 para fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, existe uma vantagem de que a placa de aço enrolada a quente pode ser fabricada diretamente usando finos ou compactados de carvões e minérios contendo finos de ferro através dos processos acima descritos. Desta forma, a matéria-prima não está restrita ao tempo de fabricação do ferro fundido e é possível fabricar placa de aço enrolada a quente pelo uso de facilidades compactas. A Figura 8 é uma vista que ilustra outro aspecto preferido do processo integrado de aço 2000 que emprega o equipamento 100 de fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção. A Figura 8 ilustra um processo de suprimento de ferro reduzido ao equipamento de descarbonização que é um elemento de um equipamento de fabricação de aço numa segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90 e um segundo equipamento de fabricação de pelota 35 equipado com o processo integrado de aço 2000. O processo integrado de aço 2000 mostrado na Figura 8 tem a mesma estrutura do processo integrado de aço 1000, exceto por alguma parte. Desta forma, a descrição da mesma parte é omitida por conveniência e, assim, a descrição da outra porção será feita em detalhe.

Além disso, no processo integrado de aço 2000 a ser descrito, a unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 acima descrita conectada ao fusor-gasificador 10 é referida como uma primeira unidade de reação de leito fluidizado e a outra unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio é referida como uma segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio. Ainda o equipamento de fabricação de pelota 30, que é conectado à extremidade de trás da primeira unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20, é referido como um primeiro equipamento de fabricação de pelota e o outro equipamento de fabricação de pelota 35 que é conectado à extremidade de trás da segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90 é referido como um segundo equipamento de fabricação de pelota.

Como mostrado na Figura 8, o processo integrado de aço 2000 compreende uma segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90 e um segundo equipamento para a fabricação de pelota 35. A segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90 é um equipamento para reduzir minérios contendo finos de ferro, que são supridos ao mesmo a partir de um silo de minério contendo ferro 91. A unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90 é feita de uma unidade de reação de leito fluidizado em três estágios, que compreende um primeiro reator de pré-aquecimento 93, um reator de pré-redução 95 e um reator final de redução 97. Em cada um dos reatores 93, 95 e 97, é formado um leito fluidizado borbulhante.

Na segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90, o primeiro reator de pré-aquecimento pré-aquece os minérios contendo finos de ferro a uma temperatura de 600 a 700°C, o reator de pré-redução 95 conectado ao reator de pré-aquecimento 93 pré-reduz os minérios contendo ferro pré-aquecido a uma temperatura de 700 a 800° Ceo reator final 97 conectado ao reator de pré-redução 95 finalmente reduz os minérios contendo ferro pré-reduzidos a uma temperatura de 770 a 850°C. A segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-está-gio 90 é suprida com parte do gás de exaustão exaurido da primeira unidade de reação fluidizada 20 via uma linha de circulação de gás de redução adicional do reator final 97 e converte minérios contendo ferro secos e misturados tendo um tamanho de grão de 8 mm ou menos, para reduzir ferro que é reduzido sobre 92%, enquanto seqüencialmente circula o gás de exaustão através de cada um dos reatores 93,95 e 97. Na Figura 8, a segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-está-gio 90 é representada como uma unidade de reação de leito fluidizado em três estágios, mas, com propósitos ilustrativos apenas e não pretende restringir a presente invenção. A unidade de reação de leito fluidizado 90 pode ser implementada de modo a ter vários números de estágios.

Ainda, o segundo equipamento de fabricação de pelota 35 armazena temporariamente o ferro reduzido a alta temperatura num silo de carga 36 e empelota o ferro reduzido por formação de pressão, enquanto passa o ferro reduzido através de um par e rolos 37. Então, a pelota é esmagada por um esmagador 38 e armazenada num silo de suprimento de pelota 39. É preferível que a quantidade de gás de carvão de redução suprido à segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90 seja de 40% ou mais da quantidade total de gás de exaustão exaurido a partir da primeira unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20. Por outro lado, no processo de suprimento de parte do gás de exaustão exaurido da primeira unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 20 para a segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90, o alcatrão é removido do gás de exaustão por um removedor de alcatrão 75. É preferível que uma quantidade de CO2 contida no gás de exaustão reformado seja de 3,0% em volume ou menos. O gás de carvão de redução passado através da segunda unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio 90 é limpo de poeira e resfriado por um coletor de poeira 55 usando água e, então, descarregado do lado de fora.

Embora não mostrado na Figura 8, é preferível que o gás de exaustão reformado seja parcialmente queimado pelo suprimento de oxigênio ao mesmo, para aumentar a temperatura do gás de exaustão, pelo uso do calor de combustão e o aumento de temperatura é de 800 a 850°C.

Visto que o ferro reduzido é fabricado usando minérios com-tendo ferro e o gás de redução purificado, 90% ou mais do ferro reduzido é compreendido de ferro puro e o enxofre fica contido numa concentração muito baixa, pelo que aumenta o grau de pureza do aço fundido que é fabricado no equipamento de descarbonização 64, quando o ferro reduzido é carregado para o equipamento de descarbonização 64.

Daqui em diante, a presente invenção será descrita em detalhe com referência a um exemplo experimental. Todavia, este exemplo experimental tem propósito ilustrativo e não pretende restringir a presente invenção.

Exemplo Experimental Ferro fundido e escória são fabricados pelo equipamento acima mencionado para a fabricação de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção.

No exemplo experimental de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, o fusor-gasificador 10 foi mantido a 3,2 atmosferas e uma quantidade de oxigênio suprida para queimar carvão dentro do fusor-gasificador 10 foi ajustada para 550 Nm3 por 11 de ferro fundido. Além disso, foram ajustadas as quantidades de minério fino e matérias-primas suplementares para 1,5 ton e 0,35 ton, respectivamente. Uma quantidade de carvão suprido ao fusor-gasificador 20 foi ajustada em 0,9 a 1,0 ton com base no ferro fundido produzido de 1 t. Uma capacidade de produção do equipamento para a fabricação de ferro fundido foi determinada ser 85 t/hora sob as condições de operação acima descritas.

Foi efetuada uma operação experimental, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, e as composições do ferro fundido e escória resultantes descarregados do fusor-gasificador foram como a seguir. A Tabela 2 mostra uma composição de ferro fundido, de acordo com um aspecto preferido da presente invenção.

Tabela 2 Como mostrado na Tabela 2, a temperatura do ferro fundido fabricado pelo exemplo experimental, de acordo com a presente invenção, foi de cerca de 1500°C e a quantidade de impurezas no ferro fundido exceto quanto ao ferro foi como descrito acima.

Tabela 3 Como mostrado na Tabela 3, a temperatura do ferro fundido fabricado no exemplo experimental, de acordo com a presente invenção, foi de cerca de 1.520°C e a basicidade, de 1,15.

Como pode ser compreendido a partir da Tabela 2, a temperatura do ferro fundido fabricado de acordo com a presente invenção foi apropriadamente de 1.500°C e as quantidades de Si, P e S foram tão pequenas que poderíam satisfazer o padrão de qualidade para ferro fundido na fabricação geral de aço. Além disso, como pode ser compreendido a partir da Tabela 3, a temperatura da escória foi apropriadamente de 1.520°C e a basicidade da escória, que é uma medida da qualidade da escória, foi apropriadamente de 1,15. Desta forma, no método de fabricação de ferro fundido de acordo com um aspecto preferido da presente invenção, embora os finos ou compactados de carvões e os minérios contendo finos de ferro fossem usados diferentemente da invenção convencional, a qualidade do fundido foi similar àquela do ferro fundido no método convencional.

De acordo com a presente invenção descrita acima, visto que o ferro fundido de alta qualidade que satisfaz o padrão de qualidade do ferro fundido para fabricação de aço pode ser continuamente fabricado pelo uso direto de finos os compactados de carvões ou minérios contendo finos de ferro, é possível substituir o método da fornalha, que tem sido usado no processo integrado de aço. Desta forma, é possível usar matérias-primas de baixo custo e omitir os processos de sinterização e coque, aumentando, desta forma, a eficiência econômica do processo integrado de aço e impedindo a geração de materiais poluentes durante os processo de sinterização e coque.

Ainda, no equipamento para a fabricação de ferro fundido de acordo com a presente invenção, o fluxo de gás de exaustão, que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, é dividido e é reformado. O gás de exaustão reformado é suprido à unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio. Desta maneira, é possível suplementar uma quantidade insuficiente de gás de carvão de redução, pelo que assegura flexibilidade operacional.

Além disso, o gás de exaustão reformado à temperatura ambiente que é resfriado pode ser suprido a uma extremidade frontal de um ciclone, pelo que impede que o ciclone fique superaquecido.

De acordo com a presente invenção, o gás de exaustão, que é exaurido da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, é usado como gás carreador, pelo que reduz uma quantidade de nitrogênio usada como gás carreador.

Ainda, o gás de exaustão reformado que é reformado, de acordo com a presente invenção, pode ser novamente suprido a um fusor-gasificador junto com oxigênio, pelo que reduz o consumo da razão de carvão e melhora a distribuição da corrente de gás num leito de carvão.

Se bem que a presente invenção tenha sido particularmente mostrada e descrita com referência aos aspectos preferidos exemplares da mesma, deve ficar entendido por aqueles versados na técnica que podem ser feitas várias mudanças na forma e detalhes, sem sair do espírito e escopo da invenção, conforme definida pelas reivindicações anexadas.

Claims (40)

1 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, caracterizado por que compreende as etapas de: fabricação de uma mistura contendo ferro pela mistura de minério contendo finos de ferro e matérias-primas suplementares e pela secagem da mistura resultante; conversão da mistura contendo ferro a um material reduzido pela redução e sinterização, enquanto a mistura contendo ferro passa através de uma unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20), em que os reatores de leito fluidizado são conectados sequencialmente uns aos outros; fabricação de pelotas pelo empelotamento do material reduzido; formação de um leito empacotado de carvão pela carga de carvões compactados e pelotas os quais são feitos pelo empelotamento de finos de carvão, dentro de um fusor-gasificador (10) como fontes de calor para fundir as pelotas; fabricação de ferro fundido pela carga das pelotas no fusor-gasificador (10) conectado à unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e suprimento de oxigênio para o fusor-gasifica-dor (10); e suprimento de gás de carvão de redução da exaustão do fusor-gasificador (10) na unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20); e divisão do fluxo do gás de exaustão que é exaurido através da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e remoção do CO2 a partir do gás de exaustão; mistura do gás de exaustão reformado de que o CO2 é removido com o gás de carvão de redução que é exaurido do fusor-gasi-ficador; e aquecimento do gás de carvão de redução misturado com o gás de exaustão reformado antes de supri-lo à unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) para ajustar a temperatura do gás de carvão de redução a uma temperatura necessária para reduzir a mistura contendo ferro na unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20).

2 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o gás de exaustão reformado é aquecido pelo uso de um queimador de oxigênio (70), na etapa de aquecimento antes de suprir o gás de carvão de redução misturado com o gás de exaustão reformado à unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20).

3 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que, na etapa de dividir o fluxo de gás de exaustão que é exaurido através de uma unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e remoção do CO2 do gás de exaustão, uma quantidade do gás de exaustão é preferivelmente de 60% em volume da quantidade total do gás de exaustão que é exaurido dos reatores de leito fluidizado.

4 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que a quantidade do gás de exaustão reformado é mantida numa faixa de 1.050 Nm3 a 1.400 Nm3 por 1 t de minério contendo finos de ferro.

5 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivin- dicação 1, caracterizado por que, na etapa de misturar o gás de exaustão reformado de que o CO2 é removido com o gás de carvão de redução que é exaurido do fusor-gasificador (10), uma quantidade de CO2 contida no gás de exaustão reformado é preferivelmente de 3% em volume ou menos.

6 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o gás de exaustão dividido é comprimido na etapa de divisão do fluxo de gás de exaustão exaurido da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e remoção do CO2 do gás de exaustão.

7 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende adicionalmente a etapa de dividir o fluxo de gás de exaustão que é exaurido através da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e remoção de alcatrão do gás de exaustão, antes da etapa de divisão do fluxo de gás de exaustão que é exaurido da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e remoção do CO2 do gás de exaustão.

8 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que, na etapa de misturar o gás de exaustão reformado de que o CO2 é removido com o gás de carvão de redução que é exaurido do fusor-gasificador (10), o gás de exaustão reformado é misturado na extremidade frontal de um ciclone (14) que carrega poeira exaurida do fusor-gasificador (10) para dentro do fusor-gasificador (10).

9 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado por que o fluxo de gás de exaustão reformado do qual o CO2 é removido é dividido e é usado como gás carreador para carga de poeira separada no ciclone (14) para dentro do fusor-gasificador (10).

10 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende adicionalmente uma etapa de desviar uma quantidade total do gás de exaustão que é exaurido da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e supri-lo à unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) durante o tempo de fechamento o fusor-gasificador (10) ou antes da operação do fusor-gasificador (10).

11 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende adicionalmente as etapas de: dividir o fluxo de gás de exaustão que é exaurido através da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e remover o CO2 do fluxo de gás de exaustão; e purgar a unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) pela divisão do fluxo de gás de exaustão de que o CO2 é removido e suprir o gás de exaustão reformado a cada um dos reatores de leito fluidizado.

12 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 11, caracterizado por que a quantidade de nitrogênio contida no gás de carvão de redução é de 10% em volume ou menos.

13 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende adicionalmente as etapas de: dividir o fluxo de gás de exaustão que é exaurido através da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e remover o CO2 contido no fluxo de gás de exaustão; e dividir o fluxo de gás de exaustão reformado de que o C02 é removido e supri-lo para dentro do fusor-gasificador (10) junto com oxigênio durante o tempo de suprir oxigênio ao mesmo.

14 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que onde a etapa de conversão da mistura contendo ferro para um material reduzido compreende: uma primeira etapa de pré-aquecimento da mistura contendo ferro a uma temperatura de 400 a 500°C; uma segunda etapa de novo pré-aquecimento da mistura contendo ferro pré-aquecida a uma temperatura de 600 a 700°C; uma terceira etapa de pré-redução da mistura contendo ferro pré-aquecida de novo a uma temperatura de 770 a 850°C.

15 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que um grau de oxidação da primeira e da segunda etapa é de 25% ou menos; um grau de oxidação da terceira etapa é de 35 a 50%; um grau de oxidação da quarta etapa é de 45% ou mais, aqui, o grau de oxidação é obtido pela seguinte equação: (C02 %volume + H20 % volume)/(CO %volume + H2 %volume + CO2 %volume + H2O %volume) x 100; CO, CO2, H2O e H2 são gáses, cada um dos mesmos estando contido no gás de redução.

16 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por que as segunda e terceira etapas com- preendem uma etapa de suprimento de oxigênio.

17 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que, na etapa de fabricação das pelotas , o tamanho de grão das pelotas está dentro da faixa de 3 mm a 30 mm.

18 - Método de Fabricação de Ferro Fundido, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que, na etapa da formação do leito empa-cotado de carvão, o tamanho do grão da pelota está dentro da faixa de 30 mm a 50 mm.

19 - Método de Fabricação de Aço Integrado, caracterizado por que compreende as etapas de: fabricar ferro fundido usando o método de fabricação de ferro fundido de acordo com a Reivindicação 1; fabricar aço fundido pela remoção das impurezas e carbono contidas no ferro fundido; moldar continuamente o ferro fundido em placas finas; enrolar por aquecimento a placa fina para fazer placa de aço enrolada por aquecimento.

20 - Método Integrado de Fabricação de Aço, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que, na etapa de moldar continuamente o ferro fundido numa placa fina, o aço fundido é continuamente moldado em placa fina tendo uma espessura de 40 mm a 100 mm.

21 - Método Integrado de Fabricação de Aço, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que, na etapa de rolagem por aquecimento da placa fina para fazer placa de aço enrolada por aquecimento, a placa de aço enrolada por aquecimento é feita para ter uma espessura de 0,8 mm a 2,0 mm.

22 - Método Integrado de Fabricação de Aço, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado por que a etapa de fabricação de aço fundido compreende as etapas de: pré-tratar o ferro fundido, para remover o fósforo e o enxofre contidos no ferro fundido; remover o carbono e as impurezas contidas no ferro fundido pelo fornecimento de oxigênio ao ferro fundido; e fabricar do aço fundido pela remoção das impurezas e gás dissolvido pela via de um segundo refino do ferro fundido.

23 - Método Integrado de Fabricação de Aço, de acordo com a Reivindicação 22, caracterizado por que compreende adicionalmente as etapas de: converter minérios contendo finos de ferro, para reduzir o ferro pela redução do minério contendo finos de ferro, enquanto o passa através de uma unidade de reator de leito fluidizado, em que os reatores são sequencialmente conectados uns aos outros; e fabricar pelotas de ferro reduzido pelo empelotamento do ferro reduzido , em que, na etapa de remoção de carbono e impurezas contidas no ferro fundido, as pelotas de ferro reduzido e o ferro fundido são misturadas e o carbono e as impurezas são removidas do mesmo.

24 - Método Integrado de Fabricação de Aço, de acordo com a Reivindicação 23, caracterizado por que a etapa de conversão do minério contendo finos de ferro ao ferro reduzido compreende as etapas de: pré-aquecer os minérios contendo finos de ferro a uma temperatura de 600 a 700°C; pré-reduzir os minérios contendo finos de ferro pré-aquecidos a uma temperatura de 700 a 800°C; e reduzir por fim os minérios contendo finos de ferro pré-reduzidos a uma temperatura de 770 a 850°C, para convertê-los em ferro reduzido.

25 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), caracterizado por que compreende: uma unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20), para conversão de minérios contendo finos de ferro que são misturados e secados e matérias-primas suplementares a material reduzido; um equipamento de fabricação de pelotas, que está conectado à unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e que fabrica pelotas pelo empelotamento do material reduzido; um empelotador (40) para fabricação de pelotas, que é usado como fonte de calor, pelo empelotamento de finos de carvão; um fusor-gasificador (10), para fabricação de aço fundido, em que são carregados carvões compactados e pelotas fabricadas pelo empelotador (40) e sendo formado um leito empacotado de carvão e para dentro do qual o material reduzido é carregado do equipamento de fabricação de pelotas e oxigênio é suprido; um tubo de suprimento de gás de carvão de redução (L50), para suprir o gás de carvão de redução exaurido do fusor-gasificador (10) para a unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20); e um tubo de suprimento de gás de exaustão reformado (L51) que divide o fluxo de gás de exaustão que é exaurido a partir da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e supre gás de exaustão reformado do qual CO2 é removido, em que é montado um queimador de oxigênio (70) sobre o tubo de suprimento de gás de carvão de redução (L50) para aquecimento do gás de carvão de redução com o gás de exaustão reformado, antes de supri-lo à unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20).

26 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que o tubo de suprimento de gás de exaustão reformado (L51) inclui um reformador de gás (77), para remoção de CO2 contido no gás de exaustão, que é exaurido através de uma unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e é dividido.

27 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que o tubo de suprimento de gás de exaustão reformado (L51) inclui um removedor de alcatrão (75) para remoção de alcatrão do gás de exaustão, que é exaurido através de uma unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e é dividido.

28 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 27, caracterizado por que o tubo de suprimento de gás de exaustão reformado (L51) inclui um compressor (76) para comprimir o gás de exaustão, que é exaurido através de uma unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e que é dividido e por que o removedor de alcatrão (75) é montado numa extremidade frontal do compressor (76).

29 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que um ciclone (14), que carrega a poeira exaurida do fusor-gasifícador (10) para o fusor-gasificador (10), é fornecido ao fusor-gasificador (10) e o tubo de suprimento de gás de exaustão reformado (L51) é conectado a uma extremidade frontal do ciclone (14).

30 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 29, caracterizado por que um tubo de transporte de gás, que divide o gás de exaustão reformado do qual o CO2 é removido e que supre gás de exaustão reformado ao fusor-gasificador (10) como gás carrea-dor para transporte de poeira separada no ciclone (14), é conectado à extre-midade de trás do ciclone (14).

31 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que a unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) compreende: um primeiro reator de pré-aquecimento 24, que pré-aquece a mistura contendo ferro a uma temperatura de 400 a 500°C; um segundo reator de pré-aquecimento (25), que é conectado ao primeiro reator de pré-aquecimento 24 e que pré-aquece novamente a mistura contendo ferro pré-aquecida a uma temperatura de 600 a 700°C; um reator de pré-redução (26), que é conectado ao segundo reator de pré-aquecimento (25) e que pré-reduz a mistura contendo ferro pré-aquecida novamente a uma temperatura de 700 a 800°C; e um reator de redução final (27), que é conectado ao reator de pré-redução (26) e que finalmente reduz a mistura contendo ferro pré-reduzida a uma temperatura de 770 a 850°C.

32 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que queimadores de oxigênio (71, 72) são dispostos entre a segunda fornalha de pré-aquecimento (25) e o reator de pré-redução (26) e entre a fornalha de pré-redução (26) e o reator de redução final (27) e suprem o gás de carvão de redução a cada um do segundo reator de pré-aquecimento (25) e o reator de pré-redução (26) após aquecimento do gás de carvão de redução.

33 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 31, caracterizado por que o tubo de suprimento de gás de carvão de redução (L50) é conectado ao reator de redução final (27).

34 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que compreende adicionalmente um imador para purgar a unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) pela divisão do fluxo de gás de exaustão reformado do qual CO2 é removido e pelo suprimento do gás de exaustão reformado a cada um dos reatores de leito fluidizado.

35 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que compreende adicionalmente um tubo de circulação de desvio do gás de exaustão (L54) que é conectado a uma unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e que supre a quantidade total de gás de exaustão exaurido da unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) para a unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20).

36 - Equipamento de Fabricação de Ferro Fundido, (100), de acordo com a Reivindicação 25, caracterizado por que compreende adicionalmente um tubo de ressuprimento de gás de carvão que divide o fluxo de gás de exaustão reformado do qual o CO2 é removido e o supre ao fusor-gasificador (10) junto com oxigênio durante o tempo de suprimento de oxigênio ao mesmo.

37 - Fábrica Integrada de Aço, caracterizada por que compreende: um equipamento para a fabricação de ferro fundido (100), de acordo com a Reivindicação 1, um equipamento para a fabricação de aço (200), que é conectado ao equipamento para a fabricação de aço fundido e que fabrica aço fundido pela remoção de impurezas e carbono do ferro fundido; uma máquina de moldar placas finas (300), que é conectada ao equipamento para a produção de aço e que continuamente molda o ferro fundido suprido do equipamento para formar placas finas; uma máquina de enrolar a quente (400), que é conectada à máquina de moldar placas finas (300) e que fabrica placas enroladas a quente por enrolamento a quente da placa fina descarregada da máquina de moldar placas finas (300).

38 - Fábrica Integrada de Aço, de acordo com a reivindicação 39, caracterizada por que o equipamento para a fabricação do aço compreende: um equipamento de pré-tratamento do ferro fundido (61), que é conectado ao equipamento de fabricação de ferro fundido e que remove o fósforo e o enxofre contidos no ferro fundido descarregado do equipamento; um equipamento de descarbonização (64), que é conectado ao equipamento de pré-tratamento do ferro fundido (61) e que remove o carbono e as impurezas contidas no ferro fundido descarregadas do equipamento de pré-tratamento do ferro fundido (61); e uma concha (67), que é conectada ao equipamento de descar-bonização e que fabrica aço fundido pelo refino novamente do ferro fundido descarregado do equipamento de descarbonização (64).

39 - Fábrica Integrada de Aço, de acordo com a Reivindicação 38, caracterizada por que compreende adicionalmente uma segunda unidade de reação de leito fluidizado de estágios múltiplos (90) que divide o gás descarregado reformado de que o CO2 é removido e que converte minérios contendo finos de ferro a um material reduzido; e um segundo equipamento de fabricação de pelotas (35), que é conectado à primeira unidade de reação de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) e que fabrica pelotas pelo empelotamento do material reduzido ; em que o segundo equipamento de fabricação de pelotas (35) supre as pelotas de ferro reduzidas a um equipamento de descarbonização.

40 - Fábrica Integrada de Aço, de acordo com a Reivindicação 39, caracterizada por que a unidade de reator de leito fluidizado de estágios múltiplos (20) compreende: um reator de pré-aquecimento (93), para pré-aquecer os minérios contendo finos de ferro a uma temperatura de 600 a 700°C; um reator de pré-redução (26, 95), que é conectado ao reator de pré-aquecimento (93) e pré-reduz os minérios contendo finos de ferro pré-aquecidos a uma temperatura de 700 a 800°C; e um reator de redução final (27, 97), que é conectado ao reator de pré-redução (26, 95) e finalmente reduz os minérios contendo finos de ferro a uma temperatura de 770 a 850°C. “Método de fabricação de ferro fundido, método integrado de fabricação de aço, equipamento de fabricação de ferro fundido e fábrica integrada de aço” Resumo É proporcionado um equipamento de fabricação de ferro fundido usando diretamente finos ou compactados de carvões e minérios contendo finos de ferro, um método do mesmo, uma fábrica de aço usando o mesmo, e um método da mesma. 0 método de fabricação de ferro fundido compreende as etapas de: fabricar uma mistura contendo ferro pela mistura de minérios contendo finos de ferro e matérias-primas suplementares e secar a mistura resultante, converter a mistura contendo ferro a um material reduzido pela redução e sinterização, enquanto a mistura contendo ferro passa através de uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio, os quais estão sequencialmente conectados uns aos outros, fabricar pelotas pelo empelotamento do material reduzido a alta temperatura, formar um leito empacotado de carvão pela carga de carvões compactados e pelotas que são feitas pelo empelotamento de finos de carvões para dentro de um fusor-gasificador como fontes de calor para fundir as pelotas, fabricar ferro fundido pela carga de pelotas para dentro do fusor-gaseificador conectado a uma unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio e suprir oxigênio para dentro do fusor-gasificador e suprir gás de carvão de redução exaurido do fusor-gasificador para dentro da unidade de reação de leito fluidizado multi-estágio.