BRPI0520011B1 - Método para uso no processamento de matéria-prima - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA USO NO PROCESSAMENTO DE MATÉRIA-PRIMA".

Direitos Governamentais A presente invenção é feita com suporte pela Administração de Desenvolvimento Econômico, Concessão NQ 06-69-04501. O gover- no pode ter certos direitos sobre a invenção.

Antecedentes da Invenção A presente invenção refere-se a sistemas, aparelhos e/ou métodos para uso no processamento de um material portando metal (por exemplo, a redução de materiais portando ferro, tal como óxido de ferro, usando-se um processo de redução direta).

Os fornos de soleira têm sido fabricados por muitas dé- cadas e apresentam uma tecnologia comprovada para várias finali- dades, incluindo a redução de materiais portando metal. Esses for- nos têm sido amplamente usados na indústria de minerais para se- cagem, preaquecimento, torrefação, calcinação, tratamento de resí- duo de aciaria, redução de minério de ferro e produção de pepita de ferro metálico. Um processo para produção de ferro reduzido direto (DRI) pode envolver as etapas de processamento generalizadas a seguir: preparação de alimentação, secagem, carregamento de for- no, preaquecimento, redução, resfriamento, descarregamento de produto e passivação de produto. Um processo para produção de pepitas de ferro metálico pode envolver todas as etapas para pro- dução de ferro reduzido direto mais uma etapa de alta temperatura, na qual o ferro metálico formado é fundido para a formação de pepi- tas de ferro metálico, e a escória associada se funde e se segrega do ferro. Além disso, uma etapa de separação física geralmente é requerida para a separação das pepitas de ferro metálico da escória e da camada de soleira de forno, após os produtos terem resfriado e solidificado. Várias questões relacionadas ao projeto desses fornos (por exemplo, aqueles usados para a produção de DRI ou pepitas de ferro metálico) incluem, mas não estão claramente limitadas à manipulação de material, engenharia/construção, manutenção, tra- tamento de gás de combustão para remoção de particulados e re- cuperação de calor sensível e, em alguns casos, provê-lo como gás de renovação, integridade de soleira e confiabilidade do sistema em geral.

Um tipo de forno de soleira, referido como um forno de so- leira rotativo (RHF) foi adaptado para a produção de DRI e pepitas de ferro metálico. Vários fornos de soleira rotativos foram construídos para a produção de DRI. Por exemplo, um RHF como esse é usado no pro- cesso FASTMET desenvolvido pela Midrex Corporation e é descrito no artigo "Development of the FASTMET as a New Direct Reduction Pro- cess" de Miyagawa et al., 1998 ICSTI/IRONMAKING Conference Pro- ceedings. O RHF também tem sido usado para a produção de pepitas de ferro metálico. Por exemplo, esses processos incluem o processo ITmk3 descrito na Patente U.S. NQ 6.036.744 de Negami et al., intitula- da "Method and apparatus for making metallic iron", e também o pro- cesso QIP, descrito no artigo "New coal-based process, Hi-QIP, to pro- duce high quality DRI for the EAF" de Sawa et al., ISIJ International, Vol. 41 (2001). O processamento em uma operação de RHF típica pode incluir a formação de esferas, briquetes, ou aglomerados similares compostos por uma mistura de minério de ferro, redutores (por exem- plo, antracito de carvão, coque, etc.), vários constituintes de formação de escória (por exemplo, hidrato de cal, espatoflúor, barrilha (carbona- to de sódio), etc.), água e aglutinantes (por exemplo, bentonita ou hi- drato de cal). Os aglomerados podem ser secos em um forno de se- cagem em separado e carregados para a soleira do forno em uma zo- na de carregamento do mesmo ou, talvez, aglomerados úmidos po- dem ser carregados diretamente para a soleira do forno na zona de carregamento. A soleira é girada para o transporte de aglomerados da zona de carregamento para uma zona de preaquecimento do RHF, onde a tempera- tura é aumentada de modo a se retirar a maior parte da matéria volátil do carvão e outros aditivos. Uma rotação adicional da soleira transporta os a- glomerados para uma zona de redução de temperatura mais alta, onde os constituintes carbonáceos reagem com o óxido de ferro nos aglomerados para redução do ferro ali para ferro metálico, Ainda uma rotação adicional da soleira transporta os aglomerados largamente reduzidos para uma zona de fusão de alta temperatura do RHF, onde o ferro derrete e se funde para for- mar pepitas de ferro e a escória se funde e separa do ferro metálico. Ainda uma rotação adicional da soleira transporta a carga para a zona de resfria- mento do forno, onde o ferro e a escória se solidificam. Os materiais de so- leira então são descarregados para resfriamento suplementar e passivação.

Será reconhecido que na produção de D RI a zona de fusão e derretimento não será incluída no RHF. Ao invés disso, o DRI sólido produ- zido na zona de redução seria resfriado, descarregado e passivado. O RHF tem várias limitações inerentes. Por exemplo, a distribui- ção de alimentação para o RHF é difícil por causa da diferença entre a velo- cidade anular dos lados próximo e distante da soleira. Ainda, a alimentação deve ser pré-seca, isto é, se a área de RHF também fosse para ser dedicada à secagem, o restante da área de RHF disponível para produção de DRI se- ria reduzida.

Além disso, o material de alimentação na forma de esferas é considerado um material de alimentação favorecido para concentrados de minério de ferro a serem usados no processo de redução direta. Essas esfe- ras são inerentemente frágeis, especialmente quando contêm aproximada- mente 40% em volume de carvão pulverizado. Um tratamento térmico des- sas esferas em um RHF geralmente é não uniforme, isto é, as esferas no raio curto da soleira anular recebem uma radiação direta intensa de queima- dores de parede por uma extensão de tempo apreciavelmente maior do que aquelas no raio externo.

Ainda, uma descarga dessas esferas a partir da soleira requer que elas mantenham sua integridade física após a redução, o que freqüen- temente é um problema. As esferas são, por exemplo, removidas por trado da soleira anular e uma ruptura podería levar a um emperramento da soleira rotativa, a danos na soleira ou a danos em um trado usado para essa des- carga. Várias outras limitações do RHF refere-sem a sua construção física. Por exemplo, o arranjo físico de um RHF necessariamente leva ao lado de alimentação frio estar próximo do lado de descarga quente, resul- tando em congestionamento e complicações de manipulação de material.

Ainda, o arranjo circular torna a construção difícil (por exemplo, refratário, paredes laterais, queimadores, todos têm que ser configurados em um proje- to circular), e o centro do RHF é congestionado e difícil de se ter acesso pa- ra manutenção, Ainda, o projeto do RHF, devido a seu arranjo circular, tem limitações de tamanho impostas a ele (por exemplo, em torno de 60 metros de diâmetro). Por exemplo, a soleira geralmente é maciça e como tal, pro- blemas na rotação de uma soleira grande aumentam com o seu tamanho.

Além do RHF, outros tipos de fornos também foram descritos.

Por exemplo, um forno de soleira reta em par (PSH) é descrito na Patente U.S. N9 6.257.879B1 de Lu et al., emitida em 10 de julho de 2001, intitulada "Paired straight hearth (PSH) furnaces for metal oxide reduction". O forno de PSH geralmente inclui um par de fornos de soleira móvel reta localizados lado a lado, cada um tendo uma extremidade de car- regamento e uma extremidade de descarregamento. Cada forno tem um trem de seções de soleira destacáveis para se permitir que cada seção de soleira seja removida na extremidade de descarregamento de um forno e afixada na extremidade de carregamento do outro forno. Em outras palavras, a carga é movida por dois fornos de soleira reta de uma extremidade para a outra, isto é, dois fluxos de sólidos paralelos em direções opostas usando-se dois fornos paralelos lado a lado. O primeiro fluxo inclui uma primeira extre- midade de alimentação, um forno emparelhado, e uma primeira extremidade de descarga. O segundo fluxo inclui uma segunda extremidade de alimenta- ção, um forno emparelhado e uma segunda extremidade de descarga. Após a carga carregada em uma seção de soleira na extremidade de alimentação de cada fluxo passar através de um dos fornos emparelhados, a carga é descarregada, e a seção de soleira é movida para a extremidade de alimen- tação ou de carregamento do outro fluxo para receber nova carga.

Contudo, o forno de PSH também tem problemas associados.

Por exemplo, a extremidade de carregamento de um dos fornos emparelha- dos é imediatamente seguinte à extremidade de descarga do outro forno emparelhado. Assim, não há uma separação entre as extremidades quente e fria dos fornos emparelhados. Ainda, no forno de PSH, é necessário duplicar os sistemas de envio de carga e remoção de produto em cada extremidade do forno. Isto requer um sistema de distribuição complicado ou, por exemplo, uma duplicação do sistema de medição de carga para múltiplos componen- tes e os sistemas de combinação e de secagem.

Sumário da Invenção Os sistemas, aparelhos e/ou métodos de acordo com a presente invenção superam um ou mais dos problemas descritos aqui relativos a ou- tros sistemas de forno de soleira usados ou descritos previamente. Um mé- todo de acordo com a presente invenção para uso no processamento de ma- téria-prima (por exemplo, um material portando ferro) inclui a provisão de um aparelho de forno linear se estendendo ao longo de um eixo geométrico lon- gitudinal entre uma extremidade de carregamento e uma extremidade de descarregamento, onde o aparelho de forno linear inclui pelo menos uma zona de forno posicionada ao longo do eixo geométrico longitudinal. Uma matéria-prima (por exemplo, uma matéria-prima que inclua um material por- tando ferro a ser processado) é provida em um ou mais recipientes separa- dos ou separáveis (por exemplo, um ou mais recipientes passivos separados ou separáveis que carecem de mobilidade própria, um ou mais recipientes separados ou separáveis que incluem uma subestrutura subjacente supor- tando um material refratário, um ou mais recipientes que incluem uma sub- estrutura subjacente que tem um painel de fundo plano flutuante acoplado a uma porção de quadro, de modo que seja permitido que o painel de fundo plano flutuante se expanda em relação à porção de quadro, um ou mais re- cipientes que incluem um painel de fundo plano tendo uma ou mais abertu- ras de fenda definidas ali de modo a se minimizar um empenamento em al- tas temperaturas, etc.) na extremidade de carregamento do aparelho de for- no linear, onde cada um dos recipientes separados ou separáveis inclui um material refratário. O método ainda inclui um movimento de um ou mais reci- pientes separados ou separáveis pelo menos através da zona de forno e para a extremidade de descarregamento do aparelho de forno linear resul- tando em um material processado em um ou mais recipientes separados ou separáveis. O material processado é descarregado a partir de um ou mais recipientes separados ou separáveis resultando em um ou mais recipientes vazios. Um ou mais recipientes vazios são retornados para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear para o recebimento de mais maté- ria-prima.

Em uma modalidade, o aparelho de forno linear inclui pelo me- nos uma zona de preaquecimento, uma zona de forno (incluindo subzonas de forno tais como uma zona de redução, uma zona de fusão/derretimento, etc.) e uma zona de resfriamento (por exemplo, uma camisa de água) posi- cionadas ao longo do eixo geométrico longitudinal entre a extremidade de carregamento e a extremidade de descarregamento.

Em uma outra modalidade, pelo menos uma dentre a zona de preaquecimento, a zona de forno e a zona de resfriamento é configurada usando-se múltiplas seções lineares modulares correspondentes à zona em particular sendo configurada, para se permitir um alongamento ou um encur- tamento de pelo menos uma zona ao longo do eixo geométrico longitudinal. O uso de seções lineares modulares também pode facilitar o reparo do apa- relho de forno linear. Ainda, o aparelho de forno linear pode incluir um ou mais condutos que permitem um movimento de um ou mais gases entre uma ou mais dentre a zona de preaquecimento, a zona de forno, a zona de resfri- amento e as subzonas das mesmas.

Em uma outra modalidade do método, o movimento de um ou mais recipientes separados ou separáveis pode ser realizado usando-se uma configuração com vigas móveis (por exemplo, uma configuração com vigas móveis que sejam substancialmente selada mecanicamente). Por e- xemplo, cada um de um ou mais recipientes separados ou separáveis pode ser suportado por uma ou mais vigas de transporte (por exemplo, vigas de material de isolamento) da configuração com vigas móveis conforme um ou mais recipientes separados ou separáveis forem movidos ao longo do eixo geométrico longitudinal do aparelho de forno linear e através da zona de forno.

Em uma outra modalidade do método, o descarregamento do material processado a partir de um ou mais recipientes separados ou sepa- ráveis inclui o tombamento de um ou mais recipientes separados ou separá- veis para descarregamento do material processado usando-se pelo menos a gravidade.

Ainda em modalidades adicionais do método, o retorno de um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear pode incluir o retorno imediato de um ou mais recipientes vazios para extremidade de carregamento do aparelho de forno linear, o retorno de um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento do apa- relho de forno linear em um estado vertical e/ou o retorno de um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear usando-se um aparelho de retorno de recipiente localizado diretamen- te abaixo do aparelho de forno linear.

Para facilitar a manutenção dos sistemas, o método ainda pode incluir a remoção de um ou mais recipientes vazios e a substituição de um ou mais recipientes vazios removidos por um ou mais recipientes vazios dife- rentes.

Um sistema para uso no processamento de matéria-prima de acordo com a presente invenção também é descrito. O sistema pode incluir um ou mais recipientes separados ou separáveis configurados para recebe- rem matéria-prima (por exemplo, recipientes separados ou separáveis que incluem um material refratário). Ainda, o sistema inclui um aparelho de forno linear que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal entre uma extremidade de carregamento e uma extremidade de descarregamento. O aparelho de forno linear inclui pelo menos uma zona de forno posicionada ao longo do eixo geométrico longitudinal. O aparelho de forno linear é configu- rado para mover um ou mais recipientes separados ou separáveis (por e- xemplo, um ou mais recipientes separados ou separáveis passivos que ca- recem de mobilidade própria) através de pelo menos uma zona de forno e para a extremidade de descarregamento do mesmo para uso no processa- mento de matéria-prima recebida em um ou mais recipientes separados ou separáveis. Ainda, o aparelho de forno linear inclui um aparelho de descarga na extremidade de descarregamento do aparelho de forno linear operável para descarregar matéria-prima processada a partir de um ou mais recipien- tes separados ou separáveis resultando em um ou mais recipientes vazios (por exemplo, um aparelho operável para tombar um ou mais recipientes separados ou separáveis para descarregamento do material processado a partir dali usando-se pelo menos a gravidade). Mais ainda, o sistema inclui um aparelho de retorno de recipiente operável para retornar um ou mais re- cipientes vazios para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear para o recebimento de mais matéria-prima.

Em uma modalidade do sistema, o aparelho de forno linear inclui pelo menos uma zona de preaquecimento, uma zona de forno e uma zona de resfriamento posicionadas ao longo do eixo geométrico longitudinal entre a extremidade de carregamento e a extremidade de descarregamento (por exemplo, uma ou mais das zonas configuradas usando-se múltiplas seções lineares modulares correspondentes à zona em particular sendo configura- da, para se permitir um alongamento ou um encurtamento de pelo menos uma zona ao longo do eixo geométrico longitudinal). Ainda, uma ou mais das zonas podem ser divididas em subzonas por uma ou mais estruturas defleto- ras e um ou mais condutos podem permitir um movimento de um ou mais gases entre uma ou mais dentre a zona de preaquecimento, a zona de forno, a zona de resfriamento e as subzonas das mesmas.

Em uma outra modalidade do sistema, o aparelho de forno linear inclui uma configuração com vigas móveis (por exemplo, uma configuração com vigas móveis que seja substancialmente selada mecanicamente). Por exemplo, a configuração com vigas móveis pode incluir uma ou mais vigas de transporte configuradas para suportarem um ou mais recipientes separa- dos ou separáveis e operávets para moverem um ou mais recipientes sepa- rados ou separáveis ao longo do eixo geométrico longitudinal do aparelho de forno linear e através da zona de forno.

Ainda em modalidades adicionais do sistema, o aparelho de re- torno de recipiente pode ser operável para retornar imediatamente um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear, o aparelho de retorno de recipiente pode ser operável para re- tornar um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear em um estado vertical, e/ou o aparelho de retor- no de recipiente está localizado diretamente abaixo do aparelho de forno linear. O sumário acima da presente invenção não tem por finalidade descrever cada modalidade ou toda implementação da presente invenção.

As vantagens, em conjunto com uma compreensão mais completa da inven- ção, tornar-se-ão evidentes e apreciadas por uma referência à descrição detalhada a seguir e às reivindicações tomadas em conjunto com os dese- nhos associados.

Breve Descrição dos Desenhos A figura 1 é uma vista diagramática em seção transversal lateral generalizada ilustrativa de um sistema de forno de soleira linear de acordo com a presente invenção. A figura 2 é uma vista diagramática em seção transversal final generalizada ilustrativa do sistema de forno de soleira linear mostrado ge- ralmente na figura 1 de acordo com a presente invenção. A figura 3 é uma vista diagramática plana de topo generalizada do sistema de forno de soleira linear mostrado geralmente nas figuras 1 e 2 de acordo com a presente invenção. A figura 4 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade ilustrativa de um recipiente que pode ser usado com o sistema de forno de soleira linear mostrado geralmente nas figuras 1 a 3 de acordo com a pre- sente invenção. A figura 5A é uma vista em seção transversal do recipiente mos- trada na figura 4 tomada na linha 5A-5A com uma matéria-prima sendo pro- vida ali.

As figuras 5B a 5D são vistas em seção transversal de recipien- tes alternativos àquele mostrado na figura 4.

As figuras 6A a 6C mostram vistas em seção transversal de uma modalidade de um sistema de forno de soleira linear mostrado geralmente nas figuras 1 a 3 de acordo com a presente invenção, tomadas ao longo da linha 6-6 da figura 7; onde as figuras 6B e 6C são vistas aumentadas das mesmas porções denominadas mostradas na figura 6A. A figura 7 é uma vista em seção transversal do sistema de forno de soleira linear mostrado nas figuras 6A a 6C tomada na linha 7-7 da figura 6A, incluindo porções de uma configuração com vigas móveis de acordo com a presente invenção.

As figuras 8A a 8C mostram vistas de topo de uma seção trans- versal do sistema de forno de soleira linear mostrado nas figuras 6a a 6C e na figura 7 tomada na linha 8-8 da figura 7; onde as figuras 8B e 8C são vis- tas aumentadas das mesmas porções denominadas mostradas na figura 7A.

As figuras 9A a 9E mostram várias vistas de um carrinho trans- portador e dos recursos associados de um aparelho de retorno de recipiente que pode ser usado em uma ou mais modalidades da presente invenção. A figura 9A é uma vista plana do carrinho transportador mostrado em um par de trilhos para guiarem o carrinho; a figura 9B é uma vista frontal do carrinho transportador e desses trilhos com um recipiente se apoiando em rodas de transferência do mesmo; a figura 9C é uma vista lateral do carrinho transpor- tador mostrado nesses trilhos com um recipiente se apoiando em rodas de transferência do mesmo; a figura 9D é uma vista de topo de uma placa de descarga mostrando as posições de rampas usadas para o descarregamen- to de um recipiente do carrinho transportador; a figura 9E é uma vista lateral do carrinho transportador mostrado no momento do descarregamento de um recipiente usando-se a placa de descarga da figura 9D (com apenas duas das rodas de transferência mostradas, por simplicidade e clareza).

Descrição Detalhada das Modalidades A presente invenção será descrita geralmente com referência às figuras 1 a 5. Uma ou mais modalidades detalhadas da presente invenção serão descritas com referência às figuras 6 a 9. Tornar-se-á evidente para alguém versado na técnica que os elementos de uma modalidade podem ser usados em combinação com elementos das outras modalidades, e que a presente invenção não está limitada a modalidades específicas descritas aqui, mas apenas conforme descrito nas reivindicações associadas. Ainda, será reconhecido que as modalidades da presente invenção descritas aqui in- cluirão muitos elementos que não são necessariamente mostrados em escala. A figura 1 mostra uma vista em seção transversal lateral de um sistema de forno de soleira linear (LHF) 10 de acordo com a presente inven- ção para uso no processamento de matéria-prima. O sistema de LHF 10 in- clui um aparelho de forno linear 12 que se estende ao longo de um eixo ge- ométrico longitudinal 11 entre uma extremidade de carregamento 20 e uma extremidade de descarregamento 22. O aparelho de forno linear 12 inclui uma ou mais zonas 26 posicionadas ao longo do eixo geométrico longitudinal 11.

Por exemplo, uma ou mais zonas 26 podem incluir uma zona de alimentação 27 (por exemplo, uma zona que provê uma zona de compensa- ção à frente das zonas de alta temperatura, de modo que os recipientes não sejam inseridos diretamente nesses ambientes de temperatura alta sujeitan- do o recipiente e a carga nele a um choque térmico inaceitável), uma zona de preaquecimento 28 (por exemplo, uma zona para secagem de matéria- prima sendo processada ou de retirada de componentes voláteis indesejá- veis da matéria-prima), uma zona de forno 25 (por exemplo, uma zona de redução 30 e uma zona de fusão/derretimento 31 operável para a realização da maior parte da reação química usada no processamento da matéria- prima em temperaturas relativamente altas), uma zona de resfriamento 34 (por exemplo, uma zona usada para o resfriamento do material processado resultante antes da descarga), ou qualquer outra zona necessária para a realização do processamento desejado. Alguém versado na técnica reco- nhecerá que qualquer número de zonas pode existir entre a extremidade de carregamento 20 e a extremidade de descarregamento 22 e que as zonas 26 listradas aqui são apenas exemplos dos tipos de zonas que podem ser usados de acordo com a presente invenção. O aparelho de forno linear 12 é configurado para mover um ou mais recipientes separados ou separáveis 15 pelo menos através da zona de forno 25 (por exemplo, a zona de redução 30 e/ou a zona de fu- são/derretimento 31) para a extremidade de descarregamento 22 para uso no processamento da matéria-prima recebida em um ou mais recipientes separados ou separáveis 15. Um ou mais recipientes separados ou separá- veis 15 são movidos ao longo do eixo geométrico longitudinal 11 do aparelho de forno linear 12 usando-se um aparelho de movimento de recipiente 24.

Além do aparelho de forno linear 12, o sistema de LHF 10 inclui um aparelho de retorno de recipiente 14 operável para o retorno de um ou mais recipientes vazios 15 para a extremidade de carregamento 20 do apa- relho de forno linear 12 para o recebimento de matéria-prima para proces- samento. O sistema de LHF 10 ainda inclui um aparelho de descarga e transferência 54 na extremidade de descarregamento 22 do aparelho de for- no linear 12 operável para o descarregamento de matéria-prima processada a partir de um ou mais recipientes separados ou separáveis 15 resultando em um ou mais recipientes vazios 15 e prover os recipientes vazios para o aparelho de retorno de recipiente 14. Um aparelho de transferência 52 na extremidade de carregamento 20 do aparelho de forno linear 12 provê a transferência de um ou mais recipientes vazios 15 entre o aparelho de retor- no de recipiente 14 e o aparelho de movimento de recipiente 24. A figura 2 mostra uma vista em seção transversal final generali- zada do sistema de LHF 10 mostrado geralmente na figura 1. A seção trans- versal é geralmente tomada através da zona de preaquecimento 28. A figura 3 mostra uma vista plana de topo generalizada do sistema de LHF 10 mos- trado geralmente na figura 1. Um controlador 18 do sistema de LHF 10 mos- trado em cada uma das figuras 1 a 3 é utilizado para o controle do sistema de LHF 10. Por exemplo, o controlador 18, mostrado apenas geralmente, pode incluir qualquer aparelho (por exemplo, hardware e/ou software) ne- cessário para o controle da performance de uma ou mais funções variadas do sistema de LHF10. Por exemplo, o controlador 18 pode controlar funções tais como a velocidade do aparelho de movimento de recipiente 24, a veloci- dade do aparelho de retorno de recipiente 14, a velocidade de uma ou mais das zonas 26, o sincronismo e a transferência de um ou mais recipientes 15 a partir de um tipo de aparelho de movimento para um outro, etc. Alguém versado na técnica reconhecerá que o controlador 18 pode utilizar um ou mais aparelhos de processamento, sensores, atuadores, etc. para a realiza- ção do processamento de matéria-prima através do sistema de LHF 10 (por exemplo, o processamento de um material portando ferro em um processo de redução direta).

Em geral, e conforme mostrado nas figuras 1 a 3, o sistema de LHF 10 é usado para o movimento de um ou mais recipientes 15 a partir da extremidade de carregamento 20 para a extremidade de descarregamento 22, usando-se o aparelho de movimento de recipiente 24. Após isso, um ou mais recipientes vazios 15 são retornados a partir da extremidade de descar- regamento 22 para a extremidade de carregamento 20 do mesmo aparelho de forno linear 12, usando-se o aparelho de retorno de recipiente 14.

Geralmente, um ou mais recipientes separados ou separáveis 15 podem incluir qualquer recipiente configurado para manter uma matéria- prima a ser processada pelo sistema de LHF 10. Preferenciaimente, um ou mais recipientes separados ou separáveis 15 incluem um ou mais recipien- tes separados ou separáveis passivos. Conforme usado aqui, um recipiente passivo carece de mobilidade própria. Por exemplo, um recipiente passivo é um que carece de rodas ou quaisquer outros eiementos que permitam que o recipiente se mova por si mesmo. Por exemplo, um carrinho com rodas ou um recipiente com rodas não é um recipiente passivo.

Cada recipiente 15 inclui um material refratário sobre o qual a matéria-prima a ser processada é recebida, O material refratário pode ser usado para formar o recipiente (por exemplo, o recipiente em si pode ser formado de um material refratário) e/ou o recipiente pode incluir, por exem- plo, uma subestrutura de suporte que porta um material refratário (por e- xemplo, um recipiente revestido com refratário que esteja localizado ou seja montado em um aparelho de recipiente ou uma bandeja formada de um ma- terial não refratário, tal como aço inoxidável).

Em outras palavras, por exemplo, o recipiente incluindo o mate- rial refratário podería ser fabricado a partir de um material refratário sem um material refratário separado ser provido em uma subestrutura de suporte.

Por exemplo, o recipiente 15 podería ser formado a partir de um refratário de silício e, como tal, não precisaria ser revestido por um material refratário se- parado. .

Uma modalidade de um resfriamento revestido com refratário ou subestrutura é mostrada na figura 4. O recipiente 80 inclui uma bandeja 82 revestida com um material refratário 84 que define uma região de recebi- mento de matéria-prima 86. Em outras palavras, o recipiente 80 inclui uma subestrutura que porta um leito de refratário de peso leve sobre o qual a ma- téria-prima 88 é posta. O suporte para os recipientes, enquanto em trânsito através do forno, na extremidade de descarregamento 22, e por todo o re- torno dos recipientes para a extremidade de carregamento 20, é tal que a subestrutura de suporte (por exemplo, a bandeja 82) que porta o refratário não requeira uma integridade estrutural devido ao fato de a subestrutura de suporte ser suportada de forma essencialmente completa pelos componen- tes de transporte do sistema, incluindo, por exemplo, as vigas móveis, as vigas laterais e centrais, as mesas ou roletes de transferência. Com um su- porte como esse sendo provido por todo o processo, a subestrutura pode ser fabricada a partir de materiais de peso leve e não requer um projeto estrutu- rai maciço. Isto é diferentemente de seções de soleira que são suportadas por roletes em suas extremidades.

Em outras palavras, o sistema de LHF 10 inclui um sistema de movimento de um recipiente 15 de matéria-prima 88 para processamento através do aparelho de forno linear 12 usando um aparelho de movimento de recipiente 24 e, então, de volta para a extremidade de carregamento 20 u- sando um aparelho de retorno de recipiente 14. Os componentes do apare- lho de retorno de recipiente 14, do aparelho de movimento de recipiente 24 e dos aparelhos de transferência 52 e 54 são tais que eles provêem um supor- te uniforme e contínuo, conforme os recipientes 15 forem movidos da extre- midade de carregamento 20 para a extremidade de descarregamento 22 e de volta de novo para a extremidade de carregamento 20. Assim, os recipi- entes 15 em si podem ser construídos de uma maneira que não requeira uma integridade estrutural (por exemplo, eles são suportados continuamente por outros aparelhos, conforme eles forem movidos). A subestrutura de suporte ou bandeja 82 pode ser formada a partir de um ou mais materiais diferentes, tais como, por exemplo, aço inoxi- dável, aço-carbono, metal de inconel, ou outros metais, ligas ou combina- ções dos mesmos, que tenham as características de alta temperatura reque- ridas para processamento em forno. Ainda, a bandeja 82 pode ser configu- rada com um ou mais formatos diferentes, dependendo da configuração do sistema de LHF 10 ou da configuração de um ou mais componentes do mesmo. Por exemplo, o aparelho de movimento de recipiente 24 pode re- querer que a bandeja 82 seja de uma configuração em particular, de modo que possa efetivamente mover o recipiente 80 ao longo do eixo geométrico longitudinal 11 do aparelho de forno linear 12. Conforme mostrado nas figu- ras 4 e 5A, a bandeja 82 é construída como uma bandeja quadrada incluindo uma porção plana de fundo 89 e quatro paredes laterais 87 se estendendo a partir das bordas da porção plana de fundo 89. A figura 5A mostra uma seção transversal do recipiente 80 ao longo da linha 5A-5A da figura 4. Conforme mostrado nesta vista em seção transversal, a porção plana de fundo 89 inclui aberturas definidas 93 ali. Es- sas aberturas definidas podem ser conformadas de qualquer forma, por e- xemplo, qualquer forma que permita uma compensação por expansão térmi- ca do recipiente ou da subestrutura do mesmo, de modo a se minimizar qualquer tendência à distorção do transportador, conforme ele estiver sendo aquecido. Por exemplo, conforme mostrado na figura 5a, as aberturas defi- nidas formam fendas na porção plana de fundo 89.

Como a bandeja 82, o refratário 84 pode ser formado a partir de qualquer configuração, de modo que defina a região de recebimento de ma- téria-prima 86 para o recebimento da matéria-prima 88, quando usada em conjunto com a bandeja 82.0 material refratário pode ser, por exemplo, uma placa de refratário (tal como Thermotect A, Thermotect 80 ou Thermotect HT disponível a partir de Vesuvius USA, Bettsville, OH), um tijolo refratário, con- forme mostrado na figura 5A, tijolo cerâmico ou um refratário moldado fundi- do. Ainda, por exemplo, conforme mostrado e descrito aqui, uma combina- ção de placa de fibra de refratário e tijolo de refratário pode ser selecionada para a provisão da máxima proteção térmica para um recipiente ou uma bandeja de subestrutura subjacente, enquanto se mantém um peso mais ieve para a bandeja. A figura 5B mostra uma seção transversal de uma configuração alternativa de um recipiente de exemplo 300. Conforme mostrado nesta vista em seção transversal, uma subestrutura subjacente 302 inclui uma porção piana de fundo 310. Quatro paredes laterais 312 se estendendo ortogonais a partir da porção plana de fundo 310 estão localizadas a uma distância da borda 311 da porção plana de fundo 310. Com o uso de uma subestrutura subjacente 302 como essa, um material refratário (por exemplo, o material refratário 304 e o 306) pode ser usado para cobertura das porções superio- res e geralmente expostas inteiras do mesmo. Por exemplo, conforme mos- trado na figura 5B, um tijolo refratário 306 (por exemplo, um tijolo de andulu- cita) tendo uma fenda definida ali para combinação com as paredes laterais 312 é usado para cobertura das paredes laterais 312 e de porções da subes- trutura 302 (por exemplo, porções próximas da borda 311 da mesma). Ainda, conforme mostrado na figura 5B, uma placa de fibra de refratário 304 é usa- da para cobertura da maior parte da subestrutura subjacente 302 (por exem- plo, o interior das paredes laterais 312) e também porções do tijolo refratário 306 voltadas para o interior do recipiente 300, onde a matéria-prima 88 é recebida para processamento. A figura 5C mostra uma seção transversal de uma outra configu- ração alternativa de um recipiente de exemplo 340 para o recebimento de matéria-prima 88 para processamento. Conforme mostrado nesta vista em seção transversal, a subestrutura subjacente 342 é similar à subestrutura 302 da figura 5B, mas inclui uma porção plana de fundo flutuante 346 supor- tada por um quadro em ângulo contínuo 347, incluindo as quatro paredes laterais 348 se estendendo ortogonais a partir dali e a uma distância da bor- da 349 da subestrutura 342. Um acoplamento mecânico da porção plana de fundo flutuante 346 no quadro em ângulo contínuo 347 é realizado, pelo me- nos em uma modalidade, pelo elemento de acoplamento 360, o qual é afixa- do à borda 363 da porção plana de fundo flutuante 346, a qual suporta a porção plana de fundo flutuante 346 nela e a borda interna 369 do quadro em ângulo contínuo 347. Portanto, um espaço 370 é provido entre a porção plana de fundo flutuante 346 e o quadro em ângulo contínuo 347, o qual permite uma expansão térmica e um movimento relativo entre estes compo- nentes. O material refratário (por exemplo, o material refratário 354 e o 356) usado para cobertura das porções superiores inteiras e geralmente expostas da subestrutura subjacente 342 é substancialmente o mesmo que aquele mostrado na figura 5B. Alguém versado na técnica reconhecerá a partir da descrição aqui que a subestrutura subjacente pode ser formada por qualquer número de porções ou seções que sejam móveis umas em relação às outras ou para se permitir uma expansão das porções ou seções. A figura 5D mostra uma seção transversal ainda de uma outra configuração alternativa de um recipiente de exemplo 380 para o recebimen- to de matéria-prima 88 para processamento. Conforme mostrado nesta vista em seção transversal, a subestrutura subjacente 382 é substancialmente similar à subestrutura 302 da figura 5B, e inclui a porção plana de fundo 384 e quatro paredes laterais 386 se estendendo ortogonais a partir dali e a uma distância da borda 387. Contudo, conforme mostrado na figura 5D, o materi- al refratário 88 usado para cobertura das porções superiores e geralmente expostas inteiras da subestrutura subjacente 382 é inteiramente formado de uma placa de fibra de refratário.

Conforme usado aqui, o termo separado, quando descrevendo os recipientes, refere-se a recipientes que são completamente separados em todos os momentos, Ainda, conforme usado aqui, o termo separável, quando descrevendo recipientes, refere-se a recipientes que são pelo menos com- pletamente separáveis uns dos outros na extremidade de carregamento 20 e/ou na extremidade de descarregamento 22 do sistema de LHF 10. Em ou- tras palavras, em uma modalidade, os recipientes incluem recipientes sepa- ráveis que são mecanicamente ligados em conjunto para se evitar um deslo- camento e uma separação uns dos outros, conforme eles forem transporta- dos através do forno, mas então completamente separáveis na extremidade de descarregamento 22 do sistema de LHF 10 para descarga e retorno para a extremidade de alimentação do forno. Em uma outra modalidade, os reci- pientes incluem recipientes separados que são completamente separados em todos os momentos. Contudo, independentemente de serem completa- mente separados em todos os momentos ou completamente separáveis a- penas na extremidade de carregamento 20 e na extremidade de descarre- gamento 22, cada recipiente 15 pode ser descarregado e retornado para a extremidade de carregamento 20 para a provisão de matéria-prima 88 ali.

Ainda, o recipiente 15 pode ser inspecionado e, se em um modo de falha, removido e um novo recipiente 15 instalado, sem se afetar a operação do forno. Isto é ao contrário de um sistema de RHF, onde uma falha de soleira requer uma parada completa do sistema inteiro. A técnica de uso de recipientes 15 de acordo com a presente invenção no sistema de LHF 10 é substancialmente diferente de em um sis- tema de RHF. Em um sistema de RHF, um anel de refratário maciço é trans- portado em uma série de trilhos. Ele deve ser relativamente espesso para prover massa suficiente para proteção dos trilhos de suporte e dos mancais das temperaturas de forno. Geralmente, o sistema de RHF está em serviço contínuo e apenas ligeiramente resfriado, conforme passa através das zonas de resfriamento e de carregamento.

Em contraste, os recipientes no sistema de LHF 10 preferenci- almente são providos de modo que eles portem um leito de refratário de pe- so leve relativamente fino que é suportado em um recipiente de metal (por exemplo, uma subestrutura ou bandeja, conforme descrito acima), pelo me- nos em uma modalidade da presente invenção. O tempo de retenção do re- cipiente no aparelho de forno linear 12 é relativamente curto, por exemplo, apenas em torno de 10 minutos na zona de alta temperatura para um pro- cesso de redução direta (por exemplo, na zona de redução 30 e/ou na zona de fusão/derretimento 31). A carga de refratário elemento leve também re- sulta em uma capacidade térmica dos recipientes ser relativamente baixa, de modo que eles se resfriem rapidamente nos estágios de resfriamento e de descarregamento de um processo de redução direta, e, durante um retomo pa- ra a extremidade de carregamento 20 do aparelho de forno linear 12, tais reci- pientes estão frios o bastante para aceitarem um aglomerado úmido ou seco. A seção transversal da figura 5A mostra a adição de uma maté- ria-prima 88 sendo recebida na região de recebimento de matéria-prima 86.

Alguém reconhecerá que a matéria-prima 88 pode ser provida para o recipi- ente 80 ou qualquer outro recipiente de acordo com a presente invenção de qualquer maneira ou forma. Por exemplo, a matéria-prima 88 pode ser na forma de esferas, material em pó, múltiplas camadas ou qualquer outro nú- mero sem-fim de configurações diferentes para o processamento efetivo da matéria-prima 88. A matéria-prima 88 pode ser qualquer material adequado para processamento pelo sistema de LHF 10. Preferencialmente, a matéria-prima 88 inclui um material portando ferro. Em uma modalidade da presente inven- ção, a matéria-prima 88 inclui um material portando ferro (por exemplo, um material de óxido de ferro) e um material carbonáceo (por exemplo, um redu- tor carbonáceo, tal como carvão, carvão vegetal ou coque). Ainda, a matéria- prima pode incluir outros aditivos para melhoria das características físicas de aglomerados úmidos ou secos (por exemplo, esferas verdes podem ser pre- paradas a partir dos componentes combinados) ou misturas carregadas nos recipientes ou outros aditivos para facilitação da redução do material de óxi- do de ferro e controle das características químicas e físicas das faces de escória associadas durante um processamento.

Em outras palavras, geralmente, de acordo com a presente in- venção, a matéria-prima 88 alimentada para o sistema de LHF 10 (por e- xemplo, para a região de recebimento de matéria-prima 86 definida pelo re- cipiente 80) pode ser qualquer material adequado para processamento pelo aparelho de forno linear 12 e não está restrita a quaisquer componentes lis- tados aqui. Contudo, preferencialmente, pelo menos em uma modalidade, a matéria-prima 88 inclui pelo menos um material portando ferro (por exemplo, um material de óxido de ferro, um concentrado de minério de ferro, ou mate- rial portando ferro reciclável, etc.), de modo que um produto de ferro metali- zado ou pepitas de ferro metálico sejam formadas após um processo de re- dução de ferro direto ser realizado usando-se o sistema de LHF 10, Conforme será reconhecido por alguém versado na técnica, a matéria-prima 88 dependerá, pelo menos em parte, do processamento a ser realizado pelo sistema de LHF 10. Por exemplo, uma matéria-prima apropri- ada e adequada variará para a produção de pelotas queimadas, pelotas de fluxo, pelotas de DRI convencionais, pré-redução de resíduos de aciaria, e a produção de pepitas de ferro metálico, bem como para produtos formados por outras aplicações de forno à alta temperatura, tais como a calcinação de fluxos de carbonato, tratamento térmico de argilas inchadas, queima de pro- dutos de resíduo industrial ricos em argila de moinhos de papel, unicamente ou em combinação com uma cinza de planta de potência para a produção de um agregado de peso leve.

Ainda em uma outra modalidade, de acordo com a presente in- venção, a matéria-prima 88 pode ser qualquer material usado ou operado por um forno de soleira rotativa (RHF). Em outras palavras, o mesmo tipo de matérias-primas pode ser usado, de acordo com a presente invenção, no sistema de LHF 10 que o usado em sistemas de RHF.

Em particular, o sistema de LHF 10 é benéfico para a produção de pepitas de ferro metálico usando-se técnicas de processamento de redu- ção direta. Assim, uma porção substancial da descrição remanescente deve ser com respeito ao uso do sistema de LHF 10 e de quaisquer modalidades do mesmo para um processamento de redução direta. Contudo, a presente invenção não está limitada apenas a processos de redução direta, mas pode ser usada para o processamento de quaisquer outras matérias-primas ade- quadas, Com referência adicional às figuras 1 a 3, na extremidade de carregamento 20 do sistema de LHF 10, o aparelho de transferência 52 é configurado para mover um recipiente vazio 15 a partir do aparelho de retor- no de recipiente 14 para o aparelho de movimento de recipiente 24, A confi- guração do aparelho de transferência 52 dependerá, pelo menos em parte, da configuração do aparelho de retorno de recipiente 14 e do aparelho de movimento de recipiente 24 e sua localização relativa um com respeito ao outro, O aparelho de transferência 52 pode incluir qualquer configuração a- dequada para se mover o recipiente vazio 15 para uma localização para a- ceitação de matéria-prima 88 e, depois disso, para se permitir que o recipi- ente cheio 15 seja provido para o aparelho de movimento de recipiente 24, de modo que possa ser movido através de uma ou mais zonas 26 do apare- lho de forno linear 12.

Por exemplo, o aparelho de transferência 52 pode incluir um ou mais dos seguintes: mecanismos de elevar e empurrar hidráulicos ou mecâ- nicos, mesas de transferência de rolete de mancai de esferas, guias de cen- tralização e alinhamento, ligações mecânicas para abertura e fechamento automáticos de portas de carregamento, sensores eletrônicos e atuadores para controle de operações relacionadas. Uma modalidade de um aparelho de transferência 52 é mostrada e será descrita com referência às figuras 6 a 8.

Geralmente, conforme mostrado na figura 1, o aparelho de re- torno de recipiente 14 é posicionado diretamente abaixo do aparelho de mo- vimento de recipiente 24, bem como outras porções do aparelho de forno linear 12. Assim, o aparelho de transferência 52 é configurado como um me- canismo de elevação e abaixamento representado pela seta 81 para ajudar a mover um dispositivo de transferência de recipiente 73, e um recipiente 15 provido nele, entre o aparelho de retorno de recipiente 14 e o aparelho de movimento de recipiente 24.

Na extremidade de descarregamento 22, conforme mostrado na figura 1, o aparelho de descarga e transferência 54 provê um aparelho de descarga 77 para descarregamento de material processado a partir de um ou mais dos recipientes 15 resultando em um ou mais recipientes vazios 15. O aparelho de descarga 77 pode ser qualquer mecanismo efetivo para a provisão de uma descarga de material processado resultante do processa- mento realizado pelo sistema de LHF 10. Por exemplo, o aparelho de des- carga 77 pode incluir mecanismos para a remoção de um material processa- do com o uso de gravidade, remoção mecânica de material processado (por exemplo, usando-se raspadores, lâminas, dispositivos de fuso rotativo, ou outros elementos mecânicos para contato e movimento do material proces- sado), etc.

Em uma modalidade, a descarga de material processado a partir de um ou mais recipientes 15 emprega o tombamento de um ou mais recipi- entes 15 em um ângulo efetivo para se permitir que o material processado deslize para fora dos recipientes 15 usando-se a gravidade. Conforme será discutido adicionalmente aqui, a zona de resfriamento 34 do aparelho de forno linear 12 permite um tempo suficiente para a completa solidificação de um material processado fundido na forma, por exemplo, de pepitas de ferro metálico, antes delas serem descartadas com o uso de gravidade, resultan- do na descarga limpa de material processado dos recipientes 15.

Contudo, outros dispositivos mecânicos de assistência podem ser usados em combinação com a gravidade se ou conforme requerido para facilitar uma descarga limpa como essa de material processado. Por exem- plo, uma vibração, bem como outros elementos mecânicos para raspar ou empurrar a matéria-prima processada a partir dos recipientes podem ser u- sados. Esses dispositivos mecânicos de assistência podem ser usados para a remoção de qualquer material que, por exemplo, adira ao recipiente, antes de o recipiente vazio 15 ser retornado para a extremidade de carregamento 20 do sistema de LHF 10. O aparelho de descarga e transferência 54 também inclui um dispositivo de transferência de recipiente 75 para movimento de um recipien- te vazio 15 após um material processado ser descarregado dali para o apa- relho de retorno de recipiente 14. Conforme descrito com referência ao dis- positivo de transferência de recipiente 73, o dispositivo de transferência de recipiente 75 pode incluir qualquer mecanismo de transferência efetivo para a transferência do recipiente vazio 15 para o aparelho de retorno de recipien- te 14 e dependerá, pelo menos em parte, da construção geral e da localiza- ção relativa do aparelho de movimento de recipiente 24 e do aparelho de retorno de recipiente 14. Por exemplo, um ou mais mecanismos variados, tais como mecanismos de elevar e empurrar hidráulicos ou mecânicos, me- sas de transferência de rolete de mancai de esferas, guias de centralização e alinhamento, ligações mecânicas para abertura e fechamento automáticos de portas de carregamento, sensores eletrônicos e atuadores para controle de operações relacionadas, roletes ativados, roletes passivos, roletes de centralização, etc., podem ser usados para a realização dessa funcionalidade.

Em uma modalidade, conforme mostrado geralmente na figura 1, pode o aparelho de retorno de recipiente 14 está posicionado díretamente abaixo do aparelho de movimento de recipiente 24 e também de outros componentes do aparelho de forno linear 12, o dispositivo de transferência de recipiente 75 pode incluir um mecanismo de elevação e abaixamento pa- ra a realização dessa funcionalidade, conforme mostrado geralmente pela seta 83. Outros mecanismos podem ser usados para a provisão de uma transferência efetiva dos recipientes vazios 15 para o aparelho de retorno de recipiente 14, tais como aqueles descritos com referência às figuras 6 a 8.

Quando do recebimento da matéria-prima 88 em um ou mais recipientes separados ou separáveis 15 na extremidade de carregamento 20 do aparelho de forno linear 12, um ou mais recipientes 15 são providos para o aparelho de movimento de recipiente 24 para movimento ao longo do eixo geométrico longitudinal 11 através de uma ou mais zonas 26 do aparelho de forno linear 12. Alguém versado na técnica reconhecerá que uma ou mais zonas 26 dependerão do processamento necessário para a matéria-prima 88, Contudo, geralmente, em uma ou mais modalidades do aparelho de for- no linear 12, uma ou mais zonas 26 incluem pelo menos uma zona de prea- quecimento 28, uma zona de forno 25 (por exemplo, uma ou mais zonas on- de uma porção substancial de uma reação química ocorre para modificação das propriedades da matéria-prima, tais como uma zona de redução 30 e/ou a zona de fusão/derretimento 31), e uma zona de resfriamento 34, todas po- sicionadas ao longo do eixo geométrico longitudinal 11 entre a extremidade de carregamento 20 e a extremidade de descarregamento 22.

Uma ou mais zonas 26 podem ser configuradas compreendendo múltiplas seções lineares modulares correspondentes à zona em particular sendo configurada, de modo a se permitir um alongamento ou um encurta- mento de pelo menos uma zona ao longo do eixo geométrico longitudinal 11.

Por exemplo, a zona de preaquecimento 28 pode ser alongada pela adição de seções configuradas para preaquecimento de matéria-prima (por exem- plo, seções que são todas construídas substancialmente da mesma maneira e na configuração).

Em uma modalidade, o sistema de LHF 10 é construído como uma série de módulos idênticos com queimadores requeridos, conexões de gás e ar, janelas de gás excedente, etc., de modo que o sistema de LHF 10 possa ser facilmente construído a custos efetivos. Uma construção modular como essa facilitará um reparo do forno, se falhas ocorrerem ali, por exem- plo, uma falha de refratário em uma ou mais porções do mesmo.

Ainda, uma ou mais zonas 26 podem ser divididas em subzonas por uma ou mais estruturas defletoras 46. Por exemplo, a zona de forno 25, conforme mostrado na figura 1, é dividida na zona de redução 30 e na zona de fusão/derretímento 31 por uma estrutura defletora 46. Ainda, as várias zonas, tais como a zona de preaquecimento 28 e a zona de forno 25, tam- bém podem ser separadas por uma estrutura defletora 46. As zonas as quais são divididas em subzonas com estruturas defletoras apropriadas 46 podem permitir um controle mais próximo de temperatura e da distribuição de gás de forno. Contudo, essas estruturas defletoras (por exemplo, estrutu- ras defletoras criando subzonas ou aquelas entre zonas) são apenas opcio- nais, já que o processamento pode ser realizado em um forno que não tenha estruturas defletoras (por exemplo, a temperatura pode variar na zona, mas um movimento de gases na zona é contínuo e não prejudicado pelas estrutu- ras defletoras). O aparelho de forno linear 12 é de um projeto de fluxo em con- tracorrente pelo fato de o fluxo de gás ser contrário ao movimento dos reci- pientes 15 e do material de processo ali. Os gases de combustão produzidos pelos queimadores 38 em todas as três zonas 28, 30 e 31 combinados com vapor cPágua, voláteis orgânicos, produtos de calcinações de fluxo, e produ- tos de reação química eventualmente saem do forno através do cano de chaminé 40. Em outras palavras, o cano de chaminé de descarga 40 é o ca- no de chaminé primário. Em pelo menos uma modalidade da presente in- venção, eventualmente, todos os gases, os produtos de combustão, o vapor d'água, os voláteis de carvão ou fluxos, e produtos de reação saem do pro- cesso através do cano de chaminé de descarga 40. Contudo, uma recircula- ção interna entre as principais zonas do forno 12 (por exemplo, as zonas 28, 30 e 31) é permitida (tal como com o uso de canos de chaminé ou condutos adicionais).

Uma câmara de resfriamento brusco 47 é conectada em linha com o cano de chaminé de saída 40 e é equipada com aspersores de água 49 para o resfriamento da descarga (por exemplo, dos gases) fluindo através dali. Ainda são conectados em linha com o cano de chaminé de descarga 40 uma válvula de controle de pressão 55 e um ventilador de exaustão de velo- cidade variável 53 que ventila os gases resfriados para uma chaminé de descarga 57. O ventilador de exaustão de velocidade variável 53 em conjun- to com a válvula de controle de pressão 55, pelo menos nesta modalidade, é usado para o controle da pressão dentro do aparelho de forno linear 12, u- sando-se sensores de pressão convencionais e uma tecnologia de controle de feedback para controle da infusão de ar ambiente no aparelho de forno linear 12 (por exemplo, com o uso do controlador 18).

Será claro que uma exaustão dos gases quentes do aparelho de forno linear 12 pode ser implementada de várias maneiras diferentes para remoção de particulados e recuperação de energia térmica. A descrição a- cima é apenas uma modalidade de exemplo de provisão dessa exaustão dos gases quentes.

Mais ainda, o aparelho de forno linear 12 pode incluir um ou mais condutos (por exemplo, similares ao cano de chaminé 40) para se per- mitir um movimento de um ou mais gases entre a zona de preaquecímento 28, a zona de forno 25 ou subzonas das mesmas. Os condutos ou canos de chaminé podem ser incorporados no sistema para se permitir um desvio de porções dos gases de forno entre as zonas, para facilitação das reações químicas, Ainda com referência adicional às figuras 1 a 3, o aparelho de movimento de recipiente 24 para movimento dos recipientes 15 através das zonas 26 posicionadas ao longo do eixo geométrico longitudinal 11 do apa- relho de forno linear 12 pode ser configurado de qualquer maneira adequada para a provisão de movimento dos recipientes 15 a partir da extremidade de carregamento 20 para a extremidade de descarregamento 22. O aparelho de movimento de recipiente 24 é mostrado geralmente na figura 2 como sendo selado usando-se um invólucro estrutural 91 para representar que o apare- lho de movimento de recipiente 24, preferencialmente, é um aparelho selado de forma substancialmente mecânica, de modo que os gases nas zonas 26 sejam retidos ali e uma infiltração inaceitável de ar ambiente nessas zonas 26 seja prevenida.

Conforme usado aqui, selado de forma substancialmente mecâ- nica significa que as únicas aberturas para o aparelho de forno linear 12 in- cluem uma abertura de entrada para o aparelho de forno linear 12 (por e- xemplo, onde um recipiente 15 é recebido no aparelho de forno linear 12 em uma zona de alimentação 27) e uma abertura de saída na extremidade de descarregamento do aparelho de forno 12 (por exemplo, na extremidade da zona de resfriamento em que um recipiente é provido para o aparelho de descarga e transferência 54) e que ambas a entrada e a saída são adapta- das com portas seladas que são abertas apenas conforme requerido para se permitir a inserção ou a ejeção de recipientes a partir do forno, desse modo se minimizando uma infiltração de ar ambiente ali. Por exemplo, conforme descrito aqui, essas entrada e saída podem incluir um aparelho de fecha- mento (por exemplo, veja o aparelho de fechamento 129 da figura 6) que se abre apenas quando necessário (por exemplo, de modo que um recipiente possa ser movido através dali), de modo a se minimizar a infusão de ar am- biente no forno ou que gases escapem do interior do forno. Vários aparelhos de movimento de recipiente 24 podem ser usa- dos para se moverem os recipientes separados ou separáveis 15 através do aparelho de forno linear 12 (por exemplo, sistemas de cinta de aço, corrente contínua, roletes, calços isolados ligados, vigas móveis, ou pelo deslizamen- to dos recipientes sobre trilhos fixos). Em uma modalidade de acordo com a presente invenção, o aparelho de movimento de recipiente 24 inclui uma configuração com vigas móveis. Conforme usado aqui, o termo configuração com vigas móveis refere-se a qualquer aparelho que seja operável para ele- vação e deslocamento para frente das bandejas ou dos recipientes 15 atra- vés do aparelho de forno linear 12 ao longo do eixo geométrico longitudinal do mesmo.

Uma modalidade de uma configuração com vigas móveis como essa é mostrada e será descrita com referência às figuras 6 a 8. Conforme mostrado ali, cada um de um ou mais recipientes 15 é suportado por uma ou mais vigas de transporte da configuração com vigas móveis, conforme os recipientes 15 forem movidos ao longo do eixo geométrico longitudinal 11 de aparelho de forno linear 12 e através de uma ou mais zonas 26. Preferenci- almente, uma ou mais vigas de transporte incluem um material de isolamen- to em contato com um ou mais dos recipientes 15, e a configuração com vi- gas móveis é selada de forma substancialmente mecânica.

Em outras palavras, o sistema de LHF 10 provê uma vedação efetiva do aparelho de forno linear 12, para se evitar uma infiltração inaceitá- vel de ar ambiente em uma ou mais zonas 26 do mesmo. Geralmente, con- forme descrito previamente aqui, o aparelho de forno linear 12 é projetado como uma unidade selada de forma substancialmente mecânica (por exem- plo, com uma configuração com vigas móveis ou um outro sistema de trans- porte sendo envolvido no forno selado). O ingresso de ar é limitado à entra- da de alimentação na extremidade de carregamento 20 e à saída na extre- midade de descarregamento 22 do aparelho de forno linear 12. Uma entrada e uma saída como essas do aparelho de forno linear 12 são configuradas para a minimização da quantidade de ar ambiente atingindo o interior das zonas 26. Por exemplo, várias portas, cortinas ou outros impedimentos es- truturais ao movimento de ar para uma ou mais das zonas 26 são utilizados na extremidade de carregamento 20 e na extremidade de descarregamento 22 do sistema de LHF10. O aparelho de retorno de recipiente 14 usado para retorno dos recipientes vazios 15 a partir da extremidade de descarregamento 22 para a extremidade de carregamento 20 do aparelho de forno linear 12 pode incluir qualquer aparelho de transferência adequado que realize essa funcionalida- de. Por exemplo, e conforme mostrado na figura 1, o aparelho de retorno de recipiente 14 pode incluir uma configuração de cinta 58 e de roletes 59 ati- vada para prover um retorno do recipiente vazio 15 para a extremidade de carregamento 20. Ainda, por exemplo, o aparelho de retorno de recipiente 14 pode ser um aparelho conforme descrito aqui com referência às figuras 6 a 9. Mais ainda, o aparelho de retorno de recipiente 14 pode ser configurado como correntes contínuas, cabos de aço ou um carrinho de transporte (por exemplo, um carrinho de transporte conforme descrito com referência à figu- ra 9) para o envio dos recipientes de forma única ou como cápsulas de reci- piente ligadas de volta para a extremidade de carregamento 20 do forno (por exemplo, o carrinho de transporte então é retornado para a extremidade de descarregamento 22 para o recebimento de uma outra carga de um ou mais recipientes). Um carrinho como esse pode ser acionado por um arranjo de cabo, uma roda dentada acionada a motor, ou um mecanismo de aciona- mento similar. Um ou mais carrinhos de transporte poderíam ser emparelha- dos de modo que os recipientes pudessem ser carregados e descarregados simultaneamente em cada extremidade, para facilitação do movimento dos recipientes.

Preferencialmente, o aparelho de retorno de recipiente 14 provê o retorno imediato de um ou mais recipientes vazios 15 para a extremidade de carregamento 20 do aparelho de forno linear 12. Conforme usado aqui, o termo imediato refere-se ao retorno do recipiente vazio 15 para a extremida- de de carregamento 20 sem tempo gasto em uma localização para um res- friamento adicional ou outras etapas de processamento. O aparelho de retorno de recipiente 14 também é configurado, preferencialmente, para retorno do recipiente vazio 15 para a extremidade de carregamento 20 em um estado vertical. Em outras palavras, preferenci- almente, o aparelho de descarga e transferência 54 provê a transferência dos recipientes verticais e vazios 15 (isto é, após serem descarregados pelo aparelho de descarga 77) para o aparelho de retorno de recipiente 14 em um estado vertical. Este estado vertical é mantido conforme os recipientes vazi- os 15 forem movidos para a extremidade de carregamento 20. Assim, por exemplo, um material refratário revestindo as bandejas é mantido em sua posição desejada e não é perdido durante um retorno do recipiente para a extremidade de carregamento 20.

Em uma modalidade da presente invenção, um ou mais recipien- tes vazios 15 podem ser removidos do aparelho de retorno de recipiente 14.

Os recipientes vazios 15 podem ou não ser substituídos por um recipiente vazio diferente 15. Por exemplo, os recipientes vazios 15 podem ser removi- dos, conforme requerido, para reparos e manutenção.

Conforme mostrado na figura 2, o aparelho de forno linear 12 e o aparelho de retorno de recipiente 14 podem ser separados por um material de blindagem térmica 95 (por exemplo, um material tal como aço-doce, um refratário de cerâmica ou uma placa de fibra de refratário). O material de blindagem térmica 95 provê uma separação adicional do aparelho de forno linear quente 12 do aparelho de retorno de recipiente 14, o qual está locali- zado diretamente abaixo do aparelho de forno linear 12. O sistema de LHF 10 é posicionado e suportado em um calço adequado 16 (por exemplo, de concreto).

Conforme mostrado geralmente nas figuras 1 e 2, as zonas 26 podem ser definidas por paredes 41 formadas a partir de um material de pa- rede (por exemplo, aço, tijolo refratário, refratário moldado por fundição, blo- cos ou placas de fibra de isolamento, ou uma combinação dos mesmos).

Geralmente, um material de isolamento 42 é usado para revestimento das paredes 41 para retenção do calor. Por exemplo, esse material de isolamen- to 42 pode incluir uma placa de aço, um bloco de fibra de isolamento ou tijo- los refratários ou um refratário moldado por fundição.

Uma ou mais das zonas 26 são providas com um aparelho de modificação de temperatura 38. Um aparelho de modificação de temperatura 38 como esse pode incluir queimadores a gás, conforme mostrado geral- mente nas figuras 1 a 3, onde um gás natural 62 e um ar de combustão 64 são providos para tais queimadores a gás localizados em zonas individuais ou subzonas. Dependendo das zonas, por exemplo, as temperaturas manti- das ali podem estar entre 538 e 16493C (1000 e 3000SF). Embora os quei- madores a gás sejam mostrados geralmente nas figuras 1 a 3, outros tipos de aparelho de modificação de temperatura 38 também podem ser usados, incluindo, por exemplo, um aparelho de aquecimento elétrico ou queimado- res de combustão de gás excedente. Várias vantagens de processamento podem estar disponíveis usando-se uma ou mais modalidades do sistema de LHF 10 de acordo com a presente invenção. Essas vantagens são descritas com respeito a várias etapas empregadas para o processamento da matéria-prima usando-se o sistema de LHF 10, com alguma comparação com os sistemas de RHF dis- poníveis previamente. Ainda, essas vantagens são descritas com respeito aos processos de redução direta de um material portando ferro, mas podem ser igualmente aplicáveis a um outro processamento de forno, Geralmente, uma matéria-prima é alimentada para o sistema de LHF 10 em um processo de redução direta. Por exemplo, a matéria-prima pode incluir um concentrado de minério de ferro de graus variados incluindo carvão, carvão vegetal ou coque; agentes de fluxo, tais como cal ou hidrato de cal; um agende de aglutinação para ajudar na aglomeração, tal como bentonita ou hidrato de cal; e água. Alguém versado na técnica reconhecerá que isto é um tipo ilustrativo de matéria-prima e não limita os tipos de mate- riais com os quais o sistema de LHF pode ser usado, Ainda, por exemplo, a matéria-prima provida no processo pode ser na forma de esferas verdes preparadas a partir de componentes de combinação, tais como combinações selecionadas a partir daqueles descritos acima, ou pode ser provida pela provisão de uma ou mais camadas de uma combinação de um ou mais des- ses componentes, ou dos componentes em si.

As exigências para mistura e combinação dos componentes de- sejados em proporções apropriadas variarão, dependendo de outros parâ- metros requeridos para a realização do processamento de redução direta.

Alguém reconhecerá que qualquer número de parâmetros e técnicas de pro- cessamento de redução direta pode ser realizado usando-se o sistema de LHF10, e que a presente invenção não está limitada a qualquer processo de redução direta em particular. Muitos desses processos são descritos na téc- nica e, como tal, não serão descritos em maiores detaihes aqui. Contudo, as etapas variadas que podem se beneficiar do uso do sistema de LHF 10 de- vem ser descritas. A secagem da matéria-prima 88 geralmente é necessária. Por exemplo, a mistura e a combinação da matéria-prima 88 normalmente são realizadas em um estado úmido (por exemplo, a combinação pode conter de 5 a 15% de umidade). Se a matéria-prima 88 for aglomerada (por exemplo, formada em esferas ou briquetes), então, os aglomerados terão de ser secos sob condições cuidadosamente controladas para evitação de decrepitação, perda de integridade dos aglomerados e liberação de poeira em excesso.

Em sistemas convencionais de RHF, normalmente um sistema externo é usado para a formação dos aglomerados, e os aglomerados então são transferidos para o forno de RHF para um processamento de redução direta. Esses aglomerados secos são inerentemente frágeis e não podem ser prontamente transportados para tremonhas de alimentação, já que uma ruptura ocorre em ambos os alimentadores de rolete e de vibração, Essa ruptura geralmente é superada pela adição de quantidades excessivas de aglutinantes, tal como bentonita, ou pela adição de cal e usando-se um tra- tamento térmico estendido para o desenvolvimento de uma ligação de car- bonato, ou por outros métodos de pré-tratamento. Essas adições são dis- pendiosas e, também, no caso de bentonita, essas adições somam compo- nentes de formação de escória indesejáveis à mistura, que requerem agen- tes de fluxo adicionais e energia térmica para o processo. O carregamento de uma esfera "verde" (por exemplo, um aglo- merado não seco), se comparado com um aglomerado seco, é muito mais fácil. Os aglomerados não secos podem absorver múltiplas transferências sem ruptura excessiva ou formação de poeira, e podem ser mais facilmente transferidos para o forno. Contudo, a secagem dessas esferas verdes em um RHF é problemática pelo fato de haver um limite prático para o diâmetro de soleira e, se uma porção tiver que ser reservada para secagem, então, ela tem um efeito adverso sobre a produtividade relacionada ao produto fi- nal. Ainda, no RHF, a soleira em si é maciça e atinge temperaturas muito altas na zona de fusão final em um processamento de redução direta, Essas temperaturas altas ainda seriam altas demais no ponto de alimentação em um RHF para a aceitação de aglomerados úmidos sem uma decrepitação excessiva.

De acordo com a presente invenção, o sistema de LHF 10 supe- ra tais problemas de um sistema de RHF. Em primeiro lugar, os recipientes 15 são projetados para serem comparativamente leves com uma capacidade térmica relativamente baixa, de modo que no momento em que eles tiverem sido descarregados na extremidade de descarregamento 22 e retornados para a extremidade de carregamento 20, os recipientes vazios 15 foram res- friados até o ponto em que uma alimentação de aglomerado úmido de maté- ria-prima 88 fosse aceitável.

Em segundo lugar, a zona de preaquecimento 28 pode ser fa- cilmente implementada no sistema de LHF 10 pela mera adição de compri- mento ao aparelho de forno linear 12. Por exemplo, pelo envolvimento de uma seção de espaço e permitindo-se um calor latente nos recipientes 15 para secagem do aglomerado úmido provido afi, uma zona de preaqueci- mento como essa pode ser implementada. Conforme descrito previamente aqui, a zona de preaquecimento 28, ou uma zona de secagem, pode ser a- dicionada em seções modulares, dependendo das exigências necessárias de secagem. Em outras palavras, não há restrições quanto ao comprimento da zona de preaquecimento, diferentemente de no RHF.

Em terceiro lugar, a zona de preaquecimento 28 pode ser reali- zada usando-se gases excedentes a partir de uma ou mais outras zonas 26.

Por exemplo, se necessário ou desejável, uma porção dos gases exceden- tes quentes a partir do processo de redução direta na zona de forno 25, ou uma subzona da mesma, pode ser circulada através da zona de preaqueci- mento 28 para aceleração do processo de secagem.

Com respeito ao carregamento do aparelho de forno linear 12, preferencialmente, a matéria-prima 88 provida para o forno é distribuída uni- formemente através da largura do forno para a obtenção de uma redução eficiente e manutenção da produtividade. O sistema de LHF 10 permite o uso de componentes de alimentação prontos para uso e minimiza problemas de distribuição ali. Por exemplo, esses componentes de alimentação prontos para uso podem incluir alimentadores de rolete, de vibração, de cinta osci- lante e de cinta de correia sem-fim. Em contraste, um sistema de RHF deve lidar com um movimento diferencial entre as porções interna e externa da solei- ra circular que torna uma distribuição de alimentação uniforme muito difícil. O sistema de LHF 10 de acordo com a presente invenção pode duplicar qualquer ciclo térmico de tempo/temperatura usado em um sistema de RHF. Por exemplo, o aparelho de forno linear 12 pode ser dividido em tantas zonas 26 quanto requerido (por exemplo, pela provisão de várias dife- renças de temperatura através de uma ou mais zonas, e/ou pela instalação de estruturas defletoras opcionais 46). A recirculação de gases excedentes de uma zona para outra pode ser controlada tão facilmente em uma quanto na outra. Em outras palavras, o ciclo térmico na zona de preaquecimento 28, na zona de redução 30 e/ou na zona de fusão/derretimento 31 para a reali- zação de um processo de redução direta (por exemplo, um processo de for- mação de pelota metálica) pode ser facilmente controlado no sistema de LHF 10 de acordo com a presente invenção.

Ainda, o aparelho de forno linear 12 preferencial mente é projeta- do de modo que a distribuição de aparelho de modificação de temperatura 38 (por exemplo, queimadores a gás) seja simétrica. Isto geralmente é mos- trado nas figuras 2 e 3, onde cada zona 26 é provida com um número simé- trico de geradores a gás em cada lado do aparelho de forno linear 12. Assim, o sistema de LHF 10 provê uma vantagem significativa em relação a um sis- tema de RHF em que o posicionamento de queimadores para a obtenção de um aquecimento uniforme através de um leito de 3 a 4 metros de largura é muito difícil, por causa do diferencial entre a velocidade linear das bordas interna e externa do sistema de RHF. Um processo de redução direta geral- mente requer tempo e temperatura proximamente controlados, conforme a matéria-prima for movida através das zonas de processamento. Esse contro- ie é provido, pelo menos em parte, pela distribuição simétrica dos queimado- res (por exemplo, os queimadores simétricos tendo a capacidade de aplica- rem energia térmica uniforme introduzida nas zonas do sistema de LHF 10) como é prontamente obtido pelo projeto linear do sistema de LHF 10.

Pelo menos em uma modalidade, quando da redução da maté- ria-prima na zona de redução 30, e ainda pelo derretimento/pela fusão na zona 31, um material processado resultante é provido no recipiente 15, con- forme ele se move para a zona de resfriamento 34. O produto resultante do processo de redução direta usando-se o sistema de LHF 10, seja ele uma pepita de ferro metálica ou um outro produto resultante de um processo de redução direta, em muitos casos, precisa ser protegido de uma reoxidação, até ser resfriado o bastante para ser manipulado sob condições ambientes.

Por exemplo, em muitos processos de redução direta convencionais, as pe- lotas metalizadas são formadas, as quais são facilmente oxidadas. Embora um processo de redução direta de pepita de ferro produza uma pepita de ferro metálico que é bastante resistente à oxidação, geralmente, ainda pode ser necessário prover um material processado resfriado. Ainda, as pepitas de ferro metálico formadas usando-se processos de redução direta também devem ser resfriados o bastante para solidificarem, antes de poderem ser descarregadas na extremidade de descarregamento 22 do aparelho de forno linear 12.

Um sistema de RHF tem uma zona de resfriamento ou esfria- mento no final do ciclo, onde uma camisa de água é usada para resfriamento do material processado em um leito do mesmo para um nível aceitável para descarga. Isto é uma restrição adicional para o sistema de RHF, porque a área requerida para resfriamento tem um efeito direto sobre a área do siste- ma de RHF que pode ser usada para a produção do produto. Geralmente, um produto em um sistema de RHF é descarregado com resfriamento míni- mo e transferido para um sistema de resfriamento externo, sob uma atmos- fera controlada, para se prevenir uma oxidação. Em outras palavras, um res- friamento completamente na soleira de um sistema de RHF geralmente não é prático.

Bastante ao contrário, o sistema de LHF 10 de acordo com a presente invenção pode ser estendido fácil e economicamente para a provi- são de um resfriamento suficiente, de modo que o material processado pos- sa ser descarregado com uma preocupação mínima quanto a uma reoxida- ção e significativamente reduza problemas de manipulação de produto, cus- to e mantenha a integridade do produto.

Se o material processado do aparelho de forno linear 12 for de pelotas metalizadas convencionais, elas geralmente terão uma tendência a se reoxidarem, se entrarem em contato com o ar, enquanto elas estiverem quentes demais. A extensão da zona de resfriamento 34 em um sistema de LHF 10 é relativamente econômica. Ele pode ser alongado para a provisão de tempo suficiente para que o produto resfrie até o ponto em que o produto processado resultante não seja mais pirofórico. As temperaturas de descar- ga de produto mais baixas também simplificam problemas de manipulação a jusante.

Se o material processado for da forma de pepitas de ferro metá- lico, um resfriamento estendido na soleira poderá ser provido para se permi- tir um peneiramento direto do produto para remoção de escória e material carbonáceo de soleira para reciclagem, ou um resfriamento como esse pode ser suficiente quando a matéria-prima processada for resfriada para o ponto em que um resfriamento brusco com água pode ser aplicado. A seção de resfriamento 34 do aparelho de forno linear 12 pode ser configurada de qualquer maneira, de modo que seja adequada para a realização da função de resfriamento para o material processado passando através dali (por exemplo, o comprimento pode ser estendido para a provi- são de um resfriamento adequado). Por exemplo, a zona de resfriamento 34, conforme mostrado na figura 3, pode ser provida com água ou com um outro fluido adequado 63 para remoção de calor da zona 34. Por exemplo, prefe- rencialmente, uma camisa de água é usada para a provisão de um resfria- mento adequado. Essas camisas de água são prontamente conhecidas por aqueles versados na técnica e, como tal, não são descritas em detalhes a- qui. Ainda, por exemplo, a zona de resfriamento 34 pode utilizar outras téc- nicas para o resfriamento, tais como descarga da carga quente (por exem- plo, material processado) para um recipiente selado purgado com um gás inerte, tal como nitrogênio, ou o descarregamento da carga quente em um resfriador rotativo indireto e, então, o retorno do recipiente vazio para a ex- tremidade de carregamento 20 do forno. O descarregamento do material processado a partir de um sis- tema de RHF convencional é usualmente realizado usando-se, por exemplo, um furo rotativo resfriado a água. Se o material processado for de pelotas metalizadas uniformemente dimensionadas ou briquetes e estiver comple- tamente solidificado, um fuso rotativo poderá funcionar sem falhas. Contudo, se o produto contiver aglomerados e se fases de escória coalescida ou semi- líquida estiverem presentes, eles aderirão ao fuso ou se acumularão na so- leira, onde podem causar problemas de descarga.

Em contraste, a descarga de material processado a partir dos recipientes 15, de acordo com a presente invenção, pode ser realizada pelo menos em uma modalidade, pelo tombamento dos recipientes 15 em um ângulo alto e permitindo-se que o material processado deslize para fora. Ao se ter uma zona de resfriamento efetiva 34 (por exemplo, uma zona de res- friamento não restrita no comprimento, devido à natureza linear do sistema), um tempo suficiente pode ser permitido para uma solidificação completa de quaisquer componentes de produto fundidos, antes de o material processa- do ser descarregado, e uma descarga a partir dos recipientes 15 pode ser realizada de forma limpa. Conforme também descrito aqui, uma descarga por gravidade também pode ser combinada com uma assistência mecânica. O sistema de LHF 10 provê, pelo menos em uma modalidade, a vantagem de separação física da extremidade de alimentação fria do siste- ma, isto é, a extremidade de carregamento 20, da extremidade de produto quente do sistema, isto é, a extremidade de descarregamento 22. A separa- ção destas duas extremidades do sistema de LHF 10 é automática e tam- bém pode prover um layout simples para uma planta tendo um equipamento como esse. Por exemplo, o material processado a partir do sistema de LHF 10 pode ser alimentado a partir da extremidade de descarregamento 22 dire- tamente para um forno, por exemplo, um forno elétrico, para fusão final. Uma separação como essa da extremidade de carregamento 20 e da extremidade de descarregamento 22 não existe em um sistema de RHF ou mesmo em um sistema de PSH descrito na seção de Antecedentes da Invenção aqui.

Em um sistema de RHF, por exemplo, a matéria-prima 88 e o material pro- cessado são adicionados e descarregados, respectivamente, a partir do for- no na mesma região. Da mesma forma, por exemplo, em um forno de PSH, uma extremidade de descarregamento está diretamente adjacente a uma extremidade de carregamento de um outro forno emparelhado.

As figuras 6 a 8 mostram uma modalidade de um sistema de LHF 100 ilustrativo de acordo com a presente invenção, tal como descrito geralmente com referência às figuras 1 a 4. A figura 6A mostra uma vista em seção transversal lateral do sistema de LHF 100 tomada ao longo da linha 6- 6 da figura 7, ao passo que as figuras 6B e 6C mostram porções aumenta- das da figura 6A. A figura 7 mostra uma seção transversal final tomada atra- vés de uma zona 128 tomada ao longo da linha 7-7 do sistema de LHF 100 mostrado nas figuras 6A. A figura 8A mostra uma vista em seção transversal plana tomada imediatamente acima dos recipientes 115 viajando através do sistema de LHF 100 ao longo da linha 8-8 da figura 7, ao passo que as figu- ras 8B e 8C são vistas aumentadas de porções da figura 8A. O sistema de LHF 100 é operado sob o controle de um sistema de controle (não mostrado, mas o qual pode ser qualquer sistema adequado para controle da funcionalidade do forno) e inclui um aparelho de forno linear 112 se estendendo ao longo de um eixo geométrico longitudinal 111 do sis- tema de LHF 100. O aparelho de forno íinear 112 é operável para mover um ou mais recipientes 115 a partir de uma extremidade de carregamento 120 para uma extremidade de descarregamento 122 do sistema de LHF 100. Um aparelho de alimentação 113 (por exemplo, qualquer aparelho de alimenta- ção adequado, tais como alimentadores prontos para usar) é configurado para a provisão de uma matéria-prima 188 para um ou mais recipientes 115, de modo que a matéria-prima possa ser transportada através do aparelho de forno linear 112. A matéria-prima 188 é processada conforme o recipiente 115 for movido por um aparelho de movimento de recipiente 124 do aparelho de forno linear 112 através de uma ou mais zonas de processo 126 para a extremidade de descarregamento 122 ao longo do eixo geométrico longitu- dinal 111.

Na extremidade de descarregamento 122, um aparelho de des- carga/transferência 154 é usado para o descarregamento do material pro- cessado (por exemplo, por tombamento e ao se permitir que a gravidade descarregue o material processado a partir de um ou mais recipientes 115) e ainda para a transferência do recipiente vazio 115, após uma descarga para um aparelho de retorno de recipiente 114. Preferencialmente, o recipiente vazio 115 é retornado em uma posição vertical para a extremidade de carre- gamento 120. Ainda, preferencialmente, o recipiente vazio 115 é provido i- mediatamente para a extremidade de carregamento 120 diretamente abaixo do aparelho de forno linear 112. Em outras palavras, o aparelho de retorno de recipiente 114 é posicionado diretamente abaixo do aparelho de forno linear 112. Um aparelho de transferência 152 é usado para a transferência do recipiente vazio 115 para uma localização de modo que ele mais uma vez possa ser alimentado com matéria-prima 188 e provido para o aparelho de forno linear 112.

Conforme mostrado nas figuras 6 a 8, o aparelho de forno linear 112 se estendendo ao longo do eixo geométrico longitudinal 111 inclui uma ou mais zonas 126 para uso no processamento da matéria-prima 188 em um ou mais recipientes 115. O aparelho de forno linear 112 inclui uma estrutura de suporte de corpo 143 usada pelo menos em parte para a definição de uma ou mais zonas 126 (por exemplo, paredes estruturais de metal e uma outra estrutura de suporte). Conforme mostrado na figura 7, a estrutura de suporte de corpo 143 inclui vigas e painéis de metal configurados para a de- finição de um percurso linear se estendendo através de uma ou mais zonas 126 para processamento da matéria-prima 188 em um ou mais recipientes separados ou separáveis 115. Dependendo da funcionalidade das zonas em particular 126, e conforme mostrado na figura 7, um ou mais tipos de materi- al de isolamento 142 (por exemplo, revestindo uma ou mais porções da es- trutura de suporte de corpo) são empregados para ajudarem na manutenção de temperaturas altas em uma ou mais das zonas definidas pela estrutura de suporte de corpo 143. Por exemplo, as zonas de forno, tais como a zona de redução 130 e a zona de fusão/derretimento 132, são revestidas com um material de isolamento de fibra de alta temperatura.

Conforme mais bem mostrado nas figuras 6 e 7, o transporte de um ou mais recipientes separados ou separáveis 115 ao longo do percurso linear é provido pelo aparelho de movimento de recipiente 124 provido na forma de uma configuração com vigas móveis. Embora várias configurações com vigas móveis possam prover o transporte de um ou mais recipientes separados ou separáveis 115 ao longo do percurso linear através do apare- lho de forno linear 112, a configuração mostrada particularmente nas figuras 6 a 7 inclui uma configuração com vigas móveis de elevação e deslocamento que utiliza um projeto simples de cunha 220 e de rolete 224. O uso de vigas móveis de transporte 212 ajuda no movimento de um ou mais recipientes separados ou separáveis 115 através do aparelho de forno linear 112 ao longo do percurso linear. O arranjo mecânico para elevação e abaixamento das vigas po- de ser diferente, dependendo do tamanho do aparelho de forno linear 112 (por exemplo, o uso de pistões de elevação acionados hidráulicos ou de um sistema de braço de alavanca mecânico). Ainda, pode ser mesmo possível que um ou mais recipientes 115 possam ser movidos através do aparelho de forno linear 112 em roletes, ou suportados por uma corrente contínua pela provisão de um encamisamento resfriado a água para os suportes de rolete. A configuração com vigas móveis será descrita em maiores de- talhes com referência às figuras 6 a 7. Conforme mostrado ali, um recipiente 115, quando não suportado pela viga móvel de transporte 212, é suportado pelas porções de apoio lateral 213 e pela viga central isolada 210 (por e- xemplo, tais porções de apoio ou vigas podendo ser formadas de um materi- al de isolamento ou refratário). Geralmente, a viga central 210 é alinhada ao longo do eixo geométrico longitudinal 111 do aparelho de forno linear 112. A viga central 210 é suportada por uma estrutura de suporte de viga central 209 e as porções de apoio lateral 213 são suportadas pela estrutura de su- porte 245. Essa estrutura de suporte, juntamente com uma outra estrutura de suporte 246, define regiões seladas 259, onde mecanismos relativos ao movimento de vigas móveis de transporte 212 estão localizados. Essas regi- ões 259 são mecanicamente seladas usando-se uma estrutura de suporte, tal como uma ou mais das estruturas 245,246 e 209, de modo que gases do interior 261 do aparelho de forno linear 112 sejam impedidos de escaparem para o aparelho de forno linear 112 e, da mesma forma, o ar ambiente seja impedido de entrar no interior 261 do aparelho de forno linear 112.

Conforme mostrado nas figuras 6A a 6C, uma série de cunhas 220 é suportada nas aberturas definidas 259 por uma estrutura de suporte de cunha 226 incluindo uma viga de movimento 227. A viga de movimento 227 é provida com um movimento por meio do aparelho hidráulico 240 e é deixada rolar no roiete 249 de estrutura de suporte de cunha 226. As cunhas 220 não são mostradas na figura 7, embora tais cunhas 220 sejam mostra- das montadas na viga de movimento 227 de estrutura de suporte de cunha 226 nas figuras 6A a 6C. O movimento de viga de movimento 227 é acoplado através das vigas móveis de transporte 212 por meio de um acoplador de viga móvel 229. O acoplador de viga móvel 229 inclui os roletes 224, os quais são con- figurados para rolarem as cunhas 220 para cima e para baixo, conforme a viga móvel operar. Os roletes 224 são acoplados de forma pivotante em um ponto de pivô 225 a uma viga transportadora 228 por placas de suporte 233, com uma extremidade das placas de suporte 233 sendo acoplada de forma pivotante em um ponto de pivô 225 a roletes 224 e a outra extremidade da placa sendo fixada à viga transportadora 228. Um acoplamento de pivô 231 é usado para acoplamento da viga transportadora 228 a um cavado 230 o qual define uma abertura para suporte do material isolado de vigas móveis de transporte 212. Um aparelho hidráulico 241 é acoplado na extremidade de carregamento 120 de uma maneira que mova o cavado 230 suportando as vigas móveis de transporte 212.

Usando-se o movimento da viga de movimento 227 e das vigas móveis de transporte 212 conforme controlado pelos aparelhos hidráulicos 240 e 241, o transporte dos recipientes 115 é provido ao longo do percurso linear de um aparelho de forno linear 112. Por exemplo, conforme as cunhas 220 são movidas em direção à extremidade de carregamento 120 pelo apa- relho hidráulico 240, as vigas móveis de transporte 212 (isto é, suportadas pela viga transportadora 228 transportada pelo rolete 224) são elevadas con- forme o 224 é rolado sobre as cunhas 220 imprimindo uma elevação às vi- gas de transporte 212 e aos recipientes 115 em direção à extremidade de descarregamento 122 (por exemplo, de 15,24 a 30,48 cm (6 a 12 polegadas) de de movimento). Uma reversão desses movimentos utilizando-se os apa- relhos hidráulicos 240 e 241 provê o abaixamento dos recipientes 115, de modo que eles se apoiem sobre as porções de apoio lateral 213 e a viga central 210 e mova as vigas móveis 212 em direção à extremidade de carre- gamento 120 do sistema de LHF 100, antes da repetição do ciclo de eleva- ção e translação o qual move um ou mais recipientes 115 em direção à ex- tremidade de descarregamento 122. O sistema de LHF 100 mostrado nas figuras 6 a 8 é configurado nesta modalidade em particular para uso em um processo de redução direta.

Esses processos de redução direta são bem conhecidos na técnica e não serão descritos em maiores detalhes aqui. Contudo, devido ao fato de o pro- cesso de redução direta requerer várias técnicas de processamento e zonas 126 para a realização desse processamento, uma descrição breve com res- peito a cada uma das uma ou mais zonas 126 mostradas na modalidade de exemplo de sistema de LHF 100 será descrita. O aparelho de forno linear 112 inclui uma zona de alimentação 127. A zona de alimentação 127 é con- figurada para receber um ou mais recipientes 115 e prover a inserção de recipientes 115 no forno através de uma porta selada ou invólucro 129 para minimização da infiltração de ar ambiente no forno e também provê uma zo- na de compensação de temperatura, de modo que os recipientes 115 e a carga não sejam imediatamente expostos às altas temperaturas da zona de preaquecimento 128.

Por exemplo, conforme mostrado na figura 6B, uma seção de rolete 125 da zona de alimentação pode ajudar no recebimento dos recipien- tes 115 através de uma abertura 149 na extremidade de carregamento 120. A abertura ou entrada 149 para o forno pode ser aberta ou fechada usando- se um aparelho de fechamento 129. Por exemplo, o aparelho de fechamento 129 pode ser uma cortina de fibra de cerâmica, uma porta de compósito de refratário, uma comporta corrediça vertical ou um painel, com um ou mais tipos de atuadores operáveis para a abertura e o fechamento da abertura de entrada 149 para a zona de alimentação 127. Alguém reconhecerá que qualquer mecanismo adequado para a abertura e o fechamento da abertura de entrada 149 para a zona de alimentação 127 para minimização do esca- pe de gases de forno ou da entrada de ar ambiente pode ser utilizado (por exemplo, o aparelho de transferência 152 ou a estrutura 171 pode ser usado para se elevar fisicamente o aparelho de fechamento 129, conforme o reci- piente for elevado em posição para ser inserido no forno 112). A estrutura 131 do aparelho de forno linear 112 define uma aber- tura para se permitir que os recipientes 115 passem a partir da zona de ali- mentação 127 para uma zona de preaquecimento 128 do aparelho de forno linear 112. Estruturas defletoras opcionais 146 podem ser utilizadas para a criação de zonas adicionais, incluindo uma zona de redução 130 e uma zona de fusão/derretimento 132, para processamento da matéria-prima 188 em um ou mais recipientes 115. Além disso, tais estruturas defletoras 146 permi- tem a transferência de gases de uma zona para uma outra zona e também para a zona de preaquecimento 128.

Conforme descrito de forma similar com referência à figura 1, um conduto ou um cano de chaminé 140 provê a exaustão de gases neste forno projetado com fluxo em contracorrente. O bloco de componente de descarga 141 é representativo dos componentes requeridos para assistência nessa descarga de gases de exaustão quentes. Por exempio, esses componentes para pelo menos uma modalidade foram descritos com referência à figura 1 e não serão descritos em detalhes adicionais com referência às figuras 6 a 8.

Conforme descrito previamente aqui, a zona de preaquecimento 128 provê um preaquecimento ou uma secagem de matéria-prima úmida em um processo de redução direta. Por exemplo, além da secagem do material, um processo de preaquecimento como esse seca componentes voláteis na matéria-prima 188. Nessa modalidade de exemplo em particular, a zona de preaquecimento 128 pode ser mantida a uma temperatura de em torno de 538eC a 1093EC (1000QF a 20005F) por queimadores a gás 138 posicionados ali e controlados pelo controlador (não mostrado), tal como através do uso de termopares montados no teto 199. Conforme alguém versado na técnica prontamente reconhecerá, vários sensores podem ser utilizados com o apa- relho de forno linear 112 para uso no controle da atmosfera no interior 261 do mesmo. Por exemplo, sensores de dióxido de carbono, de monóxido de carbono e de oxigênio podem ser usados para a monitoração e o controle do potencial de redução da atmosfera do forno. Ainda, janelas de visita 139 po- dem ser incluídas em uma ou mais das zonas, para a provisão de um exame visual do interior 261 de porções do aparelho de forno 112.

Os recipientes 115 então são movidos ao longo do percurso li- near do aparelho de forno linear 112 a partir da zona de preaquecimento 128 para uma zona de redução 130, onde um processo de redução química o- corre, para redução da matéria-prima 188 (por exemplo, um material portan- do ferro, tal como óxido de ferro). Geralmente, por exemplo, a temperatura dentro da zona de redução 130 é mantida a uma temperatura na faixa de em torno de 982QC (1800-F) a em torno de 1316-C (2400QF), usando-se um con- trolador (não mostrado) e um ou mais sensores, tais como os termopares 199, e ainda com o uso dos queimadores a gás 138. A partir da zona de redução 130, um ou mais recipientes 115 são transportados para a zona de fusão/derretimento 132, a qual é mantida a uma temperatura mais alta do que as outras zonas, para a provisão de fusão e derretimento de partículas no processo de redução direta, para re- sultar, por exemplo, em pepitas de ferro metálico. A temperatura na zona de fusão/derretimento 132 é mantida a uma temperatura na faixa de em torno de 1204eC (2200Ψ) a em tomo de 1482eC (2700Ψ) através do uso, por e- xemplo, de queimadores a gás 138, termopares 199 e do controlador (não mostrado).

Conforme descrito em outro lugar aqui, após a formação, por exemplo, de pepitas de ferro metálico em um processo de redução direta, esse material processado geralmente é resfriado. Como tal, um ou mais re- cipientes 115 são providos a partir da zona de fusão/derretimento 132 para uma zona de resfriamento 134 através de uma abertura definida pelos ele- mentos de estrutura 151 que se estendem para baixo em direção ao apare- lho de movimento de recipiente 124. A zona de resfriamento 134 preferenci- almente é configurada como uma camisa de água, onde a água é provida para a zona de resfriamento 134, aquecida através da transmissão de calor da matéria-prima processada para a água, com a água aquecida sendo trans- portada a partir da zona de resfriamento 134. Essas camisas de água são pron- tamente conhecidas, estão disponíveis e/ou descritas em uma variedade de configurações e não precisam ser descritas em detalhes adicionais aqui.

Um ou mais recipientes 115 são transferidos a partir da zona de resfriamento 134 com o uso de um mecanismo de assistência de rolete 133.

Um mecanismo de fechamento atuado 135 é provido na saída 181 da zona de resfriamento 134, para se evitar que o ar ambiente entre na zona e tam- bém impedindo os gases de escaparem dali. O mecanismo de fechamento atuado 135 pode ser similar ou diferente em relação ao fechamento atuado 129 e incluir qualquer aparelho adequado para a minimização de um movi- mento de ar ou de gás através da saída 181.

Um ou mais recipientes 115, após um processamento da maté- ria-prima 188 provida ali, são transportados a partir da zona de resfriamento 134 para o aparelho de descarga e de transferência 154, O aparelho de des- carga e de transferência 154, conforme mostrado em uma modalidade de exemplo, inclui uma plataforma de transferência 161 (por exemplo, uma pla- taforma compreendendo uma pluralidade de mancais de esferas em uma superfície superior da mesma, conforme mais bem mostrado na figura 8C, e ainda incluindo estruturas de parede 162, conforme mostrado na figura 6C) para ajudar na transferência de recipientes 115 a partir da extremidade de descarregamento 122 do aparelho de forno linear 112 para o aparelho de retorno de recipiente 114, para retorno de recipientes vazios 115 para a ex- tremidade de carregamento 120 do sistema de LHF100.

Antes dessa transferência para o aparelho de retorno de recipi- ente 114, o material processado é descarregado usando-se a gravidade. Por exemplo, o recipiente 115, incluindo o material processado (por exemplo, pepitas de ferro metálico) é elevado para um ângulo predeterminado em par- ticular 164 por um aparelho hidráulico 165, A plataforma de transferência 161 é pivotável em torno de um ponto de pivô 163 para se permitir uma rota- ção da plataforma de transferência 161 para um ângulo 164, Qualquer mate- rial processado então pode ser provido por gravidade para um recipiente de coleta 155 para uso, por exemplo, na transferência para um ou mais apare- lhos adicionais. Alguém versado na técnica reconhecerá que vários disposi- tivos de assistência mecânicos também podem ser usados para se limpar o material processado do recipiente 115, se necessário.

Após o retorno do recipiente vazio 115 para a horizontal a partir do ângulo 164, um aparelho hidráulico 167 é usado para se abaixar a plata- forma de transferência 161 para se permitir a transferência do recipiente va- zio 115 para o aparelho de retorno 114. O recipiente vazio 115 então é trans- ferido para o dispositivo de carrinho transportador 168 usando-se a gravida- de com um alinhamento apropriado por blocos de guia e centralização ou roletes 169. Ainda, embora o recipiente 115 possa ser movido para o dispo- sitivo de carrinho transportador 168 por gravidade, outros dispositivos de assistência mecânicos (por exemplo, um movimento impresso por cabo, uma cinta ou qualquer outro mecanismo de movimento) podem ser usados em combinação para a provisão do recipiente 115 para o dispositivo de carrinho transportador 168 do aparelho de retomo de recipiente 114. Alguém reco- nhecerá que, embora um carrinho transportador seja usado nesta modalida- de em particular, o recipiente 115 pode ser transportado para a extremidade de carregamento 152 sem um carrinho em uma ou mais outras modalidades da presente invenção. 0 aparelho de retorno de recipiente 114 inclui uma estrutura de aparelho de retorno 185 suportada em um calço 116 além das estruturas de parede 187, para retenção e direcionamento do recipiente 115, durante seu retorno para a extremidade de carregamento 120 do sistema de LHF 100. O aparelho de retorno de recipiente 114 ainda inclui o dispositivo de carrinho transportador 168 e um aparelho de cabo incluindo roletes 182 e o cabo 183 acionado por um aparelho motor 196 usado para se imprimir movimento ao cabo 183, o qual é afixado de alguma maneira ao dispositivo de carrinho transportador 168 e, portanto, é usado para se imprimir movimento ao reci- piente vazio 115. Usando-se o aparelho de retorno de recipiente 114, o reci- piente é movido em direção à extremidade de carregamento 120 do sistema de LHF 100. O aparelho acionado por cabo pode ser usado por causa da natureza de peso relativamente leve da natureza horizontal e não de movi- mento próprio dos recipientes 115. Contudo, alguém versado na técnica re- conhecerá que um mecanismo de cinta ou qualquer outro aparelho de trans- ferência pode ser usado para se moverem os recipientes 115 (seja em um carrinho ou sozinhos) para a extremidade de carregamento (por exemplo, um aparelho de transporte pode estar localizado e ser operável abaixo do aparelho de forno linear 112). O dispositivo de carrinho transportador 168 pode ser qualquer aparelho adequado para o recebimento de um recipiente vazio e a provisão de um suporte adequado para ele durante um transporte. Por exemplo, o dispositivo de carrinho 168 pode incluir um ou mais dos recursos a seguir: uma porção de fundo plana acoplada ao cabo 183, uma ou mais paredes laterais (por exemplo, se estendendo a partir da porção de fundo) para re- tenção do recipiente vazio no dispositivo de carrinho 168, conforme ele for transportado, um aparelho para ajudar no recebimento do recipiente 115 ou no movimento do recipiente para um outro aparelho (por exemplo, roletes, mancais de esferas, hidráulica, etc.). Alguém reconhecerá que o dispositivo de carrinho pode ser configurado de qualquer número de maneiras diferen- tes, formatos e tamanhos, e que a presente invenção não está limitada a qualquer configuração em particular.

Uma outra modalidade de carrinho transportador 200 que pode ser usada de acordo com a presente invenção é mostrada nas figuras 9A a 9E, As figuras 9A a 9E mostram várias vistas do carrinho transportador 200 e os recursos associados de um aparelho de retorno de recipiente que po- dem ser usados em uma ou mais modalidades da presente invenção. A figura 9A é uma vista plana do carrinho transportador 200 mostrado em um par de trilhos 202 (por exemplo, canais de ferro em ângulo ou qualquer outra estrutura de trilha adequada para suporte e/ou para se permitir que as rodas viajem nela) para guiar o carrinho transportador 200. O carrinho transportador 200 inclui um conjunto de rodas externas 211 que suportam um quadro de carrinho 215 (por exemplo, quatro rodas externas nos cantos de um quadro geralmente quadrado). O carrinho transportador 200 ainda inclui um conjunto de rodas de transferência 212 no interior do carrinho transportador 200 para o recebimento de um recipiente 115 ali. O conjunto de rodas de transferência 212 inclui uma pluralidade de pares de rodas de transferência; cada par de rodas de transferência é portado por um eixo flutuante 213 que é livre para se mover para cima e pa- ra baixo (isto é, verticalmente) nas fendas 218 em bordas opostas de quadro de carrinho 215 (mais bem mostrado nas figuras 9C e 9E). Por exemplo, em uma modalidade, o carrinho transportador 200 inclui quatro pares de rodas de transferência 212 com cada par portado por um eixo flutuante 213 que são livres para se moverem para cima e para baixo nas fendas 218 (por e- xemplo, em torno de 2,54 cm (Γ). A figura 9B é uma vista frontal do carrinho transportador 200 mostrando as rodas externas 211 correndo nos trilhos 202 portando o qua- dro de carrinho 215 que suporta as rodas de transferência rodando livres 212, Um recipiente 115 é mostrado se apoiando nas rodas de transferência 212 (por exemplo, tal como na extremidade de descarregamento 122 do sis- tema de LHF 100). Por exemplo, pode ser permitido que um recipiente 115 deslize por gravidade sobre o carrinho transportador 200 a partir do aparelho de transferência 154 com as rodas ajudando no recebimento do recipiente 115. A figura 9C é uma vista lateral do carrinho transportador 200 mostrada nesses trilhos 202 com um recipiente 115 se apoiando nas rodas de transferência 212 do mesmo. Conforme mostrado aqui, quando o recipi- ente 115 é recebido na extremidade de descarregamento 122 do sistema de LHF 100, o peso sobre um ou mais recipientes separados ou separáveis 15 move os eixos flutuantes 213 em direção ao fundo das fendas 218. Durante o retorno do recipiente 115 para a extremidade de carregamento 120, os eixos 213 se apoiam no fundo das fendas 218 e as rodas 212 não estão em movimento. A figura 9D é uma vista de topo de uma placa de descarga 219 localizada entre os trilhos 202 de um aparelho de retorno de recipiente em direção à extremidade de carregamento 120 do sistema de LHF 100. A placa de descarga 219 inclui um conjunto de rampas 220 em posições correspon- dentes ao conjunto de rodas de transferência 212 para uso em uma descar- ga de um recipiente 115 do carrinho transportador. A figura 9E é uma vista lateral do carrinho transportador 200 mostrado no momento da descarga do recipiente a partir do carrinho trans- portador 200 e sobre o aparelho transferência 154 na extremidade de carre- gamento 120 do forno de LHF usando-se a placa de descarga da figura 9D (com apenas duas das rodas de transferência usadas por clareza e simplici- dade).

Nesta modalidade de carrinho transportador da presente inven- ção, conforme o carrinho 200 se aproxima da extremidade de carregamento 120 onde a placa de descarga 219 está localizada, as rodas de transferência 212 sobem (por exemplo, de preferência simultaneamente) pelas rampas 220 para propelirem o recipiente 115 para frente, e para fora do carrinho transportador 200 e sobre o aparelho de transferência 152 para serem movi- das para a entrada para o aparelho de forno 112. As setas na figura 9E indi- cam a velocidade relativa do recipiente 115 em oposição àquela do carrinho transportador na descarga. Em outras palavras, os eixos 213 são elevados nas fendas 218, conforme um contato ocorre entre as rodas de transferência 212 e as rampas 220. Este contato imprime um efeito de rolamento sobre as rodas de transferência 212 movendo o recipiente 115 na direção das setas.

Geralmente, com referência adicional à configuração mostrada nas figuras 6 a 8, na extremidade de carregamento 120 do sistema de LHF 100, o aparelho de transferência 152 é usado para a transferência do recipi- ente vazio 115 a partir do aparelho de retomo de recipiente 114 para a aber- tura de entrada 149 da zona de alimentação 127 para inserção ali. Conforme mostrado na figura 6B, o aparelho de transferência 152 inclui um aparelho hidráulico 173 elevando e abaixando a plataforma de transferência 171 (por exemplo, uma plataforma de transferência tendo uma pluralidade de man- cais de esfera em uma superfície da mesma para mecanicamente ajudarem na transferência dos recipientes 115). O aparelho hidráulico 173 é operável para o abaixamento da plataforma de transferência 171 para um nível para recebimento de um recipiente vazio 115 a partir do aparelho de retorno de recipiente 114 e para movimento do recipiente vazio para um nível mais alto, conforme necessário, para inserção do recipiente 115 na zona de alimenta- ção 127, Em uma modalidade, um aparelho de empurrar 174 pode ser usado para ajudar na transferência do recipiente 115 a partir da plataforma de transferência 171 e para a zona de alimentação 127 com a assistência do aparelho de rolete 125, Conforme mostrado na figura 8B, uma pluralidade de transporta- dores de rolete 270A e 270B é provida para inserção de recipientes carrega- dos (por exemplo, recipientes pré-carregados em transportadores 270A) pa- ra a linha de recipientes sendo processados e remoção de recipientes quen- tes (por exemplo, recipientes vazios nos transportadores 270B) a partir da linha de recipientes sendo processados. Nesta modalidade em particular, este arranjo é provido para uma operação do tipo de semilote, por exemplo, de um forno de protótipo. Será reconhecido por alguém versado na técnica que essas operações (por exemplo, carregamento dos recipientes de retorno quentes e remoção e substituição de recipientes quentes danificados) po- dem ser realizadas "em linha" em uma operação em escala comercial plena.

Ainda, será reconhecido que o escalonamento do sistema de LHF 100 é muito mais fácil do que outros projetos, devido à sua natureza linear.

Alguém reconhecerá que as zonas de forno geralmente são cri- adas de uma maneira simétrica na modalidade de exemplo, de modo que uma ou mais seções dessas zonas possam ser adicionadas dependendo do processamento necessário para a matéria-prima. Ainda, como este é um sistema linear, o percurso linear pode ser estendido de modo que zonas de forno mais longas de preaquecimento, alimentação, resfriamento ou adicio- nais possam ser facilmente adicionadas pela inserção de unidades modula- res adicionais configuradas para a funcionalidade requerida.

Em uma modalidade, um recipiente 115 que precisa ser recircu- lado pode ser removido da plataforma de transferência 161 na extremidade de descarregamento 122, antes de seu retorno para a extremidade de carre- gamento 120 usando-se o aparelho de retorno de recipiente 114. Além dis- so, vários outros conceitos de transferência para remoção de um recipiente 115 e/ou inserção de um recipiente diferente no seu lugar podem ser provi- dos como modificações para o sistema de LHF 100 em uma ou mais locali- zações variadas do sistema (por exemplo, na extremidade de carregamento 120, na extremidade de descarregamento 122 ou mesmo em uma localiza- ção entre elas).

Todas as patentes, os documentos de patente e as referências citadas aqui são incorporados em sua totalidade como se fossem incorpora- dos separadamente. Esta invenção foi descrita com referência a modalida- des ilustrativas e não tem por significado ser construída em um sentido limi- tatívo. Conforme descrito previamente, alguém versado na técnica reconhe- cerá que outras várias aplicações ilustrativas podem usar as técnicas, con- forme descrito aqui, para se tirar vantagem das características benéficas das partículas geradas dessa forma. Várias modificações das modalidades ilus- trativas, bem como modalidades adicionais da invenção serão evidentes pa- ra pessoas versadas na técnica, mediante uma referência a esta descrição.

Claims (19)

1. Método para uso no processamento de matéria-prima, onde o método compreende: o fornecimento de um aparelho de forno linear (12) que se es- tende ao longo de um eixo geométrico longitudinal (11) entre uma extremi- dade de carregamento (20) e uma extremidade de descarregamento (22), onde o aparelho de forno linear (12) compreende pelo menos uma zona de forno (25) posicionada ao longo do eixo geométrico longitudinal (11); o fornecimento de uma pluralidade de recipientes separados ou separáveis (15), cada recipiente compreendendo material refratário; e o fornecimento de matéria-prima compreendendo uma mistura de oxido de ferro e materiais carbonáceos para dentro de um ou mais dos recipientes da pluralidade de recipientes separados ou separáveis (15) na extremidade de carregamento (20) do aparelho de forno linear (12); caracterizado por compreender ainda: o movimento dos um ou mais recipientes separados ou separá- veis (15) através da pelo menos uma zona de forno (25) e para a extremida- de de descarregamento (22) do aparelho de forno linear (12) e, dentro do aparelho de forno linear, i) o pré-aquecimento da matéria prima, ii) a redução do oxido de ferro resultando em material processado nos um ou mais recipi- entes separados ou separáveis (15), e iii) a fusão e derretimento do material processado para formar ferro metálico e escória; a descarga do material processado a partir dos um ou mais reci- pientes separados ou separáveis (15) resultando em um ou mais recipientes vazios; e o retorno dos um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento (20) do aparelho de forno linear (12) para o recebimento de matéria-prima adicional.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: antes da etapa de fornecimento de matéria prima, o fornecimento de materiais carbonáceos para soleira de forno para dentro de um ou mais dos recipientes da pluralidade de recipientes separados ou separáveis (15).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecimento do aparelho de forno linear (12) com- preende o fornecimento de um aparelho de forno linear que inclui pelo me- nos uma zona de preaquecimento (28), dita pelo menos uma zona de forno, e uma zona de resfriamento (34) posicionadas ao longo do eixo geométrico longitudinal entre a extremidade de carregamento (20) e a extremidade de descarregamento (22).

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecimento de um aparelho de forno linear compre- ende o fornecimento de um aparelho de forno linear que inclui dita pelo me- nos uma zona da zona de preaquecimento (28), a pelo menos uma zona de forno e a zona de resfriamento (34) configuradas usando-se múltiplas se- ções lineares modulares correspondentes à zona em particular sendo confi- gurada para permitir um aumento de comprimento ou um encurtamento de pelo menos uma zona ao longo do eixo geométrico longitudinal.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os um ou mais recipientes separados ou separáveis (15) com- preendem um ou mais recipientes separados ou separáveis passivos, em que os um ou mais recipientes separados ou separáveis passivos carecem de mobilidade própria.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de movimentar os um ou mais recipientes separados ou separáveis (15) compreende o movimento de um ou mais recipientes sepa- rados ou separáveis (15) usando-se uma configuração de vigas caminhan- tes, em que cada um dos um ou mais recipientes separados ou separáveis é suportado por uma ou mais vigas de transporte da configuração de vigas caminhantes, a medida que os um ou mais recipientes separados ou sepa- ráveis (15) são movidos ao longo do eixo geométrico longitudinal do apare- lho de forno linear (12) e através da pelo menos uma zona de forno (25).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que uma ou mais das vigas de transporte compreendem um material de isolamento (42) em contato com um ou mais recipientes separados ou separáveis (15).

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a configuração de vigas caminhantes é selada mecanicamente.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de descarga do material processado de um ou mais re- cipientes separados ou separáveis (15) compreende o tombamento dos um ou mais recipientes separados ou separáveis (15) para descarregar do mate- rial processado usando-se pelo menos a gravidade.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de retorno dos um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento (20) do aparelho de forno linear (12) com- preende o retorno imediato dos um ou mais recipientes vazios para a extre- midade de carregamento (20) do aparelho de forno linear (12).

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de retorno dos um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento (20) do aparelho de forno linear (12) com- preende retornar os um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear em um estado vertical.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de retorno dos um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento (20) do aparelho de forno linear (12) com- preende retornar os um ou mais recipientes vazios para a extremidade de carregamento do aparelho de forno linear usando-se um aparelho de retorno de recipiente (14) localizado diretamente abaixo do aparelho de forno linear (12).

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende a remoção de um ou mais dos ditos um ou mais recipientes vazios e a substituição dos um ou mais recipientes vazios removidos por um ou mais recipientes vazios dife- rentes.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecimento de uma pluralidade de recipientes separados ou separáveis compreende o fornecimento de pelo menos um dos um ou mais recipientes separados ou separáveis tendo uma subestrutu- ra subjacente suportando um material refratário.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecimento de uma pluralidade de recipientes separados ou separáveis compreende o fornecimento da subestrutura sub- jacente tendo um painel de fundo plano flutuante acoplado a uma porção de quadro, de modo que seja permitido que o painel de fundo plano flutuante se expanda em relação à porção de quadro.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de fornecimento de uma pluralidade de recipientes separados ou separáveis compreende o fornecimento da subestrutura sub- jacente tendo um painel de fundo plano que tem uma ou mais aberturas de fenda definidas ali.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-aquecimento da matéria prima compreende o pré-aquecimento da matéria prima a uma temperatura de 538°C a 1093°C (1000 *F a 2000 T).

18. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de redução do oxido de ferro compreende o aque- cimento da matéria prima a uma tempertura de 982Ό a 1316Ό (1800 T a 2400 *F)

19. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de fusão e derretimento do material processado para formar ferro metálico e escória compreende o aquecimento do resultan- te ferro metálico e escória a uma temperatura de 1204Ό a 1482Ό (2200 *F a 2700 T).