BRPI0710809A2

BRPI0710809A2 - processo e usina de fundição direta para produção do metal fundido proveniente de um material de alimentação metalìfero

Info

Publication number: BRPI0710809A2
Application number: BRPI0710809-5A
Authority: BR
Inventors: Neil John Goodman
Original assignee: Tech Resources Pty Ltd
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2011-08-16
Also published as: CA2648591A1; EP2010681A4; AU2007242070B2; CN101473049A; EP2010681A1; WO2007121531A1; US20090320647A1; US7976610B2; AU2007242070A1

Abstract

<B><UM>PROCESSO E USINA DE FUNDIçãO DIRETA PARA PRODUçAO DO METAL FUNDIDO PROVENIENTE DE UM MATERIAL DE ALIMENTAçãO METALìFERO<MV><D>. Um processo de fundição direta para produção de metal fundido proveniente de um material de alimentação metalífero em um vaso de fundição direta é divulgado. O processo inclui o uso de um fluxo de gás gerado proveniente do vaso como um gás de combustível (i) em fornos para gerar um sopro de ar quente ou ar enriquecido com oxigênio para o processo e (ii) um aparelho de recuperação de calor dissipado para que gere evaporação para o processo. O processo também incluí controle de pressão em um vaso para controle de pressão de um fluxo de gás gerado quando o processo é produção de metal fundido.

Description

"PROCESSO E USINA DE FUNDIÇÃO DIRETA PARA PRODUÇÃO DQ METAL·FUNDIDO PROVENIENTE DE UM MATERIAL· DE ALIMENTAÇÃOMETALíFERO"

A presente invenção refere-se a um processo defundição direta de banho baseado em fusão e a uma Usinapara produção de metal fundido em um vaso de fundiçãodireta.

Em particular, a presente invenção refere-se aocontrole da pressão em um vaso de fundição direta.

A presente invenção refere-se particularmente,embora de nenhuma maneira exclusivamente, a processos defundição direta de banho baseado em fusão para produção deferro fundido a partir de material de alimentaçãometalifero que contém ferro, tal como minérios de ferro,minérios de ferro parcialmente reduzidos e fluxos dedissipação contendo ferro (por exemplo, a partir de Usinade produção de aço).

Um processo de fundição direta de banho baseadoem fusão é geralmente referido como o processo de FusãoHI. No contexto de produção de ferro fundido, o processo de

Fusão HI inclui as etapas de:

(a) formar um banho de ferro e escória fundidosem um vaso de fundição direta;

(b) injetar dentro do banho: (i) um material dealimentação metalifero, tipicamente minério de ferro sob aforma purificada e (ii) um material carbonado sólido,tipicamente carvão em pedra, que atua como uma redução dematerial de alimentação metalifero e de uma fonte deenergia; e

(c) material de alimentação metalifero derretidopara ferro no banho.

O termo "fusão" é ora compreendido comosignificando o processamento térmico em que as reaçõesquímicas que reduzem óxidos de metal ocorrem para produzirmetal fundido.

Na Fusão HI são injetados material de alimentaçãometalifero de processo e material carbonado sólido dentrodo banho de fusão através de um número de setas / bocais osquais estão inclinados verticalmente para estenderdescendentemente e internamente através da parede lateraldo vaso de fundição direta e em uma região mais baixa dovaso para transferir pelo menos parte do material desólidos dentro da camada de metal na parte inferior dovaso. Um sopro de gás contendo oxigênio quente, tipicamentear ou ar enriquecido com oxigênio, é injetada dentro de umaregião superior do vaso através de uma seta descendente dealargamento para causar a pós- combustão de gases de reaçãoliberados a partir do banho de fusão na região superior dovaso. Tipicamente, no caso de produção de ferro fundido, oar quente ou o ar enriquecido com oxigênio estão a umatemperatura na ordem de 1200 °C e são gerados em fornos desopro quente. Gases gerados que resultam a partir de pós-combustão de gás de reação no vaso são retirados da regiãosuperior do vaso através de um canal de gás gerado. O vasoinclui os painéis refratários de refrigeração de águaalinhados na parede lateral e na cobertura do vaso e a águacircula continuamente através dos painéis em um circuitocontinuo.

0 processo de Fusão HI permite grandesquantidades do ferro fundido, tipicamente pelo menos 0,5Mt/a, a serem produzidas por fundição direta em um únicovaso compacto.

Entretanto, a fim alcançar taxas de produção deferro de alta fusão no processo de Fusão HI é necessário(a) gerar e transportar grandes quantidades de ar quente oude ar enriquecido com oxigênio e de gás portador (para ainjeção de sólidos) para o vaso de fundição direta, (b)transportar grandes quantidades de material de alimentaçãometalifero, tais como materiais de alimentação contendoferro, para o vaso, incluindo a geração e o transporte degrandes quantidades de gás portador para o vaso (c)transportar grandes quantidades de gás gerado quente apartir do vaso, (d) transportar grandes quantidades deferro e escória fundidos produzidos no processo longe dovaso e (e) circular grandes quantidades de água através dospainéis de refrigeração de água - tudo dentro de uma árearelativamente confinada.

À vista do acima, taxas de produção de ferro dealta fusão exijem uma usina de Fusão HI que inclui (a) umvaso de fundição direta pressurizado e um equipamentoauxiliar tal como funis de fechamento para fornecermateriais de alimentação sólidos ao vaso e ao equipamentode controle de pressão no canal de gás gerado do vaso, (b)fornos que produzem a taxa de fluxo elevado de ar quente oude ar enriquecido com oxigênio para o vaso e (c)equipamento de tratamento de gás gerado capaz de processaras grandes quantidades de gás gerado descarregadas do vaso.

O controle de pressão no vaso de fundição diretadurante a produção de metal fundido é uma questãoimportante para o processo de Fusão HI descrito acima.

Em termos gerais, a presente invenção provê umprocesso direto de fundição para produção de metal fundidoa partir de um material de alimentação metalifero em umvaso de fundição direta que inclui utilização de um fluxode gás gerado a partir do vaso como um gás de combustívelpelo menos em um (i) forno para gerar um sopro quente de arou de ar enriquecido com oxigênio para o processo e (ii) umaparelho de recuperação de calor dissipado para gerar aevaporação para o processo e igualmente inclui a pressão decontrole no vaso por controle de pressão no fluxo de gásgerado enquanto o processo está produzindo metal fundido.

Mais particularmente, a presente invenção provêum processo de fundição direta para produzir o metalfundido a partir de um material de alimentação metaliferoem um vaso de fundição direta que inclui:

(a) material de alimentação metalifero defundição direta acima da pressão atmosférica em um vaso defundição direta que contém um banho de fusão de metal e daescória e que produz saídas de processo de metal fundido,escória fundida, e um gás gerado, em que o processo incluio fornecimento de (i) material de alimentação metaliferosólido pré-tratado, (ii) material de alimentação carbonadosólido, e (iii) ar ou ar enriquecido com oxigênio para ovaso;(b) separar o gás gerado liberado a partir dovaso de fundição direta dentro de pelo menos dois fluxos degás gerado, utilizando um primeiro fluxo de gás gerado emum aparelho do pré-tratamento para pré- tratar o materialde alimentação metalifero que é fornecido subseqüentementeao vaso de fundição direta, e usar um segundo fluxo de gásgerado como um gás de combustível pelo menos em um (i)forno para gerar um sopro quente de ar ou de ar enriquecidocom oxigênio e (ii) um aparelho de recuperação de calordissipado para gerar evaporação; e

(c) pressão de controle no vaso de fundiçãodireta por controle de pressão de gás gerado no segundofluxo de gás gerado enquanto o processo está funcionando deacordo com a etapa (a) e produzindo o metal fundido.

A presente invenção é baseada na percepção de quea seleção de controle de pressão via o segundo fluxo de gásgerado é uma opção muito mais eficaz comparada às opçõestais como o controle de pressão via o primeiro fluxo de gásgerado e controle de pressão via os primeiro e segundofluxo de gás gerado flui simultaneamente.

Preferivelmente a etapa (c) inclui o controle dapressão no vaso de fundição direta para ter pressãosubstancialmente constante enquanto o processo estáoperando de acordo com etapa (a) e produzindo o metalfundido.

Preferivelmente a etapa (c) inclui controlar apressão no vaso de fundição direta por ser pelo menos 0,6bar medido enquanto o processo está sendo operado de acordocom a etapa (a) e produzindo o metal fundido.Preferivelmente a etapa (c) inclui controlar apressão no vaso de fundição direta para que esteja dentroda taxa de medição de 0,6 a 1,0 bar enquanto o processoestá em funcionamento de acordo com a etapa (a) eproduzindo o metal fundido.

Mais preferivelmente a etapa (c) inclui controlara pressão no vaso de fundição direta de modo que estejadentro da taxa de 0,7 a 0,9 bar medido enquanto o processoestá funcionando de acordo com a etapa (a) e produzindo ometal fundido.

Tipicamente, a etapa (c) inclui o controle dapressão no vaso de fundição direta de modo que seja de 0,8bar medido enquanto o processo está funcionando de acordocom a etapa (a) e produzindo o metal fundido.

Apesar de ser preferida, a presente invenção nãoé confinada à operação de pressão constante no vaso defundição direta e não se estende ao funcionamento sobpressão variável no vaso de fundição direta enquanto oprocesso está em funcionamento de acordo com a etapa (a) eproduzindo o metal fundido.

Preferivelmente o processo inclui refrigerar eremover o material particulado e a espécie gasosa solúvel eos vapores de metal a partir do segundo fluxo de gás geradoem um purificador de água à montante de pelo menos um dosfornos e do aparelho de recuperação de calor dissipado.

Preferivelmente a etapa (c) inclui o controle dapressão no vaso de fundição direta controlando o fluxo degás gerado que flui através de uma válvula de controle defluxo de gás gerado ("válvula de controle de fluxopreliminar").

Preferivelmente a etapa (c) inclui o controle dapressão no vaso de fundição direta controlando o fluxo degás gerado que flui através do purificador, referido emseguida como "o purificador de controle de pressão", porabrir ou fechar uma válvula de controle de fluxo de gásgerado no purificador.

Preferivelmente o aparelho de pré- tratamento éum aparelho baseado em pré- tratamento e maispreferivelmente um leito fluidizado e mais preferivelmenteum aparelho de circulação de pré- tratamento de leitofluidizado.

Preferivelmente o aparelho de pré-tratamentoinclui uma válvula de controle de fluxo de gás gerado("válvula de controle de fluxo de pré- tratamento") para ataxa de fluxo de regulamento do primeiro fluxo de gásgerado através de dito aparelho de pré-tratamento.

Preferivelmente o processo inclui refrigerar eremover o material particulado e a espécie gasosa solúvel eos vapores de metal a partir do primeiro fluxo de gásgerado em um purificador de água à jusante do aparelho depré- tratamento.

A fim de controlar a pressão de gás gerado nosegundo fluxo de gás gerado enquanto o processo estáfuncionando de acordo com a etapa (a) e produzindo o metalfundido, preferivelmente uma constante de tempo de umcircuito de controle para a válvula de controle preliminarde fluxo é selecionado para ser significativamente maisrápida do que uma constante de tempo de um circuito decontrole para a válvula de controle de corrente de pré-tratamento.

Preferivelmente a constante de tempo da válvulade controle preliminar de fluxo é duas vezes mais rápida doque a constante de tempo da válvula de controle de correntede pré-tratamento.

Preferivelmente a constante de tempo da válvulade controle preliminar de fluxo é da ordem de magnitudemais rápida do que a constante de tempo da válvula decontrole da corrente de pré- tratamento.

Preferivelmente a constante de tempo da válvulade controle preliminar de corrente é da ordem de dez vezesmais rápido do que a válvula de controle de corrente depré-tratamento.

Preferivelmente o processo inclui o controle dacorrente de gás gerado no primeiro fluxo de gás gerado paraestar acima de uma taxa de corrente volumétrica mínima paramanter condições de fluidificação no aparelho de pré-tratamento enquanto o processo está em funcionamento deacordo com a etapa (a) e produzindo o metal fundido.

Preferivelmente, o processo inclui o controle dacorrente de gás gerado no primeiro fluxo de gás gerado paraestar acima de uma taxa de corrente volumétrica mínima parapré-aquecer o material de alimentação metalífero a umatemperatura predeterminada no aparelho de pré-tratamentoenquanto o processo está em funcionamento de acordo com aetapa (a) e produzindo o metal fundido.As etapas acima para manter condições defluidificação de manutenção e/ou a temperatura de pré-tratamento de material de alimentação metalifero noaparelho de pré-tratamento são importantes em termos deassegurar a operação ótima de um processo de fundiçãodireta de dois estágios que envolve o pré- tratamento dematerial de alimentação metalifero no aparelho de pré-tratamento e depois disso fundição do material pré- tratadono vaso de fundição direta e produzindo metal fundido.

Preferivelmente a temperatura predeterminada parao material metalifero de alimentação de pré-tratado noaparelho de pré- tratamento está na faixa de 600 - 700 0Cquando o material de alimentação metalifero é um materialcontendo ferro.

Preferivelmente o processo inclui o fornecimentodo primeiro fluxo de gás gerado depois que este foidescarregado a partir do aparelho de pré-tratamento paraaparelhos de recuperação de calor dissipado para gerarevaporação para o processo.

Preferivelmente o processo inclui a formação deum fluxo combinado de gás gerado à montante do aparelho derecuperação de calor dissipado (i) do primeiro fluxo de gásgerado descarregado do aparelho de pré-tratamento e (ii)gás gerado no segundo fluxo de gás gerado e fornecendo pelomenos uma porção de fluxo combinado à unidade derecuperação de calor dissipado para gerar a evaporação parao processo.Preferivelmente o processo inclui o fornecimentode uma porção do fluxo combinado de gás gerado à unidade derecuperação de calor dissipado em uma pressão controlada.

Preferivelmente o processo inclui o fornecimentode uma porção do fluxo combinado de gás gerado à unidade darecuperação de calor dissipado a uma taxa de correntevolumétrica variável.

Preferivelmente o processo inclui o fornecimentode uma porção do fluxo combinado de gás gerado a umaunidade de queimador da unidade de recuperação de calordissipado.

Preferivelmente o processo inclui o fornecimentode uma porção de fluxo combinado de gás gerado a uma câmarade combustão da unidade da recuperação de calor dissipadoque está à jusante de uma unidade de queimador da unidadede recuperação de calor dissipado.

Preferivelmente o processo inclui o controle daseparação de gás gerado no segundo fluxo de gás gerado aosfornos e à recuperação de calor dissipado controlando ataxa de fluxo volumétrico do gás gerado aos fornos.

De acordo com a presente invenção é providoigualmente uma usisna de fundição direta para a fundiçãodireta de um material de alimentação metalifero e produçãode metal fundido que inclui:

(a) um aparelho de pré- tratamento para pré-tratar material de alimentação metalifero;

(b) um vaso de fundição direta para produção demetal fundido por um processo para material de alimentaçãometalifero pré-aquecido de fundição direta no vaso;(c) fornos para gerar um sopro quente de ar ou dear enriquecido com oxigênio para o processo;

(d) um aparelho de recuperação de calor dissipadopara gerar vapor para a usina;

(e) um canal de gás gerado para retirar o gásgerado gerado no vaso de fundição direta e fornecer o gásgerado por uma primeira seção de canal para o aparelho depré-tratamento e por uma segunda seção de canal a umaválvula de controle de corrente de gás gerado; e

(f) um controlador de processo para a operação decontrole da Usina, incluindo o funcionamento da válvula decontrole de corrente de gás gerado na segunda seção decanal e conseqüentemente pressão no vaso de redução diretaenquanto o processo está produzindo o metal fundido.

Preferivelmente a segunda seção de canal éadaptada ao gás gerado da fonte a fornos e o aparelho derecuperação de calor dissipado e a Usina incluem umpurificador de água para refrigerar e remover o materialparticulado e a espécie gasosa solúvel e os vapores demetal a partir de gás gerado que flui através da segundaseção de canal à montante dos fornos e do aparelho darecuperação de calor dissipado.

O Controlador de processo é adaptadopreferivelmente à corrente de gás gerado de controle noprimeiro fluxo de gás gerado para ficar acima de uma taxade corrente mínima para manter condições de fluidificaçãono aparelho de pré- tratamento.

O Controlador de processo é adaptadopreferivelmente ao controle de corrente de gás gerado noprimeiro fluxo de gás gerado para estar acima de uma taxade corrente mínima para pré- aquecer o material dealimentação metalífero a uma temperatura predeterminada noaparelho de pré- tratamento.

Preferivelmente o controlador de processo utilizauma constante de tempo controlando a pressão no vaso defundição direta que é substancialmente mais rápida do queuma constante de tempo para controlar a dita taxa decorrrente mínima através do dito aparelho de pré-tratamento.

Preferivelmente a constante de tempo paracontrolar a pressão no vaso de fundição direta é uma ordemde magnitude mais rápida do que a constante de tempo paracontrolar a taxa de corrente de gás gerado através doaparelho de pré- tratamento.

A presente invenção é descrita maisdetalhadamente em seguida em referência aos desenhos deacompanhamento, dos quais:

Figura 1 é uma vista esquemática de umamodalidade de uma Usina de fusão direta de acordo com apresente invenção e

Figura 2 é uma vista ampliada do purificador emcone úmido e do refrigerador de gás gerado no fluxo de gásgerado que fornece o gás gerado à unidade de recuperação decalor dissipado e aos fornos mostrados em figura 1.

A seguinte descrição da Usina mostrada nasfiguras está no contexto de utilização a Usina paraderreter material de alimentação contendo ferro paraproduzir o ferro fundido de acordo com o processo de FusãoHI como descrito no Pedido Internacional PCT/ AU96/ 00197em nome da Requerente. A descrição do relatório de patenteapresentado com o Pedido Internacional está incorporadaneste por referência cruzada.

O processo é baseado no uso de um vaso defundição direta 3.

O vaso 3 é do tipo descrito em detalhe nosPedidos Internacionais PCT/ AU2004/ 000472 e PCT /AU2004/000473 em nome da Requerente. A descrição dos relatórios depatente apresentados com estes pedidos é incorporada nestepor referência cruzada.

O vaso 3 possui uma lareira que inclui uma base elados formados a partir de tijolos refratários, as paredeslaterais que formam um tambor geralmente cilíndrico que seestende ascendentemente a partir dos lados da lareira eincluem uma seção superior de tambor e uma seção mais baixade tambor, uma cobertura, um canal de gás gerado 9 em umaseção superior do vaso 3, um alimentador 67 paradescarregar o metal fundido continuamente do vaso 3, e umorifício de conexão para descarregar a escória derretidaperiodicamente a partir do vaso 3.

O vaso 3 é ajustado com um sopro de ar quente deágua refrigerada descendente alargada ("HAB") seta 7 que seestende dentro de um espaço superior do vaso 3 e oito setas5 de injeção de sólidos de água refrigerada que se estendemdescendente e internamente através de uma parede lateral edentro da escória.

Em uso, o vaso 3 contém um banho de ferrofundido. Material de alimentação contendo ferro (tal comominério de ferro puirificado, desperdícios de Uoina de açocontendo ferro ou purificada de DRI), o carvão em pedra eos metais fundentes (cal e dolomita) são injetadosdiretamente dentro do banho via as setas 5 de injeção dossólidos.

Especificamente, um conjunto de setas 5 é usadopara injetar material de alimentação contendo ferro emetais fundentes e outro conjunto de setas 5 é usado parainjetar carvão em pedra e metais fundentes.

As setas 5 têm água refrigerada para protegê- Iasdas altas temperaturas dentro do vaso 3. As setas 5 sãoalinhadas tipicamente com um material resistente a altodesgaste a fim de protegê-las da abrasão pelo gás / misturade sólidos que está sendo injetado em velocidade elevada.

Material de alimentação contendo ferro é pré-tratado sendo pré-aquecido a uma temperatura na faixa de600 - 700 0C e pré- reduzido em um pré- aquecedor 17 deleito fluidizado antes de ser injetado dentro do banho.

Carvão em pedra e metal fundente são armazenadosem uma série dos funis 25 do fechamento antes de serinjetada em temperaturas ambientais no banho. 0 carvão empedra é fornecido aos funis 25 de fechamento via umasecagem de carvão em pedra e de uma Usina de trituração 71.

O carvão em pedra injetado desfaz a evaporação nobanho, através disso faz liberação de H2 e CO. Estes gasesatuam como agentes de redução e fontes de energia. 0carbono no carvão em pedra é dissolvido rapidamente nobanho. O carbono dissolvido e o carbono sólido igualmenteatuam como agentes de redução, produzindo CO como umproduto de redução. O material de alimentação contendoferro injetado é fundido a ferro fundido no banho e édescarregado continuamente via o alimentador 67. A escóriafundida produzida no processo é descarregada periodicamentevia o orifício de conexão da escória (não mostrado).

As reações típicas da redução envolvidas emmaterial de alimentação contendo ferro injetado porrealização de fusão ao ferro fundido que ocorrem no banhosão endotérmicos. A energia exigida para sustentar oprocesso e, mais particularmente estas reaçõesendotérmicas, é provida por reação de CO e H2 liberados apartir do banho com o ar enriquecido com oxigênio injetadoa altas temperaturas, tipicamente 1200 °C, dentro do vaso 3via a seta 7. de HAB.

A energia liberada a partir das acima descritasreações de pós- combustão no espaço da parte superior dovaso que são transferidas ao banho de fusão de ferro viauma "zona de transição"; sob a forma de regiões altamenteturbulentas acima do banho que contêm gotas de escória e deferro. As gotas são aquecidas na zona de transição pelocalor gerado a partir das reações de pós-combustão eretornam ao banho de escória / ferro transferindo, dessemodo, a energia ao banho.

O ar quente enriquecido com oxigênio injetadodentro do vaso 3 via a seta 7 de HAB é gerado nos fornos desopro quentes 11 passando um fluxo de ar enriquecido comoxigênio (que contém nominalmente 30 a 35% por volume deO2) através dos fornos 11 e aquecendo o ar e depois dissotransferindo o ar enriquecido com oxigênio quente à seta 7de HAB via um conduto principal de sopro quente 41.

A operação dos fornos 11 é coordenada paraassegurar que haja um fluxo continuo e ininterrupto de arquente, ar enriquecido com oxigênio em uma linha detemperatura reta constante nos conduto principal 41 à seta7 de HAB.

Cada forno 11 funciona de acordo com umaseqüência de repetição de fases que compreende uma fase deaquecimento, uma fase de enchimento, e uma fase de permutade calor que têm um período de tempo mais longo do que afase de aquecimento.

Os fornos 11 são aquecidos durante fases deaquecimento dos fornos 11 por combustão (a) de gás geradorefrigerado e limpo a partir do vaso 3, e / ou (b) um outrogás de combustível tal como o gás natural, e (c) ar decombustão em conjuntos de queimador (não mostrado) dosfornos 11 e depois disso, passagem dos produtos decombustão através dos fornos 11.

Durante fases da permuta de calor dos fornos 11,oxigênio de uma Usina 29 de oxigênio é misturado dentro defluxos de ar pressurizado gerados por um ventilador 31.Estes fluxos de ar enriquecidos com oxigênio são passadosatravés dos fornos 11 e são aquecidos nos fornos 11 eproduzem desse modo os fluxos de ar pressurizados quentes,enriquecidos com oxigênios para o vaso 3. Estes fluxos dear quente, enriquecidos com oxigênio são referidosfreqüentemente como "sopro quente" ou "sopro de ar quente".As fases de enchimento dos fornos 11 são fasesnas quais um dos fornos é essencialmente fechado e nem éaquecido por combustão de gás gerado (e por outro gás decombustível, tal como o gás natural) nem refrigerado porpermuta de calor com fluxos de ar.

A duração das fases de enchimento de um dadoforno 11 é pelo menos a quantidade de tempo exigida paraabrir e para fechar as válvulas necessárias aos fluxos degás gerado da comutação e de ar quente para comutar sobre(a) o dado forno a partir de uma fase de aquecimento a umafase de permuta de calor e (b) o outro forno a partir deuma fase de permuta de calor a uma fase de aquecimento.

Produtos de combustão liberarados dos fornos 11durante fases de aquecimento dos fornos 11 são limpos em umsistema de dessulfuração de gás de conduto (FGD) 13. 0 FGDremove o enxofre, que ocorre tipicamente sob a forma desulfeto de hidrogênio (H2S) e de dióxido de enxofre (SO2) ,a partir dos produtos de combustão. 0 gás gerado produzidono vaso 3 contém o enxofre e o enxofre não é removidototalmente na limpeza do gás gerado que ocorre à jusante dovaso 3 antes que o gás gerado alcance os fornos 11, comodescrito em seguida.

Antes de ter passado para o sistema de FGD, osprodutos de combustão liberados a partir dos fornos 11durante fases de aquecimento dos fornos 11 podem passaratravés dos trocadores de calor (não mostrados) e pré-aquecer gás de refrigeração e gás gerado limpo a partir dovaso 3 e ar de combustão antes do gás gerado aquecido e arde combustão serem fornecidos como materiais da alimentaçãopara os queimadores dos fornos 11 durante fases deaquecimento. 0 gás gerado e o ar de combustão do vaso podemser pré-aquecidos a uma temperatura em torno de 180 °C.

Gás gerado é liberado a partir do vaso 3 via ocanal 9 de gás gerado na seção superior do vaso 3 e passainicialmente através de um refrigerador de radiação,referido em seguida como uma "tampa de gás gerado", 15.Tipicamente, o gás gerado sai do vaso e entra na tampa auma temperatura na ordem de 1450 °C.

O gás gerado é refrigerado enquanto este passaatravés da tampa 15 de gás gerado e conduz desse modo àgeração de evaporação que se acumula no tambor deevaporação 35. A tampa de gás gerado pode ser de um tipodescrito na patente U.S. 6.585.929 que resfria e limpaparcialmente o gás gerado.

O fluxo de gás gerado que sai da tampa 15 de gásgerado está em uma temperatura de aproximadamente 1000 0C eé separado em dois fluxos.

Com a referência particular à Figura 2, um fluxode gás gerado separado que sai da tampa 15 de gás gerado,que compreende entre 55 - 65% do gás gerado do vaso 3,passa primeiramente através de um purificador em cone úmido21.

O purificador 21 extingue e remove o materialparticulado e a espécie gasosa solúvel e os vapores demetal a partir de gás gerado que flui através dopurificador. A queda de temperatura de gás gerado nopurificador é de aproximadamente 1000 °C a abaixo de 100 °Ce tipicamente entre 65 0C e 90 °C.O purificador 21 inclui uma câmara superior 71,uma câmara mais baixa 73, e uma tubulação vertical dealargamento 75 que interconecta as câmaras 71, 73. 0purificador 21 inclui uma válvula de controle 77 de gásgerado na extremidade mais baixa da tubulação 75. A válvulade controle 77 inclui um elemento em cone hidraulicamenteem funcionamento 7 9 que possa se mover verticalmente paraabrir ou fechar a extremidade mais baixa da tubulação 75. 0purificador 21 inclui os pulverizadores de água 69 nacâmara superior 71 e pulverizadores de água adicionais (nãomostrados) posicionados em relação à tubulação 75 e aoelemento de controle 79. Água de recirculação dentro dopurificador e água de alimentação são fornecidas aospulverizadores.

A válvula de controle 77 controla a taxa decorrente de gás gerado através do purificador 21. Esta é aprimeira restrição variável de taxa de corrente no gásgerado do vaso 3. Conseqüentemente, a válvula de controle77 controla a pressão no vaso de fundição direta 3,preferivelmente a 0,8 bar medido enquanto o processo produzo ferro fundido.

O gás gerado do purificador 21 deixa opurificador 21 via uma abertura de saída 81 na câmara maisbaixa 73 e passa através de um refrigerador 23 queadicionalmente refrigera o gás gerado a abaixo de 50 °C,tipicamente entre 30 °C e 4 5 °C, para remover umidadesuficiente do gás gerado para que este seja usado como umgás de combustível.Tipicamente o gás gerado que sai do refrigeradortem 5% ou menos H2O e um índice de vapor de menos do que 10mg/Nm3 e de tipicamente 5,0 mg/Nm3.

Sob condições típicas de produção de metal, o gás gerado resultante é adequado para o uso como um gás decombustível (a) nos fornos 11 (como descrito acima) e (b)no sistema de WHR 25. Além disso, o gás gerado refrigeradoe purificado é adequado para secar carvão em pedra e naUoina de trituração e secagem 71.

Para as finalidades acima, o gás gerado dorefrigerador 23 de gás gerado é separado em três fluxos,com um fluxo que está sendo passado para os fornos 11, umoutro fluxo que estão sendo passados para o sistema 25 deWHR, e o terceiro fluxo que está sendo passado para a Usina de trituração e secagem 71.

O fluxo de gás gerado do refrigerador 23 de gásgerado é um gás gerado relativamente rico. O fluxo que épassado ao sistema 25 de WHR é misturado com o gás geradorefrigerado e limpo que passou através do pré- aquecimento 17 como descrito em seguida, que é um gás gerado comrelativamente baixo valor calorífico, devido a alguma pré-redução do material de alimentação de contenção no pré-aquecedor por CO e por H2 no gás gerado.

Como detalhado acima, sob circunstâncias típicas de produção de metal, o fluxo combinado de gás geradopossui um valor calorífico que o torna adequado para acombustão como um gás de combustível.

O fluxo combinado de gás gerado, uma fonteadicional de gás de combustível sob a forma de gás natural(indicado pelo numerai 83 na Figura 1), e o ar sãofornecidos a e entram em combustão no sistema 25 de WHR.

O fluxo de gás gerado combinado entra emcombustão dentro do sistema 25 de WHR em uma maneira quemaximize a destruição de CO, enquanto minimiza formação deNOx.

O gás gerado liberado a partir do sistema 25 deWHR é combinado com gás de gás gerado dos fornos 11 e passaem seguida para o sistema 13 de FGD. SO2 é removido nosistema 23 de FGD e o gás de exaustão é liberado para aatmosfera via uma pilha 45.

O outro o fluxo da separação, o qual contémaproximadamente 35 - 45% em volume do fluxo de gás gerado,é passado através do pré- aquecedor de leito fluidizado 17para o material de alimentação contendo ferro. O pré-aquecedor 17 remove a umidade de e pré- aquece e pré- reduzo material de alimentação de copnteção de ferro. 0 gásgerado é uma fonte de energia e de um gás de fluidificaçãono pré- aquecedor 17.

Um controlador de processo dos controles da Usinada corrente de gás gerado ao pré- aquecedor 17 (a) a estaracima de uma taxa de corrente mínima para manter condiçõesde fluidificação no pré-aquecedor 17 e (b) para pré-aquecermaterial de alimentação contendo ferro pré-aquecido a umatemperatura substancialmente constante, na faixa de 600 -700°C enquanto o processo está produzindo o metal fundido.

O gás gerado liberado a partir do pré- aquecedor17 é passado através de um ciclone 61 e a poeira arrastadaé separada do gás gerado.O gás gerado passa em seguida através de umpurificador em cone úmido 63 que remove o materialparticulado e a espécie gasosa solúvel e o vapor de metaldo gás gerado e refrigera o gás gerado dentre 500 °C e de200 °C a abaixo de 100 °C e tipicamente dentre 65 °C e 90

O purificador 63 tem a mesma construção básicaque o purificador em cone úmido 21 descrito acima. Emparticular, o purificador 63 extingue e remove o materialparticulado e a espécie gasosa solúvel e os vapores demetal a partir de gás gerado que flui através dopurificador. Além disso, como é o caso com purificador 21,o purificador 63 inclui uma válvula de controle de gásgerado que possui um elemento em cone hidraulicamente emfuncionamento que é capaz de se mover verticalmente paraabrir ou fechar a válvula e desse modo controlar correntede gás gerado através do purificador.

O gás gerado do purificador 63 passa em seguidaatravés de um refrigerador 65 de gás gerado que refrigeraadicionalmente o gás gerado a abaixo de 50 °C, tipicamentedentre 30 °C e 45 °C, para remover a umidade suficiente apartir do gás gerado para que seja usado como um gás decombustível. Tipicamente o gás gerado que sai dorefrigerador possui 5% ou menos H2O e um índice de vapor demenos de 10 mg/Nm3 e de tipicamente 5,0 mg/Nm3.

Como é descrito acima, o gás gerado refrigerado elimpo em seguida é combinado com um fluxo de gás gerado dorefrigerador 23 e usado como um gás de combustível em umsistema 25 de recuperação de calor dissipado (WHR).O sistema 25 de WHR inclui:

• um oxidante térmico, isto é um conjunto dequeimador, 37 e uma câmara de combustão associada;

• uma unidade de WHR, isto é caldeira, 39;

• um cilindro de vapor; e

• equipamento de permuta de calor, tal comobobina de superaquecimento e economizador de águadesmineralizado.

O sistema 25 de WHR produz o vapor saturado.Ovapor saturado é combinado com o vapor saturado a partir detambor de vapor 35 da tampa 15 de gás gerado e as bobinasde superaquecimento do sistema 25 de WHR geram o vaporsuperaquecido a partir do vapor saturado.

O equipamento de aumento de vapor do sistema 25de WHR compreende:

• uma tela radiante para proteger as bobinas àjusante;

• uma seção de superaquecedor de dois estágioscom controles de não superaquecedor (de onde a quantidadesuperaquecida é controlada por injeção de águadesmineralizada como exigido para manter o vaporsuperaquecido a uma temperatura de 420 °C);

• uma seção principal de evaporador, consistindoem três módulos de bobinas condutoras e calor;

• uma seção de preaquecedor; e

• um tambor de vapor com três elementos decontrole de água desmineralizada.

A evaporação aumentada no sistema 25 de WHR e atampa de gás gerado 15 são usadas para conduzir oventilador HAB 31 e o principal compressor de ar (nãomostrado) da Usina de oxigênio 29, com o restante que estásendo passado através de um turbo- alternador que gera aenergia elétrica exigida para funcionar a Usina.

0 sistema turbo-gerador inclui uma turbina decondensação projetada para receber a evaporaçãosuperaquecida. A descarga proveniente da turbina passaatravés de um condensador de superfície funcionando à vácuocom o condensado resultante que está sendo bombeado para odispositivo de não arejamento via das bombas condensadas.

O uso do gás gerado como um gás combustíveldentro de uma Usina desloca uma quantidade de energiaelétrica que precisaria de outra maneira ser obtida de umarede elétrica de suprimento de eletricidade externa, quefaça a Uoina ser geralmente auto-suficiente nos termos deenergia elétrica.

Normalmente, o conjunto de queimador 37 dosistema 25 de WHR é uma cápsula de aço cilíndrico decarbono, com refratário e isolamento internos.

No uso, o conjunto de queimador 37 do sistema 25de WHR funciona com variação de taxas de corrente de gásgerado combinadas proveniente da separação descrita acimados fluxos de gás gerado, devido a um número de fatores queincluem (a) variações no gás gerado que é produzido duranteo funcionamento do processo e descarregado conseqüentementedo vaso 3, (b) variações na evaporação exigências para aUoina, (c) variações no gás gerado disponível para oconjunto de queimador 37 do sistema 25 de WHR por causa daschamadas concorrentes no gás gerado para os fornos 11, e(d) variações no gás gerado exigido para os fornos 11.

O processo é projetado para funcionar em umnúmero de "estágios" que apresentam condições defuncionamento diferentes durante uma campanha dederretimento, incluindo de modo exemplificativo osseguintes estágios do processo:

(a) inicializar;

(b) produzir metal quente - minério quente desuprimento, carvão em pedra, metais fundentes e soproquente;

(c) manter - isto é sem minério quente,fornecimento de carvão em pedra, metais fundentes e soproquente;

(d) inativar - isto é sem minério e sem carvão empedra, suprir sopro quente e em algumas ocorrências um gáscombustível tal como o gás natural; e

(e) não ventilar - isto é sem minério, sem carvãoem pedra, e sem sopro quente.

Durante um estado de controle o valor caloríficodo gás gerado pode variar entre ser relativamente de baixovalor calorífico e ser relativamente de alto valorcalorífico. 0 valor calorífico depende da taxa dealimentação de carvão em pedra no interior do banho e dataxa de alimentação da sopro de ar quente no vaso 3. Estesparâmetros afetam o nível de carbono no gás gerado e osníveis de CO e de CO2 no gás gerado.

O valor calorífico do gás gerado durante umestágio inativo é relativamente baixo. Normalmente somenteo sopro de ar quente é suprimento para o vaso 3 (junto como gás da remoção do nitrogênio suprido através das setas deinjeção dos sólidos 5) e assim o gás gerado tem umacomposição similar ao ar.

Durante um estágio inativo a temperatura do metalquente é monitorada e, caso necessário, um gás combustível,tal como o gás natural, é suprido no interior do espaçosuperior acima do banho fundido. Este gás combustível entraem combustão no sopro de ar quente. Isto ajuda com oaquecimento do vaso 3 e do banho fundido.

A combustão de gás combustível desse modo énormalmente completa e assim o valor calorífico do gásgerado não aumenta comparado à situação de um estado ociosoonde somente o sopro de ar quente é fornecida ao vaso 3.

Antes do gás combustível entrar em combustão novaso 3 quando o processo está em um estado ocioso, osoperadores do vaso podem também instala a escória para umnível mínimo ou podem fazer exatamente uma drenagem daescória. Uma instalação de escória deixa um determinadonível mínimo de escória no vaso 3 visto que uma drenagem daescória remove substancialmente toda a escória do vaso.Reduzindo o nível de escória no vaso 3 permite que o metalseja aquecido diretamente pela combustão. A escória atuacomo um isolador nestas circunstâncias e reduz a quantidadede calor recebida pelo metal.

As taxas de corrente volumétrica e os valorescaloríficos de gás gerado produzidos no vaso 3 nos estadosdos processos acima são diferentes. Por exemplo, a taxa decorrente e o valor calorífico de gás gerado sãorelativamente elevados durante um estado da produção dometal quente e relativamente baixos durante um estadoocioso.

Além disso, as taxas de fluxo volumétrico e osvalores calorificos de gás gerado produzidos no vaso 3durante o curso de um estágio do processo, são igualmentediferentes em conseqüência das variações em condições defuncionamento. Por exemplo, podem haver variações emcondições de funcionamento durante um estado de produção demetal quente que pode resultar em quantidades diferentes evalores calorificos de gás gerado que estão sendoproduzidos.

Além disso, a taxa de fluxo volumétrico de gáscombustível que está disponível para o sistema 25 de WHRvaria com as fases dos fornos 11. Especificamente, aseparação do fluxo de gás gerado do sistema 25 de WHR temuma taxa de corrente substancialmente mais elevada quandoos fornos 11 estão funcionando no enchimento das fases dosfornos. Como é descrito acima, quantidades substancialmentemais baixas de gás gerado são exigidas pelos fornos 11durante as fases de engarrafamento dos fornos 11 do que éexigido durante fases de aquecimento dos fornos 11.

Além disso, as exigências da evaporação (eeletricidade) da Usina, e conseqüentemente as taxas decorrente volumétrica exigida e os valores calorificos dogás de combustível para o sistema 25 de WHR, são diferentesem estados diferentes do processo. Por exemplo, asexigências da evaporação (e eletricidade) da Usina sãonormalmente da ordem de 40 - 60 % a mais durante um estadode produção do metal quente do que durante um estado deinicialização.

Além disso, as exigências do gás combustível dosfornos 11 são diferentes em estados diferentes do processo.

Por exemplo, quantidades maiores de gás combustível sãoexigidas durante um estado de produção do metal quente doque durante um estado ocioso.

Em virtude disso, durante pelo menos algunsestágios do processo há uma necessidade de um gás decombustível alternativo, tal como o gás natural (ou outrogás combustível a não ser gás gerado) , para ser fornecidoao conjunto de queimador 37 do sistema 25 de WHR paracumprir as exigências de evaporação da Usina durante umacampanha do derretimento.

Adicionalmente, em virtude disso, há umanecessidade de variar as taxas de corrente de um gáscombustível alternativo, tais como o gás natural (ou outrogás de combustível a não ser gás gerado), para serfornecido ao conjunto de queimador 37 do sistema 25 de WHRa fim de compensar pela variação de taxas de corrente evalores caloríficos de gás gerado provenientes do vaso 3durante um dado estado da campanha do fundição para cumpriras exigências de energia da Usina.

Adicionalmente, em virtude disso, durante pelomenos alguns dos estados do processo, há uma necessidade deum gás combustível alternativo, tal como o gás natural (ouo outro gás combustível) , para ser fornecido aos conjuntosde queimador dos fornos 11 para compensar por variações nastaxas de corrente e valores caloríficos de gás gerado parapor meio disso manter as taxas de corrente alvo e valorescalorificos alvo de gás combustível para os conjuntos dequeimador.

Isto é particularmente necessário quando oprocesso está funcionando nos estados de não ventilar,controle e inativo. Durante estes estados, a corrente degás gerado para os fornos 11 é cortada completamente oupelo menos reduzida substancialmente e, conseqüentemente,um outro gás combustível, tal como o gás natural é exigidopara manter a operação dos fornos 11 ao nível exigidodurante estes estados do processo.

Conseqüentemente, o controlador do processo daUsina opera o conjunto de queimador 37 do sistema 25 de WHRcom taxas de corrente de variação de gás natural como umgás de combustível adicional para fornecer a exigidas taxasde corrente e valores calorificos de gás de combustível aqualquer momento no processo.

Além disso, conseqüentemente, o controlador deprocesso da Usina opera o conjunto de queimador 37 dosistema 25 de WHR com variação das taxas de corrente de arpara combustão, variação das taxas de corrente de gásgerado e de gás natural para assegurar a ótima combustão.

Além disso, conseqüentemente, o controlador deprocesso da Usina opera os conjuntos de queimador dosfornos 11 com variação das taxas de fluxo de gás naturalcomo um gás combustível adicional para fornecer as taxas decorrente e valores calorificos exigidos do gás combustívela qualquer momento no processo.Além disso, conseqüentemente, o controlador deprocesso da Usina opera os conjuntos de queimador dosfornos 11 com variação das taxas de corrente de ar paracombustão, a variação das taxas de corrente de gás gerado ede gás natural para assegurar ótima combustão.

Além disso, o controlador de processo da Uoinacomeça a elevar a taxa de corrente de ar para o conjunto dequeimador 37 do sistema 25 de WHR um período de tempopredeterminado, tipicamente 30 segundos, antes que haja umaumento em gás gerado para conjunto de queimador 37 devidoa uma diminuição na demanda pelo gás gerado nos fornos 11.

Similarmente, o controlador do processo da Uoinacomeça a reduzir a taxa de corrente de ar ao conjunto 37 doqueimador do sistema 25 de WHR um período de tempopredeterminado, tipicamente 30 segundos, antes que haja umadiminuição no gás gerado ao conjunto 37 do queimador devidoa um aumento na demanda pelo gás gerado nos fornos 11.

0 valor calorífico do gás gerado em pontosdiferentes na Usina é um parâmetro importante em determinaras taxas de corrente de gás natural exigidas para oconjunto de queimador 37 do sistema 25 de WHR e osconjuntos de queimador dos fornos 11 em qualquer período detempo.

A Usina inclui os espectrômetros de massa CVl,CV2, e CV3 em localizações selecionadas da Usina paradeterminar os valores caloríficos do gás gerado nestaslocalizações. Os valores medidos de valores caloríficos sãoprocessados pelo controlador de processo para a Usina comoparte do processo de determinar taxas de corrente exigidasde gás gerado e de gás natural.

As localizações selecionadas estão na tampa 15 dogás gerado (CVl) , à jusante do refrigerador 23 de gásgerado e à montante da separação do gás gerado dos fornos11 e do sistema 25 de WHR (CV2), e à jusante do pré-aquecedor 61 (CV3).

O processo descrito acima funciona com uma faixade estágios diferentes igualmente tendo um impacto nocontrole de pressão no vaso 3 durante os estágiosdiferentes.

Além disso, o pré- aquecedor 17 possuideterminadas exigências de gás de corrente minimo a fim demanter o material de alimentação contendo ferro em umestado fluidifiçado. O fluxo de gás através do pré-aquecedor 17 é controlado pela válvula de controle nopurificador em cone úmido 63 que é à jusante do pré-aquecedor 17.

A descrição acima indica que o controle depressão de vaso acontece via a válvula de controle 77 dopurificador em cone úmido 21 quando o processo estáproduzindo o ferro fundido, isto é quando está funcionandoem um estado de produção de metal quente.

Mais particularmente, a Usina inclui um sensorde pressão Pl na tampa 15 de gás gerado que monitora apressão no gás gerado que está fluindo através da tampa demodo continuo. O controlador de processo da Usina é reagepositivamente à pressão monitorada e opera a válvula decontrole 77 do purificador em cone úmido 21 para ajustar apressão como necessário, manter preferivelmente uma pressãoconstante de vaso, quando o processo está funcionando em umestado de produção de metal quente. A constante de tempo docircuito de controle da válvula de controle 77 éconsideravelmente mais rápida do que a constante de tempodo circuito de controle da válvula de controle nopurificador 63 à jusante do pré-aquecedor 17. Porconseguinte, como entre o controle de pressão no vaso 3 e ocontrole da taxa de corrente de gás através do pré-aquecedor 17, durante o estágio de produção de metal, ocontrole de pressão de vaso domina.

É ainda necessário manter o controle de pressãono vaso 3 durante outros estágios, particularmente ocontrole e os estágios ociosos, do processo. Tal controlede pressão é alcançado durante estes estágios via a válvulade controle descrita acima no purificador em cone úmido 63à jusante do pré- aquecedor 17 ao invés de via a válvula decontrole 77 do purificador em cone úmido 21.

Mais particularmente, quando o processo estáoperando nestes estágios, a válvula de controle 77 dopurificador em cone úmido 21 é pelo menos substancialmentefechada de modo que não haja ou pelo menos haja no máximouma corrente minima de gás gerado através do purificador 21e depois disso aos fornos 11 e ao sistema 25 de WHR apartir desta fonte. Conseqüentemente, a válvula de controleno purificador em cone úmido 63 transforma-se nocontrolador de pressão dominante durante o controle e osestágios ociosos. Isto igualmente assegura que o gás fluaatravés do pré- aquecedor de modo que o material metalíferoseja mantido em um estado fluidifiçado.

Adicionalmente, quando o processo se move paradentro do estado de controle e do estado ocioso, ocontrolador de processo funciona para reduzir o ponto deajuste de taxa de corrente de sopro de ar quente que éfornecido para o vaso 3 a partir do forno 11. 0 ponto deajuste de pressão do vaso pode igualmente ser reduzido. 0ponto de ajuste é reduzido tipicamente a partir de 0,8 barmedido a 0,4 bar medido.

Durante os estados de controle e ocioso, umaporção do gás gerado que passou através do pré-aquecedor17 é reciclada e combinada com o gás gerado a partir dovaso 3 para ajudar com condições de fluidif icação demanutenção dentro do pré-aquecedor 17.

No estado de não ventilação, nenhum sopro de arquente é fornecida ao vaso. O purificador 63 à jusante dopré-aquecedor 17 é fechado e todo o gás gerado dentro dopré-aquecedor 17 é reciclado para funcionar como o gás defluidificação.

Durante os estados de controle e ocioso os fornos11 produzem uma quantidade reduzida de sopro de ar quente.A fim de assegurar que os fornos 11 não excedam umatemperatura máxima, a energia total do gás de combustívelfornecido para os fornos 11 é reduzida em comparação com aenergia total do gás de combustível fornecido aos fornosdurante a produção de metal quente. Desta maneira, aentrada de energia para os fornos 11 é reduzida durante osestados inativo e ocioso assim como para casar asexigências de energia de sopro reduzidas da corrente desopro de ar quente reduzida.

Muitas modificações podem ser feitas de acordocom a modalidade da presente invenção descrita acima sem seafastar do espirito e do escopo da invenção.

Claims

1. Processo de fundição direta para produção dometal fundido proveniente da alimentação de um materialmetalifero em um vaso de fundição direta caracterizado pelo fato de incluir:(a) fundição direta do material metalifero acimada pressão atmosférica alimentado em um vaso de fundiçãodireta que contém um banho de metal fundido e escórea e queproduz saidas de metal fundido, escórea fundida e de um gás gerado, em que o processo inclui fornecimento de, (i) daalimentação de um material de alimentação metalifero sólidopré-tratado, (ii) material de alimentação sólido carbonadoe (iii) ar ou ar enriquecido com oxigênio, para um vaso;(b) separação da liberação do gás gerado proveniente do interior do vaso de fundição direta de pelomenos dois fluxos de gases gerados, que usa um primeirofluxo de gás gerado no aparelho de pré-tratamento para aalimentação de um material metalifero pré-tratado que éalimentado subseqüentemente para o vaso de fundição direta,e que usa uma segunda corrente de gás gerado como um gáscombustível em pelo menos um de (i) fornos para geração dear ou ar enriquecido com oxigênio quentes e (ii) umaparelho de recuperação de calor dissipado para geração devapor; e (c) controle de pressão em um vaso de fundiçãodireta para controlar a pressão de gás gerado em um segundofluxo de gás gerado quando o processo é operado de acordocom a etapa (a) e produz o metal fundido.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui ocontrole de pressão em um vaso de fundição direta paramanter substancialmente constante a pressão quando oprocesso é operado de acordo com a etapa (a) e produzirmetal fundido.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 oureivindicação 2 caracterizado pelo fato de que a etapa (c)inclui o controle de pressão em um vaso de fundição diretapara ser de pelo menos 0,6 bar medido quando o processo éoperado de acordo com a etapa (a) e produzir o metalfundido.

4. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de que aetapa (c) inclui o controle de pressão em um vaso defundição direta para ser em uma escala de 0,6 a 1,0 barmedido quando o processo é operado de acordo com a etapa(a) e produzir o metal fundido.

5. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de que aetapa (c) inclui o controle de pressão em um vaso defundição direta para ser em uma escala de 0,7 a 0,9 barmedido quando o processo é operado de acordo com a etapa(a) e produzir o metal fundido.

6. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de que aetapa (c) inclui o controle de pressão em um vaso defundição direta para ser de 0,8 bar medido quando oprocesso é operado de acordo com a etapa (a) e produzir ometal fundido.

7. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de queinclui o resfriamento e remoção do material particulado e aespécie gasosa solúvel e os vapores de metal proveniente dosegundo fluxo de gás gerado em um purificador de água àmontante de pelo menos um dos fornos e aparelho derecuperação de calor dissipado.

8. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de que aetapa (c) inclui o controle da pressão em um vaso defundição direta para controle da corrente de gás gerado queflui através de uma válvula de controle de corrente de gásgerado ("válvula de controle de corrente primária").

9. Processo de acordo com a reivindicação 7caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui ocontrole de pressão em um vaso de fundição direta paracontrole da corrente de gás gerado que flui através dopurificador, referido em seguida como "o purificador decontrole de pressão", para que se abra ou feche uma válvulade controle do corrente de gás gerado em um purificador.

10. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de que oaparelho de pré- tratamento é um leito fluidizado baseadono aparelho de pré- tratamento.

11. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de que oaparelho de pré- tratamento inclui uma válvula de controlede corrente de gás gerado ("válvula de controle de correntede pré- tratamento") para que se regule a taxa de correntedo primeiro fluxo de gás gerado através do dito aparelho depré- tratamento.

12. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de queinclui o resfriamento e remoção do material particulado e aespécie gasosa solúvel e os vapores de metal proveniente doprimeiro fluxo de gás gerado em um purificador de água àjusante do aparelho de pré- tratamento.

13. O processo conforme definido na reivindicação-11 quando dependente da reivindicação 8 caracterizado pelofato de que inclui a seleção de uma constante de tempo paraum circuito de controle para que a válvula de controle decorrente primária seja significativamente mais rápida doque uma constante de tempo de um circuito de controle paraa válvula de controle de corrente de pré-tratamento.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13caracterizado pelo fato de que a constante de tempo daválvula de controle de corrente primária é duas vezes maisrápida que a constante de tempo da válvula de controle decorrente de pré- tratamento.

15. Processo de acordo com a reivindicação 13caracterizado pelo fato de que a constante de tempo daválvula de controle de corrente primária é uma ordem devalor mais rápida do que a constante de tempo da válvula decontrole de corrente de pré- tratamento.

16. Processo de acordo com a reivindicação 13caracterizado pelo fato de que a constante de tempo daválvula de controle de corrente primária está na ordem dedez vezes mais rápida do que a válvula de controle decorrente de pré- tratamento.

17. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de queinclui o controle da corrente de gás gerado em um primeirofluxo de gás gerado para que esteja acima de uma taxa decorrente volumétrica mínima para manter condições defluidificação em um aparelho de pré- tratamento quando oprocesso se operar de acordo com a etapa (a) e se produziro metal fundido.

18. Processo definido de acordo com qualquer umadas reivindicações precedentes caracterizado pelo fato deque inclui o controle da corrente de gás gerado no primeirofluxo de gerado para estar acima de uma taxa de correntevolumétrica mínima para pré- aquecer o material dealimentação metalífero à uma temperatura predeterminada noaparelho de pré- tratamento quando o processo é operado deacordo com a etapa (a) e produzir metal fundido.

19. Processo de acordo com a reivindicação 18caracterizado pelo fato de que a temperatura predeterminadapara o material de alimentação metalífero pré- tratado noaparelho de pré-tratamento está na escala de 600 - 700 0Cquando o material de alimentação metalífero é um materialcontendo ferro.

20. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de queinclui o fornecimento do primeiro fluxo de gás geradodepois de ter sido descarregado do aparelho de pré-tratamento ao aparelho de recuperação de calor dissipadopara geração de vapor para o processo.

21. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de queinclui a formação de um fluxo de gás gerado combinado àmontante do aparelho de recuperação de calor dissipadoproveniente do (i) primeiro fluxo de gás geradodescarregado proveniente do aparelho de pré-tratamento e(ii) gás gerado no segundo fluxo de gás gerado e suprimentode pelo menos uma parcela do fluxo combinado para a unidadede recuperação de calor dissipado para a geração deevaporação para o processo.

22. Processo de acordo com a reivindicação 21caracterizado pelo fato de que inclui o suprimento de umaparcela do fluxo de gás gerado combinado para a unidade derecuperação de calor dissipado em uma pressão controlada.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22caracterizado pelo fato de que inclui o suprimento de umaparcela do fluxo de gás gerado combinado para a unidade derecuperação de calor dissipado em uma taxa de correntevolumétrica variável.

24. Processo de acordo com a reivindicação 23caracterizado pelo fato de que inclui o suprimento de umaparcela do fluxo de gás gerado combinado para a unidade de queimador da unidade de recuperação de calor dissipado

25. Processo de acordo com a reivindicação 24caracterizado pelo fato de que inclui o suprimento de umaparcela do fluxo de gás gerado combinado para uma câmara decombustão da unidade de recuperação de calor dissipado queé à jusante de uma unidade de queimador da unidade darecuperação de calor dissipado.

26. Processo de acordo com qualquer dasreivindicações precedentes caracterizado pelo fato de queinclui o controle da separação do gás gerado em um segundofluxo de gás gerado para os fornos e à recuperação de calordissipado para controle da taxa de corrente volumétrica dogás gerado para os fornos.

27. Processo de fundição direta para produzirmetal fundido proveniente de um material de alimentaçãometalifero em uma vaso de fundição direta caracterizadopelo fato de que inclui o uso de um fluxo de gás geradoproveniente do vaso como um gás combustível em pelo menos(i) fornos para geração de ar ou ar enriquecido comoxigênio, quentes para o processo e (ii) um aparelho derecuperação de calor dissipado para geração de vapor para oprocesso e também inclui o controle da pressão no vaso paracontrole da pressão no fluxo de gás gerado quando oprocesso é produção de metal fundido.

28. Usina de fundição direta para a fundiçãodireta de um material de alimentação metalifero e produçãode metal fundido caracterizado pelo fato de incluir:(a) um aparelho de pré-tratamento para pré-tratamento de material de alimentação metalifero;(b) uma vaso de fundição direta para produção dometal fundido de maneira que um processo para fundiçãodireta de material de alimentação metalifero pré- aquecidoem um vaso;(c) fornos para geração de um sopro de ar quenteou do ar enriquecido com oxigênio para o processo;(d) um aparelho de recuperação de calor dissipadopara geração de evaporação para a Usina;(e) um canal de gás gerado para remover o gásgerado no vaso de fundição direta e suprir o gás geradoatravés de uma primeira seção de canal para o aparelho depré-tratamento e através de uma segunda seção de canal parauma válvula de controle de corrente de gás gerado; e(f) um controlador de processo para controle dofuncionamento da Usina, que inclui o funcionamento daválvula de controle de corrente de gás gerado na segundaseção de canal e conseqüentemente a pressão no vaso deredução direta enquanto o processo está produzindo metalfundido.

29. Usina de acordo com a reivindicação 28caracterizada pelo fato de que a segunda seção do canal éadaptada ao suprimento de gás gerado para os fornos e oaparelho de recuperação de calor dissipado e a Usina incluium purificador de água para refrigerar e remover materialparticulado e as espécies gasosas solúveis e os vapores dometal proveniente do gás gerado que flui através da segundaseção do canal à montante de fornos e do aparelho derecuperação de calor dissipado.

30. Usina de acordo com a reivindicação 28 oureivindicação 29 caracterizada pelo fato de que o controledo processo é adaptado para controlar a corrente de gásgerado no primeiro fluxo de gás gerado para estar acima deuma taxa de corrente mínima para manter condições defluidificação no aparelho do pré-tratamento.

31. Usina de acordo com qualquer dasreivindicações 28 a 30 caracterizada pelo fato de que ocontrole do processo é adaptado para controlar a correntede gás gerado no primeiro fluxo de gás gerado para estaracima de uma taxa de corrente mínimo para pré-aquecer omaterial de alimentação metalífero a uma temperaturapredeterminada no aparelho de pré-tratamento.

32. Usina de acordo com a reivindicação 30 oureivindicação 31 caracterizada pelo fato de que o controledo processo utiliza uma constante de tempo par controlar apressão no vaso de fundição direta que é substancialmentemais rápida do que uma constante de tempo para controle dadita taxa de corrente mínimo através do dito aparelho depré- tratamento.

33. Usina de acordo com a reivindicação 30 oureivindicação 31 caracterizada pelo fato de que a constantede tempo para controle da pressão no vaso de fundiçãodireta é uma ordem de valor mais rápida do que a constantede tempo para controle da taxa de corrente de gás geradoatravés do aparelho de pré-tratamento.