BRPI0813231B1 - processo e aparelho para produzir ferro-esponja - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E APARELHO PARA PRODUZIR FERRO-ESPONJA".
Descrição [001] A presente invenção refere-se a um processo e um aparelho para produzir ferro-esponja de material contendo óxido de ferro em forma de agregado através de redução direta em um forno redutor de cuba usando um gás redutor.
[002] Ao produzir ferro-esponja, também referido como ferro de redução direta, por redução direta, o forno redutor de cuba é carregado de cima com óxidos de ferro em forma de agregado, tal como péle-tes e/ou minérios graúdos, através da qual um gás redutor ascendente é feito fluir na base do princípio de contrafluxo. O gás redutor que é introduzido no forno redutor de cuba, preferivelmente estando em uma temperatura de 750 a 900Ό, contendo pó e rico em m onóxido de carbono e hidrogênio, em particular contendo 70 a 90% de CO e H2, é preferivelmente produzido em um gaseificador de fusão ou em algum outro gerador de gás. Desse modo, o óxido de ferro em forma de agregado é completo ou parcialmente reduzido em ferro-esponja e um grau de metalização de 80% a mais de 95% do ferro-esponja pode ser alcançado.
[003] Nos aparelhos e processos que são conhecidos da técnica anterior, o gás redutor é introduzido na circunferência do forno redutor de cuba, por exemplo por meio de um tubo anular que é formado por tijolos refratários, conhecido como um tubo circular de vento. Quando o gás redutor é introduzido por meio de tal tubo circular de vento, porém menos gás redutor alcança o meio do forno redutor de cuba, e assim o grau de metalização na região externa é mais alto em direção ao meio do forno redutor de cuba, Uma vez que um abastecimento vertido com um grau inferior de metalização tem um peso em volume maior que um tal abastecimento com um grau superior de metalização, e também se fragmenta em uma proporção maior, o movimento do processo de enchimento é concentrado para o meio do forno redutor de cuba. Este movimento centralmente concentrado tem o efeito de que a distribuição desigual da quantidade específica de gás redutor é também exacerbada. A distribuição desigual do gás redutor é quanto maior e mais extenso o diâmetro do forno redutor de cuba, maior a quantidade de pó contido no gás redutor. Além disso, o tubo circular de vento formado por tijolos refratários requer um forro, que é caro, suscetível a desgaste e, portanto continua tendo que ser renovado.
[004] Em DE 2628447A1, além do tubo circular de vento, é descrito um dispositivo de alimentação central abaixo do nível do tubo circular de vento. De acordo com EP 0904415A1, entradas adicionais de gás redutor na forma de dutos descendentemente abertos ou linhas de modo oblíquo descendentemente direcionadas com uma extremidade interna aberta são igualmente localizadas abaixo do nível de um tubo circular de vento.
[005] Embora estes aparelhos forneçam uma provisão melhor de gás redutor em direção ao meio, o forno redutor de cuba com o tubo circular de vento e dutos de distribuição de gás no meio é caro e ainda tem a desvantagem que o gás redutor é introduzido na mesma pressão em dois níveis diferentes, como um resultado específico disso, mais gás redutor por m2 é introduzido pela entrada mais alta, uma vez que a trajetória para cima do gás é mais curta. Porém, menos gás redutor especificamente significa, porém um grau inferior de metalização do abastecimento no meio do forno redutor de cuba.
[006] O objetivo da presente invenção é, portanto, descobrir um processo simples e um aparelho simples com o qual distribuição uniforme do gás redutor, e consequentemente metalização uniforme, sejam obtidos sem o uso de um tubo circular de vento e o forro caro e suscetível ao desgaste associado do forno redutor de cuba.
[007] O tema da invenção é consequentemente um processo para produzir ferro-esponja de material contendo óxido de ferro em forma de agregado através de redução direta em um forno redutor de cuba usando um gás redutor, cujo processo é caracterizado pelo fato de que todo o gás redutor é introduzido por meio de vários dutos de distribuição de gás redutor em um arranjo semelhante a estrela ou disposto paralelos uns aos outros, preferivelmente na quarta parte inferior do forno redutor de cuba.
[008] Para levar a cabo o processo, material contendo óxido de ferro em forma de agregado, tal como péletes e/ou minério graúdo, são introduzidos em um forno redutor de cuba de cima. Além disso, gás, conhecido como gás redutor, preferivelmente em uma temperatura de 750 a 900 O, produzido em particular em um g aseificador de fusão, contendo pó e rico em monóxido de carbono e hidrogênio, em particular contendo 70 a 90% de CO e H2, é introduzido por meio de dutos de distribuição de gás redutor, preferivelmente na quarta parte inferior do forno redutor de cuba. O gás redutor introduzido eleva-se e assim reduz o óxido de ferro para formar ferro-esponja. A introdução exclusiva de todo o gás redutor por meio dos dutos de distribuição de gás redutor em um arranjo semelhante a estrela ou disposto paralelos uns aos outros provoca uma distribuição uniforme do gás redutor e o pó contido no mesmo, em toda seção transversal do forno redutor de cuba.
[009] DE 28 10 657 revela um forno redutor de cuba que tem, além de um conduto circular de vento, dispositivos para a introdução dos gases do processo, tais como, por exemplo, gás natural. Desvantagens neste caso são a introdução desigual do gás redutor por meio do conduto circular de vento e o custo alto do aparelho.
[0010] WO 00/36159 descreve um forno redutor de cuba dentro do qual o gás redutor é introduzido em dois níveis ou em duas zonas.
Desvantagens são, em particular, o grande custo técnico da planta e os requerimentos altos para controlar a introdução do gás redutor.
[0011] Os dutos de distribuição do gás redutor são invólucros de meia-cana descendentemente abertos que são presos nos tubos de deslizamento e têm paredes paralelas descendentemente estendidas. Quando o forno redutor de cuba for carregado de cima com o abastecimento de óxido de ferro, um espaço que fica livre de abastecimento é criado sob os invólucros de meia-cana e de lá o gás redutor passa uniformemente para dentro do abastecimento.
[0012] Os dutos de distribuição de gás redutor podem ser em um arranjo semelhante a estrela e são do mesmo comprimento ou de comprimentos diferentes. Com preferência, eles são de comprimentos diferentes, os dutos de distribuição de gás redutor mais curtos preferivelmente sendo montados suspensos e os dutos de distribuição de gás redutor mais longos preferivelmente sendo suportados por canos de suporte resfriados por água. Um arranjo semelhante a estrela significa que vários dutos de distribuição de gás redutor, preferivelmente 4 a 12, em particular 8, estendem-se da parede do forno redutor de cuba para dentro do interior do forno redutor de cuba, todos os dutos de distribuição de gás redutor sendo direcionados para o ponto central do forno redutor de cuba. Com preferência, um duto de distribuição de gás redutor mais longo é depois respectivamente disposto ao lado de um duto mais curto, os dutos de distribuição de gás redutor mais longos preferivelmente sendo encaixados nas tremonhas de descarga para o ferro-esponja. Dispostas na extremidade inferior das tremonhas de descarga estão preferivelmente as serpentinas de descarga resfriadas por água ou outros dispositivos de descarga.
[0013] As redes de distribuição de gás redutor são preferivelmente em um nível.
[0014] No caso de um arranjo em que um duto de distribuição de gás redutor mais longo é disposto respectivamente ao lado de um duto mais curto, é, porém, também possível com preferência ajustar os du-tos de distribuição de gás redutor mais curtos, montados suspensos logo acima dos dutos de distribuição de gás redutor mais longos, suportados. Isto pode ser possivelmente vantajoso quando se utilizar minérios que têm uma tendência de fragmentar e para formar pontes.
[0015] É importante aqui que os dutos de distribuição de gás redutor em alturas diferentes fiquem tão estritamente acima um do outro que não haja virtualmente nenhuma diferença na pressão quando o gás redutor for introduzido.
[0016] Os dutos de distribuição de gás redutor podem também ser dispostos em paralelo e são do mesmo comprimento ou de comprimentos diferentes. Com preferência, os dutos de distribuição de gás redutor estão neste caso em um nível. No caso de diâmetros pequenos do forno redutor de cuba, todo o gás redutor é preferivelmente introduzido por meio de vários dutos de distribuição de gás redutor, preferivelmente 2 a 8, em particular 4, dispostos em paralelo, estendendo-se continuamente da parede do forno redutor de cuba até a parede oposta do forno redutor de cuba. No caso de fornos redutores de cuba de tamanho médio, pode adicionalmente haver dois dutos de distribuição de gás redutor defronte um ao outro, direcionados para o meio ao longo do diâmetro do eixo e paralelo aos outros dutos de distribuição de gás redutor que se estendem continuamente da parede do forno redutor de cuba até a parede oposta do forno redutor de cuba. Estes dutos de distribuição de gás redutor mais curtos adicionais são com preferência suportados por canos de suporte resfriados por água.
[0017] Outro tema da invenção é um aparelho para produzir ferro-esponja de material contendo óxido de ferro em forma de agregado através de redução direta em um forno redutor de cuba (1) usando um gás redutor, cujo aparelho é caracterizado pelo fato de que todo o gás redutor é alimentado por meio de vários dutos de distribuição de gás redutor (2a, 2b) em um arranjo semelhante a estrela, preferivelmente na quarta parte inferior do forno redutor de cuba (1), ou dutos de distribuição de gás redutor (2) dispostos paralelos uns aos outros, preferivelmente na quarta parte inferior do forno redutor de cuba (1).
[0018] A invenção é explicada em mais detalhes abaixo com base nas modalidades exemplares que são representadas nas figuras, em que: figura 1 mostra uma seção vertical através de um forno redutor de cuba (1) em que um duto de distribuição de gás redutor (2a, 2d) e um duto de distribuição de gás redutor (2b) são descritos, figura 2 mostra uma seção vertical através de um duto de distribuição de gás redutor (2) com um tubo de deslizamento (3) para a introdução do gás redutor no abastecimento, figura 3 mostra uma seção horizontal através do forno redutor de cuba (1) como mostrado na figura 1 acima dos dutos de distribuição de gás redutor (2a) e (2b) em um arranjo semelhante a estrela, figura 4 mostra uma seção horizontal através do forno redutor de cuba (1) como mostrado na figura 1 acima dos dutos de distribuição de gás redutor (2c) dispostos em paralelo e figura 5 mostra uma seção horizontal através do forno redutor de cuba (1) como mostrado na figura 1 acima dos dutos de distribuição de gás redutor (2c) e (2d) dispostos em paralelo.
[0019] O forno redutor de cuba cilíndrico (1), carregado de acima com material contendo óxido de ferro em forma de agregado por meio de canos de distribuição (5), é fornecido na quarta parte inferior com vários dutos de distribuição de gás redutor (2) através dos quais o gás redutor é introduzido no forno redutor de cuba (1). Na extremidade inferior do forno redutor de cuba (1), o material reduzido para ferro-esponja é descarregado através de tremonhas de descarga (6). Dis- posto na extremidade inferior das tremonhas de descarga (6) estão as serpentinas de descarga resfriadas por água ou outros dispositivos de descarga que não estão representados nas figuras.
[0020] Dutos de distribuição de gás redutor (2) são invólucros de meia-cana descendentemente abertos com paredes paralelas descendentemente estendidas que, como pode ser visto na figura 4, são presos nos tubos de deslizamento (3), que são internamente resfriados, preferivelmente por água.
[0021] Os dutos de distribuição de gás redutor (2) podem ser em um arranjo semelhante a estrela.
[0022] Os dutos de distribuição de gás redutor (2a, 2b) em um arranjo semelhante a estrela podem ser do mesmo comprimento ou de comprimentos diferentes. Com preferência, eles são de comprimentos diferentes; com preferência particular, dutos de distribuição de gás redutor mais longos (2a) alternam com dutos de distribuição de gás redutor mais curtos (2b), como representado na figura 3. Depois, a região mediana e parte da região externa, em particular cerca de 50%, do forno redutor de cuba (1) é provida com o gás redutor por meio dos dutos de distribuição de gás redutor mais longos (2a) e a parte restante da região externa é provida com o gás redutor por meio dos dutos de distribuição de gás redutor mais curtos (2b). Tubos de deslizamento mais longos (3), como são requeridos para dutos de distribuição de gás redutor mais longos (2a), são em geral adicionalmente suportados por canos de suporte resfriados por água (4), como mostrado na figura 1, que são presos ao fundo do forno redutor de cuba (1), enquanto os tubos de deslizamento (3) dos dutos de distribuição de gás redutor mais curtos (2b) são preferivelmente montados suspensos.
[0023] No caso de fornos redutores de cuba (1) com um arranjo semelhante a estrela dos dutos de distribuição de gás redutor (2a, 2b) e tendo um número relativamente inferior de tremonhas de descarga (6), preferivelmente menos que 8, em particular 4, os dutos de distribuição de gás redutor mais longos (2a) são dispostos com preferência nas tremonhas de descarga (6) e os dutos mais curtos (2b) são dispostos com preferência nos espaços entre as tremonhas de descarga (6).
[0024] Os dutos de distribuição de gás redutor (2a, 2b) são preferivelmente dispostos em um nível.
[0025] No caso de um arranjo em que um duto de distribuição de gás redutor mais longo (2a) é disposto respectivamente ao lado de um duto mais curto (2b), é, porém também possível com preferência dispor os dutos de distribuição de gás redutor mais curtos, montados suspensos (2b) logo acima dos dutos de distribuição de gás redutor mais longos, suportados (2a). Isto pode ser possivelmente vantajoso quando se utilizam minérios que têm uma tendência de fragmentar e para formar pontes. É importante aqui que os dutos de distribuição de gás redutor (2a, 2b) em alturas diferentes fiquem tão estritamente um acima do outro que não haja virtualmente nenhuma diferença na pressão quando o gás redutor for introduzido.
[0026] Os dutos de distribuição de gás redutor (2) podem também ser dispostos paralelos uns aos outros.
[0027] Os dutos de distribuição de gás redutor (2c, 2d) dispostos paralelos uns aos outros podem ser do mesmo comprimento ou de comprimentos diferentes e ficam com preferência em um nível. Se os dutos de distribuição de gás redutor (2) forem dispostos em paralelo, é suficiente, em particular no caso de fornos redutores de cuba pequenos, que haja dois ou mais dutos de distribuição de gás redutor (2c) dispostos paralelos um ao outro, feito para estender continuamente da parede do forno redutor de cuba até a parede oposta do forno redutor de cuba como na figura 5.
[0028] No caso de fornos redutores de cuba de tamanho médio, por exemplo, no caso de fornos redutores de cuba de 6 a 8 m em diâmetro, , é vantajoso dispor dois outros dutos de distribuição de gás re-dutor (2d) ao longo do diâmetro do forno redutor de cuba (1) e ficando opostos, e dispor os dutos de distribuição de gás redutor restantes (2c) paralelos a estes e preferivelmente estendendo-se continuamente da parede do forno redutor de cuba até a parede oposta do forno redutor de cuba, como mostrado na figura 5. Os dutos de distribuição de gás redutor (2d) são neste caso preferivelmente suportados por canos de suporte resfriados por água (4), de um modo análogo ao suporte dos dutos de distribuição de gás redutor (2a) em um arranjo semelhante a estrela.
REIVINDICAÇÕES
Claims (7)
1. Processo para produzir ferro-esponja de material contendo óxido de ferro em forma de agregado através de redução direta em um forno redutor de cuba usando um gás redutor, caracterizado pelo fato de que todo o gás redutor é introduzido por meio de vários dutos de distribuição de gás redutor em um arranjo semelhante a estrela ou dispostos paralelos uns aos outros, preferivelmente na quarta parte inferior do forno redutor de cuba, e uniformemente distribuídos em toda seção transversal do forno redutor de cuba, os dutos de distribuição de gás redutor sendo dispostos em um nível ou, no caso de dutos de distribuição de gás redutor em um arranjo semelhante a estrela, um duto de distribuição de gás redutor mais longo sendo disposto respectivamente ao lado de um duto mais curto, os dutos de distribuição de gás redutor mais curtos sendo dispostos logo acima dos dutos de distribuição de gás redutor mais longos em tal modo que não haja virtualmente nenhuma diferença na pressão quando o gás redutor é introduzido.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, quando o forno redutor de cuba estiver carregado, espaços que ficam livres de abastecimento são formados sob os dutos de distribuição de gás redutor que são formados como invólucros de meia-cana descendentemente abertos, e de lá o gás redutor passa uniformemente para dentro do abastecimento.
3. Aparelho para produzir ferro-esponja de material contendo óxido de ferro em forma de agregado através de redução direta usando um gás redutor, compreendendo um forno redutor de cuba (1) e dutos de distribuição de gás redutor (2) para alimentar todo o gás redutor no forno redutor de cuba (1), caracterizado pelo fato de que os dutos de distribuição de gás redutor (2a, 2b) em um arranjo semelhante a estrela ou os dutos de distribuição de gás redutor (2) dispostos paralelos uns aos outros são fornecidos na quarta parte inferior do forno redutor de cuba (1), os dutos de distribuição de gás redutor (2, 2a, 2b) compreendendo invólucros de meia-cana descendentemente abertos com paredes paralelas descendentemente estendidas e tubos de deslizamento (3), os dutos de distribuição de gás redutor (2) sendo dispostos em um nível ou, no caso de dutos de distribuição de gás redutor (2a, 2b) em um arranjo semelhante a estrela, um duto de distribuição de gás redutor mais longo (2a) sendo respectivamente disposto ao lado de um duto mais curto (2b), os dutos de distribuição de gás redutor mais curtos (2b) sendo dispostos logo acima dos dutos de distribuição de gás redutor mais longos (2a).
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os dutos de distribuição de gás redutor (2) em um arranjo semelhante a estrela são de comprimentos diferentes e os dutos de distribuição de gás redutor mais curtos (2b) são com preferência montados suspensos.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os dutos de distribuição de gás redutor mais longos (2a) são dispostos nas tremonhas de descarga (6) e os dutos de distribuição de gás redutor mais curtos (2b) são dispostos nos espaços entre as tremonhas de descarga (6).
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos 2 dutos de distribuição de gás redutor (2) dispostos em paralelo são feitos para estender continuamente da parede do forno redutor de cuba até a parede oposta do forno redutor de cuba.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os dutos de distribuição de gás redutor (2) são suportados por canos de suporte resfriados por água (4).
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