BRPI0923299B1 - Method for production of sintered ore - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE MINÉRIO SINTERIZADO".

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um método para produzir minério sinterizado usando uma máquina de sínterízação do tipo de sucção descendente, em que minério sinterizado de alta resistência, alta qualidade pode ser produzido em alto rendimento e baixo custo, e além do mais, a emissão de dióxido de carbono (C02) pode ser reduzida, desta maneira sendo ambientalmente favorável.

Descrição de Técnicas Relacionadas [002] Minério sinterizado, que é a principal matéria-prima no processo de produção de ferro de alto-forno, é geralmente produzido pelo processo mostrado na figura 1. Exemplos de matérias-primas para minério sinterizado incluem minério de ferro fino; subpeneira fina de minério sinterizado; recuperado fino em trabalhos de ferro; matérias-primas auxiliares contendo CaO, tais como calcário e dolomita; um auxílio de pelotização, tais como calcário queimado; fragmento de coque e antracita. Estas matérias-primas são alimentadas de seus respectivos funis de carga 1 em proporções predeterminadas em um transportador. Uma quantidade adequada de água é fornecida às matérias-primas por misturadores de tambor 2 e 3, e similares, e mistura e pelotização são realizadas para desta maneira obter uma matéria-prima sinterizada composta de quase-partículas tendo um tamanho médio de partícula de 3 a 6 mm. A matéria-prima sinterizada é depois carregada dos funis de carga de surto 5, que são providos em uma máquina de sinterização, através de um alímentador de tambor 6 e uma calha de carga 7 em uma palheta de máquina de sinterização 8 de um tipo de movimento sem fim para formar um leito carregado 9 que é também referido como um leito de sinterização. A espessura (altura) do leito de sinterização é usual mente cerca de 400 a 800 mm. Depois o material carbonáceo na camada de superfície do leito de sinterização é inflamado por um forno de ignição 10 disposto acima do leito de sinterização 9, e o ar é sugado descendente com uma caixa de vento 11 disposta debaixo da palheta 8, de maneira que o material carbonáceo no leito de sinterização é gradualmente queimado. A matéria-prima de sinterização é fundida pelo aquecimento de combustão gerado nesta etapa, e dessa maneira uma torta sinterizada é obtida. A torta sinteri-zada desse modo obtida é triturada e submetida à regulagem do tamanho de partícula, e os aglomerados com um tamanho de cerca de 5 mm ou mais são coletados como minério sinterizado de produto.

[003] No processo de produção descrito acima, o material carbonáceo no leito de sinterização inflamado pelo forno de ignição 10 continua a queimar na presença de ar sugado da porção superior em direção à porção inferior do leito de sinterização pela caixa de vento para desse modo formar uma zona de combustão/fusão (de agora em diante, pode ser simplesmente referida como uma "zona de combustão"). A zona de combustão movimenta-se da porção superior para a porção inferior do leito de sinterização como a palheta B movimenta-se em direção ao lado a jusante. Uma camada de torta sinterizada (de agora em diante pode ser simplesmente referida como uma "camada sinterizada") é formada depois da zona de combustão ter passado. Além do mais, como a zona de combustão movimenta-se da camada superior para a camada inferior, a umidade contida na matéria-prima de sinterização é evaporada por meio do calor da combustão do material carbonáceo e concentrada na matéria-prima de sinterização localizada na camada inferior, a temperatura da qual ainda não foi elevada para formar uma zona úmida. Quando a concentração de umidade aumenta até certo ponto ou mais elevado, o espaço entre as partículas da matéria-prima sinterizada, que serve como uma via de fluxo para o gás de sucção, é preenchido com umidade, resultando em um aumento na resistência do fluxo de ar. Além do mais, a porção fundida que ocorre na zona de combustão requerida para a reação de sinterização também torna-se um fator para aumentar a resistência do fluxo de ar.

[004] A figura 2 mostra a distribuição da perda de pressão e temperatura no leito de sinterização quando a zona de combustão que move-se no leito de sinterização com uma espessura de 600 mm é localizada na posição de cerca de 400 mm acima da palheta no leito de sinterização (200 mm abaixo da superfície do leito de sinterização). Na perda de pressão, a distribuição neste estágio, cerca de 60% é na zona úmida, e cerca de 40% é na zona de combustão.

[005] Neste meio tempo, a quantidade de produção (t/h) de uma máquina de sinterização é geralmente determinada pela produtividade de sinterizar (t/h.m2) x área de máquina de sinterização (m2). Isto é, a quantidade de produção de uma máquina de sinterização varia dependendo da largura da máquina e do comprimento da máquina da máquina de sinterização, a espessura da camada de matéria-prima depositada (espessura do leito de sinterização), a densidade de massa da matéria-prima de sinterização, tempo de sinterização (combustão), rendimento e similares. Consequentemente, a fim de aumentar a quantidade de produção de minério sinterizado, é considerado ser eficaz para diminuir o tempo de sinterização melhorando a permeabilidade do ar (perda de pressão) do leito de sinterização, ou para melhorar o rendimento intensificando a resistência ao frio da torta sinterizada antes de ser esmagada.

[006] A figura 3 mostra a mudança na temperatura com tempo em um certo ponto no leito de sinterização, quando a produtividade de minério sinterizado é alta e baixa, isto é, quando a velocidade de movimento da palheta da máquina de sinterização é alta e baixa. O tempo em que a temperatura é retida a 1.200°C, em que as partículas de matéria-prima de sinterização começam a fundir, ou mais elevada (de agora em diante, referido como "tempo de conservação à alta temperatura ") é denotado por ti no caso de baixa produtividade, e denotado por t2 no caso de alta produtividade. Quando a produtividade é alta, desde que a velocidade de movimento da palheta seja alta, o tempo de conservação à alta temperatura t2 é mais curto do que ti no caso de baixa produtividade. Quando o tempo de conservação à alta temperatura diminui, sinterização insuficiente facilmente ocorre, resultando em uma diminuição na resistência ao frio do minério sinterizado e uma diminuição no rendimento. Consequentemente, a fim de produzir minério sinterizado de alta resistência em um curto período de tempo, com um rendimento alto, e com alta produtividade, é necessário prolongar o "tempo de conservação à alta temperatura" tomando quaisquer medidas de maneira a intensificar a resistência da torta sinterizada, isto é, a resistência ao frio do minério sinterizado. Além disso, como os índices que mostram a resistência ao frio do minério sinterizado, geralmente, SI (índice de quebra) e TI (índice de alavanca) são usados.

[007] A figura 4 é um diagrama mostrando esquematicamente um processo em que um material carbonáceo na camada de superfície do leito de sinterização, inflamado com um forno de ignição, continua a queimar por meio do ar sendo sugado para dessa maneira formar uma a zona de combustão, e a zona de combustão gradualmente movimen-ta-se da porção superior para a porção inferior do leito de sinterização, resultando na formação de uma torta sinterizada.

[008] A figura 5(a) esquematicamente mostra a distribuição da temperatura quando a zona de combustão está presente em cada porção superior, porção do meio, e porção inferior do leito de sinterização na seção dentro da estrutura espessa mostrada na figura 4. A resistência do minério sinterizado é influenciada pelo tempo em que a temperatura é mantida a 1.200°C ou mais elevada, mais acuradamente, pelo produto de temperatura e tempo em que a temperatura é mantida a 1.200°C ou mais elevada. A medida que este valor aumenta, a resistência do minério sinterizado aumenta. A porção media e a porção inferior do leito de sinterização são preaquecidas por causa do calor de combustão gerado pela combustão do material carbonáceo na porção superior do leito de sinterização ser transmitido para esse fim junto com o ar sendo sugado. Desta maneira, a porção média e porção inferior do leito de sinterização são mantidas em altas temperaturas por um longo período de tempo. Em contraste, na porção superior do leito de sinterização, por causa da escassez de calor de combustão, a reação de combustão-fusão requerida para sinterização (reação de sinterização) tende a ser insuficiente. Como resultado, na distribuição do rendimento do minério sinterizado na seção de corte transverso do leito de sinterização, na direção da largura da máquina de sinterização, como mostrado na figura 5 (b), o rendimento diminui em direção à porção superior do leito de sinterização. Entretanto, deverá ser observado que, quando a temperatura no leito de sinterização excede 1.380°C, a estrutura do minério sinterizado é vitrificada, e a resistência inversamente diminui. Consequentemente, a mais alta realização de temperatura é desejavelmente estabelecida de modo a não exceder 1.380°C.

[009] Com relação a este problema, diversas técnicas foram propostas com a finalidade de manter a porção superior do leito de sinterização em altas temperaturas durante um longo período de tempo. Por exemplo, a Publicação do Pedido de Patente Não Examinada Japonesa N°. 48-18102 propõe uma técnica em que, depois de um leito de sinterização ser inflamado, um combustível gasoso é injetado no leito de sinterização. A Publicação do Pedido de Patente Examinada Japonesa N° 46-27126 propõe uma técnica em que, depois de um leito de sinterização ser inflamado, um gás de combustível é adicionado ao ar a ser sugado para dentro do leito de sinterização. A Publicação do Pedido de Patente Não Examinada Japonesa N°. 55-18585 propõe uma técnica em que, a fim de aumentar a temperatura de um leito de sinterização de uma matéria-prima sinterizada para altas temperaturas, um capô é provido no leito de sinterização, e o ar ou um gás misturado incluindo gás de forno de coque é inflado do capô na posição logo atrás de um forno de ignição. Além do mais, a Publicação do Pedido de Patente Não Examinada Japonesa N°. 5311257 propõe uma técnica em que um fluxo de ponto de fusão baixo, um material carbo-náceo, e um gás combustível são inflados ao mesmo tempo na posição logo atrás de um forno de ignição.

[0010] Entretanto, nestas técnicas, um combustível gasoso de alta concentração é usado, e além do mais, a quantidade de material car-bonáceo não é reduzida quando o gás de combustão é nele inflado. Como um resultado, a mais alta temperatura alcançada no leito de sinterização durante a sinterização é alta, excedendo 1.380° C, e por causa da formação de minério sinterizado, tendo uma baixa resistência ao frio, não é possível obter o efeito de rendimento melhorado. Além disso, por causa de um aumento na temperatura e expansão térmica, devido à combustão do combustível gasoso, a permeabilidade do ar é degradada e a produtividade é diminuída. Além do mais, por causa do uso de combustível gasoso, existe uma possibilidade de que um fogo pode começar no espaço acima do leito de sinterizar. Dessa maneira, qualquer uma destas técnicas não foi colocada em uso prático.

[0011] Sob estas circunstâncias, como uma técnica para solucionar os problemas descritos acima, o requerente da presente invenção propôs, na Publicação Internacional N°. W02007-052776, um método em que, por alimentar qualquer um dos vários combustíveis gasosos diluídos para uma concentração de limite inflamável inferior ou menos de uma camada acima de matéria-prima de sinterização (leito de sinterização) em uma palheta, no lado a jusante de um forno de ignição de uma máquina de sinterização, de tal maneira a ser introduzido no leito de sinterização para causar combustão, uma ou ambas das mais altas temperaturas alcançadas no leito de sinterização e o tempo de conservação à alta temperatura são ajustados.

Descrição da Invenção Problemas a serem Resolvidos pela Invenção [0012] De acordo com a técnica da Publicação Internacional N°, W02007-052776 descrita acima, um combustível gasoso diluído para uma concentração predeterminada é introduzido no leito de sinterização em uma máquina de sinterização do tipo de sucção a jusante, e a combustão pode ser causada em uma posição alvejada no leito de sin-terizaçâo. Dessa maneira, através de apropriadamente controlar a mais alta temperatura alcançada e o tempo de conservação à alta temperatura durante a combustão da matéria-prima de sinterização, é possível aumentar a resistência do minério sinterizado na porção superior do leito de sinterização em que a resistência ao frio do minério sinterizado tende a ser diminuída por causa da redução da quantidade de calor, ou é possível ainda aumentar a resistência do minério sinterizado nas porções média e inferior do leito de sinterização.

[0013] Entretanto, nas técnicas convencionais incluindo a Publicação Internacional N°. W02007-052776, descrita acima, não foi completamente examinado qual a quantidade de material carbonáceo que está contido na matéria-prima de sinterização deverá ser misturada com relação ao combustível gasoso que é diluído para uma concentração predeterminada e alimentado.

Problemas para serem Resolvidos pela Invenção [0014] É um objetivo da presente invenção prover um método para produzir minério sinterizado pela alimentação de um combustível gasoso no lado a jusante de um forno de ignição de uma máquina de sinterização do tipo de sucção a jusante, em que a quantidade de material carbonáceo contido na matéria-prima de sinterização é otimizado em relação ao combustível gasoso de tal maneira que o efeito do combustível gasoso de alimentação é exibido para uma extensão máxima, pelo que alta resistência, alta qualidade de minério sinterizado podem ser produzidos em alto rendimento e baixo custo, e além do mais, a emissão de dióxido de carbono gerado na etapa de sinteriza-ção pode ser reduzida.

Meios para Solucionar os Problemas [0015] Em um método para produzir minério sinterizado pela alimentação de um combustível gasoso diluído no lado a jusante de um forno de ignição de uma máquina de sinterização do tipo de sucção a jusante, os presentes inventores têm diligentemente conduzido pesquisas a fim de produzir minério sinterizado de alta resistência, alta qualidade em um alto rendimento e baixo custo, e para otimizar o relacionamento entre a quantidade alimentada do combustível gasoso diluído e a quantidade de material carbonáceo contido na matéria-prima de sinterização, tendo por objetivo a redução de emissão de dióxido de carbono, que tem sido recentemente pedida, em particular, na indústria do aço. Como resultado, descobriu-se que é preferível reduzir a quantidade de material carbonáceo contido na matéria-prima de sinterização de acordo com a quantidade de alimentação do combustível gasoso diluído, e que mesmo se o material carbonáceo é reduzido na quantidade equivalente a ou mais do que o calor de combustão do combustível gasoso a ser alimentado, é totalmente possível para melhorar as características de qualidade do minério sinterizado e melhorar a produtividade, e em adição, a emissão de dióxido de carbono pode ser grandemente reduzida. Desta maneira, a presente invenção foi completada.

[0016] Isto é, de acordo com a presente invenção, um método para produzir minério sinterizado inclui uma etapa de carregamento de uma matéria-prima de sinterização incluindo minério fino e um material carbonáceo em uma palheta ciclicamente movimentando-se para formar um leito de sinterização; uma etapa de ignição do material carbonáceo inflamado na superfície do leito de sinterização com um forno de ignição; uma etapa de alimentação de combustível gasoso de alimentação de um combustível gasoso no ar acima do leito de sinterização, de tal modo que o combustível gasoso é alimentado como um combustível gasoso diluído, cuja concentração é uma concentração de limite inflamável inferior ou menor; e a etapa de sinterização de sugar o combustível gasoso diluído e o ar com uma caixa de vento disposta sob a palheta, dentro do leito de sinterização, inflamando o material carbonáceo no leito de sinterização e inflamando o combustível gasoso diluído no leito de sinterização em que o material carbonáceo foi inflamado, para desse modo realizar a sinterização, o método sendo caracterizado pelo fato de que a quantidade de material carbonáceo na matéria-prima de sinterização é reduzida em comparação com o caso onde o combustível gasoso não é alimentado.

[0017] O método para produzir minério sinterizado de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de que a quantidade de material carbonáceo é reduzida em uma proporção de substituição em uma faixa de 1 a 15, a proporção de substituição sendo definida pela expressão a seguir: Proporção de substituição = B/A, [0018] Em que A é o calor de combustão do combustível gasoso alimentado, e B é o calor de combustão equivalente à quantidade de material carbonáceo reduzida.

[0019] Além disso, o método para produzir minério sinterizado de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de que a proporção de substituição é em uma faixa de 1,5 a 10, ou em uma faixa de 2 a 6.

Vantagens [0020] De acordo com a presente invenção, reduzindo a quantidade de material carbonáceo contido na matéria-prima de sinterização, de acordo com a quantidade de um combustível gasoso diluído alimentado no lado a jusante do forno de ignição da máquina de sinteri-zação, a temperatura da zona de combustão/fusão na etapa de sinterização pode ajustada de tal maneira que a mais alta temperatura alcançada não excede 1.380eC e pode ser mantida na faixa de 1.2000 C a 1.380° C por um longo período de tempo. Desta maneira, minério sinterizado de alta resistência pode ser produzido em uma alta estabilidade de rendimento enquanto garante alta produtividade. Além disso, de acordo com a presente invenção, uma vez que o material carbonáceo pode ser reduzido em uma quantidade equivalente a ou mais do que o calor de combustão do combustível gasoso alimentado, o custo do material carbonáceo pode ser reduzido, e a emissão de dióxido de carbono gerada na etapa de sinterização pode ser grandemente reduzida.

Breve Descricão dos Desenhos [0021] A figura 1 é um diagrama ilustrando o processo de produção de minério sinterizado.

[0022] A figura 2 é um gráfico ilustrando a distribuição de perda de pressão e temperatura em um leito de sinterização na ocasião da sin-terização.

[0023] A figura 3 é um diagrama mostrando a mudança na temperatura no leito de sinterização com tempo, quando o caso em que a produtividade de minério sinterizado é alta e o caso onde a produtividade do minério sinterizado é baixa são comparadas.

[0024] A figura 4 é um diagrama esquemático ilustrando um processo de sinterização de um leito de sinterização.

[0025] A figura 5 é um diagrama ilustrando a temperatura de distribuição na porção superior, na porção média e na porção inferior de um leito de sinterização na ocasião da sinterização e a distribuição do rendimento do minério sinterizado no corte transverso na direção da largura do leito de sinterização.

[0026] A figura 6 é uma vista ilustrando um dispositivo de teste usado para comparar métodos de alimentação de um combustível gasoso diluído.

[0027] A figura 7 é uma vista ilustrando um exemplo de um dispositivo de alimentação de combustível gasoso na presente invenção.

[0028] A figura 8 é uma vista ilustrando outro exemplo de um dispositivo de alimentação de combustível gasoso na presente invenção.

[0029] A figura 9 é um a diagrama ilustrando uma reação de sinterização.

[0030] A figura 10 é um diagrama de fase ilustrando o processo de formação de hematita secundária estrutural.

[0031] A figura 11 é um diagrama ilustrando o efeito de alimentar um combustível gasoso na distribuição de temperatura em um leito de sinterização.

[0032] A figura 12 é um diagrama ilustrando a influência da concentração de combustível gasoso diluído sob condições de alimentação e a posição de alimentação na distribuição de temperatura em um leito de sinterização.

[0033] A figura 13 é um gráfico mostrando o relacionamento entre a proporção de substituição B/A, que é uma proporção de calor de combustão B equivalente à quantidade de material carbonáceo reduzido para o calor de combustão A do combustível gasoso, e a qualidade do minério sinterizado no teste do cadinho.

[0034] A figura 14 é uma vista ilustrando a estrutura de uma máquina de sinterização usada em um experimento de sinterização em exemplos.

[0035] A figura 15 é um gráfico mostrando a relação entre a pro- porção de substituição B/A, que é uma proporção de calor de combustão B equivalente à quantidade de material carbonáceo reduzido para 0 calor de combustão A do combustível gasoso, e a qualidade de minério sinterizado em uma máquina de sinterização atual. 1 Funil de carga de matéria-prima 2, 3 misturador de tambor 4 Funil de carga da camada interna 5 Funil de carga de surto 6 Alimentador do tambor 7 Calha de escoamento de alimentação 8 palheta 9 leito de sinterização 10 forno de ignição 11 Caixa de vento Modalidades para Executar a Invenção [0036] Como descrito acima, um método para produzir minério sinterizado de acordo com a presente invenção inclui uma etapa de carregamento, uma etapa de ignição, uma etapa de alimentação de combustível gasoso, e uma etapa de sinterização. Na etapa de carregamento, uma matéria-prima de sinterização, incluindo minério fino e um material carbonáceo, é carregada em uma palheta movimentando-se ciclicamente para formar um leito de sinterização. Na etapa de ignição, o material carbonáceo na camada de superfície do leito de sinterização é inflamado com um forno de ignição. Na etapa de alimentação do combustível gasoso, no lado a jusante na direção do curso da palheta do forno de ignição, pelo descarregamento de um combustível gasoso de alta concentração em alta velocidade de um dispositivo de alimentação de combustível gasoso no ar acima do leito de sinterização, o combustível gasoso é instantaneamente misturado com o ar para produzir um combustível gasoso diluído tendo uma concentração prede- terminada igual ou menor do que a concentração de limite inflamável inferior, e o combustível gasoso diluído junto com ar é sugado, com uma caixa de vento disposta sob a palheta, dentro do leito de sinteri-zação.

[0037] Na etapa de sinterização, o material carbonáceo no leito de sinterização é queimado por meio do ar sugado dentro do leito de sinterização para fundir e sinterizar a matéria-prima de sinterização pelo calor de combustão resultante, e pela queima do combustível gasoso diluído e uma posição predeterminada no leito de sinterização através da qual a zona de combustão passou para adicionalmente promover fusão e sinterização para formar uma torta sinterizada.

[0038] No método de produzir minério sinterizado de acordo com a presente invenção, pelo descarregamento de um combustível gasoso de alta concentração a ser introduzido no leito de sinterização em alta velocidade no ar acima do leito de sinterização, o combustível gasoso é instantaneamente misturado com o ar circundante para diluir o combustível gasoso para uma concentração igual a ou menor do que a concentração de limite inflamável inferior do combustível gasoso, e depois o combustível gasoso diluído é introduzido no leito de sinterização. A razão para diluição antes da introdução no leito de sinterização é descrita abaixo, [0039] Um dispositivo de experimento foi fabricado pelo enchimento de um cadinho de sinterização de 300 mmé de diâmetro interno x 400 mm de altura com uma torta sinterizada, em que foi possível sugar o ar através da torta sinterizada a partir de debaixo da torta sinterizada. Em seguida, como mostrado na figura 6(a), um bocal foi embebido na posição 90 mm de profundidade da superfície no centro da torta sinterizada, e uma concentração de 100% de gás de metano foi injetada na torta sinterizada em uma quantidade de 1 % em volume relativo do ar sendo sugado. A distribuição da concentração de gás metano foi medida na direção circunferencial e a direção de profundidade na torta sinterizada, e os resultados da mesma são mostrados na tabela 1. Além disso, como mostrado na figura 6(b), usando o mesmo bocal, gás metano na mesma quantidade que acima foi alimentado no ar na posição 350 mm acima da torta sinterizada e diluída. Da mesma maneira que acima, a distribuição da concentração do gás metano foi medida, e os resultados da mesma são mostrados na tabela 2. Os resultados mostram que no caso onde o gás metano foi diretamente introduzido na torta sinterizada, a difusão de gás metano na direção lateral é insuficiente, enquanto que no caso onde o gás metano foi alimentado acima da torta sinterizada, a concentração de gás metano na torta sinterizada é substancialmente uniforme. Como é evidente a partir dos resultados, preferivelmente, o combustível gasoso é alimentado no ar acima da torta sinterizada e uniformemente diluído antes de ser introduzido no leito de sinterização.

Tabela 1 [0040] Concentração de gás metano; 10,23% ou mais imensurável Tabela 2 [0041] Concentração de gás metano: 10,23% ou mais imensurável [0042] Além do mais, exemplos do método de alimentação de um combustível gasoso diluído com a concentração descrita acima no leito de sinterização incluem um método de injeção de diretamente acima em que um combustível gasoso, tal como um gás de cidade, LNG, ou gás C, com uma alta concentração é descarregado no ar e diluído com o ar circundante para uma concentração predeterminada, e então o combustível gasoso diluído é introduzido no leito de sinterização; e um método de injeção de pré-mistura (chamado tipo de pré-mistura) em que um combustível gasoso é misturado com o ar e diluído para uma concentração predeterminada adiantadamente, e a pré-mistura é alimentada a partir de acima do leito de sinterização. A tabela 3 avalia as vantagens e desvantagens de cada método. No método de injetar diretamente acima, se o combustível gasoso é descarregado a uma velocidade igual ou mais alta do que a velocidade de combustão de fluxo turbulento, a prevenção de explosão prematura é fácil. Entretanto, quando o combustível gasoso é diluído pela mistura com o ar circundante, desigualdade em concentração facilmente ocorre, e existe uma possibilidade maior de combustão anormal do que o método de injeção pré-misturada. No entanto, quando amplamente avaliado incluindo o custo do equipamento, o método de injetar diretamente acima usando gás de cidade (LNG) é o melhor.

[0043] Como o dispositivo de alimentação de combustível gasoso, por exemplo, um dispositivo tendo um meio de alimentação de combustível gasoso no qual uma pluralidade de tubos de alimentação de combustível gasoso é disposta ao longo da direção da largura da palheta, e fendas ou aberturas para descarregar o combustível gasoso são providas nos tubos ou bocais são fixados nos tubos como mostrado na figura 7, ou um dispositivo tendo um meio de alimentação de combustível gasoso no qual uma pluralidade de tubos de alimentação de combustível gasoso é disposta ao longo da direção do curso da palheta, e fendas ou aberturas para descarregar o combustível gasoso são providas nos tubos ou bocais são fixados nos tubos como mostrado na figura 8 podem ser preferivelmente usados.

[0044] A seguir, descrição será feita sobre o tipo de combustível gasoso diluído a ser alimentado no leito de sinterização no método para a produção de minério sinterizado de acordo com a presente invenção.

[0045] A tabela 4 mostra a concentração de limite inflamável inferior, a concentração do alimento, e similares de combustíveis gasosos (gás da cidade, gás de coque de forno (gás C), e gás de alto-forno (gás B)) usados na indústria do aço. No que refere-se à concentração do combustível gasoso quando alimentado na matéria-prima de sinterização, do ponto de vista de prevenção contra explosão e um incêndio (combustão), a segurança aumenta à medida que a concentração de limite inflamável inferior diminui. A partir deste aspecto, o gás da cidade usa gás natural (LNG) contendo metano como o componente principal, e embora o gás da cidade tenha uma concentração de limite inflamável inferior próxima daquela do gás C, o gás da cidade tem um valor calorífico maior do que o do gás C. Portanto, a concentração de alimentação do gás C pode ser diminuída. Consequentemente, a fim de garantir a segurança, o gás da cidade, cuja concentração do ali- mentação pode ser diminuída é vantajosa em relação ao gás C.

Tabela 4 0046] A tabela 5 mostra os componentes de combustão (hidrogênio, CO e metano) contidos no combustível gasoso, e as concentrações de limite inflamável inferior e superior, velocidade da combustão no fluxo laminar e no fluxo turbulento, e similares dos componentes da combustão. A fim de impedir a combustão do combustível gasoso alimentado do dispositivo de alimentação de combustível gasoso durante a sinterização, a prevenção da explosão antes do tempo é necessária. Considera-se que isso seja alcançado pelo descarregamento do combustível gasoso a uma velocidade pelo menos igual a ou maior do que a velocidade da combustão de fluxo laminar, preferivelmente, a uma alta velocidade igual a ou maior do que a velocidade da combustão de fluxo turbulento. Por exemplo, no caso do gás da cidade contendo metano como um componente principal, se a descarga for realizada a uma velocidade que excede 3,7 m/s, não há possibilidade alguma de retorno da chama. Por outro lado, no caso do gás hidrogênio, uma vez que a velocidade da combustão de fluxo turbulento é maior do que aquela do CO ou metano, a fim de impedir a explosão antes do tempo, é necessário descarregar o gás hidrogênio a uma velocidade mais alta, correspondentemente. A partir deste aspecto, no gás da cidade (LNG) que não contém hidrogênio, a taxa de descarga pode ser dimi- nuída em comparação ao gás C contendo 59% em volume de hidrogênio. Além disso, visto que o gás da cidade não contém CO, não há possibilidade alguma de ocorrência de envenenamento por gás. Consequentemente, considera-se que o gás da cidade (LNG) tenha características adequadas como um combustível gasoso usado na presente invenção.

[0047] Na presente invenção, como o combustível gasoso que pode ser alimentado no leito de sinterização, em adição ao gás da cidade (LNG) descrito acima, qualquer um dentre o gás B, o gás C, o gás CO, gás etano, gás propano, gás butano e um gás misturado destes pode ser usado. Nota-se que, no caso onde o gás B ou o gás C é usado, é necessário aumentar a taxa de descarga de gás e tomar medida separadamente contra CO.

[0048] A seguir, descrição será feita com relação à concentração do combustível gasoso diluído alimentado no método para a produção de minério sinterizado de acordo com a presente invenção.

[0049] No combustível gasoso diluído a ser introduzido no leito de sinterização no método de produção de acordo com a presente invenção, a concentração do gás combustível (componente de combustão) contido neste é preferivelmente diluído a 3/4 (75%) ou menos do que a concentração de limite inflamável inferior no ar à temperatura normal. A razão para isto é que a alimentação do gás combustível de alta concentração na porção superior do leito de sinterização pode causar combustão explosiva em alguns casos, e é necessário manter o estado no qual nenhuma combustão ocorra, pelo menos à temperatura normal, mesmo na presença de alguma coisa que possa causar um incêndio; que mesmo se o gás combustível não for totalmente queimado no leito de sinterização e que o gás não queimado atinja o coletor de poeira elétrica ou similares localizado a jusante da caixa de vento, é necessário eliminar a possibilidade de que a combustão seja causada pela descarga elétrica do coletor de poeira elétrica; e que é necessário diluir o combustível gasoso a um tal grau que o consumo de oxigênio pela combustão do combustível gasoso diluído não cause a carência de oxigênio necessário para a combustão de todo o combustível (material carbonáceo + combustível gasoso) contido na matéria-prima de sinterização, evitando, assim, a combustão insuficiente.

[0050] Entretanto, a concentração de limite inferior do combustível gasoso diluído é preferivelmente 1% ou mais da concentração de limite inflamável inferior. A razão para isto é que em menos do que 1% da concentração de limite inflamável inferior, a quantidade de calor gerada pela combustão é insuficiente, e não é possível aumentar a resistência de minério sinterizado e obter o efeito de melhora do rendimento.

[0051] Para as razões descritas acima, a concentração do combustível gasoso diluído a ser alimentado no leito de sinterização na presente invenção está preferivelmente na faixa de 1 % a 75% da concentração de limite inflamável inferior. No que refere-se ao gás natural (LNG), visto que a concentração de limite inflamável inferior de LNG é 4,8% em volume (referência à tabela 4), a concentração adequada do combustível gasoso diluído está na faixa de 0,05% a 3,6% em volume.

[0052] A seguir descrição será feita com relação à necessidade de controlar a temperatura mais alta alcançada no leito de sinterização de forma a não exceder 1.380°C, mas na faixa de temperatura de 1.200°C a 1.380°C.

[0053] De acordo com "Mineral Engineering (KOBUTSU KOGA-KU)", editado por Hideki Imai, Sukune Takenouchi, e Yoshinori Fujiki, pág. 175 (1976), Asakura Publishing Co., Ltd., a reação de sinterização pode ser resumida em um digrama esquemático da figura 9. A tabela 6 mostra a resistência à ruptura (resistência ao frio) e à redutibili-dade para os minerais individuais formados no processo de sinterização. Como visto na figura 9, no processo de sinterização, uma fusão começa a ser formada a 1.200°C, e a ferrita de cálcio tendo a mais alta resistência entre os minérios constituindo o minério sinterizado e tendo redutibilidade relativamente alta é formada. Quando a temperatura aumenta e excede cerca de 1.380°C, a ferrita de cálcio é decomposta em um silicato amorfo (silicato de cálcio) tendo as mais baixas resis- tência ao frio e redutibilidade e uma hematita secundária que é facilmente degradada durante a redução. Consequentemente, a fim de obter estável mente minério sinterizado excelente em resistência ao frio e redutibilidade (RI), é importante apontar que a ferrita de cálcio obtida a uma temperatura de 1200°C ou maior não deve ser decomposta em si li cato de cálcio e hematita secundária.

Tabela 6 [0054] De acordo com a publicação mencionada acima, "Mineral Engineering", o comportamento da precipitação de hematita secundária a qual atua como a origem da degradação da redução do minério sinterizado é descrito com base nos resultados dos testes de síntese de mineral, usando o diagrama de fase mostrado na figura 10. De acordo com a descrição, a hematita esquelética secundária que atua como a origem de degradação de redução precipita após ser aquecida até a zona de Mag.ss+Liq. e resfriada, e portanto, a degradação da redução pode ser suprimida pela produção de minério sinterizado através da rota (2), não através da rota (1), no diagrama de fase.

[0055] Consequentemente, a fim de obter o minério sinterizado tendo uma excelente propriedade de degradação de redução (RDI), alta resistência e excelente redutibilidade, é necessário controlar a mais alta temperatura alcançada no leito de sinterização durante a sín-terização de forma a não exceder 1.380°C, e controlar a temperatura no leito de sinterização para a faixa de temperatura de 1.200°C (temperatura de solidificação da ferrita de cálcio) a 1.380°C (temperatura de transição).

[0056] Além disso, como descrito acima, a formação de ferrita de cálcio depende do tempo no qual a temperatura é retida em 1.200°C ou maior, mais precisamente, pelo produto de temperatura e tempo no qual a temperatura é retida na faixa de 1,200°C a 1,380°C. Consequentemente, a fim de obter o minério sinterizado tendo alta resistência, boa redutibilidade, e um baixo RDI, é um problema alcançar um padrão de calor no qual a temperatura no leito de sinterização durante a sinterização seja retida na faixa de 1,200°C a 1.380°C por um longo período de tempo. Consequentemente, na presente invenção, a fim de garantir a fonte de calor exigida para a sinterização e estender o tempo no qual a temperatura no leito de sinterização durante a sinterização é retida na faixa de 1.200°C a 1.380°C, um método de sinterização é empregado no qual, em adição ao material carbonáceo, um combustível gasoso diluído é ainda alimentado no leito de sinterização.

[0057] A figura 11 (b) mostra o relacionamento entre a temperatura e o tempo na posição denotada por · na figura 11 (a) no leito de sinterização e compara o caso onde um combustível gasoso diluído é alimentado com o caso onde um combustível gasoso diluído não é alimentado em um teste de sinterização usando um pote de teste feito de quartzo transparente. A linha tracejada no gráfico indica o exemplo no qual 5% em massa de coque são misturados como um material carbonáceo na matéria-prima de sinterização, e um combustível gasoso não é alimentado. Como visto no gráfico, a temperatura no leito de sinterização no momento no qual a zona de combustão/fusão está passando do ponto é retida em uma temperatura de 1.200°C ou maior, que é eficaz para a sinterização, por cerca de dois minutos. Entretanto, a linha cheia no gráfico indica o exemplo no qual LNG em uma quantidade equivalente a 0,4% em massa de coque em termos de valor calorífico é alimentada no leito de sinterização, e a quantidade de material car-bonáceo (coque) na matéria-prima de sinterização é reduzida por aquela quantidade até 4,5% em massa, o valor calorífico total sendo fixado. Neste caso, o combustível gasoso diluído alimentado no leito de sinterização é queimado no lado superior da posição de combustão (zona de combustão) de coque, isto é, na região através da qual a zona de combustão já passou e na qual a temperatura começou a diminuir, e visto que a região é reaquecida, o tempo no qual a temperatura is retida a 1.200°C ou maior, o qual é eficaz para a sinterização, é grandemente estendido. Além disso, apesar do fato de que a quantidade de coque é reduzida com a alimentação do combustível gasoso, a extensão é alcançada sem aumentar a mais alta temperatura alcançada no leito de sinterização até uma temperatura que excede 1.380°C, que diminui a resistência do coque, quando o gás de com-bustão/zona de fusão passa.

[0058] A figura 12 mostra os resultados de um experimento de sinterização conduzido no qual a quantidade de coque no leito de sinterização, a concentração de um combustível gasoso (LNG) alimentado, e a posição de alimentação são alteradas em quatro níveis no experimento de sinterização mostrado na figura 11. A figura 12(a) mostra as posições de tempo nas quais o coque no leito de sinterização e os combustíveis gasosos são queimados. A figura 12(b) mostra a alteração da temperatura com o tempo na posição denotada por · na figura 12(a). Além disso, a curva (linha cheia fina) do nível A mostrado na figura 12(b) indica a alteração na temperatura no exemplo no qual 5% em massa de coque estão contidos como um material carbonáceo em uma matéria-prima de sinterização e nenhum combustível gasoso é alimentado. Além disso, a curva (linha tracejada fina) do nível B indica o exemplo no qual LNG diluído a 0,1 % em volume é alimentado e a quantidade de coque é reduzida a 4,6% em massa. Neste exemplo, a concentração diluída de LNG é baixa em 0,1% em volume, e o valor calorífico é baixo. Como um resultado, não é possível cobrir totalmente a deficiência na quantidade de calor devido à redução na quantidade de coque, e o efeito da alimentação com o combustível gasoso é insuficiente. Além disso, a curva (linha tracejada grossa) do nível D indica o exemplo no qual LNG diluído a 4,0% em volume é alimentado e o coque é reduzido a 4,6% em massa. A temperatura de combustão do combustível gasoso diluído depende da temperatura, e à medida que a concentração aumenta, a temperatura de combustão diminui.

[0059] Consequentemente, 4,0% em volume de LNG são queimados na porção superior do leito de sinterização, o qual é amplamente desviado da posição de combustão de coque e no qual a sinterização foi completada e a temperatura diminuiu. Portanto, embora a temperatura no leito de sinterização tenha dois picos, a extensão da temperatura de 1,200°C ou maior, a qual é eficaz para a sinterização, não é alcançada. Em contraste, a curva (linha cheia grossa) do nível C indica o caso onde LNG diluído a 0,4% em volume é alimentado e o coque é reduzido a 4,6% em massa. Neste caso, visto que a temperatura de combustão do combustível gasoso diluído desloca-se para o lado da alta temperatura, ambos os efeitos de combustão de coque e combustão de LNG são superpostos, e o tempo de retenção a uma temperatura de 1,200°C ou maior é amplamente estendida em comparação aos casos dos níveis A, B, e C.

[0060] A partir dos resultados descritos acima, espera-se que pela alimentação do combustível gasoso diluído, a sinterização seja ainda promovida para aumentar a resistência do minério sinterizado e para aumentar o rendimento e a produtividade, e a redutibilidade do minério sinterizado pode ser aumentada. No entanto, para aquele propósito é necessário reduzir a quantidade de material carbonáceo a ser adicio- nada de acordo com a quantidade de alimentação do combustível gasoso de modo que a temperatura mais alta alcançada no leito de sinte-rização possa ser controlada para a faixa de 1.200°C a 1.380°C. Consequentemente, de acordo com a investigação pelos presentes inventores, a fim de obter o minério sinterizado tendo suficiente resistência à sinterização, redutibilidade, e uma propriedade de degradação de baixa redução, é necessário reter a temperatura na faixa de 1.200°C a 1.380°C por pelo menos 2 minutos, preferivelmente 3 minutos ou mais, mais preferivelmente 5 minutos ou mais.

[0061] No entanto, na alimentação do combustível gasoso, deve ser notado que, embora a temperatura de sinterização esteja segura pelo calor da combustão de coque no caso convencional onde o coque é apenas usado como um material carbonáceo, se o combustível gasoso diluído for alimentado no leito de sinterização com o material carbonáceo sendo contido na mesma quantidade como no caso convencional, a temperatura mais alta alcançada durante a sinterização é aumentada pelo calor da combustão do combustível gasoso, e se torna não possível manter a temperatura no leito de sinterização na faixa de temperatura apropriada (1.200°C a 1.380°C) descrita acima, resultando na formação de ferrita de cálcio tendo baixa resistência à sinterização, o que pode diminuir o rendimento e a redutibilidade. Consequentemente, considera-se que seja preferível reduzir a quantidade de material carbonáceo a ser misturada na matéria-prima de sinterização de acordo com a quantidade de combustível gasoso a ser alimentada. Além disso, uma redução na quantidade de material carbonáceo torna possível não apenas reduzir o custo do material carbonáceo, mas também reduzir a quantidade de dióxido de carbono gerada na etapa de sinterização.

[0062] Por conseguinte, a fim de confirmar a faixa apropriada da quantidade de material carbonáceo a ser misturada na matéria-prima de sinterização em relação ao combustível gasoso diluído alimentado no leito de sinterização, um experimento de sinterização foi conduzido no qual, usando um pote de teste feito de quartzo transparente de 300 Φ x 400 mmH, um combustível gasoso diluído obtido pela diluição de LNG a 0,6% em volume foi alimentado, como um combustível gasoso, por 4 minutos em uma matéria-prima de sinterização contendo fragmentos de coque como um material carbonáceo. Como mostrado na tabela 7, a quantidade de material carbonáceo contida na matéria-prima de sinterização foi ajustada a 5,0% em massa quando o combustível gasoso não foi soprado para dentro da matéria-prima, e variada na faixa de 4,8% a 4,0% em massa quando o combustível gasoso foi soprado para dentro da matéria-prima. As relações entre o calor de combustão do combustível gasoso alimentado, o calor de combustão equivalente à quantidade de material carbonáceo reduzida, e a qualidade do minério sinterizado e a produtividade foram investigados.

[0063] Os resultados do teste de pote são mostrados na tabela 7.Aalém disso, a relação entre uma razão de substituição B/A e cada um dentre a qualidade (resistência à quebra e redutibilidade) do minério sinterizado, o rendimento do produto, e a taxa de produção é mostrado na figura 13, a taxa de substituição sendo definida como uma razão de B para A (B/A), onde A é o calor de combustão do combustível gasoso alimentado, e B é o calor da combustão equivalente à quantidade de material carbonáceo reduzida. A resistência à quebra foi medida de acordo com JIS M8711, e a redutibilidade foi medida de acordo com JIS M8713.

[0064] Como é evidente da figura 13, no caso em que o minério sinterizado é produzido pelo menos pela alimentação do combustível gasoso, mesmo se a quantidade de material carbonáceo na matéria-prima de sinterização for reduzida em comparação ao caso onde o combustível gasoso não é alimentado, as características de qualidade (resistência e redutibilidade) de minério sinterizado e a produtividade são adversamente afetadas, e as características de qualidade do minério sinterizado e a produtividade são verdadeiramente melhoradas; e mesmo se o material carbonáceo for reduzido em uma razão de substituição B/A de 1 ou mais, isto é, na quantidade equivalente a um ou mais do que o calor da combustão do combustível gasoso diluído alimentado na etapa de alimentação do combustível gasoso, as características de qualidade (resistência e redutibilidade) do minério sinterizado e a produtividade são preferivelmente melhoradas. Além disso, como é evidente da figura 13, no que refere-se à quantidade de material carbonáceo reduzida, mesmo se a razão de substituição B/A for ajustada em cerca de 5 e a quantidade de material carbonáceo for amplamente reduzida, o efeito de alimentação do combustível gasoso pode ser totalmente desfrutado. Isto é, foi confirmado que a fim de manter a temperatura no leito de sinterização na faixa de 1.200°C a 1.380°C de modo a impedir que o silicato de cálcio amorfo seja formado, é necessário reduzir o material carbonáceo na quantidade equivalente a ou mais do que o calor da combustão do combustível gasoso alimentado na etapa de alimentação do combustível gasoso.

[0065] Como descrito acima, a razão para a melhora das características de qualidade do minério sinterizado e a produtividade mesmo se o material carbonáceo for reduzido na quantidade equivalente a ou mais do que o calor da combustão do combustível gasoso diluído alimentado, consequentemente, mesmo se o calor da combustão total do combustível gasoso e do material carbonáceo for reduzido, é considerada ser como a seguir. Como é evidente das figuras 11 e 12 descritas acima, o combustível gasoso diluído alimentado no leito de sinteriza-ção é queimador no lado superior da posição da combustão (zona de combustão) do coque, isto é, na região através da qual a zona de combustão já passou e na qual a temperatura começou a diminuir, e a região é reaquecida. Como um resultado, a temperatura no leito de sinterização no momento quando a combustão do gás / zona de fusão passa não aumenta até uma temperatura excedendo 1.380°C, o que diminui a resistência do coque, e no momento em que a temperatura é retida a 1.200°C ou maior, o que é eficaz para a sinterização, é amplamente estendida.

[0066] No entanto, se a quantidade de material carbonáceo for excessivamente reduzida, isto é, se a razão de substituição B/A for excessivamente aumentada, o calor da combustão total do combustível gasoso e do material carbonáceo diminui excessivamente, resultando na degradação de características de qualidade do minério sinterizado e produtividade. Além disso, o efeito de alimentação do combustível gasoso é reconhecido mesmo em uma razão de substituição B/A de 10 ou mais, e o limite superior do mesmo é cerca de 15, como descrito posteriormente nos exemplos. Consequentemente, a quantidade de material carbonáceo na matéria-prima de sinterização é reduzida de acordo com o combustível gasoso a ser alimentado, tal que a razão de substituição B/A é preferivelmente na faixa de 1 a 15, mais preferivelmente na faixa de 1,5 a 10, e ainda mais preferivelmente na faixa de 2 a 6.

[0067] Como descrito acima, de acordo com a presente invenção, visto que o material carbonáceo pode ser reduzido em uma quantidade equivalente a ou mais do que o calor da combustão do combustível gasoso alimentado, melhora da qualidade de minério sinterizado melhora da produtividade podem ser alcançadas em baixo custo, e em adição, a quantidade de dióxido de carbono gerado pela combustão do material carbonáceo pode ser amplamente reduzida. Consequentemente, a presente invenção é considerada ser uma técnica não poluente consciente com a Terra.

EXEMPLOS

[0068] Um experimento de sinterização foi realizado, no qual usando uma máquina de sinterização atual provida com equipamento alimentado com combustível gasoso como mostrado na figura 14, sob as condições mostradas na tabela 8, o combustível gasoso foi soprado em e no mesmo momento, a quantidade de material carbonáceo na matéria-prima de sinterização foi reduzida, e a influência na qualidade (resistência à degradação e redutibilidade) do minério sinterizado foi confirmada.

[0069] Note que a resistência à degradação é mais amplamente usada como um índice de resistência de minério sinterizado obtido por uma máquina de sinterização atual, e é fortemente correlacionada à resistência à quebra. A resistência à degradação TI foi determinada, de acordo com JIS M8712, por um método no qual a amostra foi jogada em um tambor rotativo e peneirada com uma peneira de 6,3 mm e, a razão entre a massa da amostra testada e a massa da amostra de +6,3 mm após a testagem ser calculada.

[0070] Além disso, a redutibilidade foi determinada, de acordo com JIS M8713, por um método no qual 500 g da amostra de minério sinte-rizado peneirada para 19,0 a 22,4 mm foram reduzidos, a 900°C, usando um gás de redução contendo 30% em volume de CO e 70% em volume de N2 por 180 minutos, e a porcentagem da quantidade de oxigênio reduzida relativa à quantidade de oxigênio reduzida antes da redução ser calculada.

[0071] Os resultados do teste da máquina atual são mostrados na tabela 8. Além disso, a relação entre uma razão de substituição B/A e a qualidade (resistência à degradação TI e redutibilidade RI) do minério sinterizado é mostrada na figura 15, a razão de substituição sendo definida como uma razão de B para A, onde A é o calor da combustão do combustível gasoso alimentado, e B é o calor da combustão equivalente à quantidade de material carbonáceo reduzida. Os resultados mostram que é possível obter minério sinterizado tendo resistência melhorada e redutibilidade em uma razão de substituição B/A na faixa de 1 a 15, a razão de substituição sendo a razão do calor da combustão B equivalente à quantidade de material carbonáceo reduzida em relação ao calor da combustão A do combustível gasoso no teste de pote.

REIVINDICAÇÕES

Claims (2)

1. Método para a produção de minério sinterizado compreendendo: uma etapa de carregamento de uma matéria-prima de sin-terização incluindo minério fino e um material carbonáceo sobre uma palheta em movimento para formar um leito de sinterização; uma etapa de combustão do material carbonáceo na superfície do leito de sinterização com um forno de ignição; uma etapa de alimentação de combustível gasoso de um combustível gasoso no ar acima do leito de sinterização de modo que o combustível gasoso seja alimentado como um combustível gasoso diluído tendo uma concentração de uma concentração de limite inflamável inferior ou menos; e a etapa de sinterização de sugar o combustível gasoso diluído e ar com uma caixa de vento disposta sob a palheta dentro no leito de sinterização, fazendo a combustão do material carbonáceo no leito de sinterização e fazendo a combustão do combustível gasoso diluído no leito de sinterização no qual o material carbonáceo entrou em combustão, para dessa forma realizar a sinterização, em que a quantidade de material carbonáceo na matéria-prima de sinterização é reduzida em comparação com o caso onde o combustível gasoso não é alimentado, o método caracterizado pelo fato de que a quantidade de material carbonáceo é reduzida em uma razão de substituição em uma faixa de 1,5 a 10, a razão de substituição sendo definida pela expressão a seguir: Razão de substituição = B/A, onde A é o calor de combustão do combustível gasoso alimentado, e B é o calor de combustão equivalente à quantidade de ma- terial carbonáceo reduzida.

2. Método para a produção de minério sinterizado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de substituição está na faixa de 2 a 6.