PT83785B

PT83785B - Equipamento para producao de metais ferrosos ou nao ferrosos a partir de minerios ou aglomerados auto-redutores e auto-fundentes ou nao

Info

Publication number: PT83785B
Application number: PT83785A
Authority: PT
Original assignee: Setepla Tecnometal Engenharia
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-11-21
Publication date: 1993-03-31
Also published as: ES2003550A6; KR880701780A; CA1286107C; ZA868248B; BR8605001A; EP0277947A1; MX171630B; KR930009970B1; JP2732522B2; PT83785A; EG17681A; JPH01501401A; CN1026433C; CN86107778A; WO1988002838A1; OA08830A; ATE61871T1; EP0277947B1; US5149363A

Description

A presente invenção refere-se a um equipamento metalúrgico, destinado à produção de ferro gusa, ferro fundido, ou outra liga metálica fundida, pela redução de aglomerados auto-redutores e auto-fundentes ou não, constituídos por minéric de ferro ou de óxido de ferro, ou outros minérios ou óxidos de outros metais, aglomerados ou não, e ainda à simples fusão de cargas metálicas ou cargas metálicas e aglomerados auto-redutores em qualquer proporção, de modo a obter metais líquidos tais com, por exemplo, ferro gusa, ferro fundido ou outras ligas metálicas líquidas.

Tgç ISA ANTERIOR

Sao conhecidos as processos convencionais de obtenção de ferro gusa, como, par exemplo, em altas fornos e fornos eléctricos de redução e outras, a partir de óxido de ferro ou de minérios de ferro, após condicionamonto granulamétrico, e de balas convencionais ou outras aglomerados tradicionais, de modo a obter por operações tradicionais nestes fornos, ferro líquido ou sólido de determinada composição.

Nos altos fornos a carga, formada par minério classificado, bolas, travertir.o ou outros aglomerados clássicos coque e pedra calcária, é carregada sequencialmente pela parte superior do forno, de rnodc a formar uma coluna contínua de carga. Na parte inferior do alio forno é introduzido ar atmosférico, pré-aquecido em aquecedores regeneradores ou não regenerador, a uma temperatura de 330 a 12002C, através de uma fiada de algaravizes na parte superior da soleira do forno. Neste local forma-se uma zona com uma atmosfera rodutora, devido à presença de monóxido de carbono, formado pela reacção do CD^ ^{com 0} carbono do coque. Este CD combina-se com □ oxigénio do óxido de ferro, reduzindo-o a ferro metálico de modo a produzir ferro gusa.

As impurezas, cu seja, a ganga do minério e as cinzas do coque, formam uma escória líquida menos densa, que flutua sobre a superfície do ferro gusa fundido.

Es gases que se formam em contra corrente com a carga, aquecem esta previamente e saem pela parte superior. Este gás é constituído principalmente por CO, CD^, H_o e N^, sendo encaminhado para os pré-aquecedores regeneradores do ar de combustão que entra no forno e para outros dispositivos de aquecimento.

DESCRIÇãO DA

A presente invenção refere-se a um equipamento que compreende um forno de cuba para fornecer ferro fundido, ferro gusa ou outras ligas metálicas para fundições e para instalações metalúrgicas em condições económicas mais favoráveis que as instalações tradicionais com altos fornas convencionais ou outros fornos de redução.

Para as bolas clássicas a redução faz-se pelo

CO gerado a partir da combustão parcial do coque. 0 CG difunde-se para o interior do aglomerado, fazendo-se a rsdução segundo a reacção MeO + CO --> Me + C0₉. 0 CO^ gerado nesta reacção difunde-se no sentido oposto ao do CO. Esta reacção exige um certo tempo para a completa difusão no interior do minério ou da bola convencional, implicando assim a necessidade de fornos com elevados tempos de permanência da carga no seu interior, que sao típicos dos altos fornos.

Por outro lado, as bolas auto-redutoras, apresentam condições bem mais favoráveis para a redução. Um contacto mais íntimo entre o minério ou óxido e o carvão ou coque finamente divididos proporciona um menor tempo de reacção visto que não é necessária a fase de difusão do CO para o interior da bola e a redução é realizada pelas reacções:

2MeO	+	c	—>	2Me		co^
cc₂		c -	—>	2C0
MeO	+	CO -		Me	+	^C02

Neste sentido, o próprio aglomerado proporciona na prática um sistema semi-fechado, com uma atmosfera redutora durante todo o intervalo de tempo em que houver carbono dispo-

nível no seu interior. Por outras palavras, o aglomerado auto-re dutor, como a própria designação indica, manterá no seu interior uma atmosfera reductora própria, que não dependerá das características da atmosfera exterior, ou seja, do tipo de atmosfera existente no interior do forno de cuba, proporcionada pelos gases ascendentes.

Deste modo, torna-se possível converter em energia para o processo o CD presente na atmosfera do forno e proveniente da combustão parcial do combustível e da reacção de redução que se processa no interior das bolas.

Por outro lado, nos processos de fusão em fornos de cuba a presença de coque, ou outro combustível sólida, carregado pela parte superior durante o funcionamento, desloca-se numa trajectória descendente com o restante da carga e reage com o £^2* ascendente, em regime de contracorrente, segundo a reacção CO2 + C--> 200, de modo que resulta um consumo maior de material carbonáceo, sem obter qualquer vantagem efectiva no processo de redução-fusao. Se fosse possível efectuar a combustão desse gás CC rio próprio processo, obter-se-ia uma maior eficiência donde resultariam economias do coque combustível em fornos de cúpula e do combustível e do redutor em altos-fornos e em quaisquer outros fornos de cuba empregadas na redução/fusão ou somente na fusão de qualquer outra liga metálica.

BREVE DESCRIDO DOS DESENHOS

A figura 1 representa uma vista em alçado de um forno de cuba segundo a presente invenção.

A figura 2 representa uma vista em corte por um plano passando pela fiada de algaravizes superior, do forno da fig. 1.

MELHOR MODO DE REALIZAÇÃO DA ILVEOCÃC forno de cuba segundo a presente invenção apresenta inovações capazes de tornai viável a combustão do CO □u de qualquer outro gás combustível ascendente presente, tais como, por exemplo, etc., e evitar a reacção endotérmica destes gases com o combustível ou redutor empregado. Esta nova concepção de forno é constituída essencialmente por uma cuba (1) cilíndrica ou cónica, de secção circular ou da outra forma qualquer, que pode apresentar na sua parte superior um dispositivo ou porta de carga (2) e uma saída para os gases, neste caso constituídos principalmente por teores variáveis de CC ,, CO, H₂ e que fluem através da chaminé (3) ou são encaminhados para os recuperadores ou regeneradores de calor, para pré

-aquecer o ar.

A cuba (1) tem uma ou várias fiadas de algaravizes (4) e (5) que insuflam ar quente ou frio, enriquecido com 0₂ °^u não, para a reacção de combustão de CO para dar dióxido de carbono (CC +1 0₂ C0_n), fornecendo calor adicional para o aquecimento da carga constituída por minérios auto-redutores, auto-fundentes ou não, gusa, sucata, resíduos de fundição ou de aciaria, ou misturas destas componentes nas diversas proporções possíveis, desde 0 a 100^, de cada um deles.

cadinho (8) tem a forma cilíndrica ou cónica, de secção circular ou de outra forma qualquer, com um diâmetro da parte superior maior que o da cuba (1), □ suficiente para a colocaçao dos alimentadores (6) de coque, carvão ou outro qualquer combustível sólido. Estes alimentadores sstao distribuídos em redor do cadinhc em numero suficiente para promover uma alimentação adequada do leito de combustível (7).

C cadinho (8) possui uma ou mais fiadas de

algaravizes (9) distribuídos de maneira a insuflar ar pré-aqueci do ou não, coir enrequecimento de 0^ ou não, e com injecção ou não de combustíveis líquidos, gascsos ou 'sólidos pulverizados por baixo dos alimentadores (6), para a combustão parcial ou total do combustível, para assim fornecer a energia térmica necessária à redução e/ou à fusão da carga. A cuba e o cadinho podem possuir um revestimento refractário (10) monolítico ou não e/ou ser ou nao refrigerados. C fundo do cadinho (8) poderá ser plano ou apresentar uma elevação cónica (11) para uma melhoi distribuição do leito de combustível, podendo neste caso possuix um sifão pressurizado ou nao, ou mesmo, uma depressão (12) para facilitar a separação entre a escória e o metal fundido.

metal fundido e a escória pela parte inferior do de maneira contínua ou cadinho, através de descontínua.

saem do equipamento bica(s) de vazamento,

Neste tipo de forno o combustível não ê adicionado juntamente com a carga na parte superior da cuba como nos processos tradicionais (embora isso possa ser feito), mas sim, por meio de dispositivos especiais (6) situados na junção da cuba (1) e do cadinho (8), sobre o leito de combustível. 0 cadinho (8) funcionará como um gaseificador e gerador de calor para a fusão do material, pré-aquecido e metalizado na cuba (1), no caso de se utilizar parte da carga constituída por aglomerados auto-redutores ou minérios, ou apenas pré-aquecido, no caso de se empregarem como constituintes da carga ferro gusa, sucata e resíduos de fundição ou de aciaria, ou outras quaisquer ligas metálicas.

forno de cuba com estes aperfeiçoamentos apresenta zonas com atmosferas diferentes, com características reguláveis pelo tipo de combustível empregado e pela maicr ou menor injecção de comburente nos vários pontos para isso existentes.

Os gases provenientes da zona inferior em contra corrente com a carga transferem para esta a energia térmica necessária ao aquecimento e a redução desta.

Como a carga na cuba (1) não inclui coque, carvão vegetal ou qualquer outro combustível solido, nao se verifica a reacçao + C --> 200, que é endotármica e que consome apreciáveis quantidades de carbono. Assim os gases de escape que saem do equipamento, compoem-se essencialmente de C0₂ e N₂.

Q equipamento proposto na presente invenção permite uma maior flexibilidade de funcionamento, podendo realizar-se quer a fusão de sucata, de ferro gusa e de resíduos de fundição ou de aciaria e quaisquer ligas metálicas como, por exemplo, nos fornos clássicos de cúpula, quer reduzir bolas e outros aglomerados auto-redutores, ou minérios, com ou sem adição de sucata, ferro gusa e/ou de resíduos de fundição ou de aciaria ou de qualquer liga metálica. Como não se incorpora combustível pela cuba, há uma apreciável redução no consumo deste, uma vez que nao ocorre qualquer perda de carbono pela reacção dos gases ascendentes com o CG^·

Este forno de cuba apresenta como vantagem sobre □s fornos cópula, os altos fornos ou qualquer outro forno de cuba uma grande economia de combustível, visto que o monóxido de carbono ou outros gases formados na parte inferior podem ser queimados na sua parte superior de modo a transferir a energia térmica libertada durante a reacçao para a carga que desce pela cuba. Os gases de escape são formados quase exclusivamente por dióxido de carbonc e azoto.

Este forno de cuba funciona também como uma esp écie de forno de redução e fusão de aglomerados ou bolas

e/ou minérios auto-redutores, empregando coque ou carvao vegetal cu qualquer outro combustível, fornecido junto ao leito de combustível. Também nesse casa, o nonóxido de carbono formado no cadinho é queimado ao longo da cuba s o calor gsrado é quase integralmente transferido para a carga descendente, aumentando-se assim consideravelmente o rendimento térmico do equipamento Além disso, como o equipamento não inclui carvao, coque ou qual quer outro combustível sólido na 'carga da cuba, não se efactua a reacção C0₂ + C---> 200, ou qualquer outra reacção endotér mica, dé modo que resulta daí uma diminuição no consumo do combustível.

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Claims

CAÇÃO INDUSTRIAL «ΜΜ·ΝΜ|ΜΜΜΜΜΜΜ>Μ··Μ*Μ·ΜΜΜιΜ··μΜΗηΗΜ«···Μ·

0 equipamento é destinado à produção de ferro gusa, ferro fundido ou outra liga metálica fundida, em fundições e instalações metalúrgicas, em coriàiçoes extremamente vantajosas do ponto de vista económico.

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Equipamento para produção de metais ferrosos ou não ferrosos a partir de minérios ou aglomerados auto-rsdutores e auto-fundentes ou não, constituído por un forno de cuba, carac terizado pelo facto de compreender uma cuba (1) cilíndrica ou cónica, de secção circular ou com outra forma qualquer a tendo na parte superior um dispositivo ou porta de carga (2) s uma saida para os gases através de uma chaminé (3) ou condutas que os conduzem a regeneradores de color e tendo também uma ou mais fiadas de algaravizes (4, 5) para insuflar ar pré-aquecido ou não e/ou enriquecido com 0? ou não; e um cadinho (8) cilíndrico ou cónico de secção circular ou oom outra forma qualquer de diâmetro maior que o da cuba (1) o suficiente para a colocação de alimentadores de combustível (6), directamente sobre □ leite do combustível (7); e, na parte inferior, uma ou mais fiadas de algaravizes (9) distribuídas de modo a insuflar ar pré-aquecido □u nao e/ou enriquecido de ou nao, e a injectar ou nao combustíveis líquidos, gasosos ou sólidos pulverizados por‘baixo dos alimentadores (6) e incluindo ainda bica(s) ds vazamento para a descarga continua ou discontínua ds metal em fusão e escória; e na qual tanto a cuba como o cadinho são revestidos por refractérios (10) e/ou refriegrados ou não.

- ?S Equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que o cadinho (0) tem um fundo plano.

- α βΟ$ΟΟj

Equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que o cadinho (8) tem um fundo com elevação cónica (11) para melhor distribuição do leito de combustível (7).

Equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que □ cadinho (3) possui um sifão pressurizado.

Equipamento de acorde com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que o cadinho (8) possui um sifão nao pressurizado.

- 6? -

Equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela facto de que o cadinho (Θ) tem uma depressão (12) no fundo para facilitar a separação entre o metal fundido e a escória,

- 72 Equipamento de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de que c forno apresenta zonas com atmosferas distintas reguláveis pelo tipo da combustível empregado e pela maior ou menor injecção de comburente nos vários pontos para isto existentes.

1C Equipamento de acordo com as reivindicações 1 a

7, caracterizado pelo facto de os gases redutores ou combustíveis que sobem em contra-corrente serem queimados junto dos algaravizes (4 e 5) de modo a transferir a sue energia térmica directamente para a carga descendente.

- ga _ **

Equipamento de aoordo com as reivindicações 1 a

8, caracterizado pelo facto de o carvão vegetal, o coque ou quelquer outro combustível solido estarem ausentes na carga introduzida pela cuba (1) de modo a impedir aí a reacção endotérmica do dióxido de carbono com o carbono.

- 1CS Equipamento de acordo ccm as reivindicações 1 a

9, caracterizado pelo facto de permitir fundir e reduzir cargas constituídas quer por aglomerados ou minérios, auto-redutores, quer de ferro gusa, sucata e resíduos de fundição ou de aciaria ou de outra liga metálica, em qualquer proporção, variando cada constituinte de C a 1C0 por cento.

As requerentes declaram que o primeiro pedido desta patente foi depositado no Brasil em 13 de Outubro ds 1986, sob o número de série PI 86C5CD1.