PT89252B

PT89252B - Processo para a reducao directa de materiais contendo oxido de ferro em um forno rotativo

Info

Publication number: PT89252B
Application number: PT89252A
Authority: PT
Inventors: Gerd Elsenheimer; Hermann Lommert
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1993-07-30
Also published as: ZA889414B; EP0321018A1; EP0321018B1; DE3873051D1; GR3005903T3; ES2042722T3; PT89252A; AU2695388A; TR23570A; BR8805650A; CN1016618B; DE3743007A1; AU610957B2; CN1033649A; IN169929B

Description

METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT

PROCESSO PARA A REDUÇÃO DIRECTA DE MATERIAIS

CONTENDO OXIDO DE FERRO EM UM FORNO ROTATIVO

A presente invenção diz respeito a um processo para a re- dução directa de materiais que contêm óxido de ferro por meio de um agente redutor sólido contendo carbono, com obtenção de esponja de ferro, em forno rotativo, de acordo com o qual se carrega um material contendo óxido de ferro em pedaços de grandes dimensões na extremidade de alimentação do forno rotativo e se insufla material contendo óxido de ferro finamente moído na zona de redução.

Na redução directa de minérios em blocos ou aglomerados em forno rotativo, a uma temperatura inferior ao ponto de amolecimento da carga, para se formar esponja de ferro com utilização de agentes redutores sólidos que contêm carbono, realiza-se, antes da introdução no forno rotativo, na maior parte das vezes, uma peneiração dos finos com uma granulometris inferior a cerca de 5 milímetros.

Esta operação de peneiração da proporção de finos é por consequência indispensável porque a proporção de finos no percurso

através do forno rotativo é aquecida e reduzida mais rapidamente do que o material em pedaços grandes e, portanto, tem mais facilmente tendência a sofrer sobre-aquecimento ou re-oxidação. Especialmente na presença das cinzas de carvão, isso teria como resultado o amolecimento da carga e a formação de incrustrações.

Para o processamento de minérios em pedaços, é muitas vezes fornecido um material previamente triturado, por exemplo, com uma granulometria de 60 a 100 milímetros, que, em seguida, é moído até se obter a granulometria prevista de cerca de 15 a 25 milímetros. A proporção de finos com menos do que 5 milímetros obtidos nesta operação pode atingir cerca de 25do material de partida. Esta proporção de finos pode apenas ser vendida com grandes descontos ou tem de ser posta de lado e sobrecarrega assim o custo da fabricação da esponja de ferro.

A memória descritiva da patente de invenção britânica Número 1 098 157 refere-se a um processo para a redução directa de minérios de ferro de granulometria fina, no qual as partículas com uma granulometria superior a 5 milímetros ou superior a 2 milímetros eventualmente existentes são peneiradas e são carregadas na extremidade de alimentação do forno rotativo, enquanto o minério em partículas finas é insuflado na extremidade de descarga do fojr no rotativo e são distribuídas pelo menos ao longo de um comprimento de 4 metros sobre a carga.

Prefere-se separar por peneiração do minério de granulometria fina a parte mais fina com uma granulometria inferior a 0,06 mm, aglomerá-la ou briquetá-la e, em seguida, tarregá-la na extremidade de alimentação. Se apenas existir uma pequena quantidade de partículas com granulometria superior a 5 milímetros ou 2 milímetros, então todo o minério é insuflado no forno. Também as partículas mais finas que se transformaram em aglomerados podem ser insufladas, mas a utilização deste processo não proporciona resultados suficientemente satisfatórios no caso do tratamento das partículas finas dos minérios em pedaços grandes.

A invenção tem como objectivo valorizar o mais possível as partículas finas dos materiais que contêm óxido de ferro em blocos sem inconveniente para o processo.

Este objectivo é atingido, de acordo com a presente invenção, fazendo passar o material que contém óxido de ferro, antes da introdução no forno rotativo, por um peneiro de 3 a 6 milímetros e por outro peneiro de 0,8 a 1,5 milímetros, separando uma fracção grosseira, uma fracção fina e uma fracção mais fina, carregando a fracção grosseira na extremidade de alimentação do forno rotativo e insuflando a fracção fina na zona de redução junto da extremidade de saída do forno rotativo e distribuindo-a sobre a carga.

A expressão material contendo óxido de ferro em blocos inclui tanto o minério de ferro em blocos como também o minério de ferro aglomerado ou outras substâncias que contêm óxido de ferro como, por exemplo, poeiras resultantes da fabricação do aço.

Num material de carregamento que consiste em briquetes, a fracção fina é constituída por briquetes partidas e por finos resultantes da abrasão.

Pela expressão fracção de peneiração, entende-se uma fracção de peneiração que é separada por um peneiro com abertura constante dos crivos dentro da zona indicada. A insuflação da fracção fina na extremidade de saída do forno rotativo realiza-se com um meio veicular gasoso, de preferência, ar. Neste caso, as partículas mais grossas são arremessadas mais longe para dentro do forno do que as partículas mais finas.

A quantidade e a distribuição da fracção fina do material são reguladas de tal maneira que o material é aquecido e substancialmente reduzido durante o seu percurso até à saída. A insuflação pode efectuar-se por meio de um ou mais ventiladores. 0 comprimento de insuflação pode ser regulado por alteração do ângulo de sopragem do dispositivo ventilador e/ou alteração da velocidade de sopragem.

A fracção fina pode ser insuflada separadamente ou em conjunto com um agente redutor sólido. 0 forno rotativo pode ser operado tanto em contracorrente como em cocorrente da carga e da atmosfera de gases que atravessam o forno. No processo de contracorrente, a fracção fina é insuflada na direcção da corrente da atmosfera de gases e, no processo em cocorrente, contra a direcção de deslocação da atmosfera de gases. A zona de redução no forno rotativo é a zona em que se realiza uma redução com obtenção de ferro metálico.

Uma forma de realização aperfeiçoada preferível consiste em a fracção de finos do material que contém o óxido de ferro ser in

suflada ao longo de até 40?á do comprimento do forno, medido a partir da extremidade de saída do forno rotativo, de preferência ao longo de 15 a 20% do comprimento do forno. Com uma insuflação deste tipo, obtém-se uma redução muito boa e rápida do material insuflado sem perturbações de funcionamento do forno.

Um outro aperfeiçoamento preferido consiste em se insuflar a fracção fina do material que contém óxido de ferro sem a adição de agente redutor contendo carvão sólido no forno rotativo. A insuflação separada da fracção fina possibilita uma distribuição especialmente boa e uniforme sobre a carga.

Um aperfeiçoamento preferido consiste no facto de a fracção fina que contém óxidos de ferro ser distribuída no quadrante superior da secção transversal do forno sobre a carga que cai da parede do forno. Se o forno rotativo rodar para a esquerda, a fracção dos finos é distribuída sobre a carga no quadrante superior direito da secção transversal do forno. Desta forma, consegue-se uma maior permanência do material insuflado sobre a superfície do leito da carga que rola, antes de o material ser arrastada para dentro do leito. 0 material tem, portanto, uma maior permanência para o aquecimento sobre a superfície da carga.

Um outro aperfeiçoamento preferido consiste no facto de a fracção dos pós muito finos do material que contém óxido de ferro ser carregada no arrefecedor indirecto em conjunto com o material reduzido que sai do forno rotativo. 0 material reduzido que sai do forno rotativo é carregado para o arrefecedor indirecto com ex6

clusão de ar. 0 arrefecedor está em ligação com a atmosfera gasosa redutora da extremidade de saída do forno rotativo de modo que o arrefecimento se realiza em condições redutoras. 0 arrefecedor é banhado com água no seu lado de fora. A fracção dos pós màis finos é reduzida ainda em alto grau na primeira parte ainda com material refractário do arrefecedor. Desta maneira, pode processar-se a fracção mais fina sem despesas adicionais e sem inconvenientes para o processo.

Um aperfeiçoamento preferido consiste no facto de a fracção mais fina do material que contém óxido de ferro ser alimentada na calha de transferência entre a extremidade de saída do forno tubular rotativo e a extremidade de carregamento do arrefecedor indirecto. Desta maneira, consegue-se realizar uma mistura especialmente boa da maneira mais simples, aquecer a fracção mais fina já na calha de transferência e, correspondentemente, obter uma redução muito boa da fracção dos mais finos no arrefecedor.

Num forno tubular rotativo a trabalhar em cocorrente, a fracção mais fina pode também ser insuflada na extremidade de saída do forno rotativo. Nesse caso, ela é preponderantemente arrastada pela atmosfera do forno, retirada deste último e alimentada ao arrefecedor ou a um silo de material quente.

Um aperfeiçoamento consiste ainda em misturar a fracção mais fina com óleo antes da alimentação ao arrefecedor.

Desta forma, pode-se aumentar o teor de carbono da esponja de ferro.

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A invenção é seguidamente descrita mais pormenorizadamente com referência a um Exemplo.

forno tubular rotativo tinha um comprimento de 80 metros e um diâmetro interno de 4,8 metros. Ao longo do comprimento do forno tubular rotativo, a contar da sua extremidade de alimentação, estão montados primeiramente três sistemas de injectores de ar e, em seguida, oito tubos de insuflação de ar distribuídos. Cada sistema de injector de ar consiste em injectores de ar com a forma de anel que atravessam a parede do forno e o revestimento refractário do forno, embora não fiquem salientes no interior do forno tubular rotativo. Os tubos de insuflação de ar penetram radialmente através da parede do forno e do revestimento de refractário. As suas aberturas de saída ficam colocadas aproximadamente no eixo central do forno e estão colocadas na direcção da corrente da atmosfera gasosa.

Na extremidade de descarga do forno rotativo, estão colocados um dispositivo para insuflação de carvão, um dispositivo para insuflação da fracção fina de minério e ainda um queimador central. 0 queimador central é necessário apenas para aquecer o forno rota tivo. 0 forno tubular rotativo trabalha em contracorrente entre o sentido da corrente da carga e o sentido da corrente da atmosfera dos gases .

minério de ferro continha 67,0% de Fe e uma humidade de 1,0%. 0 minério é primeiramente triturado até ter uma granulometria inferior a 20 milímetros e, em seguida, é peneirado com um peneiro

d-e abertura igual a 1,0 milímetro e com um peneiro de abertura igual a 5,0 milímetros.

A fracção grosseira, com uma granulometria superior a 5,0 milímetros, é carregada na extremidade de alimentação do forno tubular rotativo numa quantidade de 30,500 Kg/h. A fracção fina, com uma granulometria compreendida entre 1,0 e 5,0 milímetros, é insuflada numa quantidade igual a 3000 Kg/h com ar de arrastamejn to através do dispositivo de insuflação para o minério fino e dis^ tribuída sobre a carga ao longo de 20% do comprimento do forno a partir da extremidade de descarga. A fracção dos mais finos, com uma granulometria inferior a 1,0 milímetro, numa quantidade de 400 Kg/h, é misturada com 100 Kg/h de óleo e é adicionada na carga de transferência entre a extremidade de saída do forno tubular rotativo e a extremidade de entrada do arrefecedor indirecto.

carvão utilizado como agente redutor tinha a seguinte com posição:

Carbono

51,0%

Componentes

voláteis	25,0%
Cinzas	24,0%
Enxofre	0,6%
Humidade	10 %

Granulometria 0 a 15 mm.

Carregam-se 12.500 Kg/h de carvão na extremidade de descarga do forno tubular rotativo e insuflam-se 7.800 Kg/h com o ar de

insuflação, através do dispositivo de insuflação para o carvão na extremidade de saída do forno tubular rotativo.

A esponja de ferro que sai do arrefecedor é obtida à saída do arrefecedor numa quantidade de 17.340 Kg/h com uma granulometria superior a 3 milímetros e numa quantidade de 5.800 Kg/h com uma granulometria inferior a 3 milímetros. A transformação em metal é igual a 92 a 93% e o teor de carbono é igual a 0,5%.

Se a fracção mais fina em conjunto com a fracção fina for insuflada no forno tubular rotativo, então verificam-se perturbações de funcionamento devido à intensa formação de incrustações.

As vantagens proporcionadas pela invenção consistem no facto de os custos de fabricação da esponja de ferro serem diminuídos de uma quantidade que corresponde à fracção de finos que, de outra forma, são perdidos por não poderem ser carregados para o forno rotativo sem se verificar uma perturbação do funcionamento deste .

A capacidade de produção do forno tubular rotativo é realmente aumentada uma vez que as outras condições de funcionamento não são alteradas. A necessidade específica de capital de investimento é diminuída. A proporção insuflada de material fino contém menos enxofre porque uma grande parte do enxofre introduzido pelo carvão já foi expelida ou combinada quando o material fino entra na alimentação.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1.- Processo para a redução directa de materiais que contêm óxido de ferro por meio de agentes redutores carbonãceos sólidos para se formar esponja de ferro em um forno rotativo, em que se carrega material de granulometria grosseira contendo óxido de ferro no forno rotativo na sua extremidade de carga e se insufla material de granulometria fina contendo óxido de ferro na zona de redução, caracterizado pelo facto de se separar o material bruto que contém óxido de ferro a ser carregado no forno rotativo numa fracção grosseira, numa fracção fina e numa fracção muito fina, com um intervalo de peneiração compreendido entre 3 e 6 mm e cor. outro intervalo de peneiração compreendido entre 0,3 e 1,5 mm, de se carregar a fracção grosseira no forno rotativo na sua extremica de de carga e de se insuflar a fracção fina no forno rotativo a partir da sua extremidade de descarga e de se distribuir sobre a carga na zona de redução.

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2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se insuflar a fracção fina do material que contém óxido de ferro no forno ao longo de até 40 % do comprimento do mesmo, medidos a partir da extremidade de descarga do forno rotativo e preferivelmente ao longo de 15 a 20 % do comprimento do forno.
3. - Processo de acordo com as reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de se insuflar a fracção de finos do material que contém óxido de ferro para dentro do forno rotativo sem adição do reagente redutor sólido carbonáceo.
4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de se distribuir a fracção fina contendo óxido de ferro no quadrante superior da secção transversal do forno através da carga que escorre da parede do forno.
5. - Processo de acordo con uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de se carregar a fracção muito fina do material que contém óxido de ferro no arrefecedor indirecto juntamente com o material reduzido que foi descarregado do forno rotativo.
6. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto do se alimentar a fracção muito fina do material que contém óxido de ferro ã calha de transferência entre a extremidade de descarga do forno rotativo e a extremidade de carga do arrefecedor indirecto.
7.- Processo de acordo com as reivindicações 5 ou 6, carac terizado pelo facto de se misturar a fracção muito fina com óleo, antes de ser alimentada ao arrefecedor.

Lisboa, 16 de Dezembro de 1988

O Agente Oficial da Propriedade Industrial

RESUMO

Processo para a redução directa de materiais contendo óxido de ferro em um forno rotativo

Materiais contendo óxido de ferro são reduzidos cora obtenção de esponja de ferro por meio de agentes redutores carbonãceos sólidos. No forno rotativo, carrega-se material grosseiro contendo óxido de ferro na sua extremidade de carga e insufla-se material contendo óxido de ferro de granulometria fina na zona de redução. A fim de se evitar a perturbação de funcionamento provocada pelo material de granulometria fina, o material bruto que contém óxido de ferro é separado numa fracção grosseira, numa fracção fina e numa fracção muito fina com intervalos de peneiro entre 3 e 6 mm e entre 0,S mm e 1,5 mm. A fracção grosseira é carregada no forno rotativo na sua extremidade de carga e a fracção fina é insuflada no forno rotativo a partir da sua extremidade de descarga e é distribuída na carga na zona de redução.