PT914474E

PT914474E - Processo de reducao e fusao de metais

Info

Publication number: PT914474E
Application number: PT97930900T
Authority: PT
Inventors: Louis Johannes Fourie
Original assignee: Ipcor Nv
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2000-12-29
Also published as: SK10299A3; AU717807B2; EP0914474A1; BR9710584A; EG21185A; AR008786A1; DE69702347D1; KR20000029487A; RU2210601C2; AU3466597A; CN1067108C; SK284053B6; CN1231000A; BG62940B1; ES2150266T3; ZA976597B; IN192287B; UA46857C2; JP3909088B2; PL191903B1

Description

A

DESCRIÇÃO "PROCESSO DE REDUÇÃO E FUSÃO DE METAIS"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Esta invenção diz respeito a um processo de redução e fusão de metais, como por exemplo um processo de fabrico de aço, no qual um metal e uma carga contendo carbono é aquecida num fomo do tipo canal a fim de provocar a redução e fusão do metal com parte da carga, sendo também considerado o aparelho para efectuar esse pré-aquecimento.

TÉCNICA ANTERIOR

Num processo conhecido, i.e. o da patente dos EUA N° 5,411,570, o metal que contém o componente de material a carregar no fomo apresenta um minério metálico, ou um minério metálico parcialmente reduzido (tal como esponja ferrítica, no caso de uma carga que contenha ferro), e o componente com carbono é o carvão; o material é introduzido no fomo praticamente na vertical através de uma ou mais aberturas localizadas ao longo da face lateral do fomo de modo a que a carga no fomo forme uma porção que se desenvolve longitudinalmente ao longo de cada um dos lados do fomo, a qual flutua no banho de metal fundido no interior do fomo.

No referido conjunto, os gases resultantes, principalmente o CO, e a matéria volátil associada ao carvão, entram em combustão numa cavidade -2- localizada no fomo por cima da carga que flutua, queimando-os com oxigénio que é introduzido no fomo a partir do exterior.

Também se diz que os gases resultantes de tal combustão, que estão tipicamente a uma temperatura da ordem dos 1600°C, podem ser utilizados no fomo para aquecimento da carga ou, quando o material a ser carregado contém sucata de aço ou de ferro, o monóxido de carbono resultante contido no gás, pode ser descarregado através da mesma abertura do fomo por onde é carregada a carga, a fim de pré-aquecer a tal sucata de aço ou de ferro através do contacto desses gases com esse material.

Num outro processo relacionado, i.e. o da patente dos EUA N° 1,819,238, o minério, o material carbonífero e os materiais de adição carregados no fomo de indução através da porta de carregamento situada numa das suas extremidades, formam uma pilha nessa extremidade sendo gradualmente fornecido e fundido. Os gases resultantes saem pela porta de carregamento e a sua combustão é tal que se assegura o contacto directo entre eles e os materiais a carregar.

Ainda num outro processo, i.e. o da patente da Grã-Bretanha N° 1 572 248, em que a unidade de fusão pode ser um fomo a plasma ou um fomo por arco eléctrico, os gases resultantes do processo de redução final passam também através das portas de carregamento, permitindo o contacto directo entre o gás e os materiais a carregar.

Tal também se passa com o processo revelado na patente Francesa N° 1,205,446, em que a unidade de fusão pode ser um fomo do tipo canal constituído por um ou mais reservatórios. De acordo com esta invenção, a reacção de redução principal é a que se dá entre o carbono dissolvido no metal e o óxido de ferro dissolvido na escória. Os gases daí resultantes passam em contra corrente contactando com a carga de material de modo a se dar um pré-aquecimento e uma pré-redução.

OBJECTO DA INVENÇÃO

Constitui um objecto da presente invenção disponibilizar um processo de redução e fusão de metais onde os gases da combustão são aproveitados de modo mais eficiente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a invenção o processo de redução e fusão de metais compreende o aquecimento de uma carga, constituída por um componente que contém metal e por um componente que contém carbono, num forno de indução do tipo canal, a fim de reduzir o tal componente que contém metal; o processo compreende a etapa de utilização de parte dos gases obtidos no processo para pré-aquecimento da carga, i.e. antes da sua introdução no forno.

Poderá ser verificado que, como resultado de tal pré-aquecimento, se a temperatura da carga ultrapassar um valor pré-determinado, o componente metálico começará a ser reduzido antes de entrar no forno.

Tal conduzirá à formação de alguns gases de redução na carga, antes da sua introdução no forno. A temperatura particular de início de tal redução na carga antes da sua introdução no forno, será concerteza definida pela natureza do componente metálico específico utilizado na carga. -4-

Para além disto, como resultado de tal pré-aquecimento da carga, pelo menos parte da matéria volátil associada ao composto que contém carbono será libertada da carga antes desta entrar no forno.

Os gases acima referidos que entram no forno podem conter não só a matéria volátil acima referida mas também o CO e o CO2 formados no referido processo de redução.

Poderá ser verificado que tal pré-aquecimento da carga não só dá contribui para uma redução da energia necessária a todo o processo, mas também contribui para aumentar a produção do forno.

Ainda de acordo com a invenção, pelo menos parte dos referidos gases são queimados com ar e/ou oxigénio no forno e os gases da combustão resultantes são utilizados para 0 referido pré-aquecimento da carga.

Ainda de acordo com a invenção, a carga é introduzida no fómo numa câmara longa que apresenta uma ou mais passagens, as quais se estendem em tomo ou através da câmara, sendo através dessas passagens que os referidos gases de combustão passam a fim de pré-aquecerem a carga na câmara. A câmara e a(s) passagen(s) são estanques entre si, não sendo pois possível haver passagens de gás entre elas.

Numa forma preferida da invenção, essa passagem pode apresentar uma sobrecapa anelar que se estende longitudinalmente em tomo da câmara.

Ainda de acordo com a invenção, a extremidade inferior da referida -5- câmara pode-se desenvolver para o interior do forno de maneira a ficar encostada à sobrecapa da carga que flutua no banho de metal fundido no forno.

Deste modo evita-se que a carga do interior da câmara caia livremente no forno através da tal extremidade.

Numa opção da invenção pode ser mantida uma pressão positiva na referida câmara a fim de assegurar que a maior parte dos gases formados na câmara passe para o interior do forno.

Uma tal pressão pode, por exemplo, ser obtida pela introdução da carga na câmara através de um adequado sistema de fecho.

Para além disto, essa pressão positiva pode ser mantida pela introdução de um gás inerte sob pressão na carga, tal como nitrogénio, antes de passar para o interior da câmara.

Numa opção da invenção pelo menos parte dos gases acima referidos, formados na carga antes da sua introdução no forno, pode ser retirada da carga antes desta entrar no forno.

Deste modo, pelo menos parte dos gases de oxidação, tal como CO2 e vapor de H20, formados na carga, podem ser retirados desta. A razão para retirar tais gases oxidantes está relacionada com o facto de se a temperatura da carga alcançar uma determinado valor; tais gases oxidantes podem reagir com os componentes da carga que contém metal e carbono, do que resulta o consumo do composto de carbono. -6-

Ainda de acordo com a invenção, tais gases oxidantes podem ser retirados da carga através de uma conduta de saída alongada situada na extremidade que se estende longitudinalmente através da referida câmara alongada, em que a extremidade inferior está localizada em frente à extremidade inferior da câmara e a extremidade superior comunica com um sistema adequado de exaustão de gases e em que a conduta apresenta em todo o seu comprimento pelo menos uma saída de gás localizada a um determinado nível da câmara.

Em utilização, a conduta será assim envolvida pela carga e a sua saída de gás fica localizada a um determinado nível na carga.

Ainda de acordo com a invenção a referida conduta de saída de gás está localizada a um nível da câmara em que a carga está a uma temperatura imediatamente abaixo daquela a que os gases de oxidação começam a reagir com os componentes da carga que contém metal e carbono.

Tal nível preferencial pode ser definido experimentalmente, por exemplo, através da análise dos gases retirados da conduta.

Para além disto, ou em alternativa, a temperatura na conduta de saída de gás pode ser medida através, por exemplo, de um termopar, ou similar.

Na prática, logo que o nível preferencial da referida conduta de saída de gás for definido, a sua posição permanecerá fixa e a temperatura da carga no referido local controlada, por exemplo através do controlo da taxa de remoção dos gases de oxidação da conduta, e/ou da taxa de pré-aquecimento e/ou da taxa de alimentação da carga através da câmara.

Se o composto de metal contiver ferro e o composto de carbono contiver carvão, a referida temperatura será da ordem dos 600 °C. -7-

Os gases de oxidação assim retirados podem, por exemplo, ter uma utilização qualquer ou podem passar para a referida passagem(s) utilizada para pré-aquecimento da carga.

Ainda de acordo com a invenção é/são introduzido(s) oxigénio e/ou ar na conduta, na direcção da referida extremidade inferior, a fim de provocar a combustão de qualquer CO presente nessa parte da carga e a se obter CO2, o qual é também retirado através da referida saída de gás. A fim de assegurar a conversão de praticamente todo o CO em CO2, antes do gás alcançar a referida saída de gás, a parede da câmara imediatamente abaixo da saída de gás é mantida a uma temperatura mais baixa do que 0 resto da câmara!

Tal temperatura mais baixa pode ser obtida através de um adequado isolamento, e/ou baixando a taxa de deslocamento da carga na câmara, ao longo dessa zona da parede da conduta. Esta redução pode ser obtida, por exemplo, aumentando a largura da secção da câmara em tais zonas.

Ainda de acordo com a invenção, pelo menos parte da matéria volátil associada aos compostos de carbono da carga circulam da extremidade superior da conduta na direcção da extremidade inferior, onde pode ser queimada simultaneamente com o CO pelo oxigénio e/ou pelo ar pré-aquecido.

Como se poderá verificar, o calor fornecido através de tal conversão e combustão contribuirá para o pré-aquecimento da carga. A referida circulação de matéria volátil pode ser obtida através da -8- utilizaçào de um tubo alongado com extremidades abertas, em que uma extremidade fica localizada a um determinado nível na direcção da referida extremidade superior da conduta e a outra extremidade fica na direcção da referida extremidade inferior da conduta.

Ainda de acordo com a invenção, o composto de carbono da carga pode ser introduzido na câmara de maneira a ser distribuído na direcção da parede exterior da câmara, enquanto que o composto de metal da carga é distribuído na direcção da parede exterior da referida conduta.

Deste modo o composto de carbono (que fornece o carbono necessário à reacção endotérmica Boudouard que, por sua vez, é necessária para converter dióxido de carbono em monóxido de carbono, o qual é por último necessário para reduzir o metal do composto metálico da carga), fica mais perto da fonte de pré-aquecimento do que o composto metálico, o qual, em alguns casos, reage exotérmicamente com o monóxido de carbono.

Ainda de acordo com a invenção, o composto da carga que contem ferro é constituído por minério de ferro e o composto que contém carbono é constituído por carvão. A invenção será agora descrita a título de exemplo, sendo feita referência aos desenhos, em que:

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS a Figura 1 é uma vista de uma secção transversal de um modelo de realização de um forno de acordo com a invenção provido com um aparelho de pré-aquecimento; e -9- a Figura 2 é uma vista similar à da Figura 1 de outro modelo de realização do referido aparelho com algumas partes em corte.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS MODELOS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

Em ambos os modelos de realização da invenção mostra-se um conjunto de pré-aquecimento da carga (10) de acordo com a invenção que utiliza um forno de indução (11). O forno (11) é constituído por um reservatório tubular alongado (12) com secção circular que apresenta pelo menos duas fiadas paralelas de furos de carga afastadas entre si, os quais atravessam a parede do reservatório (12) de um lado ao outro, sendo apenas mostrado o detalhe de um (13) nos desenhos. O reservatório (12) é aquecido por baixo, através de duas fiadas paralelas, afastadas entre si, de aquecedores eléctricos de indução (14).

Quando o reservatório (12) é utilizado num processo de fabrico de aço procede-se ao seu carregamento com uma quantidade de aço fundido de modo a se formar um banho (16) e uma carga (15), constituída por uma mistura de carvão e minério de ferro, a qual é introduzida no reservatório (12) através dos furos de carga (13) flutuando no banho de aço fundido (16) sob a forma de duas sobrecapas (17) afastadas entre si, estendendo-se cada uma longitudinalmente ao longo do lado do reservatório (12), acima das quais existe uma cavidade (18) no referido reservatório (12). O reservatório (12) apresenta uma série de queimadores de - 10- oxi génio (19) e pelo menos uma porta (não mostrada) para retirar o aço reduzido e fundido.

No modelo de realização mostrado na figura 1, o conjunto (10) apresenta uma câmara alongada (20) em que uma extremidade se estende através do furo de carga (13), penetrando no interior do forno (11) até uma profundidade tal que encosta à extremidade superior da sobrecapa (17). A carga (15) é introduzida na câmara (20) através de uma tremonha de alimentação (21) e de um sistema de bloqueio (22). A câmara (20) é envolvida por uma passagem anelar alongada sob a forma de capa (23), a qual tem uma entrada inferior (24) com uma tubuladura (25) que atravessa a parede do reservatório (12) para comunicar com a zona (18) do forno (11). A capa (23) apresenta também uma saída superior (26) que é ligada, através do tubo (27), à conduta (28) de um sistema de exaustão de gás (não mostrado). A câmara (20) e a capa (23) são estanques em relação um ao outro de modo a evitar que haja passagem de gás entre eles.

Em operação, o reservatório (12) é carregado com aço fundido (16) e os aquecedores de indução (14) são ligados. A carga (15), formada por uma mistura de carvão e minério de ferro, é carregada para o interior do reservatório (12) a partir da tremonha (21), passando através do sistema de bloqueio (22) e dos furos de alimentação (13), formando sobrecapas (17) que flutuam à superfície do banho líquido de metal (16). A extremidade superior da sobrecapa (17) é - 11 - apanhada pela extremidade inferior da câmara (20), de tal modo que a carga da superfície da sobrecapa bloqueia a extremidade aberta da câmara (20), evitando assim que a carga (18) caia livremente da extremidade aberta da câmara (20). O sistema de bloqueio (22) assegura a manutenção de uma pressão positiva no interior da câmara (20), de tal modo que não há práticamente nenhuma fuga de gás da superfície superior fria da carga (15) para o interior da câmara (20).

Os gases, principalmente o CO, o CO2 e a matéria volátil resultante do aquecimento e a consequente redução do composto de ferro da carga (15) são queimados na cavidade (18) pelo oxigénio fornecido pelos queimadores (19). A partir da zona (18) os produtos resultantes da combustão passam para a camisa (23) através da tubuladura (25) e da entrada (24), servindo para o pré-aquecimento da carga (15) localizada no furo da câmara (20). O pré-aquecimento da carga (15) aumenta signifícativamente o rendimento do forno (11).

Os gases de combustão que passam da camisa (23) para a conduta (28) através da saída (26) e do tubo (27), podem ser usados algures no processo a fim de utilizar as suas propriedades químicas e/ou térmicas.

Ao mesmo tempo, como consequência do tal pré-aquecimento da carga (14), o carvão associado à matéria volátil localizado na câmara (20) pode ser transformado em carbono, CO e H2, os quais, por sua vez, podem contribuir directamente para a redução da carga (15) no tubo (20). Daqui resulta uma redução significativa, no processo, do consumo de oxigénio e de carvão por tonelada de produto. - 12-

No modelo de realização mostrado na figura 2, em que as partes correspondentes ás mostradas na figura 1, são indicados, pelo mesmo número, a carga (15) é alimentada a partir da tremonha (21) à extremidade superior de uma câmara alongada (29), cuja extremidade inferior comunica com uma entrada (13) do reservatório (12) do forno (11). A câmara (29) é envolvida anelarmente por uma camisa alongada (30) cuja extremidade inferior tem uma saída (24) que comunica através da tubuladura (25) com a zona (18) do reservatório (12). A extremidade superior da camisa (30) tem uma saída (26) que comunica, através do tubo (27), com a conduta (28) pertencente a um sistema de exaustão de gases (não mostrado). A saída da tremonha (21) apresenta um tubo de entrada de gás (30.1), através do qual pode passar um gás inerte, tal como nitrogénio, para o interior da carga (15) e daí para o interior da câmara (29), ficando assim esta sujeita a uma pressão positiva. A câmara (29) apresenta uma conduta alongada (31) aberta na extremidade cuja extremidade superior (32) comunica com a conduta (28) através do tubo (33) e do tubo (27). A extremidade inferior (34) da conduta (31) desenvolve-se no interior da câmara (29), tendo um comprimento definido. Mais à frente este aspecto será mais detalhado.

Quando a carga (15) é introduzida no reservatório (12) através da - 13- câmara (29), ela envolverá anelarmente a conduta (31) no interior da referida câmara (29), indo encostar à extremidade inferior aberta (34) da referida conduta. A conduta (31) apresenta a meio do seu comprimento uma série de aberturas (35) com uma dimensão tal que o gás passa através delas mas a carga sólida (15) não. A conduta (31) é ainda constituída por um tubo alongado (36) aberto nas extremidades, cuja extremidade superior (37) está virada para a extremidade superior (32) da conduta (31) e a extremidade inferior (38) está virada para a extremidade inferior (34) da referida conduta (31). A conduta (31) apresenta também na sua extremidade aberta (34) uma entrada (39) de um queimador de pré-aquecimento a oxigénio (não mostrado). A conduta (31) é posicionada na câmara (29) de tal modo que as suas aberturas (35) ficam localizadas na parte da carga (15) em que a temperatura é da ordem dos 600 °C. A conduta (31) tem ainda um comprimento tal que a sua extremidade superior (32) fica localizada na zona da carga (15) em que a temperatura é da ordem dos 200 °C e a sua extremidade inferior (34) na zona da carga (15) em que a temperatura excede os 800 °C. O forno (12) funciona da mesma maneira como descrito relativamente ao modelo de realização da figura 1.

Durante tal operação, o pré-aquecimento da extremidade inferior da câmara (29) pela camisa (30), até uma temperatura da ordem dos 850 °C origina a reacção de Boudoard nesta zona da carga, - 14- i.e. C + C02 -> 2C0

Parte de tal CO reagirá com o composto de ferro da carga (15) formando CO2, provocando assim a redução parcial do composto de ferro, i.e. 3Fe203 + CO —> 2 Fe304 + C02. O C02 formado subirá na carga (15) até alcançar as aberturas (35) da conduta (31), através da qual é retirado passando pelo furo da conduta (31) e dos tubos (33) e (27) para a conduta (28) do sistema de exaustão de gás (não mostrado).

Outra parte do CO subirá pelo furo da conduta (31), onde será queimado pelo queimador de pré-aquecimento a oxigénio (39), dando origem a C02, i.e. 2CO + 02 —> C02, C02 esse que passará, com o C02 que passa pelas aberturas (35), para a conduta (28) através dos tubos (33) e (27).

Ao mesmo tempo qualquer matéria volátil e vapor de água presentes na zona superior da câmara (29) passarão da extremidade superior (37) do tubo (36), através da sua extremidade inferior (38), para 0 furo da conduta (31) onde a matéria volátil será queimada pelo queimador de oxigénio/ar pré-aquecido (39).

Será verificado que o calor desenvolvido na conversão de CO em - 15- C02, e a combustão da matéria volátil, contribuirão para o aquecimento da carga (15) no interior da câmara (29).

Será ainda verificado que a localização da conduta (31) na referida posição no interior da câmara (29), onde as aberturas (35) estão localizadas e onde a temperatura da carga (15) é da ordem dos 600 °C, o referido C02 será retirado da carga (15) antes de reagir com os compostos de metal e/ou de carbono da carga (15).

Ainda a fim de evitar que essa reacção de dê, as zonas da parede da conduta (31) localizadas imediatamente abaixo das aberturas (35) podem ser mantidas a uma temperatura mais baixa do que o resto da parede. Tal pode, por exemplo, ser obtido através de um isolamento térmico adequado da parede e/ou reduzindo a taxa de alimentação da carga (15), através da câmara, na referida zona. A última operação pode, por exemplo, ser obtida por aumento da secção da câmara (29) nessa zona.

Será ainda verificado que a temperatura da carga na extremidade inferior (34) da conduta (31) pode ser controlada através do controlo de uma ou mais dos seguintes condições: (1) a taxa de alimentação da carga (15) através da câmara (29); (2) a natureza da combustão na conduta (31), e (3) a taxa a que os gases da combustão passam pela camisa (30).

Será ainda verificado que, se tal for requerido, pelo menos uma parte dos gases formados no reservatório (12) durante a redução da carga (15) pode ser sugada para trás, através da entrada (13) para o interior da câmara (29), a fim ser utilizada na redução e/ou no pré-aquecimento da carga (15). O metal fundido produzido no forno (12) pode ainda ser tratado e recolhido de acordo com um método convencional. -16-

Será verificado que, ainda no âmbito da invenção, está incluído um aparelho para executar o processo da invenção práticamente como aqui foi descrito. Será também verificado que podem existir muitas variações no processo e aparelho de acordo com a invenção sem contrariar o objectivo das reivindicações.

Assim, por causa das razões acima referidas, a carga (15) pode ser carregada para o interior da câmara (29) de tal maneira que o seu composto de carbono é distribuído na direcção da parede da câmara (29) e o seu composto de metal na direcção da parede exterior da conduta (31).

Lisboa, 15 de Setembro de 2000

V

JORGE CRUZ

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims

- 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Um processo de redução e fusão de metais que compreende o aquecimento de uma carga (15), constituída por um,componente metálico e por um componente com carbono, num fomo de indução provido de canais (11) a fim de reduzir o tal componente metálico, o qual utiliza pelo menos parte dos produtos gasosos do processo no interior do fomo para pré-aquecer a carga (15), caracterizado por a carga (15) ser introduzida no fomo (11) em pelo menos uma câmara (20, 29) que apresenta uma ou mais passagens (23, 30), as quais se estendem em tomo ou através da câmara (20, 29), através da qual, ou de cada uma das referidas passagens (23, 30), passam os referidos gases a fim de pré-aquecerem a carga (15) na câmara (20, 29), em que a câmara, ou cada uma delas, (20, 29) e a passagem, ou cada uma delas, (23, 30) é estanque em relação uma(s) à(s) outra(s) de tal modo que não há qualquer passagem de gases entre elas.
2. O processo da reivindicação 1, caracterizado por pelo menos parte dos gases serem constituídos por gases resultantes da queima dos gases do processo com ar e/ou oxigénio no fomo (11).
3. O processo das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a ou cada uma das passagens (23, 30) ser constituída por uma sobrecapa anelar que se estende longitudinalmente em tomo da ou de cada uma das câmaras (20, 29).
4. O processo de qualquer uma das reivindicações 1 a 3, o qual é realizado de maneira a que pelo menos uma porção (17) de carga de material (15) obtida flutua num banho (16) de metal fundido no fomo (11), caracterizado por a câmara, ou cada uma das câmaras, ou o(s) seu(s) fundos(s) (20, 29) se estender para o interior do fomo (11) de tal modo que fica encostada a uma parte (17) da carga (15) do fomo (11). -2- 5. 0 processo de qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por ser mantida uma pressão positiva na, ou em cada uma das, câmara(s) (20, 29) de modo que a maior parte dos gases formados na, ou em cada uma das, câmara(s) (20, 29) passa para o forno (11).
6. O processo da reivindicação 5, caracterizado por a referida pressão ser obtida pela introdução da carga (15) na câmara (20) através de um sistema de bloqueio (22).
7. O processo das reivindicações 5 ou 6, caracterizado por a referida pressão ser mantida pela introdução de um gás inerte pressurizado na carga (15), tal como nitrogénio, antes deste ser passado para o interior da, ou de cada uma das, câmara(s) (20, 29).
8. O processo de qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por pelo menos parte dos gases formados na carga (15) contida na, ou em cada uma das, câmara(s) (29) ser retirada antes da introdução da carga (15) no fomo (11).
9. O processo da reivindicação 8, caracterizado por pelo menos parte dos gases de oxidação formados na carga (15), tais como CO2 e vapor de H20, serem removidos desta.
10. O processo das reivindicações 8 ou 9, caracterizado por os referidos gases formados na carga (15) serem retirados desta através de uma conduta alongada com abertura na extremidade (31), a qual se estende longitudinalmente ao longo da câmara (29), de tal modo que a extremidade inferior (34) da conduta (31) fica localizada em frente à extremidade inferior da -3 - \ câmara (29) e a extremidade superior (32) da conduta (31) comunica com um sistema de exaustão de gases adequado (33, 27, 28); a conduta (31) apresenta em todo o seu comprimento pelo menos uma abertura para gás (35) localizada a um determinado nível da câmara (29).
11. O processo da reivindicação 10, caracterizado por a referida abertura para gás (35) da conduta (31) estar situada num nível da câmara (29) onde a carga (15) está à temperatura imediatamente antes dos gases de oxidação da carga (15) começarem a reagir com o metal e o carbono contidos nos componentes da carga (15).
12. O processo da reivindicação 11, caracterizado por o nível preferido para a abertura de gás (35) na conduta (31) ser definido pela análise de gás retirado da conduta (31), tendo em conta o teor em CO e C02.
13. O processo das reivindicações 11 ou 12, caracterizado por a temperatura na abertura de gás (35) da conduta (31) ser medida através de um termopar ou similar.
14. O processo de qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado por após ser definido o nível preferido da abertura de gás (35) da conduta (31), a sua posição permanecer fixa e por a temperatura da carga (15) na referida posição ser controlada através do controlo do seguinte: taxa de remoção dos gases de oxidação da conduta (31); taxa de pré-aquecimento; taxa de alimentação da carga (15) através da câmara (29).
15. O processo de qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado por os gases removidos de acordo com o referido serem reutilizados ou feitos passar através da(s) passagen(s) utilizadas para o pré-aquecimento da carga (15). -4-
16. O processo de qualquer uma das reivindicações 10 a 15, caracterizado por o oxigénio de pré-aquecimento e/ou o ar serem introduzido(s) na conduta (31) direccionado(s) para a referida extremidade inferior (34) a fim de provocar a combustão de qualquer CO, presente como CO2.
17. O processo da reivindicação 16, caracterizado por a parede da câmara (29) localizada imediatamente abaixo da abertura de gás (35) ser mantida a uma temperatura mais baixa do que o resto da câmara, a fim de praticamente todo o CO ser convertido em CO2 antes do gás alcançar a referida abertura (35).
18. O processo da reivindicação 17, caracterizado por a temperatura mais baixa ser alcançada através de um isolamento adequado da câmara (29), e/ou desfasando a taxa a que a carga (15) na câmara (29) passa por tal parte da parede câmara, por exemplo, através do aumento da largura transversal da câmara nessa zona.
19. O processo de qualquer uma das reivindicações 10 a 18, caracterizado por alguma da matéria volátil associada ao teor de carbono da carga (15) ser escoada da carga (15), indo passar pelo menos por uma abertura (35) numa das extremidades (32) da conduta (31) em direcção à outra extremidade (34) da conduta (31), onde entra em combustão simultâneamente com qualquer CO presente, por causa do oxigénio e/ou ar pré-aquecido existente no sistema (39).
20. O processo da reivindicação 19, caracterizado por a referida circulação de matéria volátil ser conduzida por um sistema constituído por um tubo (36) alongado com uma extremidade aberta em que uma extremidade (37) -5- está localizada a um determinado nível virada para a extremidade superior (32) da conduta (31) de maneira a comunicar com a carga (15), estando a outra extremidade (38) virada para a referida extremidade inferior (34) da conduta (31).
21. O processo de qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o teor de carbono da carga (15) ser obtido através da carga da, ou de cada uma, da(s) câmara(s) (20, 29) de maneira a ser distribuído na direcção da parede da câmara (20, 29).
22. O processo de qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o teor de ferro contido na carga (15) ser obtido através de minério de ferro e o de carbono ser obtido através de carvão.
23. Aparelho para pré-aquecimento da carga (15) num processo de redução e fusão de metais que compreende o aquecimento de uma carga (15) constituída por um componente metálico e por um componente com carbono num forno de indução com canais (11) a fim de reduzir o tal componente metálico, o qual envolve a utilização de pelo menos parte dos produtos gasosos do processo no interior do forno para pré-aquecer a carga (15), caracterizado por o referido aparelho ser constituído pelo menos por uma câmara (20, 29) através da qual a carga (15) é introduzida no forno (11), em que apresenta uma ou mais passagens (23, 30) que se estendem em tomo ou através da câmara (20, 29), através da qual, ou de cada uma das referidas passagens (23, 30), passam os referidos gases a fim de pré-aquecerem a carga (15) na câmara (20, 29), em que a câmara, ou cada uma delas, (20, 29) e a passagem, ou cada uma delas, (23, 30) é estanque em relação uma(s) à(s) outra(s), de tal modo que não há qualquer passagem de gases entre elas.
24. O aparelho da reivindicação 23, caracterizado por a, ou cada -6- uma, da(s) passagen(s) (23, 30) ser constituída por uma sobrecapa anelar que se estende longitudinalmente em tomo da ou de cada uma das câmaras (20, 29).
25. O aparelho das reivindicações 23 ou 24, caracterizado por ter pelo menos uma extremidade da ou da(s) câmara(s) (20, 29) que se estende para o interior do fomo (11) de tal modo que encaixa numa porção (17) da carga (15) ou flutua no banho (16) do metal fundido no fomo (11).
26. O aparelho de qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado por a ou a(s) câmara(s) (20) apresentarem um sistema de bloqueio (22) que permite alimentar a carga (15) à câmara (20), de modo a ser mantida uma pressão positiva na ou na(s) câmara(s) (20) e a que a maior parte dos gases formados na câmara (20) passe para o fomo (11).
27. O aparelho de qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado por a ou as câmara(s) apresentarem um dispositivo (30.1) destinado a pressurizar a carga (15) com gás inerte, como por exemplo nitrogénio, antes da referida carga passar para o interior da câmara (29), a fim de manter positiva a pressão no interior da câmara.
28. O aparelho de qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado por a ou as câmara(s) apresentarem uma conduta alongada com abertura na extremidade (31), a qual se estende longitudinalmente ao longo da câmara (29), de tal modo que a extremidade inferior (34) da conduta (31) fica localizada em frente à extremidade inferior da câmara (29) e a extremidade superior (32) da conduta (31) comunica com um sistema de exaustão de gases adequado (33, 27, 28); a conduta (31) apresenta em todo o seu comprimento pelo menos uma abertura para gás (35) localizada a um determinado nível da câmara (29), através da qual pelo menos parte dos gases formados na carga (15) ser retirada antes da introdução da referida carga (15) no fomo (11). -7-
29. O aparelho da reivindicação 28, caracterizado por a referida abertura para gás (35) da conduta (31) estar situada num nível da câmara (29) onde a carga (15) está à temperatura imediatamente abaixo da temperatura a que os gases de oxidação da carga (15) começam a reagir com o metal e o carbono contidos nos componentes da carga (15).
30. O aparelho de qualquer uma das reivindicações 28 ou 29, caracterizado por apresentar na ou nas câmara(s) (29) um dispositivo (29) para introduzir o oxigénio e/ou o ar de pré-aquecimento na conduta (31) direccionado(s) para a referida extremidade inferior (34) a fim de provocar a combustão de qualquer CO presente como CO2.
31. O aparelho da reivindicação 30, caracterizado por a parede da câmara (29) localizada imediatamente abaixo da abertura de gás (35) ser mantida a uma temperatura mais baixa do que o resto da câmara (29), a fim de praticamente todo o CO ser convertido em CO2 antes do gás alcançar a referida abertura (35).
32. O aparelho da reivindicação 31, caracterizado por a referida baixa temperatura ser obtida pela utilização de um isolamento adequado aplicado na parede da câmara.
33. O aparelho de qualquer uma das reivindicações 23 ou 32, caracterizado por a, ou cada uma das, câmara(s) (29) apresentar um tubo (36) alongado com uma extremidade aberta, em que uma extremidade (37) está localizada a um determinado nível, virada para a extremidade superior (32) da conduta (31), e a outra extremidade (38) está direccionada para a referida extremidade inferior (34) da conduta (31), em que o tubo (36) serve para circular -8- pelo menos parte da matéria volátil associada ao composto de carbono da carga (15), em que a referida matéria volátil circula no interior da conduta (31) a partir da carga (15), pelo menos através de uma abertura de gás (35) existente na referida extremidade superior (32) da conduta (31), em direcção à referida extremidade inferior (34) da conduta (31), onde, em simultâneo com o CO presente, entra em combustão por acção do dispositivo (39) que fornece oxigénio e/ou ar pré-aquecido. Lisboa, 15 de Setembro de 2000

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