WO2016041039A1 - Processo e sistema para a eliminacao da expansibilidade da escoria de aciaria ld e le - Google Patents

Processo e sistema para a eliminacao da expansibilidade da escoria de aciaria ld e le Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a process for eliminating the expandability of LD and LE melt slag in order to remove all expandable elements present in the melt slag.
  • the Brazilian steel industry has an annual production of 36 million tons of steel, and for each ton of steel produced, an average of 1 10 to 120 kg of LD and LE steel slag is generated. A production of up to six million tons / year of steel slag is estimated, which is environmentally classified as "Class II Non-inert Waste” and has expansive properties.
  • gaseous oxygen is used, which promotes the burning of carbon and silicon, being added the fluxes and the fluxes (CaO , CaO. MgO and CaF2) for cleaning steel (desulphurization and dephosphorization).
  • the electrodes of Graphite and scrap metal open the arc initiating the process of melting the metal charge, so that the presence of scrap oxygen and injected oxygen promotes boiling of the liquid bath whose purpose is to remove elements detrimental to the quality of steel such as phosphorus, nitrogen and non-metallic inclusions incorporated into the slag.
  • This process takes place at a temperature of up to 1500, so that the liquid slag is quickly removed to the pot until the liquid steel is visible.
  • the slag is transported to the dump yard, known as the slag yard. So that the slag can be handled for the recovery of metal sludge, the water jet cooling process is performed. In this rapid cooling process, the slag tends to crystallize inordinately to form crystals of amorphous glassy structure, where the innermost part of the slag will have a slower cooling forming much more crystallized crystals forming grains of greater mechanical strength.
  • Free CaO and MgO in contact with moisture tend to hydrate to form Ca (OH) 2 and Mg (OH) 2; CaO and MgO in contact with CO2 tend to form CaCO3 and MgCO3.
  • Metallic iron (FeO) in contact with oxygen (O2) tends to oxidize in a first step in iron monoxide (FeO), in a second step in iron dioxide (Fe2O3); and in the presence of water, tends to form hydrous iron oxide according to the general rust formation equation:
  • the process according to the present invention consists of a slag drying step at a temperature of 120 ° C, followed by a disintegration and fragmentation step using impactor mills and / or semi-autogenous mills, an aero classification step to the removal of expandability elements that are free CaO and MgO, because they have a fine grain size and, consequently, can be collected in the aero classification stage.
  • the slag goes through a size classification process and for each fraction, a low intensity magnetic separation, with the objective of removing the metallic iron ( FeO) and iron monoxide (FeO).
  • the aim of the present invention has been to provide a process route for their removal.
  • the main object of the present invention is to eliminate slag expandability without the need for hydration and carbonation cures, as well as to eliminate all expandable elements such as: free CaO, free MgO, metallic iron (FeO) and Iron Monoxide (FeO).
  • the present invention makes it possible to obtain raw materials and products with the following applications:
  • Figure 1 is a flowchart of the slag recycling process that eliminates the elements causing the expandability.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the steps of the slag recycling process that eliminates the elements causing the expandability.
  • Crude steel slag 1 is disposed in the slag yard, available after primary treatment of the steel slag, which comprises the following steps: removal of larger metal sludge, crushing sequencing and magnetic separation for metal removal bigger.
  • slag separated by size difference is generated.
  • slag types # 2 and 0 zero
  • slag # 2 has an average size of 4 inches and slag 0 of 2 inches or less.
  • the slag is then transported by bucket truck to the beneficiation unit and feeds a silo which is equipped with a shoe feeder 2.
  • silo 2 may have a capacity of approximately 30 m3.
  • the shoe feeder removes raw slag from silo 2 and feeds a primary crusher 3, which may be a # 8060 mobile crushing plant, such as a jaw crusher, to reduce debris to lower particle size. to 2 inches. Crushing processing is carried out by the natural moisture of the slag. For slag 0 (zero) this primary crushing step 3 is not required, so it can deviate from primary crusher 3.
  • a primary crusher 3 which may be a # 8060 mobile crushing plant, such as a jaw crusher, to reduce debris to lower particle size. to 2 inches. Crushing processing is carried out by the natural moisture of the slag. For slag 0 (zero) this primary crushing step 3 is not required, so it can deviate from primary crusher 3.
  • the coarse metal-free slag 5 is collected and transported to a rotary dryer 6.
  • the rotary dryer 6 can be supplied with hot gas provided by a movable grate furnace 7, which has as its power source the burning of biomass, such as: eucalyptus pellet or chip, used pallet fragments, construction wood waste, local tree pruning and other sources of biomass.
  • the movable grate furnace preferably generates hot gas at a temperature of about 850 ° C.
  • a cyclone with a sleeve filter assembly 8 and a centrifugal exhaust fan 9 is attached. from which system moisture can be released as vapor.
  • Dry slag 10 with a discharge temperature of about 120 ⁇ , is collected and transported by a belt transporter, which may be provided with a belt capable of withstanding up to 150 ⁇ temperature, and feeds a impactor mill 1 1, such as a rotor impactor mill double.
  • a impactor mill 1 such as a rotor impactor mill double.
  • the impactor mill may be replaced by a semi-autogenous mill such as a VSI (Vertical Shaft Impact).
  • the impactor mill 11 (or semi-autogenous mill) is intended to disaggregate and fragment the larger slag to about 1 ⁇ 4 "(6.35 mm) particle size.
  • Slag is an aggregate composed of crystals of amorphous structure, better formed crystals of higher mechanical strength, fine particles of CaO and CaO.MgO and metals.
  • the slag with the highest mechanical strength will break into particles below 1 ⁇ 4 "(6.35 mm); the aggregates composed of crystals of amorphous structure and the aggregates of CaO and CaO.MgO disaggregate by individualizing. into fine and super fine particles.
  • the impactor mill 11 (or semi-autogenous mill) is equipped with an aero rating system, creating a depression within the mill to drag all fine and superfine particles by means of a static sorter 12. , such as a cyclone, coupled to the air classifier.
  • Cyclones such as the air classifier 12 are efficient in retaining particles of, for example, up to 10 microns, so smaller particles of this size are collected in a sleeve filter assembly 13 connected to the air classifier 12. , so as to release only air into the atmosphere.
  • the drag depression is created by centrifugal exhaust 14 positioned after the sleeve filter assembly 13.
  • particles smaller than 100 microns and larger than 10 microns are collected, consisting primarily of free CaO, free CaO.MgO and amorphous calcium silicates.
  • fine particles smaller than 10 microns are collected, equally consisting essentially of free CaO, free CaO.MgO and amorphous calcium silicates.
  • slag particles greater than 150 microns, after disintegration and fragmentation in impactor mill 1 1, are collected from on a belt conveyor, capable of withstanding high temperature, and transported to a cooler 17.
  • the cooler 17 provides cooling to a temperature of approximately 50 class by means of a classifier, which will be able to exchange it. heat and the final removal of all fine particles and superfines not collected in the air classification step performed on the impactor mill 1 1.
  • the air classifier 17 is provided with a cyclone 18, such as a high efficiency static classifier, so that material below 10 microns rejected by the cyclone is collected in a bag filter assembly 19.
  • a cyclone 18 such as a high efficiency static classifier, so that material below 10 microns rejected by the cyclone is collected in a bag filter assembly 19.
  • particles smaller than 100 microns and larger than 10 microns, consisting basically of free CaO, free CaO.MgO and amorphous calcium silicates are collected.
  • particles of less than 10 microns are collected, which also consist basically of free CaO, free CaO.MgO and amorphous calcium silicates.
  • the depression of the air classifier 17 for heat exchange and for the retention of fines in cyclone 18 and super fines in the sleeve filter assembly 19 is provided by a suitably sized centrifugal hood 20 (dust free air) , which can release moisture from the system as steam.
  • the material After cooling and sorting in air classifier 17, the material is collected and transported by a conveyor belt to a three deck vibrating screen 21, where a 1 ⁇ 4 "screen can be provided on the first deck 23; second deck 24, a 4mm screen may be provided, and on the third deck 25, a 2mm screen may be provided,
  • the fraction smaller than 4 mm and greater than 2 mm is processed in a low intensity magnetic separator 27, generating a non-magnetic slag free of iron (FeO) and iron monoxide (FeO) 30, now available for use.
  • the fraction smaller than 4 mm and greater than 2 mm is processed in a low intensity magnetic separator 28, generating a non-magnetic slag free of iron (FeO) and iron monoxide (FeO) 31, now available for use.
  • the fraction less than 2 mm is also processed in a low intensity magnetic separator 28, generating a non-magnetic slag free of iron (FeO) and iron monoxide (FeO) 31, now available for use.
  • the magnetic separator 26, provided for the fraction smaller than 1 ⁇ 4 "and larger than 4 mm further generates a magnetic fraction 32, composed of metallic iron (FeO) and iron monoxide (FeO or Fe + 2).
  • the magnetic separator 27, provided for the fraction smaller than 4 mm and greater than 2 mm generates a magnetic fraction 33, composed of metallic iron (FeO) and iron monoxide (FeO or Fe + 2) .
  • the magnetic separator 28, provided for the smallest fraction that 2 mm generates a magnetic fraction 34, composed of metallic iron (FeO) and iron monoxide (FeO or Fe + 2).
  • the magnetic fraction 32 (-1/4 "and +4 mm) is subsequently reprocessed into a low intensity magnetic separator 35, in which two products are generated, a high metallic iron concentrate 39 and a second product with a high concentration of iron monoxide (FeO or Fe + 2) 38.
  • Magnetic fraction 33 (-4 mm and + 2 mm) is subsequently reprocessed into a low intensity magnetic separator 36, in which two products are generated, namely a high-concentration concentrate.
  • metallic iron 41 and a second product with a high concentration of iron monoxide (FeO or Fe + 2) 40.
  • the magnetic fraction 34 (-2mm) is subsequently reprocessed into a low-intensity magnetic separator 37, in which two products are generated, a high metal-iron concentrate 43 and a second high-iron product.
  • All high metallic iron (FeO) magnetic fractions 39, 41 and 43 are collected on a belt conveyor and deposited in a metal iron receiving silo 44.
  • All high iron monoxide (FeO or Fe + 2) magnetic fractions 38, 40 and 42 are collected on a belt conveyor and deposited in an iron monoxide silo 45.

Abstract

A presente invenção refere-se a um processo e a um sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria que compreende um britador primário (3) para redução dos fragmentos em função de sua granulometria; um separador magnético (4) para remoção de fragmentos metálicos superiores a uma determinada granulometria (5); secador rotativo (6) para secagem da escória isenta de fragmentos metálicos maiores; moi- nho impactor (11) para desagregar e fragmentar escórias maiores a uma granulometria predeterminada; um classificador (12) para aero classificação e arraste de partículas finas e superfinas; resfriador (17) de partículas de escória superiores a uma granulometria predeterminada por meio da troca de calor e a remoção das partículas finas e superfinas não coletadas pelo moinho impactor (11); peneira vibratória (21) provida de dois ou mais decks (23, 24, e 25) com telas de dimensões predeterminadas; separadores mag- néticos de baixa intensidade (26, 27 e 28) com geração de frações de escória não magnética isenta de ferro metálico e de monóxido de ferro e de frações magnéticas compostas por ferro metálico e monóxido de ferro; e sepa- radores magnéticos de baixa intensidade (35, 36 e 37) para reprocessamento das frações magnéticas com a geração de concentrado de com alto teor de ferro metálico e um produto com alta concentração de monóxido de ferro.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E SISTEMA PARA A ELIMINAÇÃO DA EXPANSIBILIDADE DA ESCÓRIA DE ACIARIA LD E LE".
Campo Técnico da Invenção
[001 ] A presente invenção refere-se a um processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria LD e LE, com o objetivo de retirar todos os elementos expansíveis presente na escória de aciaria.
[002] Por meio do processo da presente invenção, após a eliminação da expansibilidade da escória, é possível obter produtos na área de confec- ção de agregados cimentícios, tais como blocos, pavers, tubulões e outros, bem como reciclar os metálicos presente na escória de aciaria, os monóxi- dos de ferro (FeO) como matéria prima para a sinterização na produção do aço na própria indústria siderúrgica que gerou a escória, e ainda obter um produto rico em CaO e MgO livre que poderão ser utilizados na agricultura como corretivo de solo. Portanto, de acordo com o processo da presente invenção é possível reciclar todos os compostos gerados, eliminando qualquer necessidade de disposição em aterros industriais.
Fundamentos da Invenção
[003] A escória de aciaria é gerada no processo de fabricação do aço, resultante da transformação do ferro gusa líquido em aço.
[004] A siderurgia Brasileira apresenta uma produção anual de 36 milhões toneladas de aço, sendo que para cada tonelada de aço produzida, são gerados em média 1 10 a 120 kg de escória de aciaria LD e LE. Estima- se uma produção de até seis milhões de toneladas / ano de escória de acia- ria, os quais são classificados ambientalmente como "Resíduo Classe II Não Inerte" e apresentam propriedades expansivas.
Estado da Técnica
[005] No processo de transformação do gusa em aço, por meio do convertedor LD (Processo Linz-Donawitz), utiliza-se o oxigénio gasoso, que promove a queima do carbono e do silício, sendo adicionados os fundentes e os fluxantes (CaO, CaO. MgO e CaF2) para a limpeza do aço (dessulfuri- zação e desfosforação). Nos fornos elétricos a arco voltaico, os eletrodos de grafite e a sucata metálica abrem o arco iniciando o processo de fusão da carga metálica, de modo que a presença de oxigénio da sucata e o oxigénio injetado promovem a fervura do banho líquido cujo objetivo é remover os elementos prejudiciais à qualidade do aço, tais como o fósforo, o nitrogénio e as inclusões não metálicas, incorporados à escória. No processo de fervura pela injeção do oxigénio, tanto no convertedor LD e nos fornos elétricos de arco voltaico, são incorporados à escória o ferro metálico (FeO) e o monóxido de Ferro (FeO ou Fe+2). Os fundentes e os fluxantes (CaO, CaO.MgO e CaF2) são adicionados em excesso, sendo que partes de CaO e MgO per- manecem livres sem participar na formação da escória.
[006] Este processo ocorre a uma temperatura de até 1500 , de modo que a escória liquida é rapidamente removida para o pote até que o aço líquido fique visível. A escória é transportada até o pátio de basculamento, conhecido como pátio de escória. Para que a escória possa ser manuse- ada para a recuperação de borras metálicas é efetuado o processo de resfriamento com jatos de água. Neste processo de resfriamento rápido, a escória tende a se cristalizar desordenadamente formando cristais de estrutura amorfa vítrea, em que parte mais interna da escória terá um resfriamento mais lento formando cristais bem mais cristalizados formando grãos de mai- or resistência mecânica.
[007] Portanto, analisando todos os componentes presentes na escória, percebe-se que os elementos CaO livre, MgO livre, ferro metálico (FeO) e monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) apresentam expansibilidade.
[008] CaO e MgO livres em contato com a umidade (H2O) tendem a se hidratar formando Ca(OH)2 e Mg(OH)2; CaO e MgO em contato com CO2 tendem a formar CaCO3 e MgCO3. O Ferro metálico (FeO) em contato com oxigénio (O2) tende a se oxidar em uma primeira etapa em monóxido de ferro (FeO), em uma segunda etapa em dióxido de ferro (Fe2O3); e na presença de água, tende a formar oxido de ferro hidratado, conforme a equação geral da formação de ferrugem:
2Fe + O2 + 2H2O→ 2Fe(OH)2 [009] Neste último processo de oxidação mais hidratação do ferro, a expansibilidade pode alcançar até 600 vezes. O processo de acordo com a presente invenção consiste de uma etapa de secagem da escória a uma temperatura de 120 , seguida de uma etapa de desa gregação e fragmen- tação utilizando moinhos impactores e / ou moinhos semi autógenos, uma etapa de aero classificação, para a remoção de elementos de expansibilidade que são os CaO e MgO livres, por apresentarem uma granulometria fina e, consequentemente, passíveis de serem coletados na etapa de aero classificação. Uma vez removido os CaO e MgO livres, na etapa de aero classifi- cação, a escória passa por um processo de classificação por tamanho e para cada fração, uma separação magnética de baixa intensidade, com o obje- tivo de remover o ferro metálico (FeO) e o monóxido de ferro (FeO).
[0010] No processo de resfriamento da escória de aciaria por água, resulta um resfriamento muito rápido, o que faz com que os elementos se agrupem de forma desordenada, formando compostos, com uma estrutura cristalina amorfa. Este choque térmico cria propriedades de hidraulicidade na escória. No processo da presente invenção, a secagem da escória a 120 *C promove a desidratação dos cristais amorfos, readquirindo novamente as propriedades de hidraulicidade.
[001 1 ] A composição química da escória de aciaria, CaO + MgO + SiO2 + AI2O3 + Ferro, quando submetida a temperaturas de até 1500 , tende a formar compostos similares presentes no clínquer, por exemplo: silicato tri- cálcico (3CaO.MgO2SiO2), silicato dicálcico (2CaO.SiO2) e aluminato tricál- cico (3CaO.AI2O3), assim como provê a propriedade de hidraulicidade dos cristais amorfos, o que confere à escória propriedades cimentícias similares ao clínquer.
[0012] Atualmente, as escórias de aciaria vêm sendo largamente utilizadas como substrato de rodovias. No entanto, é necessário que o processo de expansibilidade seja eliminado. Dentre os processos conhecidos para a eliminação de expansibilidade, um deles consiste em efetuar a cura do material por hidratação e carbonatação, o que pode demandar até seis meses; a cura natural em um período de até dois anos; e a cura forçada a vapor por um período de 48 horas. Esta técnica exige o consumo de uma grande quantidade de água e uma grande área de estocagem, o que a torna inviável, do ponto de vista ecológico e financeiro, e certamente ainda considerada como um grande inconveniente para a siderurgia.
[0013] Uma vez identificados os elementos que ocasionam a expansibilidade, o objetivo da presente invenção consistiu em prover uma rota de processo para a remoção destes.
Objetivos da Invenção
[0014] Portanto, o principal objetivo da presente invenção consiste em eliminar a expansibilidade da escória sem a necessidade de curas por hidratação e carbonatação, além de eliminar todos os elementos passíveis de sofrerem expansão, tais como : CaO livre, MgO livre, Ferro metálico (FeO) e Monóxido de Ferro (FeO).
[0015] Portanto, as vantagens do processo da presente invenção em eliminar a expansibilidade consistem em:
[0016] · Diminuição dimensional do pátio de estocagem da escória de aciaria.
[0017] · Geração de produtos de produtos de maior valor agregado.
[0018] · Aproveitamento total de todos os produtos e subprodutos ge- rados no processo de eliminação da expansibilidade da escória de aciaria.
[0019] · Eliminação do passivo ambiental.
[0020] · Substituição parcial do cimento na confecção dos agregados cimentícios, tais como: pavers, blocos, concreto drenante e outros.
[0021 ] · Aumento da resistência mecânica (MPa) dos agregados cimen- tícios.
[0022] · Substituição parcial do clínquer na produção do cimento.
[0023] · Ademais, a presente invenção possibilita a obtenção de matérias primas e produtos com as seguintes aplicações:
[0024] · Agregados para confecção de todos os produtos cimentícios, tais como pisos intertravados de baixa, média e alta resistência (MPa), blocos de vedação aparente e estrutural, graute e tubulões. [0025] · Obtenção de pós finos e super finos contendo CaO e MgO livre, utilizados na agricultura como corretivo de solo e também na correção de pH em efluentes ácidos.
[0026] · Obtenção de ferro metálico, com mais de 75% de pureza para substituir a sucata no processo de resfriamento do aço líquido.
[0027] · Obtenção de um produto rico em monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) que deve retornar para a sinterização como carga para alto forno para a fabricação do gusa.
[0028] · Reaquisição das propriedades de hidraulicidade da escória com o processo de desidratação, promovida pelo processo da presente invenção, similar ao clínquer. Trata-se do processo pelo qual o material endurece através da reação com água, portanto com utilização em substituição ao cimento e aumento da resistência mecânica do cimento.
Breve Descrição dos Desenhos
[0029] A figura 1 é um fluxograma do processo de reciclagem da escória que elimina os elementos que ocasionam a expansibilidade.
[0030] A figura 2 é um diagrama esquemático com as etapas do processo de reciclagem da escória que elimina os elementos que ocasionam a expansibilidade.
Descrição Detalhada da Invenção
[0031 ] Por meio das figuras 1 e 2, é possível entender as características do processo de reciclagem da escória que elimina os elementos que ocasionam a expansibilidade, o qual compreende as etapas discutidas abaixo.
[0032] A escória de aciaria bruta 1 é disposta no pátio de escória, disponível após o tratamento primário da escória de aciaria, que compreende as seguintes etapas: remoção das borras metálicas maiores, sequenciamen- to de britagem e separação magnética para remoção dos metálicos maiores. Ao final do processo são geradas escórias separadas por diferença de ta- manho. Por exemplo, as escórias dos tipos #2 e 0 (zero), em que a escória #2 possui tamanho médio de 4 polegadas e a escória 0 igual ou inferior a 2 polegadas. [0033] Em seguida, a escória é transportada por caminhão caçamba até a unidade de beneficiamento e alimenta um silo, o qual é equipado com um alimentador de sapata 2. Em uma configuração exemplificativa da presente invenção, o silo 2 pode ter uma capacidade de aproximadamente de 30 m3.
[0034] O alimentador de sapata remove a escória bruta do silo 2 e alimenta um britador primário 3, o qual pode ser uma central móvel de britagem #8060, tal como um britador de mandíbula, de modo a reduzir os fragmentos até uma granulometria inferior a 2 polegadas. O processamento de britagem é efetuado mediante a umidade natural da escória. Para a escória 0 (zero) não é necessário está etapa de britagem primária 3, de modo que pode desviar do britador primário 3.
[0035] Após a britagem primária para a escória de aciaria #2, o material é coletado e transportado para o separador magnético 4, para a remoção de fragmentos metálicos maiores, denominado metálicos grossos 5.
[0036] A escória isenta de metálicos grossos 5, é coletada e transportadas até um secador rotativo 6. A alimentação do secador rotativo 6 pode ser de gás quente provido por uma fornalha de grelha móvel 7, que possui como fonte de energia a queima de biomassa, tal como: pellet ou cavaco de eucalipto, fragmentos de paletes usados, resíduos de madeira de construção civil, podas de árvores da região e outras fontes de biomassa. A fornalha de grelha móvel, preferencialmente, gera gás quente a uma temperatura de cerca de 850 .
[0037] Acoplado ao secador rotativo 6, para controle de emissão de resíduos para a atmosfera, bem como para capturar os finos de CaO e MgO livres, é acoplado um ciclone com um conjunto de filtros de manga 8 e um exaustor centrífugo 9, a partir do qual umidade do sistema pode ser liberada na forma de vapor.
[0038] A escória seca 10, com uma temperatura de descarga de cerca de 120 Ό, é coletada e transportada por um transpo rtador de correia, o qual pode ser provido de uma correia capaz de suportar até 150 Ό de temperatura, e alimenta um moinho impactor 1 1 , tal como um moinho impactor de rotor duplo. Alternativamente, o moinho impactor pode ser substituído por um moinho semi-autógeno, como por exemplo um VSI (Impacto de Eixo Vertical).
[0039] O moinho impactor 1 1 (ou o moinho semi-autógeno) destina-se a promover uma desagregação e fragmentação das escórias maiores até uma granulometria de mais ou menos ¼" (6,35 mm).
[0040] A escória é um agregado composto por cristais de estrutura amorfa, cristais mais bem formados de maior resistência mecânica, partículas finas de CaO e CaO.MgO e metálicos. Neste processo de desagregação e fragmentação, as escórias de maior resistência mecânica se fragmentam em partículas abaixo de ¼" (6,35 mm); os agregados compostos por cristais de estrutura amorfa e os agregados de CaO e CaO.MgO se desagregam individualizando-se em partículas finas e super finas.
[0041 ] O moinho impactor 1 1 (ou o moinho semi-autógeno) é equipado com um sistema de aero classificação, criando uma depressão no interior do moinho de modo a arrastar todas as partículas finas e superfinas, por meio de um classificador estático 12, tal como um ciclone, acoplado ao aero classificador.
[0042] Ciclones tal como o aero classificador 12 possuem eficiência para reter partículas de, por exemplo, até 10 mícrons, de modo que as partí- cuias menores a esta dimensão são coletadas em um conjunto de filtros de manga 13 ligado ao aero classificador 12, de modo a liberar somente o ar para atmosfera. A depressão de arraste é criada pelo exaustor centrífugo 14 posicionado após o conjunto de filtros de manga 13.
[0043] Na descarga 15 do ciclone, são coletadas as partículas inferiores a 100 mícrons e maiores que 10 mícrons, denominadas como "finos", constituídos basicamente por CaO livre, CaO.MgO livre e silicatos de cálcio de estrutura amorfa. Na descarga 16 do conjunto de filtros de manga, são coletadas todas as partículas inferiores a 10 mícrons, igualmente constituídas basicamente por CaO livre, CaO.MgO livre e silicatos de cálcio de estrutura amorfa.
[0044] As partículas maiores de escória, superiores a 150 mícrons, após a desagregação e fragmentação em moinho impactor 1 1 , são coleta- das em um transportador de correia, capaz de suportar alta temperatura, e transportadas para um resfriador 17. O resfriador 17 proporciona o resfriamento até uma temperatura de aproximadamente 50 Ό por meio de um ae- ro classificador, que terá o qual pode realizar a troca de calor e a remoção final de todas as partículas finas e superfinas não coletadas na etapa de ae- ro classificação realizada no moinho impactor 1 1 .
[0045] O aero classificador 17 é provido de um ciclone 18, tal como um classificador estático de alta eficiência, de modo que o material abaixo de 10 microns rejeitado pelo ciclone seja coletados em um conjunto de filtros de manga 19. Na descarga do ciclone 18, são coletadas as partículas inferiores a 100 microns e maiores que 10 microns, constituídos basicamente por CaO livre, CaO.MgO livre e silicatos de cálcio de estrutura amorfa.
[0046] Na descarga do conjunto de filtros de manga 19, são coletadas as partículas inferior a 10 microns, igualmente constituídas basicamente por CaO livre, CaO.MgO livre e silicatos de cálcio de estrutura amorfa.
[0047] A depressão do aero classificador 17 para efetuar a troca térmica e efetuar a depressão para a retenção de finos no ciclone 18 e super finos no conjunto de filtros de manga 19 é provida por um exaustor centrífugo 20 (ar sem pó) devidamente dimensionado, o qual pode liberar umidade do sistema na forma de vapor.
[0048] O material, após resfriamento e classificação no aero classificador 17, é coletado e transportado, por uma correia transportadora até uma peneira vibratória 21 de três decks, em que no primeiro deck 23, pode ser provida uma tela de ¼"; no segundo deck 24, pode ser provida uma tela de 4mm; e no terceiro deck 25, pode se provida uma tela de 2mm,
[0049] O over 22 do primeiro deck 23, é gerada uma fração superior a ¼", a qual pode retornar ao moinho impactor 1 1 , fechando o circuito.
[0050] No over do segundo deck 24, é gerada uma fração inferior a ¼" e superior a 4 mm. No over do terceiro deck 25, é gerada uma fração inferior a 4 mm e superior a 2 mm. No under do terceiro deck, é gerada uma fração menor que 2 mm. [0051 ] A fração superior a ¼" A fração menor que ¼" e maior que 4 mm é processada em um separador magnético de baixa intensidade 26, gerando uma escória não magnética isenta de ferro metálico (FeO) e de monóxido de ferro (FeO) 29, já disponível para utilização.
[0052] A fração menor que 4 mm e maior que 2 mm é processada em um separador magnético de baixa intensidade 27, gerando uma escória não magnética isenta de ferro metálico (FeO) e de monóxido de ferro (FeO) 30, já disponível para utilização.
[0053] A fração menor que 4 mm e maior que 2 mm é processada em um separador magnético de baixa intensidade 28, gerando uma escória não magnética isenta de ferro metálico (FeO) e de monóxido de ferro (FeO) 31 , já disponível para utilização.
[0054] A fração inferior a 2 mm é igualmente processada em um separador magnético de baixa intensidade 28, gerando uma escória não magné- tica isenta de ferro metálico (FeO) e monóxido de ferro (FeO) 31 , já disponível para utilização.
[0055] O separador magnético 26, provido para a fração menor que ¼" e maior que 4 mm gera ainda uma fração magnética 32, composta por ferro metálico (FeO) e monóxido de ferro (FeO ou Fe+2). O separador magnético 27, provido para a fração menor que 4 mm e maior que 2 mm gera uma fração magnética 33, composta por ferro metálico (FeO) e monóxido de ferro (FeO ou Fe+2). O separador magnético 28, provido para a fração menor que 2 mm gera uma fração magnética 34, composta por ferro metálico (FeO) e monóxido de ferro (FeO ou Fe+2).
[0056] A fração magnética 32 (-1/4" e +4 mm) é subsequentemente re- processada em um separador magnético de baixa intensidade 35, em que são gerados dois produtos, um concentrado de com alto teor de ferro metálico 39 e um segundo produto com alta concentração de monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) 38.
[0057] A fração magnética 33 (-4 mm e +2mm) é subsequentemente reprocessada em um separador magnético de baixa intensidade 36, em que são gerados dois produtos, a saber, um concentrado de com alto teor de ferro metálico 41 e um segundo produto com alta concentração de monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) 40.
[0058] A fração magnética 34 (-2mm) é subsequentemente reprocessa- da em um separador magnético de baixa intensidade 37, em que são gera- dos dois produtos, um concentrado de com alto teor de ferro metálico 43 e um segundo produto com alta concentração de dióxido de ferro (FeO ou Fe+2) 42.
[0059] Todas as frações magnéticas com alto teor de ferro metálico (FeO) 39, 41 e 43, são coletados em um transportador de correia e deposita- das em um silo para recepção de ferro metálico 44.
[0060] Todas as frações magnéticas com alto teor de monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) 38, 40 e 42 são coletadas em um transportador de correia e depositada em um silo para recepção de monóxido de ferro 45.
[0061 ] Será compreendido, a partir da descrição acima, que várias mo- dificações e mudanças podem ser realizadas às modalidades preferidas da presente invenção sem se distanciar de seu verdadeiro espírito. A descrição acima é fornecida para fins de ilustração apenas e não deve ser considerada limitadora. Apenas a linguagem das reivindicações a seguir deve nortear e limitar o escopo dessa invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 . Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, caracterizado por compreender as etapas de:
a) disposição de escória de aciaria bruta (1 ) separada por dife- rença de tamanho e transporte até uma unidade de beneficiamento;
b) alimentação de um britador primário (3) para redução dos fragmentos em função de sua granulometria, e que ocorre mediante a umidade natural da escória;
c) coleta do material processado pelo britador primário (3) e transporte para um separador magnético (4), em que fragmentos metálicos superiores a uma determinada granulometria (5) são removidos;
d) secagem da escória isenta de fragmentos metálicos maiores (5) em um secador rotativo (6);
e) alimentação da escória seca (10) para um moinho impactor (1 1 ) que desagrega e fragmenta as escórias maiores até uma granulometria predeterminada;
f) aero classificação em associação com a desagregação e fragmentação que ocorre no moinho impactor (1 1 ) por meio de um classificador estático (12) que proporciona uma depressão no interior do moinho de modo a arrastar as partículas finas e superfinas;
g) alimentação das partículas de escória superiores a uma granulometria predeterminada, após a desagregação e fragmentação para um resfriador (17), em que é provido o resfriamento por meio de um aero classificador, que realiza a troca de calor e a remoção das partículas finas e su- perfinas não coletadas na etapa de aero classificação no moinho impactor (1 1 );
h) disposição do material resfriado em uma peneira vibratória (21 ) de dois ou mais decks (23, 24, e 25) providos de telas de dimensões predeterminadas para peneiramento de frações separadas em função de suas granulometrias;
i) separação magnética das ditas frações em separadores magnéticos de baixa intensidade (26, 27 e 28), com a geração de frações de es- cória não magnética isenta de ferro metálico (FeO) e de monóxido de ferro (FeO) (29, 30 e 31 ), e de frações magnéticas (32, 33 e 34) compostas por ferro metálico (FeO) e monóxido de ferro (FeO ou Fe+2); e
j) reprocessamento das ditas frações magnéticas (32, 33 e 34) em separadores magnéticos de baixa intensidade (35, 36 e 37), com a geração de concentrado de com alto teor de ferro metálico (39, 41 e 43) e um produto com alta concentração de monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) (38, 40 e 42).
2. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que antes da etapa (a), ocorre um tratamento primário da escória de aciaria que compreende as seguintes etapas de (i) remoção das borras metálicas maiores; (ii) sequenciamento de britagem; e (iii) separação magnética para remoção dos metálicos maiores, incluindo escórias de tamanho médio de 4 pole- gadas e escórias de tamanho igual ou inferior a 2 polegadas.
3. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que na etapa de disposição da escoria de aciaria, o material segue para uma unidade de beneficiamento que inclui um silo equipado com um alimentador de sapata (2) com uma capacidade de aproximadamente de 30 m3.
4. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que na etapa de britagem os fragmentos são reduzidos até uma granulometria inferior a 2 polegadas e em que para escórias já provida abai- xo desta granulometria, o material é desviado do britador primário (3).
5. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a alimentação do secador rotativo (6) é feita por gás quente provido por uma fornalha de grelha móvel (7) a base de queima de biomas- sa, que consiste em uma ou mais dentre: pellet ou cavaco de eucalipto, fragmentos de paletes usados, resíduos de madeira de construção civil, podas de árvores da região e outras fontes de biomassa,e em que a fornalha de grelha móvel, preferencialmente, gera gás quente a uma temperatura de cerca de 850 .
6. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) ainda compreende o controle de emissão de resíduos para a atmosfera, bem como a captura de finos de CaO e MgO livres, por meio de um ciclone com um conjunto de filtros de manga (8) e um exaustor centrífugo (9), para liberação de umidade do sistema na forma de vapor.
7. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que na etapa (e) a escória seca é com uma temperatura de descarga de cerca de 120 Ό é coletada e transportada para o moinho impactor (1 1 ) por um transportador de correia, provido de uma correia capaz de su- portar até 150 Ό de temperatura.
8. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que na etapa (e) a desagregação e fragmentação das escórias ocorre em um moinho impactor de rotor duplo ou, alternativamente, em um moinho semi-autógeno com impacto de eixo vertical.
9. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que na etapa (e) granulometria da desagregação e fragmentação das escórias é predeterminada em aproximadamente ¼" (6,35 mm).
10. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que na etapa (f) ocorre a retenção de partículas de até 10 mí- crons por meio de um aero classificador (12) e em que partículas menores a esta dimensão são coletadas em um conjunto de filtros de manga (13), libe- rando somente ar para atmosfera, e em que uma depressão de arraste é criada por exaustor centrífugo (14) posicionado na sequência do conjunto de filtros de manga (13).
1 1 . Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a coleta das partículas inferiores a 100 mícrons e maiores que 10 mícrons ocorre em uma descarga (15) do ciclone; e em que a coleta das partículas inferiores a 10 mícrons ocorre em uma descarga (16) do conjunto de filtros de manga.
12. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 1 1 , caracterizado pelo fato de que na etapa (g) o resfriamento é feito até uma temperatura de aproximadamente 50 Ό.
13. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que na etapa (g), a aeroclassificação no resfriador (17) é feita por meio de um classificador estático de alta eficiência, em que o material abaixo de 10 mícrons rejeitado pelo ciclone é coletado em um conjunto de filtros de manga (19); e em que a coleta das partículas inferiores a 100 mícrons e maiores que 10 mícrons ocorre na descarga do ciclone (18).
14. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracteriza- do pelo fato de que ocorre uma troca térmica em uma depressão do aero classificador (17), e a retenção de finos no ciclone (18) e super finos no conjunto de filtros de manga (19) é provida por um exaustor centrífugo (20) do tipo ar sem pó, capaz de liberar umidade do sistema na forma de vapor.
15. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que na etapa (h), o peneiramento em um primeiro deck (23) é realizado por meio de uma tela de ¼"; o peneiramento em um segundo deck (24) é realizado por meio de uma tela de 4 mm; e peneiramento em um terceiro deck (25) é realizado por meio de uma tela de 2 mm.
16. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que em um over (22) do primeiro deck (23) é gerada uma fração superior a ¼", a qual pode retornar ao moinho impactor (1 1 ), fechando o circuito.
17. Processo para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracteriza- do pelo fato de que na etapa (j) as frações magnéticas com alto teor de ferro metálico (FeO) (39, 41 e 43), são coletados em um transportador de correia e depositadas em um silo para recepção de ferro metálico (44); e as frações magnéticas com alto teor de monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) (38, 40 e 42) são coletadas em um transportador de correia e depositada em um silo para recepção de monóxido de ferro (45).
18. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, caracterizado por compreender:
a) um britador primário (3) para redução dos fragmentos em função de sua granulometria mediante a umidade natural da escória;
b) um separador magnético (4) para remoção de fragmentos metálicos superiores a uma determinada granulometria (5);
c) secador rotativo (6) para secagem da escória isenta de fragmentos metálicos maiores (5);
d) moinho impactor (1 1 ) que recebe a escória seca e desagrega e fragmenta as escórias maiores até uma granulometria predeterminada;
e) um classificador estático (12) conectado ao moinho impactor (1 1 ) para aero classificação de modo a arrastar as partículas finas e superfi- nas;
f) resfriador (17) para o resfriamento das partículas de escória superiores a uma granulometria predeterminada por meio da troca de calor e a remoção das partículas finas e superfinas não coletadas pelo moinho impactor (1 1 );
g) peneira vibratória (21 ) provida de dois ou mais decks (23, 24, e 25) com telas de dimensões predeterminadas para peneiramento de fra- ções separadas em função de suas granulometrias;
h) separadores magnéticos de baixa intensidade (26, 27 e 28), para a separação das frações com a geração de frações de escória não magnética isenta de ferro metálico (FeO) e de monóxido de ferro (FeO) (29, 30 e 31 ), e de frações magnéticas (32, 33 e 34) compostas por ferro metálico (FeO) e monóxido de ferro (FeO ou Fe+2); e
i) separadores magnéticos de baixa intensidade (35, 36 e 37) para reprocessamento das ditas frações magnéticas (32, 33 e 34) com a geração de concentrado de com alto teor de ferro metálico (39, 41 e 43) e um produto com alta concentração de monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) (38, 40 e 42).
19. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que uma unidade de beneficiamento que inclui um silo equipado com um alimentador de sapata (2) com uma capacidade de aproximadamente de 30 m3 é provida para transportar o material para o britador primário.
20. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que o britador primário (3) é dimensionado para fragmentar as escórias até uma granulometria inferior a 2 polegadas e é provido um desvio do britador primário (3) para escórias já provida abaixo desta granulometria.
21 . Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 20, caracterizado pelo fato de que o secador rotativo (6) é alimentado com gás quente derivado de uma fornalha de grelha móvel (7) a base de queima de biomas- sa, que consiste em uma ou mais dentre: pellet ou cavaco de eucalipto, fragmentos de paletes usados, resíduos de madeira de construção civil, podas de árvores da região e outras fontes de biomassa, capaz de gerar gás quente a uma temperatura de cerca de 850 Ό.
22. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21 , caracterizado pelo fato de que o secador (6) ainda é conectado a um ciclone com um conjunto de filtros de manga (8) para o controle de emissão de resíduos para a atmosfera, bem como a captura de finos de CaO e MgO livres, e a um exaustor centrífugo (9) para liberação de umidade do sistema na forma de vapor.
23. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 22, caracteri- zado pelo fato de que um transportador de correia, provido de uma correia capaz de suportar até 150 Ό de temperatura transpo rta a escória seca a uma temperatura de descarga de cerca de 120 Ό para o moinho impactor (1 1 ).
24. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 23, caracterizado pelo fato de que o moinho impactor (1 1 ) é um moinho impactor de rotor duplo ou, alternativamente, em um moinho semi-autógeno com impacto de eixo vertical.
25. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 24, caracterizado pelo fato de que um aero classificador (12) provê a retenção de partículas de até 10 mícrons e a partículas menores a esta dimensão são coletadas em um conjunto de filtros de manga (13) que libera somente ar para atmosfera; e em que uma depressão de arraste é criada por exaustor centrífugo (14) posicionado na sequência do conjunto de filtros de manga (13).
26. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que uma descarga (15) do ciclone coleta as partículas inferiores a 100 mícrons e maiores que 10 mícrons; e uma descarga (16) do conjunto de filtros de man- ga coleta as partículas inferiores a 10 mícrons.
27. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 26, caracterizado pelo fato de que o resfriador (17) reduz a temperatura do material até aproximadamente 50 Ό.
28. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, caracterizado pelo fato de que o resfriador (17) realizada a a aeroclassificação por meio de um classificador estático de alta eficiência, em que o material abaixo de 10 mícrons rejeitado pelo ciclone é coletado em um conjunto de filtros de manga (19); e em que a coleta das partículas inferiores a 100 mícrons e maiores que 10 mícrons ocorre na descarga do ciclone (18).
29. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 28, caracterizado pelo fato de que uma depressão do aero classificador (17) onde ocorre a troca térmica promove a retenção de finos no ciclone (18); em que o conjunto de filtros de manga (19) é provido de modo a material classificado co- mo super finos, e um exaustor centrífugo (20) do tipo ar sem pó libera umi- dade do sistema na forma de vapor
30. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 29, caracterizado pelo fato de que um primeiro deck (23) realiza o peneiramento por meio de uma tela de ¼"; um segundo deck (24) realiza o peneiramento por meio de uma tela de 4 mm; e um terceiro deck (25) realiza o peneiramento por meio de uma tela de 2 mm.
31 . Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que em um over (22) do primeiro deck (23) produz uma fração superior a ¼", a qual pode retornar ao moinho impactor (1 1 ), fechando o circuito.
32. Sistema para a eliminação da expansibilidade da escória de aciaria, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 31 , caracterizado pelo fato de que na etapa (j) as frações magnéticas com alto teor de ferro metálico (FeO) (39, 41 e 43), são coletados em um transportador de correia e depositadas em um silo para recepção de ferro metálico (44); e as frações magnéticas com alto teor de monóxido de ferro (FeO ou Fe+2) (38, 40 e 42) são coletadas em um transportador de correia e depositada em um silo para recepção de monóxido de ferro (45).
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