WO2020206520A1 - Process and equipment for blast furnace conversion to the self-reduction mode - Google Patents

Process and equipment for blast furnace conversion to the self-reduction mode Download PDF

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WO2020206520A1
WO2020206520A1 PCT/BR2020/050121 BR2020050121W WO2020206520A1 WO 2020206520 A1 WO2020206520 A1 WO 2020206520A1 BR 2020050121 W BR2020050121 W BR 2020050121W WO 2020206520 A1 WO2020206520 A1 WO 2020206520A1
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auto
agglomerates
reduction
blast furnace
reduction mode
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PCT/BR2020/050121
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Inventor
Giovanni Coassin
Marcos De Albuquerque Contrucci
Original Assignee
G-Meta Consultoria Participação e Serviços Ltda
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/18—Bell-and-hopper arrangements
    • C21B7/20—Bell-and-hopper arrangements with appliances for distributing the burden
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/02—Internal forms

Definitions

  • the present invention relates to an effective processing system for iron ore and coal by Auto-Reduction in existing Blast Furnaces in order to obtain pig iron.
  • the Auto-Reduction mode avoids the high temperature production of the load (Sinter and Coke) followed by cooling to room temperature, with consequent waste of energy.
  • Furnaces have been widely known and used since the 18th century and are now responsible for more than 90 to 95% of the world's production of Iron, whereas Auto-Reduction processes are relatively recent (1980s in the 20th century) and their participation in the world production of Iron is less than 1%.
  • Gas / Solid that is, they are Reactors that generate at the base a Reducing Gas that rises in counter current with the downward load of Iron Oxides. Burning the coke at the base of the blast furnaces, in addition to generating CO (carbon oxide), the chemical agent of the reduction, also generates Thermal energy to cover the needs for the reduction of iron oxides and the fusion of iron and slag produced.
  • CO carbon oxide
  • the carbon C (reducing element) supplied by the Mineral and / or Biomass Coal is dosed in the agglomerates (briquettes or pellets), produced cold, containing the load of iron oxides or other metals to reduce more fluxes and binders.
  • the presence of the carbon C reducing element in the load provides Auto-Reduction with a high reaction speed compared to the reduction by the current Gas / Solid mode, given the independence of the reduction rate of the slow gas penetration in the solid load since the reducer has already it will be embedded in the clusters.
  • the Tecnored Oven is a modular rectangular reactor, each module is made up of two vats, one smaller upper and one larger lower, each having one or more rows of bladders and with a gas outlet duct in common with the supply of Auto clusters -Reducers. 010
  • the OXYCUP Process starts from the production of
  • 012 The operational mode of the Altos-Fomos has historically resulted from the reality of the iron ore deposits that until the middle of the twentieth century consisted of thick compact material (lump ore).
  • the progressive exhaustion of high-grade compact ore deposits has led to the need for processing of poorer ores and the use of the fine fractions produced by intensive mining, which has led to the burden of the Altos Fomos towards the increasing participation of Agglomerates of Natural Fines or Concentrates (Sinter or Pellets).
  • 013 Blast Furnaces are today the dominant Equipment for the production of Pig Iron for the production of Steel, in the classic model of Integrated Plants. Indeed, worldwide, there are more than 1,000 units in Industrial Production, totaling around 1 Billion tons of pig iron per year. This process, progressively optimized, especially in the second half of the 20th century, has now reached its practical limit of optimization.
  • the present invention is directed to the conversion of
  • Auto-Reduction Furnaces eliminating the use of Sinter, Pellets or Coke, replaced by Auto-Reducing Agglomerates such as Metallic Load and Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates, as solid fuel, produced at low temperature, increasing the global efficiency of Steel Plants.
  • cheaper non-coking coal can be used both as Reducers and fuel
  • Biomass Coals can be incorporated in different proportions, both in Auto-Reducing Agglomerates and in Mineral and / or Biomass Agglomerates.
  • the present invention furthermore proposes a new mode of internal load disposition, no longer by horizontal layers of sinter and coke with the gas forced to pass through these layers, as done in the current Blast Furnaces, operating in the Gas / Solid mode, but, for the assembly of concentric cylindrical or polyhedral vertical elements, inside the Blast Furnace, anchored to its structure, allowing the formation of two separate vertical load columns, concentric and not crossed by the gas.
  • the two concentric elements start from the top plane of the Blast Furnaces, within reach of their loading system, with different lengths, suitable for the formation of an active volume, that is, a volume of cargo to be crossed by the gases of the process called active load volume or work volume.
  • active volume that is, a volume of cargo to be crossed by the gases of the process called active load volume or work volume.
  • the Coal and / or Biomass Agglomerates are loaded forming a first load column, in the space between the Blast Furnace wall and the first concentric element, while the Auto-Reducing Agglomerates are loaded in the space between the first and the second concentric element.
  • the two load columns are located slightly above the plane of the nozzles in the natural slope formed at the base of the Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates column.
  • the shape of the Agglomerates is approximately spherical, with a diameter of 25 to 50 mm in Auto-Reducing Agglomerates and a diameter of 80 to 200 mm in Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates, allowing the formation of a low reactivity burning bed and operate with a flame with a temperature around 2,500 ° C due to the minimization of CO gas generation, unnecessary due to the use of Auto-Reducing Agglomerates containing the reducer C at its core, for the benefit of greater energy generation.
  • 027 Figure 1 shows a typical section of a traditional Blast Furnace in Gas / Solid mode (1) where, on the right of its axis (14), the empty equipment is represented and on the left, the typical load distribution of this mode.
  • Figure 2 shows the graph of the average temperature of solids (16) and (17) and gases (21) along the load height of a traditional Blast Furnace in Gas / Solid mode (1).
  • FIG. 3 shows a typical section of a Blast Furnace adapted to the Auto Reduction mode (2).
  • Figure 4 represents the graph of average temperatures of gas (21) and solids along the height of the load (29) and (30) in a Blast Furnace adapted (2) to Auto-Reduction.
  • 035 Figure 5 represents the geometry of the flame (20) generated by the blowing of air through the bladder (12), formed in the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29). The lengths of burning flame in the different thicknesses of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) allowed by the positioning options (25a), (25b) and (25c) of the concentric element (25) are also shown.
  • 036 Figure 6 shows the bands (25a), (25b) and (25c), of the concentric element (25) and their respective CO / C02 ratios.
  • Figure 7 shows the case of the concentric element (25) of variable geometry, when alternatively used instead of the concentric element of fixed geometry, in which case this element, in the lower section, has a plurality of tilting elements (33), articulated on the axes (34) able to provide different thicknesses of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) in front of the bladders (12).
  • a and B represent, respectively, the distances between the housing (11) and the element (25) and between the elements (25) and (26).
  • Figure 9 shows the development in plane of the element (25) that has four helical planes (35) symmetrically arranged inside for the feeding of Mineral Coal and / or Biomass Clusters (29) by rolling and not by falling free.
  • the Auto-Reduction mode radically alters the dynamics of the Reduction in the High-Waves, where an oxidized load is reduced by going downstream to the Reducing Gas, generated at the base, by burning Coke that provides Energy and Reducer to the Process.
  • the reducing element is dosed and added to the mass of Auto Reducing Agglomerates (30) containing the iron oxides (iron ore) to be reduced, in addition to fluxes and binders.
  • the proposed solution is to deploy, from the top plane (24), in the interior of the Alto-Fomos (1), two concentric elements, coaxial, (25) and (26) of circular or polygonal tubular section, whose axis coincides with the axis of the Alto-Fomo (14), being the length of the concentric element ( 25) greater than the length of the concentric element (26)
  • 046 Mineral Coal and / or Biomass Clusters (29) are loaded forming a first load column, in the space between the blast housing (11) and the first concentric element (25), while the Self-Reducing Clusters (30) are loaded in the space between the first concentric element (25) and the second concentric element (26).
  • the two load columns (29) and (30) are located slightly above the plane of the nozzles in the natural slope formed at the base of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29).
  • the concentric elements (25) and (26) allow reconfiguring the load distribution profile of the Gas / Solid mode, to a profile adapted to Auto-Reduction.
  • Figures 2 and 4 show the evolution curves of the temperature of gases and solids as a function of height, measured from the axis (15) of the nozzles (12) for the two processes. It can be seen that in the Auto-Reduction mode the reactions are concentrated in the Reduction and Fusion Zone (32), at the meeting of the Columns of Mineral Coal and / or Biomass (29) and Auto-Reducing Agglomerates (30 ), within the reach of the high temperature flame (20) of the nozzles (12), around 2,500 ° C, in relation to the melting temperature of 1,500 ° C, which provides a gradient of 1,000 ° C, as evidenced in the curves of Figure 4.
  • the gases (21) are enriched by CO without Nitrogen N2 from the Auto-Reduction reactions, in the Reduction and Fusion Zone (32), rising through the preheating load until leaving through the ducts (22) and may be used as a fuel to preheat the air blast, in several places at the plant or to generate motive steam or cogeneration.
  • the length of the flame (20) generated by the blowing of air through the nozzle (12), formed in the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) defines the CO / C02 ratio of the flame and, consequently, its temperature and thermal capacity.
  • the lengths of burning flame in the different thicknesses of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) allowed by the positioning options (25a), (25b) and (25c) of the concentric element (25) are also shown.
  • FIG. 052 Figure 6 shows the flame temperature ranges that correspond to each positioning (25a), (25b) and (25c) of the concentric element (25) and their respective CO / C02 ratios, showing the regions where the value of this relationship is 0.5, 1 and 2
  • the distance (hl) between the base of the concentric element (25) and the axis (15) of the nozzles (12) is less than the distance (h2) between the base of the element (26) and the axis (15) of the nozzles (12), with the value of (hl) between 3 and 6 m and the value of (h2) between 6 and 9 m.
  • the distances (A) between the concentric element (25) and the housing (ll) is 1 to 3 m and (B) between the elements (25) and (26) is 0.5 to 1.5 m.
  • the shape of the Agglomerates will be approximately spherical, with a diameter of 25 to 50 mm in the Auto-Reducing Agglomerates and a diameter of 80 to 200 mm in the Mineral and / or Biomass Agglomerates.
  • the use of large coal and / or biomass (30) agglomerates, combined with the positioning of the concentric element (25) allows the formation of a low reactivity burning bed providing a flame (20) with a CO / ratio C02 close to 0.5 and temperature around 2,500 ° C due to the minimization of CO generation for the benefit of energy generation.
  • the positioning of the concentric element of fixed geometry (25) or variable (33) allows to vary the parameters of the flame (20), as indicated in Figure 5, to produce a certain proportion of combustible gas, if, case by case, desired.
  • Coke retorts are deactivated, but the receiving and storage yard and the preparation of Coke Coke are used for the production of Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates.
  • the conversion of Blast Furnaces from Gas / Solid mode to Auto Reduction mode also endows the Plant with greater operational flexibility and raw materials, compared to current Blast Furnaces.
  • the housing refractory (11) can be limited to the height of the active load, that is, the sum of the height of the reduction and melting zone (32) and the preheating zone (31), with the conditions of the a steel plant in particular, may indicate that it is more economical to remove the entire upper part of the blast furnace from the minimum level of the loading column (28) to the top (24).
  • Figure 9 shows, as an example, the development in plane of the element (25) that has four symmetrically arranged helical planes (35) inside, intended for feeding the Mineral Coal and / or Biomass Clusters (29) by scrolling and not by free fall.
  • element (26) is similar and, therefore, is not represented.

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Abstract

The invention converts existing blast furnaces (1) from gas/solid reduction to self-reduction (2), reducing the process time from 8 hours to 30 minutes. Sinter, pellets or mineral (17) are replaced by self-reducing agglomerates (30), and coke (16) by mineral-coal agglomerates and/or biomass agglomerates (29). Inserting two concentric cylindrical or polyhedral elements (25) and (26) into the blast furnaces forms two isolated columns for loading the agglomerates (29) and (30), which are positioned just above the plane of the tuyères (12). The reduction and fusion zone (32) formed by the flame (20), which is regulated to generate high power, makes it possible to reduce the height of the active column of the blast furnaces (1) and the charge residence time. The agglomerates (29) are loaded between the casing (11) and the element (25), and the agglomerates (30) are loaded between the element (25) and the element (26).

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO DA PATENTE DE INVENÇÃO TÍTULO DESCRIPTION REPORT OF THE PATENT OF INVENTION TITLE
Processo e equipamento para conversão de Altos-Fornos ao Modo de Auto-Redução Process and equipment for converting blast furnaces to auto-reduction mode
CAMPO DA INVENÇÃO FIELD OF THE INVENTION
001 A presente invenção refere-se a um sistema de processamento eficaz do minério de ferro e do carvão por Auto- Redução nos Altos Fornos existentes a fim de obter ferro-gusa. 001 The present invention relates to an effective processing system for iron ore and coal by Auto-Reduction in existing Blast Furnaces in order to obtain pig iron.
002 O modo de Auto-Redução evita a produção a alta temperatura da carga (Sínter e Coque) seguida de resfriamento a temperatura ambiente, com consequente desperdício de energia. 002 The Auto-Reduction mode avoids the high temperature production of the load (Sinter and Coke) followed by cooling to room temperature, with consequent waste of energy.
003 Além de utilizar matérias primas mais abundantes e de menor valor com reflexos positivos nos custos de operação, a solução proposta minimiza o investimento e tempo para conversão das plantas existentes e em operação 003 In addition to using more abundant and lower-value raw materials with positive impacts on operating costs, the proposed solution minimizes investment and time to convert existing and operating plants
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO: ESTADO DA TÉCNICA BACKGROUND OF THE INVENTION: STATE OF THE TECHNIQUE
004 O processo atual de produção de Ferro-Gusa nos Altos- 004 The current pig iron production process in the Upper
Fornos é amplamente conhecido e utilizado desde o século 18 sendo hoje responsável por mais de 90 a 95% da produção mundial de Ferro enquanto processos de Auto-Redução são relativamente recentes (anos 80 do século 20) e sua participação na produção mundial de Ferro é menor que 1%. Furnaces have been widely known and used since the 18th century and are now responsible for more than 90 to 95% of the world's production of Iron, whereas Auto-Reduction processes are relatively recent (1980s in the 20th century) and their participation in the world production of Iron is less than 1%.
005 Os Altos-Fornos operam segundo o Modo de redução 005 Blast Furnaces operate according to the reduction mode
Gás/Sólido, isto é, são Reatores que geram na base um Gás Redutor que sobe em contra corrente com a carga descendente de Óxidos de Ferro. A queima do coque na base dos Altos-Fornos, além de gerar o CO (óxido de Carbono), agente químico da Redução, gera também a Energia térmica para cobrir as necessidades da Redução dos Óxidos de ferro e da Fusão do mesmo e da Escória produzidos. Gas / Solid, that is, they are Reactors that generate at the base a Reducing Gas that rises in counter current with the downward load of Iron Oxides. Burning the coke at the base of the blast furnaces, in addition to generating CO (carbon oxide), the chemical agent of the reduction, also generates Thermal energy to cover the needs for the reduction of iron oxides and the fusion of iron and slag produced.
006 Na Auto-Redução o carbono C (elemento redutor) fornecido pelo Carvão Mineral e/ou de Biomassa é dosado nos aglomerados (briquetes ou pelotas), produzidos a frio, contendo a carga de óxidos de ferro ou de outros metais a reduzir mais fundentes e ligantes. A presença do elemento redutor carbono C na carga propicia à Auto-Redução uma alta velocidade de reação em comparação à redução pelo modo Gás / Sólido atual, dada a independência da taxa de redução da lenta penetração de gás na carga sólida posto que o redutor já estará embutido nos aglomerados. 006 In Auto-Reduction, the carbon C (reducing element) supplied by the Mineral and / or Biomass Coal is dosed in the agglomerates (briquettes or pellets), produced cold, containing the load of iron oxides or other metals to reduce more fluxes and binders. The presence of the carbon C reducing element in the load provides Auto-Reduction with a high reaction speed compared to the reduction by the current Gas / Solid mode, given the independence of the reduction rate of the slow gas penetration in the solid load since the reducer has already it will be embedded in the clusters.
007 O princípio da Auto-Redução está em desenvolvimento em duas frentes de tecnologia: 007 The principle of Auto-Reduction is being developed on two technology fronts:
(a) Através de metalização sem fusão, em fomos de mesas rotativas RHF (Rotary Heath Fumace), produzindo-se grânulos de Ferro, caso dos Processos ITmK3, IDI e FastMet, e (a) Through non-melting metallization, we used RHF rotary tables (Rotary Heath Fumace), producing iron granules, such as the ITmK3, IDI and FastMet Processes, and
(b) Processo TECNORED, OXYCUP e Fast Melt para produção de metal liquido. (b) TECNORED, OXYCUP and Fast Melt process for the production of liquid metal.
008 A maioria dos processos de metalização sem fusão estão em aplicação em instalações de pequena escala, em geral voltadas para uso de Resíduos Siderúrgicos. 008 Most metallization processes without fusion are in application in small scale installations, generally focused on the use of steel residues.
009 O Forno Tecnored é um Reator retangular modular, cada modulo é constituído de duas cubas, uma menor superior e uma maior inferior, cada uma tendo uma ou mais fileiras de ventaneiras e com duto de saída dos gases em comum com a alimentação dos aglomerados Auto-Redutores. 010 O Processo OXYCUP parte da produção de009 The Tecnored Oven is a modular rectangular reactor, each module is made up of two vats, one smaller upper and one larger lower, each having one or more rows of bladders and with a gas outlet duct in common with the supply of Auto clusters -Reducers. 010 The OXYCUP Process starts from the production of
Aglomerados Auto-Redutores de grande dimensão a serem reduzidos e fundidos junto a quantidades razoáveis de carga metálica em um Cubilô de ar quente com alta porcentagem de 02 no sopro de ar. Incorpora na massa dos Aglomerados finos residuais de siderurgia daí sua instalação preferencial como unidade dedicada à utilização destes resíduos e de sucata interna de difícil digestão nos fomos usuais. Large Auto-Reducing Agglomerates to be reduced and fused together with reasonable amounts of metallic charge in a hot air cubilô with a high percentage of 02 in the air blow. We were used to incorporate in the mass of fine residual steel agglomerates, as a unit dedicated to the use of these residues and internal scrap, difficult to digest.
011 A literatura apresenta vários estudos e realizações industriais voltados a melhorar a eficiência, dos Altos-Fomos, e da Auto- Redução ao longo dos anos. 011 The literature presents several studies and industrial achievements aimed at improving the efficiency, of the High-Fomos, and of the Auto-Reduction over the years.
012 O modo operacional dos Altos-Fomos resultou historicamente da realidade das jazidas de Minério de Ferro que até a metade do século XX se constituíam por material grosso compacto (lump ore). A progressiva exaustão das jazidas de minério compacto de alto teor levou à necessidade de beneficiamento de Minérios mais pobres e ao uso das frações finas produzidas pela mineração intensiva, o que levou a carga dos Altos Fomos no sentido da participação crescente de Aglomerados de Finos Naturais ou Concentrados (Sínter ou Pellets). 013 Os Altos-Fornos são hoje o Equipamento dominante para produção de Ferro-Gusa para produção de Aço, no modelo clássico de Usinas Integradas. Com efeito, em todo o mundo contam-se mais de 1.000 unidades em Produção Industrial, totalizando cerca de 1 Bilhão de toneladas anuais de Ferro-Gusa. Este processo, progressivamente otimizado em especial na segunda metade do Século XX, atingiu, hoje em dia, seu limite prático de otimização. 012 The operational mode of the Altos-Fomos has historically resulted from the reality of the iron ore deposits that until the middle of the twentieth century consisted of thick compact material (lump ore). The progressive exhaustion of high-grade compact ore deposits has led to the need for processing of poorer ores and the use of the fine fractions produced by intensive mining, which has led to the burden of the Altos Fomos towards the increasing participation of Agglomerates of Natural Fines or Concentrates (Sinter or Pellets). 013 Blast Furnaces are today the dominant Equipment for the production of Pig Iron for the production of Steel, in the classic model of Integrated Plants. Indeed, worldwide, there are more than 1,000 units in Industrial Production, totaling around 1 Billion tons of pig iron per year. This process, progressively optimized, especially in the second half of the 20th century, has now reached its practical limit of optimization.
014 A evolução da Auto-Redução se deu no melhoramento da produção dos Aglomerados e na racionalização dos equipamentos. 015 REFERÊNCIAS 014 The evolution of Auto-Reduction took place in improving the production of Agglomerates and in the rationalization of equipment. 015 REFERENCES
a) Bibliográficas: a) Bibliographic:
H. Michishita. H. Tanaka: Prospects for Coal-based Direct Reduction Process, Kobelco Technology Review n°29 Dec 2010 Pages 69-76 Hesham Ahmed: New Trends in the Application of Carbon-Bearing Materials in Blast Fumace Iron-Making H. Michishita. H. Tanaka: Prospects for Coal-based Direct Reduction Process, Kobelco Technology Review n ° 29 Dec 2010 Pages 69-76 Hesham Ahmed: New Trends in the Application of Carbon-Bearing Materials in Blast Fumace Iron-Making
b) Patentes : b) Patents:
Patent Number: US 5,972,066 (IDI) Date of Patent: Oct. 26, 1999 Patent Number: US 5,972,066 (IDI) Date of Patent: Oct. 26, 1999
Patent Number: US 6,692,688 B2 (Tecnored) Date: Feb. 17, 2004Patent Number: US 6,692,688 B2 (Tecnored) Date: Feb. 17, 2004
Patent Number: US 4,528,029 (Agglomerated) Date: Jul. 9, 1985 Patent Number: US 3,150,958 (Auto-Redução) Date: Sept. 29, 1964 Patent Number: US 3,433,932 (Auto-Redução) Date: May 13, 1969 Patente Numero BR 86015001 (Auto-Redução) Data: 13/10/1986 Patent Number: US 4,528,029 (Agglomerated) Date: Jul. 9, 1985 Patent Number: US 3,150,958 (Auto-Reduction) Date: Sept. 29, 1964 Patent Number: US 3,433,932 (Auto-Reduction) Date: May 13, 1969 Patent Number BR 86015001 (Auto-Reduction) Date: 10/13/1986
PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PROBLEMS TO BE SOLVED
016 Os principais problemas das aplicações atuais são: 016 The main problems of current applications are:
a) Altos-Fornos: alto custo de investimento, por exigir Sinterizações e Coquerias com baixa eficiência energética e matérias primas de alto custo. a) Blast Furnaces: high investment cost, as it requires Sintering and Coke Plants with low energy efficiency and high cost raw materials.
b) Auto-Redução: escala reduzida, mais adaptada a nichos de mercado de resíduos e implicando a construção de Fomos totalmente diferentes dos Altos-Fomos hoje disponíveis nas Usinas Integradas. b) Self-Reduction: small scale, more adapted to niches in the waste market and implying the construction of Femos totally different from the Altos-Fomos currently available at Integrated Plants.
017 Embora os ganhos de eficiência nos Altos-Fomos se devam, em parte, ao uso de carga aglomerada, sínter ou pellets, as Unidades de Aglomeração (Sinterizações ou Pelotizações) intensivas em Capital, Energia e Emissões. A Redução Gás / Sólido implica na penetração do Gás Redutor nos Aglomerados, o que impõe um alto Tempo de Residência, grande altura do Reator e uso de Coque. 018 Por sua vez o coque é produzido em Unidades igualmente intensivas em Capital, Energia e Emissões: as Coquerias. Nas últimas décadas, visando a redução do“coke rate”, surgiu a técnica do PCI, injeção de Carvão fino pelas ventaneiras, que impõe, por seu turno, o uso de sopro enriquecido com 02, para compensação térmica na base. 019 Apesar de todo o mérito desta evolução tecnológica, o estado atual da Siderurgia Integrada envolve alto custo de investimento e reduzida Eficiência Energética pela produção de Sínter, Pellets e Coque, a alta temperatura, para carga nos Altos-Fornos. 017 Although the efficiency gains in Hautes-Fimos are due, in part, to the use of agglomerated cargo, sinter or pellets, the Agglomeration Units (Sintering or Pelletizing) intensive in Capital, Energy and Emissions. The Gas / Solid Reduction implies the penetration of the Reducing Gas in the Agglomerates, which imposes a high Residence Time, great height of the Reactor and use of Coke. 018 Coke, on the other hand, is produced in Units equally intensive in Capital, Energy and Emissions: Coke Plants. In the last decades, aiming at the reduction of the “coke rate”, the PCI technique emerged, injection of fine coal through the windstorms, which in turn imposes the use of a breath enriched with 02, for thermal compensation at the base. 019 Despite all the merit of this technological evolution, the current state of Integrated Steelmaking involves high investment costs and reduced Energy Efficiency due to the production of Sinter, Pellets and Coke, at high temperature, for loading in the Blast Furnaces.
SOLUÇÃO EM LINHA GERAL GENERAL ONLINE SOLUTION
020 A Presente Invenção se dirige à conversão dos Altos- 020 The present invention is directed to the conversion of
Fornos à Auto-Redução, eliminando o uso de Sínter, Pellets ou Coque, substituídos por Aglomerados Auto-Redutores como Carga Metálica e Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa, como combustível sólido, produzidos a baixa temperatura, aumentando a eficiência global das Plantas Siderúrgicas. Além disto, Carvões não coqueificáveis, mais baratos, podem ser utilizados tanto como Redutores como combustível podendo-se incorporar Carvões de Biomassa em diversas proporções, tanto nos Aglomerados Auto- Redutores quanto nos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa. Auto-Reduction Furnaces, eliminating the use of Sinter, Pellets or Coke, replaced by Auto-Reducing Agglomerates such as Metallic Load and Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates, as solid fuel, produced at low temperature, increasing the global efficiency of Steel Plants. In addition, cheaper non-coking coal can be used both as Reducers and fuel, and Biomass Coals can be incorporated in different proportions, both in Auto-Reducing Agglomerates and in Mineral and / or Biomass Agglomerates.
021 A presente invenção propõe ademais um novo modo de disposição interna da carga, não mais por camadas horizontais de sínter e coque com o gás forçado a atravessar ditas camadas, como feito nos Altos-Fornos atuais, operando no modo Gás / Sólido, mas, pela montagem de elementos verticais cilíndricos ou poliédricos concêntricos, no interior do Alto Forno, ancorados a sua estrutura, permitindo a formação de duas colunas de carga verticais separadas, concêntricas e não atravessadas pelo gás. 021 The present invention furthermore proposes a new mode of internal load disposition, no longer by horizontal layers of sinter and coke with the gas forced to pass through these layers, as done in the current Blast Furnaces, operating in the Gas / Solid mode, but, for the assembly of concentric cylindrical or polyhedral vertical elements, inside the Blast Furnace, anchored to its structure, allowing the formation of two separate vertical load columns, concentric and not crossed by the gas.
Os dois elementos concêntricos partem do plano de topo dos Altos- Fornos, ao alcance de seu sistema de carregamento, com comprimentos diferentes, adequados à formação de um volume ativo, isto é, de um volume de carga a ser atravessado pelos gases do processo denominado volume ativo de carga ou volume de trabalho. 022 Os Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa são carregados formando uma primeira coluna de carga, no espaço entre a parede do Alto-Forno e o primeiro elemento concêntrico, enquanto os Aglomerados Auto-Redutores são carregados no espaço entre o primeiro e o segundo elemento concêntrico. The two concentric elements start from the top plane of the Blast Furnaces, within reach of their loading system, with different lengths, suitable for the formation of an active volume, that is, a volume of cargo to be crossed by the gases of the process called active load volume or work volume. 022 The Coal and / or Biomass Agglomerates are loaded forming a first load column, in the space between the Blast Furnace wall and the first concentric element, while the Auto-Reducing Agglomerates are loaded in the space between the first and the second concentric element.
023 As duas colunas de carga se encontram um pouco acima do plano das ventaneiras no talude natural formado na base da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa. 023 The two load columns are located slightly above the plane of the nozzles in the natural slope formed at the base of the Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates column.
024 A coluna de Aglomerados Auto-Redutores, saindo do segundo elemento concêntrico, em cota bem acima da base do primeiro elemento concêntrico, forma por seu turno, um talude natural que define o topo do volume ativo de carga ou volume de trabalho no modo de Auto-Redução 024 The column of Auto-Reducing Agglomerates, leaving the second concentric element, in elevation well above the base of the first concentric element, in turn forms a natural slope that defines the top of the active load volume or work volume in the Auto-Reduction
025 O formato dos Aglomerados é aproximadamente esférico, com diâmetro de 25 a 50 mm nos Aglomerados Auto-Redutores e diâmetro de 80 a 200 mm nos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa, permitindo a formação de um leito de queima de baixa reatividade e operar com uma chama com temperatura ao redor de 2.500 °C por efeito da minimização da geração de gás CO, desnecessário pelo uso de Aglomerados Auto-Redutores contendo em seu âmago o C redutor, em benefício da maior geração de energia.025 The shape of the Agglomerates is approximately spherical, with a diameter of 25 to 50 mm in Auto-Reducing Agglomerates and a diameter of 80 to 200 mm in Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates, allowing the formation of a low reactivity burning bed and operate with a flame with a temperature around 2,500 ° C due to the minimization of CO gas generation, unnecessary due to the use of Auto-Reducing Agglomerates containing the reducer C at its core, for the benefit of greater energy generation.
026 Ambos os tipos de Aglomerados na sua composição utilizam matérias primas abundantes e de menor custo, amplamente divulgadas em literatura. 026 Both types of Agglomerates in their composition use abundant and lower-cost raw materials, widely disseminated in the literature.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
027 A figura 1 mostra uma seção típica de um Alto-Forno tradicional no modo Gás / Sólido (1) onde, à direita do seu eixo (14) representa- se o equipamento vazio e à esquerda representa- se a distribuição de carga típica deste modo. 027 Figure 1 shows a typical section of a traditional Blast Furnace in Gas / Solid mode (1) where, on the right of its axis (14), the empty equipment is represented and on the left, the typical load distribution of this mode.
028 São indicados a Carcaça (11), as Ventaneiras (12), o 028 The Housing (11), the Ventaneiras (12), the
Cadinho (13), os dutos (22) de saída dos gases (21) e o Sistema de Carga (23), as camadas de Coque (16), as camadas de carga de Sínter. Pellets ou Minério grosso (17), a Escória no cadinho (18), o Metal líquido no fundo do Cadinho (19), as chamas das Ventaneiras (20) sendo o eixo (15) das Ventaneiras (12) perpendicular ao eixo (14).Crucible (13), the gas outlet ducts (22) (21) and the loading system (23), the coke layers (16), the sinter load layers. Pellets or coarse ore (17), the slag in the crucible (18), the liquid metal at the bottom of the crucible (19), the flames of the Ventaneiras (20) being the axis (15) of the Ventaneiras (12) perpendicular to the axis (14 ).
029 A figura 2 mostra o gráfico da temperatura média dos sólidos (16) e (17) e dos gases (21) ao longo da altura da carga de um Alto-Forno tradicional no modo Gás/Sólido (1). 029 Figure 2 shows the graph of the average temperature of solids (16) and (17) and gases (21) along the load height of a traditional Blast Furnace in Gas / Solid mode (1).
030 A figura 3 mostra uma seção típica de um Alto-Forno adaptado ao modo de Auto-Redução (2). 030 Figure 3 shows a typical section of a Blast Furnace adapted to the Auto Reduction mode (2).
A direita do seu eixo (14) representa- se o Alto-Forno adaptado ao modo de Auto-Redução (2) vazio, e à esquerda deste eixo (14) representa-se a distribuição de carga no modo de Auto-Redução. To the right of its axis (14) is the Blast Furnace adapted to the empty Auto-Reduction mode (2), and to the left of this axis (14) is the load distribution in the Auto-Reduction mode.
031 São indicados a Carcaça (11), as Ventaneiras (12), o 031 The Housing (11), the Ventaneiras (12), the
Cadinho (13), os dutos (22) de saída dos gases (21), o Sistema de Carga (23), os elementos concêntricos coaxiais externo (25) e interno (26). Os dois elementos concêntricos (25) e (26) cujo eixo coincide com o eixo (14) do Alto-Forno são ancorados à Carcaça (11) através das vigas (27) e sendo o elemento interno (26) diretamente conectado aos dutos (22) de saída de gases (21). Crucible (13), the gas outlet ducts (22) (21), the Load (23), the external (25) and internal (26) coaxial concentric elements. The two concentric elements (25) and (26) whose axis coincides with the axis (14) of the blast furnace are anchored to the frame (11) through the beams (27) and the internal element (26) being directly connected to the ducts ( 22) gas outlet (21).
032 Entre o elemento externo (25) e a Carcaça (11) carrega-se os Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) e entre o elemento externo (25) e o elemento interno (26) carrega- se os Aglomerados Auto-Redutores (30). 032 Between the outer element (25) and the Carcass (11) the Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates (29) are loaded and between the outer element (25) and the inner element (26) the Agglomerates are loaded Auto-Reducers (30).
São representados os níveis Máximo (24) e Mínimo (28) das colunas de cargas (29) e (30) The Maximum (24) and Minimum (28) levels of the load columns (29) and (30) are represented
033 Mostra-se também a Zona de Pré-aquecimento (31), a 033 The Preheating Zone (31) is also shown, the
Zona de Redução e Fusão (32), a Escória no cadinho (18), o Metal líquido no fundo do Cadinho (19), a chama (20) das Ventaneiras (12) sendo o eixo (15) das Ventaneiras (12) perpendicular ao eixo (14) do Alto-Forno (2). Reduction and Fusion Zone (32), Slag in the crucible (18), Liquid metal at the bottom of the crucible (19), the flame (20) of the Ventaneiras (12) being the axis (15) of the Ventaneiras (12) perpendicular to the axis (14) of the Blast Furnace (2).
034 A Figura 4 representa o gráfico de temperaturas médias do gás (21) e dos sólidos ao longo da altura da carga (29) e (30) em um Alto-Forno adaptado (2) à Auto-Redução. 034 Figure 4 represents the graph of average temperatures of gas (21) and solids along the height of the load (29) and (30) in a Blast Furnace adapted (2) to Auto-Reduction.
035 A Figura 5 representa a geometria da chama (20) gerada pelo sopro de ar pela ventaneira (12), formada na coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29). São também evidenciados os comprimentos de chama de queima nas diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) permitidas pelas opções de posicionamento (25a), (25b) e (25c) do elemento concêntrico (25). 036 A Figura 6 mostra as faixas (25a), (25b) e (25c), do elemento concêntrico (25) e suas respectivas relações CO/C02 . 035 Figure 5 represents the geometry of the flame (20) generated by the blowing of air through the bladder (12), formed in the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29). The lengths of burning flame in the different thicknesses of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) allowed by the positioning options (25a), (25b) and (25c) of the concentric element (25) are also shown. 036 Figure 6 shows the bands (25a), (25b) and (25c), of the concentric element (25) and their respective CO / C02 ratios.
037 A Figura 7, mostra o caso do elemento concêntrico (25) de geometria variável, quando altemativamente utilizado no lugar do elemento concêntrico de geometria fixa, tendo neste caso este elemento, na seção inferior, uma pluralidade de elementos basculantes (33), articulados nos eixos (34) aptos a proporcionar diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) em frente as ventaneiras (12). 037 Figure 7 shows the case of the concentric element (25) of variable geometry, when alternatively used instead of the concentric element of fixed geometry, in which case this element, in the lower section, has a plurality of tilting elements (33), articulated on the axes (34) able to provide different thicknesses of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) in front of the bladders (12).
038 A Figura 8, mostra a posição dos elementos concêntricos 038 Figure 8 shows the position of the concentric elements
(25) e (26) em relação ao eixo (15) das ventaneiras (12) onde hl representa a distância da base do elemento (25) ao eixo (15) das ventaneiras (12) e h2 representa a distância da base do elemento (26) ao eixo (15) das ventaneiras (12). A e B representam, respectivamente, as distâncias entre a carcaça (11) e o elemento (25) e entre os elementos (25) e (26). (25) and (26) in relation to the axis (15) of the nozzles (12) where hl represents the distance from the base of the element (25) to the axis (15) of the nozzles (12) and h2 represents the distance from the base of the element (26) to the axis (15) of the nozzles (12). A and B represent, respectively, the distances between the housing (11) and the element (25) and between the elements (25) and (26).
039 A Figura 9, mostra o desenvolvimento em plano do elemento (25) que apresenta na parte interna quatro planos helicoidais (35) simetricamente dispostos destinados à alimentação dos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) por rolagem e não por queda livre. 039 Figure 9 shows the development in plane of the element (25) that has four helical planes (35) symmetrically arranged inside for the feeding of Mineral Coal and / or Biomass Clusters (29) by rolling and not by falling free.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
040 A ideia inovadora que inspira a invenção em pauta é de conversão do modo de Redução Gás / Sólido dos Altos- Fomos atuais (1) ao modo de Auto-Redução (2) permitindo utilizar, além dos próprios Altos-Fomos devidamente adaptados, a maior parte dos equipamentos existentes nas plantas integradas atualmente em operação, reduzindo o investimento e o prazo necessários à conversão à Auto-Redução que permite uma redução dos custos de operação em aproximadamente 30%. Desta forma, o investimento na conversão das usinas tem um retorno económico de 1 a 2 anos (dados de 2018). 040 The innovative idea that inspires the invention on the agenda is to convert the current Gas / Solid Reduction mode of the High-Fimos (1) to the Auto-Reduction mode (2) allowing to use, in addition to the very high-Fomos themselves, the most of the equipment existing in the plants currently integrated in operation, reducing the investment and the time needed to convert to Auto-Reduction, which allows a reduction of operating costs by approximately 30%. Thus, investment in the conversion of plants has an economic return of 1 to 2 years (data from 2018).
041 O modo de Auto-Redução altera radicalmente a dinâmica da Redução nos Altos -Fomos, onde uma carga oxidada é reduzida descendo em contra corrente ao Gás Redutor, gerado na base, pela queima de Coque que fornece Energia e Redutor ao Processo. Contrariamente, na Auto-Redução o elemento redutor é dosado e acrescentado à massa dos Aglomerados Auto Redutores (30) contendo os óxidos de ferro (minério de ferro) a reduzir, além de fundentes e ligantes. 041 The Auto-Reduction mode radically alters the dynamics of the Reduction in the High-Waves, where an oxidized load is reduced by going downstream to the Reducing Gas, generated at the base, by burning Coke that provides Energy and Reducer to the Process. Conversely, in Auto-Reduction the reducing element is dosed and added to the mass of Auto Reducing Agglomerates (30) containing the iron oxides (iron ore) to be reduced, in addition to fluxes and binders.
042 Este fato propicia à Auto-Redução uma alta velocidade de reação, dada a independência da taxa de redução da lenta penetração de gás na carga posto que o redutor já está embutido nos Aglomerados, bastando, assim, fornecer energia ao processo 042 This fact provides the Auto-Reduction with a high reaction speed, given the independence of the rate of reduction of the slow penetration of gas in the load since the reducer is already embedded in the Agglomerates, thus, it is enough to supply energy to the process
043 A altura de carga ativa formada pela Zona de Pré- aquecimento (31) mais a Zona de Redução Fusão (32) do Alto Fomo adaptado ao modo de Auto-Redução (2), resulta, assim, muito menor face à alta velocidade das reações, na Zona de Redução Fusão (32), o que resulta num volume útil ou de trabalho, isto é, o volume do reator atravessado pelos gases que fornecem energia ao pré-aquecimento e às reações de redução e fusão da carga, muito menor que aquele necessário no modo Gás / Sólido. 043 The height of the active load formed by the Preheating Zone (31) plus the Fusion Reduction Zone (32) of the Alto Fome adapted to the Auto-Reduction mode (2), is thus much lower in view of the high speed of the reactions, in the Fusion Reduction Zone (32), which results in a useful or working volume, that is, the volume of the reactor traversed by the gases that supply energy to the preheating and the reduction and fusion reactions of the charge, much smaller than that required in Gas / Solid mode.
044 A conversão dos Altos-Fornos à Auto-Redução, objeto da Presente Invenção, propõe, em síntese: a) Substituição na carga dos Altos-Fomos do Sínter, Pellets ou minério grosso (17) por Aglomerados Auto-Redutores (30) preparados a baixa temperatura e já contendo em seu interior o redutor (Carbono) juntos aos finos de óxidos de ferro mais fundentes e ligantes para funcionamento no Modo de Auto-Redução. 044 The conversion of blast furnaces to self-reduction, object of the present invention, proposes, in summary: a) Substitution in the load of the High Sides of the Sinter, Pellets or coarse ore (17) by Auto-Reducing Agglomerates (30) prepared at low temperature and already containing the reducer (Carbon) in its interior together with the fine iron oxides fluxes and binders for operation in Auto Reduction Mode.
b) Substituição do Coque Siderúrgico (16) por Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa, (29) produzidos a baixa temperatura, a ser utilizados, essencialmente como fonte térmica. b) Replacement of Steel Coke (16) with Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates (29) produced at low temperature, to be used, essentially as a thermal source.
c) Eliminação da injeção de Carvão pulverizado (PCI) c) Elimination of pulverized coal injection (PCI)
045 Para viabilizar a operação dos Altos-Fomos com estas alterações na natureza da Carga e a mudança do modo Gás / Sólido para o modo de Auto-Redução, a solução proposta consiste em implantar, a partir do plano de topo (24), no interior dos Altos-Fomos (1), dois elementos concêntricos, coaxiais, (25) e (26) de secção tubular circular ou poligonal, cujo eixo coincide com o eixo do Alto- Fomo (14), sendo o comprimento do elemento concêntrico (25) maior do comprimento do elemento concêntrico (26) 045 In order to enable the operation of the High-Weights with these changes in the nature of the Load and the change from the Gas / Solid mode to the Auto-Reduction mode, the proposed solution is to deploy, from the top plane (24), in the interior of the Alto-Fomos (1), two concentric elements, coaxial, (25) and (26) of circular or polygonal tubular section, whose axis coincides with the axis of the Alto-Fomo (14), being the length of the concentric element ( 25) greater than the length of the concentric element (26)
046 Os Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) são carregados formando uma primeira coluna de carga, no espaço entre a carcaça (11) do Alto-Fomo e o primeiro elemento concêntrico (25), enquanto os Aglomerados Auto-Redutores (30) são carregados no espaço entre o primeiro elemento concêntrico (25) e o segundo elemento concêntrico (26). 046 Mineral Coal and / or Biomass Clusters (29) are loaded forming a first load column, in the space between the blast housing (11) and the first concentric element (25), while the Self-Reducing Clusters (30) are loaded in the space between the first concentric element (25) and the second concentric element (26).
047 As duas colunas de carga (29) e (30) se encontram um pouco acima do plano das ventaneiras no talude natural formado na base da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29). Os elementos concêntricos (25) e (26) permitem reconfigurar o perfil de distribuição de carga do modo Gás/Sólido, para um perfil adaptado à Auto-Redução. 047 The two load columns (29) and (30) are located slightly above the plane of the nozzles in the natural slope formed at the base of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29). The concentric elements (25) and (26) allow reconfiguring the load distribution profile of the Gas / Solid mode, to a profile adapted to Auto-Reduction.
048 As Figuras 2 e 4 mostram as curvas de evolução da temperatura dos gases e dos sólidos em função da altura, medida a partir do eixo (15) das ventaneiras (12) para os dois processos. Pode- se observar que no modo de Auto-Redução as reações se concentram na Zona de Redução e Fusão (32), no encontro das colunas de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) e de Aglomerados Auto-Redutores (30), ao alcance da chama (20) de alta temperatura das ventaneiras (12), ao redor de 2.500 °C, em relação à temperatura de fusão de 1.500 °C, o que proporciona um gradiente de 1.000 °C, como evidenciado nas curvas da Figura 4. 048 Figures 2 and 4 show the evolution curves of the temperature of gases and solids as a function of height, measured from the axis (15) of the nozzles (12) for the two processes. It can be seen that in the Auto-Reduction mode the reactions are concentrated in the Reduction and Fusion Zone (32), at the meeting of the Columns of Mineral Coal and / or Biomass (29) and Auto-Reducing Agglomerates (30 ), within the reach of the high temperature flame (20) of the nozzles (12), around 2,500 ° C, in relation to the melting temperature of 1,500 ° C, which provides a gradient of 1,000 ° C, as evidenced in the curves of Figure 4.
049 Na Figura 2, as curvas indicam para a mesma região no caso de um Alto Forno operando no modo Gás / Solido (1), um gradiente de temperatura de apenas 500 °C (2.000 °C - 1.500 °C) devido à necessária produção endotérmica de 100 % de CO, elemento redutor nos Altos-Fornos atuais. O alto gradiente de chama e a dispensa de produção endotérmica de CO, visto já estar o redutor contido no âmago dos Aglomerados Auto-Redutores (30), explica a alta taxa de Redução e produtividade possíveis no modo de Auto- Redução, quando comparadas a dos Altos-Fornos atuais. 049 In Figure 2, the curves indicate for the same region in the case of a Blast Furnace operating in Gas / Solid mode (1), a temperature gradient of only 500 ° C (2,000 ° C - 1,500 ° C) due to the necessary production endotherm of 100% CO, reducing element in the current Blast Furnaces. The high flame gradient and the absence of endothermic CO production, since the reducer is already contained in the core of the Auto-Reducing Agglomerates (30), explains the high rate of Reduction and productivity possible in the Auto-Reduction mode, when compared to of the current Blast Furnaces.
050 O máximo rendimento térmico da queima dos 050 The maximum thermal efficiency of the burning of
Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) com o ar quente das ventaneiras (12), produz os gases (21) compostos de CO, C02 e N2. Dependendo da regulagem da chama (20) pelo posicionamento do elemento concêntrico (25), pode-se obter um valor da relação C0/C02 próximo de 0.5 minimizando a produção endotérmica de CO e o consumo unitário de combustível, com máxima temperatura de chama e máxima produção de metal. Clusters of Mineral Coal and / or Biomass (29) with the hot air from the bladders (12), produces the gases (21) composed of CO, C02 and N2. Depending on the regulation of the flame (20) by the positioning of the concentric element (25), a value can be obtained of the C0 / C02 ratio close to 0.5 minimizing the endothermic production of CO and the unit consumption of fuel, with maximum flame temperature and maximum metal production.
Sucessivamente os gases (21) são enriquecidos pelo CO sem Nitrogénio N2 proveniente das reações de Auto-Redução, na Zona de Redução e Fusão (32), subindo através da carga em pré-aquecimento até sair pelos dutos (22) podendo vir a ser utilizado como combustível para pré-aquecer o sopro de ar, em fomos diversos na Usina ou para geração de vapor motriz ou Cogeração. Successively the gases (21) are enriched by CO without Nitrogen N2 from the Auto-Reduction reactions, in the Reduction and Fusion Zone (32), rising through the preheating load until leaving through the ducts (22) and may be used as a fuel to preheat the air blast, in several places at the plant or to generate motive steam or cogeneration.
051 Conforme evidenciado na Figura 5 o comprimento da chama (20) gerada pelo sopro de ar pela ventaneira (12), formada na coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) define a relação CO/C02 da chama e, por consequência, sua temperatura e capacidade térmica. São também evidenciados os comprimentos de chama de queima nas diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) permitidas pelas opções de posicionamento (25a), (25b) e (25c) do elemento concêntrico (25). 051 As shown in Figure 5, the length of the flame (20) generated by the blowing of air through the nozzle (12), formed in the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) defines the CO / C02 ratio of the flame and, consequently, its temperature and thermal capacity. The lengths of burning flame in the different thicknesses of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) allowed by the positioning options (25a), (25b) and (25c) of the concentric element (25) are also shown.
052 A Figura 6 mostra as faixas de temperatura de chama que correspondem a cada posicionamento (25a), (25b) e (25c), do elemento concêntrico (25) e suas respectivas relações CO/C02 evidenciando as regiões onde o valor desta relação é 0.5, 1 e 2 052 Figure 6 shows the flame temperature ranges that correspond to each positioning (25a), (25b) and (25c) of the concentric element (25) and their respective CO / C02 ratios, showing the regions where the value of this relationship is 0.5, 1 and 2
053 Esta flexibilidade na regulagem da chama (20), baseada na espessura da coluna de Aglomerados Auto-Redutores é propiciada pelo elemento concêntrico (25) fixo, posicionado nos pontos fixos 25a, 25b ou 25c, indicados na Figura 5, ou pelo elemento concêntrico (25) com geometria variável, mostrado na Figura 7, tendo na seção inferior uma pluralidade de elementos basculantes (33), articulados nos eixos (34), aptos a proporcionar diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) em frente a cada ventaneira (12). Esta flexibilidade, é inviável nos Altos-Fornos (1) obrigados à produção endotérmica de 100% de CO (gás redutor no modo Gás / Sólido). Esta flexibilidade dos Altos-Fornos adaptados ao modo de Auto Redução (2) lhes permite produzir uma certa quantidade adicional de gás combustível sem prejuízo da produção de metal embora, obviamente, com maior consumo de combustível.. Neste caso, a temperatura da chama (20) pode ser mantida inalterada pelo enriquecimento do sopro de ar com 02. Temperatura e Vazão do sopro podem ser ajustadas 053 This flexibility in the regulation of the flame (20), based on the thickness of the column of Self-Reducing Agglomerates is provided by the fixed concentric element (25), positioned at the fixed points 25a, 25b or 25c, indicated in Figure 5, or by the concentric element (25) with variable geometry, shown in Figure 7, having in the section lower a plurality of tilting elements (33), articulated on the axes (34), able to provide different thicknesses of the column of Agglomerates of Mineral Coal and / or Biomass (29) in front of each ventana (12). This flexibility is not feasible in Blast Furnaces (1) required to produce 100% CO endothermic (reducing gas in Gas / Solid mode). This flexibility of Blast Furnaces adapted to the Auto Reduction mode (2) allows them to produce a certain additional amount of combustible gas without prejudice to the production of metal although, obviously, with higher fuel consumption. In this case, the flame temperature ( 20) can be kept unchanged by enriching the air blow with 02. Temperature and blow rate can be adjusted
054 Neste particular deve ser ressaltado que, contrariamente ao caso dos Altos-Fornos (1) atuais, onde uma maior produção de gás corresponde necessariamente a uma menor produção de metal, pois a carga metálica e o coque utilizam o mesmo volume útil, nos Altos-Fornos convertidos à Auto-Redução (2), a produção adicional de gás não implica em menor produção de metal pois o volume ativo de redução não é comprometido, por ocuparem os elementos da carga colunas separadas e independentes e os parâmetros da chama poderem ser ajustados por adição de 02 ao sopro. 054 In this regard, it should be noted that, contrary to the case of the current Blast Furnaces (1), where a greater production of gas necessarily corresponds to a lower production of metal, since the metallic load and coke use the same useful volume, in the High -Oven converted to Auto-Reduction (2), the additional production of gas does not imply less metal production because the active volume of reduction is not compromised, since the elements of the load occupy separate and independent columns and the flame parameters can be adjusted by adding 02 to the breath.
055 A geometria da parte inferior dos elementos concêntricos 055 The geometry of the bottom of the concentric elements
(25) e (26) representados na Figura 8 devem permitir a adequada formação, por talude natural, dos Aglomerados Auto Redutores (30), formando o topo da coluna de pré-aquecimento (31) e da Zona de Redução e Fusão (32) ao alcance da chama (20), sendo que a base dos elementos concêntricos (25) e (26) pode ser refrigerada a ar ou a água. 056 Em relação aos parâmetros representados na Figura 8 cabe destacar que a distância (hl) entre a base do elemento concêntrico (25) e o eixo (15) das ventaneiras (12) é menor que a distância (h2) entre a base do elemento (26) e o eixo (15) das ventaneiras (12), sendo o valor de (hl) entre 3 e 6 m e o valor de (h2) entre 6 e 9 m . Adicionalmente, as distâncias (A) entre o elemento concêntrico (25) e a carcaça (l l) é de 1 a 3 m e (B) entre os elementos (25) e (26) é de 0,5 a 1,5 m. (25) and (26) represented in Figure 8 must allow the proper formation, by natural slope, of the Auto Reducing Agglomerates (30), forming the top of the preheating column (31) and the Reduction and Fusion Zone (32 ) within reach of the flame (20), and the base of the concentric elements (25) and (26) can be cooled by air or water. 056 Regarding the parameters represented in Figure 8, it should be noted that the distance (hl) between the base of the concentric element (25) and the axis (15) of the nozzles (12) is less than the distance (h2) between the base of the element (26) and the axis (15) of the nozzles (12), with the value of (hl) between 3 and 6 m and the value of (h2) between 6 and 9 m. Additionally, the distances (A) between the concentric element (25) and the housing (ll) is 1 to 3 m and (B) between the elements (25) and (26) is 0.5 to 1.5 m.
057 O formato dos Aglomerados será aproximadamente esférico, com diâmetro de 25 a 50 mm nos Aglomerados Auto- Redutores e diâmetro de 80 a 200 mm nos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa. O uso de aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (30) de grande dimensão, combinado com o posicionamento do elemento concêntrico (25) permite a formação de um leito de queima de baixa reatividade proporcionando uma chama (20) com relação CO/C02 próxima a 0.5 e temperatura ao redor de 2.500 °C por efeito da minimização da geração de CO em benefício da geração de energia. O posicionamento do elemento concêntrico de geometria fixa (25) ou variável (33) permite variar os parâmetros da chama (20), como indicado na Figura 5, para produzir uma certa proporção de gás combustível, se, caso a caso, desejado. 057 The shape of the Agglomerates will be approximately spherical, with a diameter of 25 to 50 mm in the Auto-Reducing Agglomerates and a diameter of 80 to 200 mm in the Mineral and / or Biomass Agglomerates. The use of large coal and / or biomass (30) agglomerates, combined with the positioning of the concentric element (25) allows the formation of a low reactivity burning bed providing a flame (20) with a CO / ratio C02 close to 0.5 and temperature around 2,500 ° C due to the minimization of CO generation for the benefit of energy generation. The positioning of the concentric element of fixed geometry (25) or variable (33) allows to vary the parameters of the flame (20), as indicated in Figure 5, to produce a certain proportion of combustible gas, if, case by case, desired.
058 Ambos tipos de Aglomerados na sua composição utilizam matérias primas abundantes e de menor custo, amplamente divulgadas em literatura. 058 Both types of Agglomerates in their composition use abundant and lower-cost raw materials, widely disseminated in the literature.
059 A presente invenção permite levar a cabo adaptações nas 059 The present invention makes it possible to carry out adaptations in
Plantas Siderúrgicas hoje existentes, minimizando o investimento nas novas Unidades, uma vez que: 060 As instalações de recebimento, estocagem e preparação de minério e fundentes para a Sinterização são adaptáveis para a produção de mistura para Aglomerados Auto-Redutores. Today's steel plants, minimizing investment in the new Units, since: 060 The reception, storage and preparation facilities for ore and fluxes for Sintering are adaptable for the production of mixtures for Auto-Reducing Agglomerates.
061 A Sinterização a alta temperatura é desativadas sendo as grelhas continuas adaptadas à secagem e cura, a baixa temperatura, dos Aglomerados Auto-Redutores e de Carvão Mineral e/ou de Biomassa. 061 Sintering at high temperature is deactivated and the continuous grids are adapted for drying and curing, at low temperature, of Auto-Reducing Agglomerates and of Mineral and / or Biomass Coal.
062 As retortas de Coque são desativadas, mas o pátio de recebimento e estocagem e a preparação de Carvão da Coqueria servem à produção de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa. 062 Coke retorts are deactivated, but the receiving and storage yard and the preparation of Coke Coke are used for the production of Mineral Coal and / or Biomass Agglomerates.
063 Os moinhos de Carvão, das instalações de PCI devem produzir o Carvão Fino redutor dos Aglomerados Auto-Redutores. 063 The Coal mills at the PCI facilities must produce the fine coal reducing auto-reducing agglomerates.
064 As instalações de produção de 02 para PCI são disponíveis para ajustes da chama ou uso no Sistema de Utilidades. 064 Production facilities 02 for PCI are available for flame adjustments or use in the Utilities System.
065 A Geração de Ar quente e Vapor para Cogeração pode contar com um Gás de Topo semelhante ao atual, em volumes ajustáveis pelos parâmetros de chama adequados, caso a caso. 065 The Generation of Hot Air and Steam for Cogeneration can count on a Top Gas similar to the current one, in volumes adjustable by the appropriate flame parameters, case by case.
066 Esta compatibilidade com as unidades produtivas existentes nas Usinas, sendo apenas desativadas as Sinterizações e as Coquerias, que operam a alta temperatura com baixa eficiência energética e alta emissão de Gases de Efeito Estufa, reforça a economicidade e a compatibilidade ambiental da Presente Invenção. 066 This compatibility with the existing production units at the Plants, with only Sintering and Coke Plants, which operate at high temperature with low energy efficiency and high emission of Greenhouse Gases, being deactivated, reinforces the economics and environmental compatibility of the present invention.
067 A conversão dos Altos-Fornos do modo Gás/Sólido ao modo de Auto-Redução, dota ainda a Usina de maior flexibilidade operacional e de matérias-primas, comparada aos Altos-Fornos atuais. 068 O refratário da carcaça (11) pode ser limitado a altura da carga ativa, ou seja, da soma da altura da zona de redução e fusão (32) e da zona de pré-aquecimento (31) sendo que as condições da reforma de uma planta siderúrgica em particular, poderão indicar como mais económico eliminar toda a parte superior da cuba do alto forno do nível mínimo da coluna de carga (28) até o topo (24). 067 The conversion of Blast Furnaces from Gas / Solid mode to Auto Reduction mode, also endows the Plant with greater operational flexibility and raw materials, compared to current Blast Furnaces. 068 The housing refractory (11) can be limited to the height of the active load, that is, the sum of the height of the reduction and melting zone (32) and the preheating zone (31), with the conditions of the a steel plant in particular, may indicate that it is more economical to remove the entire upper part of the blast furnace from the minimum level of the loading column (28) to the top (24).
069 Da mesma forma as soluções construtivas e o processo aqui descrito se aplicam a novos fornos a serem instalados com altura entre o eixo das ventaneiras e o topo da carga coincidente com o nível mínimo (28) ao entre 8 e 12 m, no lugar dos 20 m atuais. 069 Likewise, the construction solutions and the process described here apply to new furnaces to be installed with height between the axis of the nozzles and the top of the load coinciding with the minimum level (28) at between 8 and 12 m, in place of the Current 20 m.
070 Adicionalmente nos Altos-Fornos convertidos à Auto- 070 Additionally in Blast Furnaces converted to Auto-
Redução (2) pode-se instalar entre a carcaça (11) e o elemento concêntrico coaxial externo (25) e entre este e o elemento concêntrico coaxial interno (26) uma pluralidade de elementos helicoidais (35) para propiciar a descida desde o topo (24) até o nível mínimo (28) da carga dos aglomerados (29) e (30) por rolamento e não por queda livre. A Figura 9 mostra como exemplo, o desenvolvimento em plano do elemento (25) que apresenta na parte interna quatro planos helicoidais simetricamente dispostos (35) destinados à alimentação dos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) por rolagem e não por queda livre. O desenvolvimento do elemento (26) é similar e, portanto não é representado. Reduction (2) between the housing (11) and the external coaxial concentric element (25) and between this and the internal coaxial concentric element (26) a plurality of helical elements (35) to provide the descent from the top (24) up to the minimum level (28) of the agglomerate load (29) and (30) per bearing and not by free fall. Figure 9 shows, as an example, the development in plane of the element (25) that has four symmetrically arranged helical planes (35) inside, intended for feeding the Mineral Coal and / or Biomass Clusters (29) by scrolling and not by free fall. The development of element (26) is similar and, therefore, is not represented.
071 A presente invenção, formas construtivas e processo aqui descrito, se aplicam, também, a Altos-Fornos utilizados para a produção de outras ligas metálicas através do emprego de Aglomerados Auto-Redutores (30) contendo óxidos de outros metais. 071 The present invention, construction forms and process described here, also apply to Blast Furnaces used for the production of other metal alloys through the use of Auto-Reducing Agglomerates (30) containing oxides of other metals.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 Alto-Fomo convertido ao modo de Auto-Redução (2) composto de Carcaça (11), Ventaneiras (12), Cadinho (13), dutos (22) de saída dos gases (21) e Sistema de Carga (23), CARACTERIZADO POR inserir no seu interior, a partir do plano de topo (24) dos elementos concêntricos coaxiais externo (25), e interno (26), de diferentes comprimentos, cujo eixo coincide com o eixo (14) do Alto-Forno (2), sendo ancorados à Carcaça (11) através das vigas (27) com o elemento interno (26) diretamente conectado aos dutos (22) de saída de gases (21). 1 Loudspeaker converted to Auto-Reduction mode (2) composed of Housing (11), Ventaneiras (12), Crucible (13), ducts (22) for gas outlet (21) and Charge System (23), CHARACTERIZED BY inserting inside, from the top plane (24) of the external (25) and internal (26) coaxial concentric elements, of different lengths, whose axis coincides with the axis (14) of the Blast Furnace (2) ), being anchored to the frame (11) through the beams (27) with the internal element (26) directly connected to the gas outlet ducts (22) (21).
2 Alto-Fomo convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme a Reivindicação 1, CARACTERIZADO POR terem os elementos concêntricos coaxiais externo (25) e interno (26), seção tubular circular ou poligonal, podendo ser resfriados com ar ou água na parte inferior 2 Loudspeaker converted to Auto-Reduction mode (2), according to Claim 1, CHARACTERIZED BY having the external (25) and internal (26) coaxial concentric elements, circular or polygonal tubular section, which can be cooled with air or water at the bottom
3 Alto-Fomo convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as Reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO POR ter a base do elemento concêntricos coaxial externo (25) a uma distância (hl) do eixo (15) das ventaneiras (12) entre 3 e 6 metros e por ter a base do elemento concêntrico coaxial interno (26) a uma distância (h2) do eixo (15) das ventaneiras (12) entre 6 e 9 metros, sendo sempre (hl) menor que (h2). 3 Loudspeaker converted to Auto-Reduction mode (2), according to Claims 1 and 2, CHARACTERIZED BY having the base of the external coaxial concentric element (25) at a distance (hl) from the axis (15) of the nozzles (12 ) between 3 and 6 meters and for having the base of the internal coaxial concentric element (26) at a distance (h2) from the axis (15) of the nozzles (12) between 6 and 9 meters, being always (hl) less than (h2 ).
4 Alto-Fomo convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as Reivindicações 1, 2 e 3, CARACTERIZADO POR ter a distância (A) entre a carcaça (11) e o elemento concêntrico coaxial externo (25) entre 1 e 3 metros e a distância (B) entre o elemento concêntrico coaxial externo (25) e o elemento concêntrico coaxial interno (26) entre 0,5 e 1,5 metros. 4 Loudspeaker converted to Auto-Reduction mode (2), according to Claims 1, 2 and 3, CHARACTERIZED BY having the distance (A) between the housing (11) and the external coaxial concentric element (25) between 1 and 3 meters and the distance (B) between the element external coaxial concentric (25) and the internal coaxial concentric element (26) between 0.5 and 1.5 meters.
5 Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as Reivindicações 1 , 2, 3 e 4, CARACTERIZADO POR ter a base do elemento concêntrico coaxial externo (25) com geometria variável, apresentando na seção inferior uma pluralidade de elementos basculantes (33), articulados nos eixos (34), aptos a proporcionar diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29) em frente às ventaneiras (12). 5 Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to Claims 1, 2, 3 and 4, CHARACTERIZED BY having the base of the external coaxial concentric element (25) with variable geometry, presenting in the lower section a plurality of tilting elements (33), articulated on the axes (34), able to provide different thicknesses of the column of Coal and / or Biomass Agglomerates (29) in front of the windstorms (12).
6 Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as Reivindicações 1, 2, 3 ,4 e 5, CARACTERIZADO POR ter a redução da sua altura obtida removendo a parte da cuba entre o nivel de topo (24) e o nivel minimo da carga (28) dos aglomerados (29) e (30) que fica entre 8 e 12 metros acima do eixo (15) das ventaneiras (12). 6 Blast furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to Claims 1, 2, 3, 4 and 5, CHARACTERIZED BY having its height reduction obtained by removing the part of the bowl between the top level (24) and the minimum load level (28) of the agglomerates (29) and (30) which is between 8 and 12 meters above the axis (15) of the nozzles (12).
7 Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as Reivindicações 1, 2, 3, 4, e 5, CARACTERIZADO POR ter entre a carcaça (11) e o elemento concêntrico coaxial externo (25) e entre este e o elemento concêntrico coaxial interno (26) os elementos helicoidais (35) para propiciar a descida desde o topo (24) até o nível mínimo (28) da carga dos aglomerados (29) e (30) por rolamento e não por queda livre, tendo o nível mínimo de carga (28) um valor entre 8 e 12 metros acima do eixo (15) das ventaneiras (12). 7 Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to Claims 1, 2, 3, 4, and 5, CHARACTERIZED BY having between the housing (11) and the external coaxial concentric element (25) and between this and the internal coaxial concentric element (26) the helical elements (35) to provide the descent from the top (24) to the minimum level (28) of the agglomerate load (29) and (30) by rolling and not by free fall , with the minimum load level (28) being between 8 and 12 meters above the axis (15) of the bladders (12).
8 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as Reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 e 6 ou 7, CARACTERIZADO POR : a) Substituição na carga dos Altos-Fomos do Sínter, Pellets ou minério grosso (17) por Aglomerados Auto-Redutores (30) preparados a baixa temperatura e já contendo em seu interior o redutor (Carbono) junto aos finos de óxidos de ferro para funcionamento no Modo de Auto- Redução 8 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to Claims 1, 2, 3, 4, 5 and 6 or 7, CHARACTERIZED BY: a) Substitution in the load of the High Sides of the Sinter, Pellets or coarse ore (17) by Self-Reducing Agglomerates (30) prepared at low temperature and already containing the reducer (Carbon) inside the iron oxide fines for operation in Auto Reduction Mode
b) Substituição do Coque Siderúrgico (16) por Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29), produzidos a baixa temperatura, a serem utilizados, essencialmente como fonte térmica b) Replacement of Steel Coke (16) by Coal and / or Biomass Agglomerates (29), produced at low temperature, to be used, essentially as a thermal source
c) Eliminação da injeção de Carvão pulverizado (PCI) pelas ventaneiras (12). c) Elimination of the pulverized coal (PCI) injection by the nozzles (12).
9 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme a reivindicação 8 CARACTERIZADO POR carregar os Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29), no espaço entre a carcaça (11) do Alto-Forno e o primeiro elemento concêntrico (25), formando uma primeira coluna de carga e carregar os Aglomerados Auto-Redutores (30) no espaço entre o primeiro elemento concêntrico (25) e o segundo elemento concêntrico (26), formando uma segunda coluna de carga. 9 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claim 8 CHARACTERIZED BY loading the Coal and / or Biomass Agglomerates (29), in the space between the carcass (11) of the Blast Furnace and the first concentric element (25), forming a first load column and loading the Self-Reducing Agglomerates (30) in the space between the first concentric element (25) and the second concentric element (26), forming a second load column.
10 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as reivindicações 8 e 9 CARACTERIZADO POR ter os Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29) de forma substancialmente esferica com diâmetro entre 80 e 200 mm e os Aglomerados Auto-Redutores (30) de forma substancialmente esferica com diâmetro entre 25 e 50 mm. 10 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claims 8 and 9 CHARACTERIZED BY having the Coal and / or Biomass Clusters (29) substantially spherical with a diameter between 80 and 200 mm and the Auto-Reducing Agglomerates (30) substantially spherical with a diameter between 25 and 50 mm.
11 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as reivindicações 8, 9 e 10 CARACTERIZADO POR ter o encontro das duas colunas de carga (29) e (30) um pouco acima do plano das ventaneiras no talude natural formado na base da coluna de Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29), ao alcance da chama (20) e geometricamente ajustado de acordo com os valores dos parâmetros (A), (B), (hl), (h2) para permitir aos Aglomerados Auto-Redutores (30) de formar a zona de Redução e Fusão (32) e de Pré-aquecimento (31) com altura entre 4 e 7 m para troca de calor entre os gases (21) e os Aglomerados Autoredutores (30)11 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claims 8, 9 and 10 CHARACTERIZED FOR having the meeting of the two load columns (29) and (30) just above the plane of the nozzles in the natural slope formed at the base of the column of Coal and / or Biomass Agglomerates (29), within reach of flame (20) and geometrically adjusted according to the values of parameters (A), (B), (hl), (h2) to allow the Self-Reducing Agglomerates (30) to form the Reduction and Fusion zone (32) and Preheating (31) with height between 4 and 7 m for heat exchange between the gases (21) and the Self-reducing Agglomerates (30)
12 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as reivindicações 8, 9, 10 e 11 CARACTERIZADO POR dispor de diferentes opções de comprimento de chama (20) gerada pelo sopro de ar pela ventaneira (12), formada na coluna de Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29) permitidas pelas opções de posicionamento (25a), (25b) e (25c) do elemento concêntrico (25) ou pelos elementos basculantes (33), articulados nos eixos (34) que define a temperatura e relação CO / C02 da chama (20) nas diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29). 12 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claims 8, 9, 10 and 11 CHARACTERIZED BY having different flame length options (20) generated by the blowing of air the nozzle (12), formed in the column of Coal and / or Biomass Agglomerates (29) allowed by the positioning options (25a), (25b) and (25c) of the concentric element (25) or by the tilting elements (33), articulated on the axes (34) that define the temperature and CO / C02 ratio of the flame (20) in the different thicknesses of the Coal and / or Biomass Agglomerates column (29).
13 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme a reivindicação 12 CARACTERIZADO POR ter a espessura da coluna de Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29) entre 1 e 3 metros, a correspondente temperatura da Chama (20) entre 3000 e 2100 °C e a relação CO/C02 entre 0,5 e 2. 13 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claim 12 CHARACTERIZED BY having the column thickness of Coal and / or Biomass Agglomerates (29) between 1 and 3 meters, the corresponding Flame temperature (20) between 3000 and 2100 ° C and the CO / C02 ratio between 0.5 and 2.
14 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as reivindicações 8, 9, 10, 11, 12 e 13 CARACTERIZADO POR aumentar a produção de CO no gas (21) sem diminuir a produção de metal ajustando os parâmetros da chama por adição de oxigénio 02 ao sopro do ar com aumento do consumo dos Aglomerados de Carvão e/ou Biomassa (29).14 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claims 8, 9, 10, 11, 12 and 13 CHARACTERIZED BY increasing the production of CO in the gas (21) without decreasing the metal production by adjusting the flame parameters by adding oxygen 02 to the air blowing with an increase in the consumption of the Coal and Carbon Clusters / or Biomass (29).
15 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as reivindicações 8, 9, 10, 11, 12, 13 e 14 CARACTERIZADO POR ter a possibilidade de interromper a produção do Ferro- Gusa e retoma-la em tempos breves (1 ou 2 horas), ligando e desligando a alimentaçao da carga (23), devido ao fato que o volume ativo da zona de redução e fusão (31) mais a zona de preaquecimento (32) é de 1/4 ou 1/5 do volume ativo dos Altos-Fornos convencionais (1). 15 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claims 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 CHARACTERIZED BY having the possibility of interrupting the production of Cast iron and resume it in brief times (1 or 2 hours), turning the load on and off (23), due to the fact that the active volume of the reduction and melting zone (31) plus the preheating zone (32) is 1/4 or 1/5 of the active volume of conventional blast furnaces (1).
16 Processo de Auto-Redução realizado em Alto-Forno convertido ao modo de Auto-Redução (2), conforme as reivindicações 8, 9, 10, 11, 12, 13,14 e 15 CARACTERIZADO POR permitir a produção de outra ligas metálicas (níquel, cromo, manganês, etc) substituindo na composição dos Aglomerados Auto-Redutores (30) os óxidos de ferro por outros óxidos metálicos 16 Auto-Reduction Process carried out in Blast Furnace converted to Auto-Reduction mode (2), according to claims 8, 9, 10, 11, 12, 13,14 and 15 CHARACTERIZED BY allowing the production of other metal alloys ( nickel, chromium, manganese, etc.) replacing the composition of the Auto-Reducing Agglomerates (30) with iron oxides by other metal oxides
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