WO2023039651A1

WO2023039651A1 - Aglomerado sólido para utilização em forno siderúrgico de redução

Info

Publication number: WO2023039651A1
Application number: PCT/BR2022/050317
Authority: WO
Inventors: Ronald Lopes DE OLIVEIRA; Guilherme Francisco GONÇALVES; Stephen Michael POTTER; Rafael Araújo LOVATTI
Original assignee: Tecnored Desenvolvimento Tecnologico S.A.
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2023-03-23
Also published as: CN117999371A; KR20240068685A; AU2022344865A1; CA3231757A1; BR102021018410A2

Abstract

A presente invenção está relacionada a aglomerados sólidos para utilização em fornos siderúrgicos de redução. Nesse cenário, a presente invenção provê um aglomerado sólido (A) compreendendo um núcleo (N) formado por uma primeira composição e um revestimento (R) formado por uma segunda composição, em que a segunda composição compreende pelo menos um composto que atua como um material de sacrifício inerte durante o processo de redução no interior do forno siderúrgico.

Description

AGLOMERADO SÓLIDO PARA UTILIZAÇÃO EM FORNO SIDERÚRGICO DE REDUÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção está relacionada a aglomerados sólidos.

Mais especificamente, a presente invenção está relacionada a aglomerados sólidos para utilização em fornos siderúrgicos de redução.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Um dos principais equipamentos onde o processo de redução do ferro ocorre é chamado de Alto-forno, sendo sua função provocar a separação do ferro Fe do seu minério FezOa. Esta separação ocorre por meio da redução química que envolve a separação de um metal de seu óxido, e se processa com a utilização de um agente redutor. Tal redutor é um material que deve apresentar maior atração pelo oxigênio, nas condições da operação, do que o metal que vai ser reduzido. O principal agente redutor utilizado na siderurgia é o coque, proveniente do carvão mineral.

[003] A indústria siderúrgica depende em larga escala do carvão mineral metalúrgico que representa uma grande parcela do custo final do aço produzido. O carvão mineral para siderurgia a coque integrada é denominado carvão coqueificável, que é uma substância essencial na redução do minério de ferro a ferro metálico, pois se combina com o oxigênio criando dióxido de carbono, ferro e escória.

[004] A classe de carvão comumente usada para uso siderúrgico é o carvão betuminoso (carvão macio) que forma uma massa sólida ao ser aquecido (carvão coqueificável); por outro lado, se ele não amolecer nem se agregar ao aquecimento, é chamado carvão não coqueificável.

[005] Atualmente, é cada vez mais comum a utilização de aglomerados na siderurgia. O processo de aglomeração consiste no agrupamento de materiais com granulometria fina, com o objetivo de obter um produto com maiores dimensões através do uso de ligantes. Através deste processo é possível obter, por exemplo, aglomerados metálicos ou briquetes de carvão com alta qualidade, aproveitando as pequenas frações que geralmente são descartadas. Em alguns casos, os aglomerados de carvão podem substituir o carvão mineral coqueificado e os aglomerados metálicos podem substituir o minério de ferro.

[006] Dentre os diferentes processos de aglomeração, a técnica de briquetagem de carvão vem ganhando espaço na indústria. Essa técnica, que pode ser usada tanto para carvão mineral quanto para vegetal, geralmente envolve as etapas de: (i) balanceamento granulométrico das partículas de carvão ou biomassa; (ii) mistura de ligantes (aglomerantes); (iii) compactação mecânica; e (iv) secagem dos briquetes. Os documentos abaixo descrevem exemplos de briquetes de carvão e seus respectivos processos de produção.

[007] O documento US8585786B2, por exemplo, descreve um método e sistema para briquetagem de combustível sólido, tal como carvão. Em tal documento, o combustível sólido é transportado através de uma instalação de tratamento de combustível sólido de alimentação contínua, tratado com energia eletromagnética e briquetado após o tratamento.

[008] O documento WO2014098413A1 descreve um briquete de carvão e um método para fabricação do mesmo. Tal método de fabricação de briquetes de carvão compreende as etapas de (i) fornecimento de carvão pulverizado, (ii) produção de uma mistura obtida pela mistura de entre 1 e 5 partes em peso de um agente de endurecimento e entre 5 e 15 partes em peso de um aglutinante em relação para 100 partes em peso do carvão pulverizado, e (iii) moldagem da mistura. Na etapa de fornecimento do carvão pulverizado, o carvão pulverizado compreende (i) mais de 0 e não mais de 50% em peso de carvão de baixo grau e (ii) um saldo de cinzas de carvão. O carvão de baixo grau tem entre 25% em peso e 40% em peso de uma fração volátil (base seca) e tem um número de dilatação do cadinho de mais de 0 e menos de 3.

[009] O documento WO2013152959A1 descreve um processo para a produção de um briquete contendo carvões, onde os carvões juntamente com um sistema aglutinante são submetidos a mistura com introdução de vapor e a mistura obtida é submetida a prensagem para formar briquetes. Aqui, pelo menos uma das etapas: (i) secagem dos transportadores de carbono antes da mistura, (ii) configuração da temperatura dos transportadores de carbono a serem misturados com o sistema de aglutinante antes de misturar em uma faixa de temperatura predefinida, (iii) tratamento térmico dos briquetes após a prensagem, é realizada por meio de interação direta ou indireta com vapor superaquecido. O vapor residual obtido é usado como pelo menos parte do vapor introduzido durante a mistura.

[0010] O documento AU2008203855B2 descreve um processo de formação de um briquete composto de carvão de baixa classificação e material agregado, caracterizado pelo fato de que compreende: secar uma alimentação de carvão de baixa classificação para produzir um carvão seco com um teor de umidade entre 8 a 16% em peso; misturar o carvão seco com um material agregado; e compactar o carvão seco e a mistura de material agregado em briquetes.

[0011] Como mencionado anteriormente, os briquetes de carvão podem ser utilizados no processo de redução de minério de ferro ou dos aglomerados do mesmo em fomos siderúrgicos. Entretanto, se utilizados diretamente no forno sem um tratamento de coqueificação prévio, tais briquetes acabam colando-se entre si, formando os chamados “cachos”. Isso porque, dentro do forno, o calor faz com que as superfícies dos briquetes se amoleçam favorecendo a colagem de um briquete com outro ou com o minério.

[0012] Dessa forma, não há no estado da técnica nenhum aglomerado sólido, tal como briquete de carvão, que possa ser empregado diretamente no interior dos fomos de redução sem tratamento prévio, sob pena de formação de cachos e inviabilização do processo. [0013] A invenção ora proposta soluciona os problemas do estado da técnica acima descritos de forma simples e eficiente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] A presente invenção tem como um primeiro objetivo prover um aglomerado sólido para utilização em forno siderúrgico que dispense a necessidade de tratamento prévio de coqueificação.

[0015] A presente invenção tem como um segundo objetivo prover um aglomerado sólido para utilização em forno siderúrgico que evite a colagem (formação de cachos) entre os aglomerados no interior do forno quando de seu aquecimento.

[0016] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção provê um aglomerado sólido para utilização em forno siderúrgico de redução, compreendendo um núcleo formado por uma primeira composição e um revestimento formado por uma segunda composição, em que a segunda composição compreende pelo menos um composto que atua como um material de sacrifício inerte durante o processo de redução no interior do forno siderúrgico.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0017] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[0018] A figura 1 ilustra uma vista esquemática em corte de um aglomerado sólido de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0019] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.

[0020] A presente invenção provê, portanto, um aglomerado sólido A, ilustrado na figura 1, para utilização em forno siderúrgico de redução. O aglomerado sólido A da presente invenção compreende um núcleo N formado por uma primeira composição e um revestimento R formado por uma segunda composição, em que a segunda composição, que forma o revestimento R, compreende pelo menos um composto que atua como um material de sacrifício inerte durante o processo de redução no interior do forno siderúrgico.

[0021] O aglomerado sólido A da presente invenção pode ser, por exemplo, um briquete combustível de carvão ou um aglomerado metálico, tal como uma pelota ou um briquete ferroso.

[0022] No caso do briquete combustível, preferencialmente, a primeira composição, que forma o núcleo N, compreende pelo menos um carvão coqueificável e pelo menos um ligante. O material do núcleo N, portanto, é o material coqueificável comumente utilizado nos briquetes combustíveis. Mais preferencialmente, a primeira composição, que forma o núcleo N, compreende 60 a 70% em massa de carvão coqueificável e 6 a 10% em massa de ligante.

[0023] Preferencialmente, a segunda composição, que forma o revestimento R, compreende um carvão não coqueificável, ou resíduo deste, e pelo menos um ligante. O carvão da composição do revestimento R pode ser, por exemplo, moinha de coque ou resíduos de carvão em geral, carvões de baixa qualidade, etc. Aqui vale ressaltar que qualquer resíduo inerte de carvão (não coqueificável) pode ser utilizado na composição do revestimento R. Dessa forma, quando do aquecimento no interior do forno de redução, o material do revestimento R não se coqueificará, o que evita a colagem entre as superfícies dos aglomerados e, consequentemente, a formação de cachos.

[0024] Mais preferencialmente, a segunda composição, que forma o revestimento R, compreende 70 a 95% em massa de carvão não coqueificável, moinha de coque, resíduos de carvão ou qualquer combinação destes, e 5 a 15% em massa de ligante.

[0025] Em uma segunda concretização da presente invenção, o aglomerado sólido A é um aglomerado metálico, tal como uma pelota ou briquete ferroso. Nesse caso, um material inerte, preferencialmente, metálico, é empregado no revestimento R do aglomerado para servir de material de sacrifício. O núcleo N seria formado pelo material de interesse.

[0026] O aglomerado sólido A da presente invenção pode ser fabricado em qualquer formato geométrico existente, de forma que o escopo de proteção da presente invenção não está limitado ao formato oval representado na figura 1.

[0027] Assim, conforme exposto acima, a presente invenção provê um aglomerado sólido A para utilização em forno siderúrgico que dispensa a necessidade de tratamento prévio de coqueificação já que o material de sacrifício no revestimento evita a colagem (formação de cachos) entre os aglomerados no interior do forno quando de seu aquecimento.

[0028] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.

Claims

7 REIVINDICAÇÕES

1. Aglomerado sólido (A) para utilização em forno siderúrgico de redução, caracterizado por compreender um núcleo (N) formado por uma primeira composição e um revestimento (R) formado por uma segunda composição, em que a segunda composição compreende pelo menos um composto que atua como um material de sacrifício inerte durante o processo de redução no interior do forno siderúrgico.

2. Aglomerado sólido (A), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser um aglomerado de carvão.

3. Aglomerado sólido (A), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a primeira composição, que forma o núcleo (N), compreender um carvão coqueificável e pelo menos um ligante.

4. Aglomerado sólido (A), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a primeira composição, que forma o núcleo (N), compreender:

60 a 70% em massa de carvão coqueificável; e

6 a 10% em massa de ligante.

5. Aglomerado sólido (A), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a segunda composição, que forma o revestimento (R), compreender um carvão não coqueificável, ou resíduo deste, e pelo menos um ligante.

6. Aglomerado sólido (A), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a segunda composição, que forma o revestimento (R), compreender:

70 a 95% em massa de carvão não coqueificável, moinha de coque ou resíduos de carvão; e

5 a 15% em massa de ligante.

7. Aglomerado sólido (A), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser um aglomerado metálico.