16455247 Siderurgia Da Mat Prima Ao Laminacao CEFET ES

7/22/2019 16455247 Siderurgia Da Mat Prima Ao Laminacao CEFET ES

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Gerncia de EnsinoCoordenadoria de Recursos Didticos

Apostila de

SIDERURGIA

da matria prima aoao laminado

Vitria - J aneiro - 2006

COORDENADORIA DE ENGENHARIA METALRGICA


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Centro Federal de Educao Tecnolgica do Esprito Santo 2

SIDERURGIA

da matria prima ao

ao laminado

Autor:

Marcelo Lucas Pereira MachadoEngenheiro Metalurgista UFF RJDoutor em Engenharia Eltrica/Automao UFES

Mestre em Engenharia Metalrgica PUC-RJPs-Graduado em Educao / Aperfeioamento em Contedos Pedaggicos - UFESProfessor e Coordenador do Curso de Engenharia Metalrgica do Centro Federal

de Educao Tecnolgica do Estado do Esprito Santo CEFET-ES

Vitria -ES2006


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APRESENTAO

Este curso siderurgia,objetiva, portanto, apresentar de uma maneira global todos osprocessos que se desenvolve em uma siderrgica, desde as matrias primas comominio de ferro, carvo, coque e fundentes, passando pelo processos de preparaodas matrias primas, tais como, sinterizao, coqueria, calcinao e pelotizacao.

Dos processos de extrao do ferro metlico, consta neste trabalho, alguns processosde reduo direta, tais como, o Midx e o HyL e processos de reduo indireta, taiscomo, os fornos eltricos de reduo e o alto forno.

Alguns processos de refino primrio e secundrio so apresentados, entre elesdestaca-se o processo LD e o RH, respectivamente.

A laminao apresentada neste trabalho est voltada para a laminao a quente,mostrando inclusive os aspctos metalrgicos durante a laminao.

Em todos estes processos procura-se utilizar os conceitos de termodinmica e fsico-qumica para explicar as razes do funcionamento de muitos processos e confrontarresultados tericos com os prticos.

Finalmente, tem-se uma parte deste trabalho que trata da siderurgia e o meio ambienteonde procura-se relatar os efeito dos gases , resduos, sucatas, etc gerados por umasiderrgica, ao meio ambiente, e o que tem sido feito para minimizar ou at mesmoeliminar os efeitos nocivos dos mesmos.


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SUMRIO

01 - CONSIDERAES GERAIS..................................................................................0701.1 -Histrico da Siderurgia..........................................................................................0701.2 - Conceitos Bsicos................................................................................................09

01.3 - Principais produtos siderrgicos...........................................................................0901.3.1 - Diagrama de equilbrio Ferro Carbono...........................................................1001.4 - Classificao dos Aos.........................................................................................1201.5 - Importncia dos produtos siderrgicos.................................................................1301.6 - Fluxogramas de usinas siderrgicas....................................................................1401.6.1 - Fluxograma reduzido de usinas integradas.......................................................1401.6.2 - Fluxograma da CBF..........................................................................................1501.6.3 - Fluxograma da Siderrgica Belgo Mineirade J ardim Amrica..........................1601.6.4 - Ciclo Operacional da CST.................................................................................1601.7 - Fluxograma da CST.............................................................................................18

02 - VISO GERAL DAS MATRIAS PRIMAS..............................................................192.1 - Introduo...............................................................................................................192.2 - Classificao das matrias primas.........................................................................192.2.1 - Minrios de Ferro................................................................................................192.2.1.1 - Caractersticas dos Minrios de Ferro para Sinterizao.................................202.2.1.1.1 - Caractersticas Fsicas.............................................................................. ...202.2.1.1.2 - Caractersticas Qumicas......................................................................... ....212.2.1.2 - Caractersticas dos Minrios de Ferro para Alto Forno................................ ...212.2.1.2.1 - Caractersticas Fsicas dos Minrios de Ferro para Alto Forno................ ...222.2.3 - Fundentes....................................................................................................... ....222.2.4 - Matrias primas de Gerao Interna............................................................... ...232.3 - Adies............................................................................................................. .....232.4 Pelotas de minrio de ferro............................................................................... ....232.5 - Carvo Mineral e Vegetal................................................................................... ...242.5.1 - Origens e Geologia............................. .............................. ............................ ....242.5.2 - Variedades de Carves................................................................................... ...25

03 - PREPARAO DAS MATRIAS PRIMAS............................... ........................ ....2903.1 - Recebimento das matrias primas................................................ .................. ...2903.2 - Calcinao.............................. ......................................................................... ...3003.3 - Coqueria.............................. ........................................... ................................ ...31

03.3.1- Fluxograma da Coqueria da CST........................... .................................. ... ....3103.3.2 - Preparao da mistura de carves........................... ................................... ....3203.3.3 - Enfornamento.................................. .......................... .................................. ...3203.3.4 - Aquecimento/Coqueificao............................ .................................. ......... ....3503.3.5 - Desenfornamento............................ .................................. .......................... ...3703.3.6 - Apagamento................................................................................................. ....3703.3.6.1 - Apagamento a mido........................... .................................. ................. ....3703.3.6.2 - Apagamento a seco.............................. .................................. ................. ....3803.3.7 - Preparao do coque..................................................................... .............. ...4003.3.8 - Tratamento das matrias volteis.............................. .................................. ...4003.4 Pelotizao..........................................................................................................42

03.4.1 Descrio do processo.....................................................................................4203.4.2 Ptio de matria-prima.....................................................................................43


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03.4.3 Moagem............................................................................................................4403.4.4 Espessamento e homogeneizao...................................................................4503.4.5 Filtragem...........................................................................................................4503.4.6 Pelotamento......................................................................................................4603.4.7 Queima.............................................................................................................47

03.5 - Sinterizao............................................................... .................................. .. ....4903.5.1 - Princpio da sinterizao............................. .................................. .............. ...5003.5.2 - Movimento da frente de combusto............................. ............................... ....5003.5.3 Reaes durante a sinterizao.............................. .................................... ...5103.5.4 - Fluxograma de uma sinterizao............................. .................................... ...5203.5.5 - Mquinas de sinterizao............................. .................................. ............ ....5303.5.6 - Preparao do snter............................. .................................. .................... ...54

04 - PROCESSOS DE REDUO DOS MINRIOS DE FERROS.. ........................ ...5504.1- Fundamentos da reduo do minrio de ferro......................................................5504.1.1 Diagrama ferro oxignio Fe-O.......................................................................55

04.1.2 Sistema carbono oxignio C-O......................................................................5904.1.3 Sistema ferro carbono oxignio Fe-C-O........................................................6004.1.4 Estudo combinado dos sistemas C-O e Fe-C-O.........................................6304.2 - Processos de reduo direta............................................................... ........... ....6604.2.1 - Processo de reduo direta midrx...................................................................6804.2.2 - Processo HyL...............................................................7104.3 - Processos de reduo indireta....................................................................... .....7504.3.1 Forno eltrico de reduo/Baixo forno..............................................................7504.3.2 Alto forno.............................................................. ....................................... ...7904.3.2.1 - Ferro gusa e subprodutos............................ .................................. ......... ....7904.3.2.2 - Corpo principal do Alto Forno............................. ...................................... ....8104.3.2.3 Aspectos internos do Alto Forno.............................. ................................ ....8104.3.2.4 - Perifricos do Alto Forno............................................................................ ...8604.3.2.5 Potencial de oxignio / diagrama de Ellinghan............................................. 9304.3.2.5.1 Potencial de oxignio em um reator...........................................................99

05 PROCESSOS DE REFINO DO AO........................................... ......................10605.1 anlise termodinmica das reaoes de refino...................................................10605.2 - Dessulfurao ....................................................................... ........................ ...11205.2.1 Reaes na dessulfurao........................................................... ............. ...11205.3 - Produo do ao no convertedor.................................................................... ..114

05.3.1 -Processos de sopro pneumtico.................................. ...................................11405.3.1.1 - Processos de sopro a oxignio................................. ..................................11605.3.1.1.1 - Convertedor LD.............................................................. ...................... ...11805.3.1.1.2 - Convertedor LD-KGC............................ .................................. .......... .....12305.3.1.1.3 - Convertedor K-BOP e Q-BOP............................ ............................... ......12405.4 - Refino secundrio............................... .............................. ......................... ......12505.4.1 - Definio...................................................................................... ....... ...........12505.4.2 - Classificao dos processos..................................................................... .....126

06 - LINGOTAMENTO CONTNUO................................................. ........................ ...13206.1 - Caractersticas................................ ............................ ............................... ......132

06.2 - O processo de lingotamento contnuo............................ ............................. .....13306.3 - Operao................................ ............................ ........................................ .....134


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06.4 - Importncia do controle do processo nas propriedades metalrgicas...............13606.5 Comparao entre os rendimentos no lingotamento convencional e contnuo.137

07 - FORNOS DE AQUECIMENTO.................................................. ...................... ...13807.1 - Classificao dos fornos de reaquecimento............................... .......................139

07.1.1 - Fornos descontnuos ou intermitentes....................................................... ....13907.1.2 - Fornos contnuos.................................. ............................ ...................... ......14007.2 - Produo.................................. .......................... .................................. ..... .....143

08 - LAMINAO......................................................... ........................................ ......14408.1 - Definies dos produtos laminados............................ .................................. ....14608.1.1 - Classificao dos produtos semi-acabados........................... .................. .....14708.1.2 - Classificao dos produtos acabados....................................................... .....14708.2 - Classificao dos laminadores..................................................................... .....14908.3 - rgos mecnicos de um laminador........................... ............................... ......15608.4 Laminao a quente.................................................................................... .....161

08.4.1 Laminao de tiras a quente.................................................................... .....16308.4.2 - Aspctos metalrgicos na laminao da laminao a quente.........................169

09 DECAPAGEM ............................................... ......................................................17609.1 - Constituio da camada de xido.....................................................................17609.2 - Decapagem com cido sulfrico e clordrico.....................................................17709.3 Inibidores............................................... ..........................................................17709.4 Decapagem contnua.............................................. .........................................17809.5 Limpeza da superfcie por meios mecnicos....................................................180

10 LAMINAO A FRIO............................................... ..............................................18110.1 - Processos de laminao......................................................................................18210.7 Laminao de chapa fina............................................ .........................................18510.9 Laminadores de encruamento e acabamento..........................................................18610.10 Processo de laminao a frio da usina Vega do Sul..............................................18610.10.1 Etapas da produo ............................................... .........................................18810.10.2 Decapagem, laminao a frio, recozimento e encruamento.................................18810.10.3 Galvanizao.......................................... .......................................................191

11 - A SIDERURGIA E O MEIO AMBIENTE......................... ......................................19311.1 Introduo..........................................................................................................19311.2 - Resduos Siderrgicos e Reciclagem.................................................................19511.3 - Escrias Siderrgicas: Altos-Fornos e Aciarias..................................................19711.4 Refratrios.........................................................................................................19811.5 Sucatas..............................................................................................................19911.6 - Consumo de energia eltrica numa usina siderrgica................................. .....201

12 - REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS................ ......................... .................. ........202


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01 - CONSIDERAES GERAIS

01.1 HISTRICO DA SIDERURGIA

Provavelmente, o cobre nativo foi o primeiro metal empregado pelo homem na

fabricao de utenslios.

A obteno de ferro metlico, provavelmente, veio a ocorrer apenas no perodoneoltico, quando o carvo usado nas fogueiras protetoras das cavernas habitacionaisreduziram o solo de minrio de ferro a ferro primrio, que, posteriormente, eraelaborado e conformado.

Certamente, o pas que mais se destacou na histria da siderurgia foi a Inglaterra. Aextrao de ferro metlico nesse pas remota a 400 AC e a obteno de ferro gusa emalto forno a coque ocorreu no sculo XVIII.

Por ser abundante e suas ligas possurem propriedades adaptveis a quase todas ascondies requeridas, logo o ferro se tornou o metal mais empregado. Desde ento, ametalurgia passou a se dividir em siderurgia e metalurgia dos no ferrosos.

A siderurgia se tornou to importante que passou a servir de padro medidor dodesenvolvimento das naes. Desde ento, so consideradas fortes as naes dotadasde elevadas capacidades de produzir e/ou comercializar produtos siderrgicos e seusinsumos.

Logo aps a descoberta do Brasil pelos portugueses, ocorreu por aqui enorme procurapelos metais. Em 1554 o Padre Anchieta relatou Corte Portuguesa a existncia deferro e em 1587 Afonso Sardinha iniciou a produo de ferro na Freguesia de SantoAmaro, So Paulo.

Mais tarde foram descobertas as grandes jazidas de ferro das Minas Gerais, pensando-se, na ocasio, que eram reservas inesgotveis, a ponto de uma pessoa ilustredenominar Minas Gerais de peito de ferro das Amricas. Apesar de to grandepotencial, Portugal impediu o desenvolvimento da siderurgia brasileira durante operodo colonial.

Durante o perodo do Brasil Imprio, ocorreram algumas iniciativas importantes

relacionadas com a produo de metais, porm, no consolidaram.Um fato histrico notvel foi a entrada do Brasil na Segunda grande guerra, no blocodos Aliados, quando recebemos acessoria americana para a implantao da CSN,empresa que consolidou nosso pas como produtor de ao.

A consolidao do parque siderrgico nacional foi liderado pela SIDERBRS durante ogoverno militar, que construiu e ampliou as grandes usinas siderrgicas estatais paradarem sustentao a todo o parque industrial brasileiro. Entre elas destaca-se a CSN,COSIPA, USIMINAS, Cia. Ferro e Ao de Vitria, CST e AOMINAS. A seguirmostraremos algumas figuras que ilustram esse perodo histrico.


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Fig.1.1 Tipo de forja Catal usada por Fernando sardinha em 1587

Fig.1.2 Perfil de um forno Catalo

Fig.1.3 Forja Catal acionada por foles manuais, da Idade Mdia.


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Fig.1.4 Alto forno de 1640, com acionamento hidrulico. Os fornos eram construdosjuntos de barrancos para permitir o carregamento pelo topo por carrinhos de

mo.

Fig.1.5 Foto de um alto forno americano do sculo XVII, com foles acionados porroda dgua.

01.2 - CONCEITOS BSICOS

METALURGIA: a arte de extrair do(s) minrio(s) o(s) metal(is),elabor-lo(s) econform-lo(s) com o fim de produzir os objetos necessrios humanidade.

DIVISO DA METALURGIA: A metalurgia pode ser dividida em siderurgia e metalurgiados no ferrosos.

SIDERURGIA: a metalurgia do ferro e suas ligas.

METALURGIA DOS NO FERROSOS: a metalurgia dos outros metais, como doalumnio e suas ligas, do cobre e suas ligas, do ouro, etc.

01.3 - PRINCIPAIS PRODUTOS SIDERRGICOSOs produtos siderrgicos se dividem em duas famlias principais, os aos e os ferros


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fundidos.A melhor maneira de se entender a diferena entre aos e ferros fundios fazermosuma rpida anlise do diagrama ferro-carbono.

01.3.1 - DIAGRAMA DE EQUILBRIO FERRO CARBONO

Esse diagrama geralmente apresentado at 6,7% de carbono, porque este elementoforma com o ferro o composto Fe3C (cementita) que extremamente duro e contm,aproximadamente, 6,7% de carbono.

Fig.1.6 Diagrama de Equilbrio Ferro-Carbono

Como pode ser visto no diagrama Fe-C., o ferro puro (isento de carbono), apresenta-seat 912oC sob a forma alotrpica alfa () e acima de 912oC at 1354oC no estadoalotrpico (). Essas formas alotrpicas se caracterizam por possurem reticuladoscristalinos diferentes para os tomos de ferro: o ferro possui reticulado cbico decorpo centrado (CCC) e o ferro possui reticulado cbico de face centrada (CFC).


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A fig.1.7 mostra os reticulados cristalinos dos tomos de ferro nas formas alotrpicasCCC e CFC. Observa-se que a estrutura CCC possui somente um tomo de ferro nocentro do reticulado cristalino. Por outro lado, a estrutura CFC possui tomos de ferrono centro das faces do reticulado.

Fig.1.7 Esquema mostrando as estruturas cristalinas cbicas de corpo centrado CCCe de face centrada CFC.

Nota-se tambm no diagrama Fe-C que medida o teor de carbono aumenta at olimite de 0,77%C obtm-se a estrutura austenitica (Fe ) a temperaturas cada vez maisbaixas at o limite de 727oC. Esta faixa de teor de carbono de 0 a 0,77%C onde sesitua praticamente todos os aos comercialmente utilizados no mundo.

Os tomos de carbono ocupam os espaos vazios dos reticulados de tomos de ferro ecomo pode ser observado na fig.1.6, a fase austentica (estrutura CFC) tem capacidadepara absorver mais carbono do que a fase ferrtica (estrutura CCC).

A estrutura CFC devido ao seu formato de empilhamento muito mais fcil de serdeformado do que a estrutura CCC. Desta forma, para se laminar a quente um ao,deve-se primeiro alcanar a estrutura austentica, ou seja: conforme o teor de carbono,aquecer o ao em torno de 800 a 880oC, para em seguida fazer a deformao nolaminador. Desta forma, economiza-se energia, equipamentos, tempo, e viabilizaeconomicamente o produto alm de poder conferir boas propriedades mecnicas emetalrgicas ao ao posteriormente ou durante a laminao.

Para se ter uma idia da facilidade de deformao de um metal com estrutura cristalinaCFC, o chumbo um material que possui esta estrutura na temperatura ambiente e oferro por outro lado, na temperatura ambiente possui estrutura CCC.

Como o ao um material produzido para ser deformado, ele deve no aquecimentoproduzir uma estrutura totalmente austentica, ou seja, deve possuir teor de carbonoinferior a 2%, como pode ser visto no diagrama Fe-C. Apesar de na prtica, os aoscomerciais no ultrapassam a 0,8%.

Por outro lado, os ferros fundidos so produzidos j no formato da pea final, portantono sofrero deformaes posteriores, o seu teor de carbono est acima de 2%.

Ento, por definio os aos so produtos siderrgicos com menos de 2%C,usualmente, obtidos em convertedores pelo refino do ferro gusa. Existem centenas detipos de aos, podendo-se destacar as seguintes famlias:

Aos carbono comuns, Aos micro-ligados, Aos ligados de baixa liga, Aos de alta

Estrutura EstruturaCCC CFC


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liga: Inoxidveis ferrticos, inoxidveis austenticos, para ferramentas e matrizes, etc.

Os ferros fundidos so produtos siderrgicos primrios, geralmente, produzidos emaltos fomos. Teoricamente seu teor de carbono est acima de 2%; contudo, na prticaa maioria dos ferros fundidos tem de 4 a 4,3%C. Exemplos de ferros fundidos:

Ferros fundidos brancos, ferros fundidos cinzentos, ferros fundidos maleabilizados,ferros fundidos nodulares, etc.

01.4 - CLASSIFICAO DOS AOSOs aos podem ser classificados com base em diferentes parmetros, tais comodureza, aplicaes, normas tcnicas, etc.

De acordo com a dureza, os aos se dividem nos seguintes grupos: Aos extra-doces: Abaixo de 0,15%C, Aos doces: 0,15 a 0,30%C, os meio-doces: 0,30 a 0,40%C, Aos meio-duros: 0,40 a 0,60%C, Aos duros: 0,60 a 0,70%C, e Aos extra-duros: Acima de 0,70%C.

Como se pode deduzir pelos dados acima, as durezas dos aos dependem dos seusrespectivos teores de carbono.

H dezenas de normas tcnicas sendo que so usadas na classificao dos aos,contudo, nesse trabalho, citaremos apenas alguns exemplos da classificao de aos

pela ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas).

Parte da Tabela da ABNTTipo do Ao ClasseAo carbono comum I0XXAo nquel (3,5%) 23XXAo Nquel-cromo 3YXXAo cromo(0,95%)-molibdnio(0,2%) 41XXAo cromo 51XXOutros

Pela ABNT, os dois primeiros dgitos indicam o(s) elemento(s) de liga existente(s) noao, alm do carbono. O nmero decimal expresso na posio do XX se refere porcentagem de carbono contido pelo ao. Exemplos:

Ao ABNT 1010: ao carbono comum com aprox. 0,1%C.Ao ABNT 1045: ao carbono comum com aprox. 0,45%C.Ao ABNT 4140: ao com aprox. 0,95%Cr-0,2%Mo-0,4%C.

Como foi dito anteriormente, existem muitas normas usadas na classificao dosprodutos siderrgicos, portanto, necessrio t-las em mo ao proceder a

classificao, para evitar o registro de enganos.


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01.5 IMPORTNCIA DOS PRODUTOS SIDERRGICOSO xito alcanado pelos produtos siderrgicos se deve a vrios fatores, dentre os quaiscitaremos alguns, sem desmerecer os demais.

Baixo preo:

O preo dos produtos siderrgicos insupervel pelos demais que tenhamcaractersticas semelhantes, o que lhes confere elevada competitividade. Exemplos:Lingotes de ferro gusa: R$220,00ItPlacas de ao carbono: R$450,00ItChapas de ao carbono: R$1.200,00ItChapas de ao inox. Ferrtico: R$6.000,00ItChapas de ao inox. Austentico: R$13.000,00ItChapas de alumnio: R$12.000,00/tChapas de alumnio ligado: R$30.000,00ItChapas de cobre: R$15.000,00It

Propriedades Versteis: possvel conferir ao produto siderrgico as propriedades necessrias, sem onerarmuito o custo de produo. Exemplos:

Um ao ABNT 1080 pode adquirir diferentes durezas pela aplicao de tratamentostrmicos corretos:

- Esferoidizado: 100HB- Plenamente recozido: 200HB- Temperado: 65RC (acima de 650HB, por comparao)

O ao carbono comum possui os inconvenientes de oxidar-se e ser atacado por cidos,contudo, pela adio de alto cromo pode se transformar no ao inoxidvel ferrtico queno oxida e, ainda, pelas adies de cromo e nquel, forma os aos inoxidveisaustenticos que so passivos oxidao e a ao de cidos.

Matrias Primas Abundantes: O esgotamento das jazidas de ferro est previsto paraquatro sculos.

Domnio da Tecnologia Siderrgica:Nenhum metal ainda to conhecido quanto o ferro.

Poltica Administrativa:

Toda nao que espera prosperar deve possuir, bem elaborada, uma poltica deproduo e comercializao de produtos siderrgicos, caso contrrio, ter grandesdificuldades em seu desenvolvimento e, at mesmo sobrevivncia como nao.

Agregao de Valor ao Minrio: Para que uma nao prospere, no basta que tenha grandes reservas minerais, asexplore e venda seus minrios; pois, seus preos so muito baixos no mercadomundial. prefervel extrair os metais, produzir ligas, conform-las e, ento, vender osprodutos obtidos. Os preos dos minrios de ferro e dos produtos siderrgicoscomprovam esse fato.A CST compra anualmente aproximadamente 7.000.000t de sinter feed pelo valor

estimado de R$210.000.000.00 e pode arrecadar com a exportao de suas placas a


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quantia de R$1.800.000.000,00. Como se pode deduzir, nesse caso, h uma ampliaode receita acima de R$1.500.000.000,00, alm de solucionar parte do problema dodesemprego.

01.6 - FLUXOGRAMAS DE USINAS SIDERRGICASFluxograma uma representao grfica que indica o caminho percorrido pelasmatrias primas, suas transformaes e, finalmente, a entrega dos produtos que seprope produzir.

As usinas siderrgicas podem ser integradas, semi-integradas e no-integradas.

As usinas siderrgicas integradas adquirem as matrias primas no estado bruto,executam todas as fases do processo industrial e vendem os produtos acabados.

Em princpio, quanto maior for o grau de integrao de uma usina, mais competitivo se

tomam seus produtos no mercado. Geralmente, so usinas de grande porte, queexigem investimento muito elevado antes de entrarem em operao. Quando no hcapital suficiente, uma usina pode iniciar sua produo como usina no integrada e, medida que vai aumentando seu capital, pode passar a semi-integrada e, finalmente,totalmente integrada.

01.6.1 - FLUXOGRAMA REDUZIDO DE USINAS INTEGRADAS

Matrias Primas da Siderurgia: Minrios de ferro, carvo vegetal, carves minerais,fundentes (calcrio, dolomita, etc.), sucatas, Oxignio, combustveis, ferro-ligas eoutros.

Operaes de Preparao das Matrias Primas: Britagem, peneiramento, moagem,coqueria, sinterizao, pelotizao, calcinao, dessulfurao e outros.

Ling. contnuo, laminao, fundio

Matrias Primas

Preparao das matrias primas

Extrao do metal

Elaborao

Conformao

Produto final acabado

Sinterizao, pelotizao, etc

Alto-forno, etc

Aciaria, refino secundrio, etc

Perfiz, vergalhes, Tiras, chapas

Minrios, carves, fundentes, etc


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Extrao: A extrao do ferro geralmente feita por fuso redutora em altos fomos acarvo vegetal ou a coque, sob temperaturas muito elevadas, quando os minrios deferro so transformados em ferro gusa lquido e escria. A extrao do ferro tambmpode ser feita em forno eltrico a arco e por um dos processos de reduo direta.

Aciaria: A aciaria tem a finalidade de produzir aos, podendo usar como matriasprimas principais ferro gusa e/ou sucata ferrosa, alm da cal, oxignio e outros.

Conformao: Os processos de conformao visam conferir ao metal ou liga as formasque os produtos devem Ter, podendo ser por fundio, forjamento, laminao,trefilao, extruso, estampagem e outros.

Principais Produtos: Peas fundidas (blocos de motores, etc.), peas forjadas(ferramentas, machado, etc.), chapas, tiras, vergalhes, etc.

01.6.2 - FLUXOGRAMA DA CBF:

Se trata de uma usina siderrgica no integrada que reduz minrio de ferro em altofomo a carvo vegetal, produzindo ferro gusa, que vendido para fundies e aciarias.

01.6.3 - FLUXOGRAMA DA SIDERRGICA BELGO MINEIRA DE J ARDIM AMRICA

Trata-se de uma usina siderrgica no integrada que produz perfiz de ao, usando oao obtido em aciaria a arco eltrico, que utiliza como matrias primas principaissucatas ferrosa, alm de ferro gusa, cal, ferro-ligas e outros.

ALTO FORNO

Minrio granuladoCarvo vegetal Fundentes

Ar

Gusa slido

Gusa lquido

vendas

Poeiras e gases

Escria


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FLUXOGRAMA DA SIDERRGICA BELGO MINEIRA DE J ARDIM AMRICA

01.6.4 - CICLO OPERACIONAL DA CST

Normalmente, uma usina siderrgica integrada como a CST, constituda, alm do AltoForno para a produo de ferro gusa, de outras unidades beneficiam as matriasprimas bsicas utilizadas no processo, unidades que produzem insumos para consumoem outras unidades e unidades que completam o processo, dando como resultado finalo ao, constitudo elementos acabados ou semi-acabados, como o caso da CST, queproduz placas grossas de ao para utilizao em outras usinas de beneficamento elaminados de tiras a quente.

As principais unidades que compem a CST so:

Ptio de estocagem e mistura de carvo para a produo de coque;

Ptio de estocagem de minrio e fundentes onde ocorre a produo da mistura dosmateriais necessrios produo de sinter consumido no Alto Forno.Alternativamente utilizao do sinter, pode-se ter o consumo de pelotas capaz desubstituir o sinter em parte ou integralmente;

Coqueria que produz o coque para a composio de carga do Alto Fornojuntamente com minrio de ferro, sinter e/ou pelotas;

A coqueria gera alguns efluentes slidos, lquidos e gasosos, que soreaproveitados em sua quase totalidade no prprio processo. Um desses efluentes

Sucata OxignioFundentesGusaFerros-ligas

Aciar ia Eltr ica Escria

Poeiras e gases

Ao lquido

Lingotamento contnuo

Lingotes

Trefilao Perfiz evergalhes

Laminao


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o COG - gs de coqueria, que um rico a combustvel utilizados em vriasunidades da usina, principalmente no Alto Forno;

O processo pode substituir, em parte, o coque por carvo pulverizado, que injetado na parte inferior do Alto Forno (na regio das ventaneiras). Este ser o

caso do Alto Forno II, que consumir grande parte de carvo pulverizado que serproduzido na unidade de PCI;

Sinterizao, que a unidade de produo do sinter consumido no Alto Forno como o caso atual da CST. O sinter produzido na mquina de sinter utilizando minriode ferro bitolado, minrio de mangans, fundente constitudo de finos de calcrio ecombustvel constitudo de finos de coque e o COG, que tem tambm utilizado.

Utilidades: sob esta denominao so consideradas vrias unidades que produzeminsumos complementares para o consumo em outros unidades da usina. Destaforma, tem-se a casa de fora para a gerao de eletricidade, vapor e ar soprado,onde utilizado o gs do Alto Forno juntamente com o de coqueria (BFG+COG).Ainda sob denominao de utilidades, tem-se a unidade de fracionamento de ar,que produz oxignio e nitrognio utilizados em vrias unidades do processoindustrial (Alto Forno, Sinterizao, Coqueria, Lingotamento, Dentre outrasunidades). Estao de tratamento de gua (ETA) e recirculao, que promove oreaproveitamento, em circuito fechado, da maior parte da gua doce utilizada.Unidade de ar comprimido que alimenta vrias unidades com ar, tambm utilizado no processo de fracionamento de ar, tambm utilizado no resfriamento devrios elementos envolvidos no processo industrial;

Calcinao, que utiliza o calcrio para produo de cal, consumida na Aciaria e naSinterizao;

Aciaria, que produz o ao a partir do ferro gusa (processo de oxidao emconvertedores LD);

Unidade de lingotamento ( contnuo ) que promove a moldagem do produto final(placas) que podem ser enviadas para o cliente ou alimentar a laminao de tiras aquente.

Unidade de Laminao de Tiras a Quente, onde a placa aps reaquecimento em

forno de placa encaminhada ao trem de laminao a quente onde sofre a devidaconformao, tendo como produto final a bobina de tira a quente, que pode serutilizado como produto comercial, aps passar pela laminao de acabamento oudestinado para o cliente para alimentar o trem de laminao a frio.

Sistema de lavagem e limpeza de gases utilizados nas demais unidades, cujosgases apresentam nveis de contaminao que necessitam ser minimizados antesde serem utilizados no prprio processo (COG e BFG).


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01.7 FLUXOGRAMA DA CST.

Laminao de tiras quente

Sinter feed Carvo mineral

Sinterizao Coqueria Matrias Volteis

SinterCoque Minrio granulado

Pelotas

EscriaCalcrio

Al to-Forno

Oxignio

Ar

Cal

Poeiras

Gases

Gusa lquido

Dessulfurao

Convertedor

Fundio

Peas

Ferro-ligas

Escria

Ao lquido

Poeiras

Gases

Sucatas

Refino secundrio

Lingotamento contnuo

Placas

Tiras Expedio

Calcinao


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02 - VISO GERAL DAS MATRIAS PRIMAS.

2.1. INTRODUO

A rea de matrias primas minerais de uma usina siderrgica corresponde etapa

inicial de um ciclo produtivo, cujo produto final o ao. Neste contexto deve funcionargarantindo o suprimento destas matrias primas em qualidade, operacionalidade ecusto.

Podemos dizer que a qualidade e custo do produto final, em princpio, secomprometem nesta etapa inicial do processo siderrgico.

2.2. Classificao das Matrias Primas

As matrias primas minerais utilizadas no processo de reduo para obteno do ferrogusa, podem ser classificadas a princpio em minrios de ferro, fundentes , adies e

materiais de gerao interna.

Minrio de ferro - So aquelas portadoras do principal elemento que o ferro,normalmente este aparece combinado com o oxignio na forma de xido (compostoqumico). Esta combinao pode ocorrer de vrias formas originando minrios decomposio qumica e caractersticas diferentes como veremos mais adiante. Dentreeles pode-se citar: Hematita ( Fe2O3 ) e Magnetita ( Fe2O3 )

Fundentes So matrias primas utilizadas para reduzirem o ponto de fuso da gangaescorificando as impurezas introduzidas pelos minrios e dando condio paraposterior retirada do produto desejado, no nosso caso o ferro gusa.

Adies - So matrias primas portadora de elementos que, em menores propores,contribuem para se obter um determinado propsito, seja no produto, seja no processo.Como exemplo temos o minrio de mangans, a ilmenita etc.

Materiais de gerao interna - So os materiais originados dentro da prpria usinacujo aproveitamento torna-se econmico sem prejudicar o processo de sinterizao,(cabe lembrar que sinterizar promover uma semi-fuso de uma mistura de minrios).Na maioria dos casos trata-se de resduos siderrgicos gerados na prpria usina e quepodem gerar algum tipo de impacto ambiental. Portanto fundamental seu

reaproveitamento o que minimiza esses impactos ambientais. Dentre eles pode-secitar: p de minrio, p de coque, p de carvo, escria de alto forno.

2.2.1 Minrios de Ferro

Os minrios que apresentam interesse econmico para a siderurgia so basicamenteos xidos, sendo os mais utilizados a hematita e a magnetita.

Hematita - o tipo mais comum de minrio de ferro, constitudo essencialmente peloxido com frmula Fe2O3 (trixido). Apresenta um teor nominal de 69,5% de ferrocontido, mas o teor varia de 45 a 68% devido a presena de ganga (impurezas).


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Magnetita - Constituda essencialmente do xido de ferro cuja frmula Fe3O4(perxido). Apresentando um teor nominal de 72,4% de ferro, sendo que o seu teor realvaria de 50 a 70%. um material de cor cinza escuro e apresenta propriedadesmagnticas, o que facilita a sua concentrao nas operaes de beneficiamento deminrios.

Limonita - Consiste essencialmente em Hematita hidratada (presena de gua) comfrmula Fe2O3 , na qual a proporo de molculas de gua de hidratao pode variarde 1 a 3. Em conseqncia varia tambm o teor nominal de ferro sendo que o teor realnormalmente no ultrapassa 65%. Apresenta-se como um material de cor marrom.

Siderita - um tipo pouco freqente de minrios, ocorrendo normalmente comocomponente de mistura da hematita e em pequenas propores. Apresenta-se nafrmula FeCO3 (Carbonato), sendo que seu teor real varia de 10 a 40%.

Pirita - Tambm de pouca importncia, normalmente aparece como componente demistura de minrios de outros metais (minrios de cobre, por exemplo). Sua frmulabsica FeS2.

2.2.1.1 - Caractersticas dos Minrios de Ferro para Sinterizao:

O minrio para Sinterizao comumente chamado de "Sinter Feed" que umamistura padro destes minrios.

Estes minrios so especificamente preparados para serem sinterizados devendopossuir portanto caractersticas fsicas e qumicas capazes de propiciar a obteno de

um aglomerado dentro das necessidades do Alto Forno.

Um bom Standard Sinter Feed depende alm destas caractersticas de outros fatores,tais como comerciais, polticos e estratgicos, disponibilidade, viabilidade defornecimento e de transporte.

2.2.1.1.1 - Caractersticas Fsicas

O minrio para Sinterizao deve apresentar primeiramente boa granulometria e poderde aglomerao a frio e secundariamente porosidade, forma de gro, crepitao,densidade etc.

Atualmente, considera-se que a melhor distribuio granulomtrica esteja na faixa:

- 0% de frao > 10,0 mm- 45% a 60% da frao de 1 a 10,0 mm- e menor de 15% da frao < 200 mesh

O poder de aglomerao a frio, sendo a capacidade dos minrios sofrerem umamicropelotizao sob o efeito da umidade e misturamento. Isto pode ser observado nomanuseio do minrio (empilhamento e /ou ensilamento). Esta caracterstica

provavelmente traduz o conjunto das outras agindo positivamente para facilitar amicropelotizao.


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A produo de uma mquina de sinter est intimamente relacionada com o poder deaglomerao a frio dos minrios uma vez que a o processo de sinterizao consiste emmistura e homogeneizar finos de minrio de ferro, finos de carvo ou coque, finos defundentes (cal, etc.) e umidade e atear fogo ao carvo, de modo que a temperatura

atinja 1200 a 1400o

C, condio esta suficiente para que a umidade evapore e aspartculas se soldem por caldeamento, obtendo-se um material resistente e poroso,denominado snter. Industrialmente, existem dois processos que servem de base paraas plantas de sinterizao.

O processo GreenWalt, processo intermitente, adequando s usinas de pequeno emdio porte, contudo, h instalaes com capacidade para quase 1500 toneladas desinter por dia e o processo Dwight-Lloyd, processo contnuo, recomendado s grandesusinas, contudo tem sido o processo mais aceito em quase todos os nveis deproduo.

2.2.1.1.2 - Caractersticas Qumicas

A composio qumica que um minrio deve apresentar para a Sinterizao dependede um contexto amplo, no qual envolve:

- Balano de carga para o Alto Forno (devido ao nvel de participao do Sinter nacarga metlica do Alto Forno).- O tipo e o volume de escria de Alto Forno.- A qualidade do Sinter.

Normalmente no caso dos minrios brasileiros de elevado teor de ferro, enxofre, titnioe lcalis ( compostos contendo potsssio, sdio, etc ) o controle qumico resume-senos teores de slica (SiO2), alumina (Al2O3) e fsforo (P).

A Sinterizao exige portanto um minrio que possua estas caractersticas dentro dedeterminados valores para que se produza o Sinter. No entanto, alm de satisfazer oaspecto da qualidade o minrio deve apresentar disponibilidade, custo etc. Sendoassim, surge uma mistura destes em que normalmente se encontra o minrio base e ode adio. Entende-se por minrio baseo minrio que devido as suas caractersticasfsicas e qumicas usado em maior proporo. Por minrio de Adio entende-secomo aquele que por possuir caractersticas fsicas e/ou qumicas especiais usado

em menor proporo, servindo como corretivo do minrio base.

2.2.1.2 - Caractersticas dos Minrios de Ferro para Alto Forno:

A carga metlica do Alto Forno a Coque normalmente composta de:- Sinter;- Pelota;- Minrio granulado.

O minrio de ferro normalmente participa numa proporo que pode variar de 5% at20% dependendo muito da usina e da situao. Basicamente um minrio para Alto

Forno deve apresentar:


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- Alto teor de ferro- Baixos teores de fsforo, lcalis e enxofre.

No caso do fsforo, cerca de 100% vai para o gusa, alm disso, estima-se que para

cada 0,1% de fsforo no gusa necessita-se de 1,0 Kg de Carbono/t gusa. Os lcalis(Na2O e K2O) provocam formao de casco no Alto Forno. O enxofre e o fsforoelevados desclassificam o ao na aciaria devido ao fato de provocarem fragilidade nomesmo.

2.2.1.2.1 - Caractersticas Fsicas dos Minrios de Ferro para Alto Forno

Os parmetros que devem ser controlados no minrio so basicamente os seguintes:

- Granulometria (finos < 5,0mm)- Crepitao/RDI/Redutibilidade- Resistncia mecnica-Finos de aderncia

Com exceo da resistncia mecnica e da redutibilidade, os nveis de controle devemser os mais baixos possveis.

2.2.3 - Fundentes

As substncias utilizadas pela metalurgia para abaixar o ponto de fuso da ganga

(parte do minrio sem valor econmico) e permitir a remoo das mesmas chama-sefundente, os quais, podem ser divididos em:

Bsicos (portadores de CaO e/ou MgO)Fundentes

cidos (portadores de SiO2 e/ou Al2O3)

Os principais fundentes so:

- Calcrio (portador de CaO);- Cal ( portador de CaO);

- Dunito (portador de MgO e SiO2);- Serpentinito (portador de MgO e SiO2);- Dolomita (portador de MgO e SiO2);- Quartzo (portador de SiO2).

A composio qumica destes a mesma tanto para Sinterizao quanto para o AltoForno. Sendo que a granulometria situa-se na faixa especificada abaixo:

- 0 a 3,0 mm aproximadamente para Sinterizao- 10 a 30 mm aproximadamente para o Alto Forno.


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2.2.4 - Matrias Primas de Gerao Interna

Existem algumas matrias primas originadas dentro da usina decorrentes de outrasetapas do processo siderrgico que por suas caractersticas devem ser utilizadas naSinterizao. Alm deste aspecto, existe tambm o aspecto ambiental, onde se tornou

fundamental a reciclagem de resduos. As principais matrias-primas originadas nointerior das usinas so:

- Carepa;- P de Alto Forno;- Lixo Industrial;- Gerao da Calcinao;- P de CDQ, um p original da coqueria, com elevado teor de carbono;- etc.

Carepa - oriunda da Laminao (escarfagem) e possui um teor de FeO (-60%). A

Carepa quando adicionada na pilha pode favorecer a reduo de Coque naSinterizao.

P de Alto Forno - Origina-se no coletor de p do Alto Forno. A sua composioqumica justifica sua utilizao devido ao alto teor de carbono (C). Tambm podediminuir consumo de combustvel na Sinterizao.

Lixo Industrial - basicamente composto de minrios e fundentes, originados dalimpeza da rea industrial. Deve ser peneirado para utilizao na pilha homogeneizada.

Resduos da Calcinao - Estes materiais so decorrentes do processo depreparao da cal para a aciaria. Alm da cal peneirada para a sinterizao, temos apr-cal, a cal britada e a lama de calcrio. Todos estes produtos apresentam qualidadee quantidade que justificam sua utilizao posterior.

P de CDQ - um p originado do apagamento seco do coque na coqueria. importante aproveit-lo devido seu alto contedo de carbono (C).

2.3 - Adies

As principais matrias primas utilizadas como elementos de adio ao processo de

reduo so:Minrio de Mangans - Fornece Mn ao gusa e age como elemento dessulfurante.

Ilmenita - Fornece titnio que age na proteo ao cadinho do Alto Forno. Da mesmaforma agem a magnetita titanfera, briquetes e concentrados de TiO2.

2.4 Pelotas de Minrio de Ferro

As jazidas de minrio de ferro contm, in situ, em porcentagens variveis, uma parcelade finos (abaixo de 6mm). Alm disso, durante a lavra do minrio de ferro, a sua

classificao em diversas granulometrias e o seu manuseio e transporte, gerada uma


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quantidade elevada de partculas finas e ultrafinas, cuja aplicao direta na indstriasiderrgica impraticvel, porque tornaria a carga pouco permevel passagem dosgases ascendentes, dificultando em muito a operao nos altos-fornos.

Por outro lado, a separao da parcela final, como rejeito, provocaria:

- diminuio do rendimento da lavra

- aumento do custo do produto

- perdas nas reservas de minrio

Com propsito de elevar o rendimento da mina e melhorar a economicidade global dosistema, surgiram os processos aglomerao, cujo objetivo seria agregar em pedaosde tamanho adequado uma infinidade de minsculas partculas de minrio quereunissem caractersticas de qualidade compatveis com sua utilizao nos processos

siderrgicos.

Os meios empregados para proceder aglomerao envolvem, em geral, oprocessamento trmico a altas temperaturas. Assim ,tiveram origem os processos desinterizao, no final do sculo passado, e o de pelotizao, no incio do atual.

A sinterizao se encarregou de uma parcela dos finos. Esse processo, porm,mostrou-se inapropriado absoro da outra parcela, a de ultrafinos. Para absorv-Iafoi idealizado o processo de pelotizao. Com esses dois processos - o de sinterizaoe o de pelotizao - todos os finos gerados na minerao puderam ser aglomeradosem tamanhos convenientes, o que permitiu sua aplicao direta nos altos-fornos.

A pelotizao , assim, um processo de aglomerao, cuja finalidade agregar, com orecurso de um processamento trmico, a parcela ultrafina do minrio em esferas dedimetros adequados (entre 8 e 18 mm), com caractersticas de qualidade que

2.5 - Carvo Mineral e Vegetal

2.5.1 - Origens e Geologia

O carvo mineral uma massa compacta, estratificada, oriunda da decomposio dematrias vegetais, as quais passaram por vrios estgios de conseqentes aesgeolgicas, que provocaram modificaes em suas propriedades fsicas e qumicas.

As modificaes nas propriedades da matria vegetal envolvem alteraes complexasnos constituintes da sua estrutura, com evoluo da umidade, gs carbnico e metano.

Desde a antigidade, se reconhece a origem vegetal do carvo-de-pedra. Nos linhitospode-se observar ainda restos da estrutura das plantas que o formaram.

Os depsitos carbonferos se localizam nos limites de regies montanhosas, onde

alteraes geolgicas, no perodo quaternrio, causaram o soterramento de florestas, epara o desenvolvimento da luxuriante vegetao da poca, era necessrio clima


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ameno, com bastante umidade e solo frtil.

Estas duas condies so encontradas nas vizinhanas de cordilheiras, pois ascadeias de montanhas representam coletores de chuvas que, devido diferena dealtura entre os montes e a plancie, provocam uma eroso intensiva, resultando em

fonte de suprimento de minerais pela conseqente sedimentao nas baixadas.

Para a formao de camadas carbonferas, outra condio essencial teria sido oabaixamento do subsolo lento, porm, interrompido. Como resultado de um movimentotectnico deste tipo, a regio coberta de florestas ficou submersa, transformando-se emlago. Com o passar do tempo, argila e areia eram arrastadas pela eroso natural e odepsito de turfa, recoberto por uma camada de terra. A compactao progressiva daturfa se fazia pelo acmulo cada vez maior de matria depositada na superfcie.

No decorrer dos sculos, o abaixamento do subsolo pode ter sido sustado e atanulado pela formao de montanhas. Durante estes movimentos, grandes presses

eram exercidas nas diversas camadas do solo e, naturalmente, tambm, sobre osdepsitos vegetais.

A ao combinada da presso e do calor aplicado durante longos perodos, causarammodificaes profundas na estrutura da turfa, com eliminao da gua, do gscarbnico e do metano, aumentando progressivamente o teor de carbono no materialresidual. Tais modificaes podem ter durado vrios sculos e resultaram natransformao progressiva da turfa em linhito e depois, nos diversos tipos de carvobetuminoso, at chegar a antracito.

Estimativas de gelogos indicam que as temperaturas s quais foi submetida matriavegetal fssil variam entre 100oC a 600oC e as presses nas camadas profundas,teriam sido da ordem de 1.500 atmosferas.

Desde as turfas e linhitos at o antracito, existe, como vimos gama variada decomposies e caractersticas, sendo aceito sem discusses que as turfas de hoje, pormeio de uma srie de transformaes, gradualmente se transformariam em carves nofuturo.

A turfa , portanto, considerada o estgio inicial da transformao da matria vegetalem carves, resultante da decomposio de vegetais de pequeno desenvolvimento

(musgos e arbustos) num ambiente de gua doce.2.5.2 - Variedades de Carves

MADEIRA

A lenha o combustvel mais comum. Durante sculos, a lenha e o seu derivado ocarvo vegetal - foram praticamente os nicos combustveis conhecidos, tanto para oconsumo domstico, como para a reduzida indstria, inclusive na Metalurgia.

Nos meados do sculo XVIII (1735), foi descoberto o coque metalrgico: - derivado das

hulhas - que passou ento a substituir o carvo vegetal nas regies de hulhasabundantes.


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Com a introduo da mquina a vapor (1775), e principalmente, com a extraordinriaexpanso das aplicaes da mquina a vapor, a partir da chamada RevoluoIndustrial que se iniciou nos primrdios do sculo passado, e as suas conseqnciasna ativao da metalurgia, dos transportes marinhos e ferrovirios, a hulha suplantou a

lenha como o grande combustvel industrial.

A lenha s conservou sua importncia nas regies pobres de hulha, caso que incluitoda a Amrica Latina, em particular o Brasil, onde seu consumo industrial chega acifras superiores a 100 milhes de metros cbicos por ano. Um metro cbico (estere)de madeira pesa em mdia 500 Kg. O seu poder calorfico mdio de 4.000 Kcal/Kg.

O poder calorfico das hulhas em mdia de 6.500Kcal/Kg. Logo, o metro cbico(estere) de lenha, pode ento liberar 4.000 x 500 = 2.000.000 Kcal, enquanto 1 ton. dehulha pode liberar 6.500.000 Kcal. Ento, 1 m de lenha equivale a 0,3 ton. de hulha eos 100 milhes de m de lenha equivaleriam a 33 milhes de toneladas de hulha.

TURFAS

As turfas resultam da decomposio dos vegetais nas lagoas, pntanos, encontrando-se tanto nas formaes contemporneas, como nas recentes da era quaternria. Asmais recentes apresentam-se como uma terra negra ou castanha, ou como massa deestrutura fibrosa, emaranhada de razes, hastes e detritos dos vegetais dondeprovieram.

As mais antigas so mais compactas, de estrutura aleitada, cor castanha. Recm-extradas, so consideravelmente mais midas, com 80 a 90% de gua; secas ao ar,contm ainda de 15 a 30% de gua de embebio. Nesta condio, tm peso varivelde 200 a 250 Kg por m e poder calorfico entre 3.300 a 5.000 Kcal/Kg.

um combustvel fraco, que s interessa s regies onde se encontra, para aplicaesrestritas (fornalhas, cermicas, estufas), embora possa ser prensada em blocos oubriquetes e gaseificada em gasognios.

Algumas podem fornecer semi-coque, com aproveitamento das matrias volteis, porprocesso de destilao a baixas temperaturas. No Brasil, se tem encontrado algumasturfeiras, nas costas baixas dos Estados do Esprito Santo (J ucu) e Rio de J aneiro

(Marambaia).LINHITOS

Os linhitos so carves fsseis mais antigos que as turfas e mais recentes que ashulhas, encontrando-se especialmente nas formaes geolgicas de era terciria.

So constitudos pelos produtos de decomposio de vegetais de certo porte,acumulados e soterrados por fenmenos geolgicos. Apresentam-se em camadasencaixadas em formaes sedimentrias, com espessuras que variam de centmetros adezenas de metros (at 80 metros), podendo ento constiturem reservas de

considervel importncia como acontece nos Estados Unidos e Alemanha.


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HULHAS

As hulhas so o resultado da decomposio de verdadeiras florestas que existiram empocas em que as condies climticas da terra foram extremamente favorveis ao

esplendor da vida vegetal e que foram posteriormente soterradas durante os ciclosgeolgicos. Muitas delas se admite resultarem de enormes turfeiras desta poca deintensa vida vegetal (perodos Carbonfero e Permiano).

Os processos de decomposio se admitem como devidos ao de micro-organismos e fungos, em fases de destruio acrbia e posteriormente em faseanacrbia (fermentao), seguidas ainda pela ao da presso exercida pelosdepsitos minerais que sobre ele depositaram conjugadas ao calor quer do graugeotrmico, quer o gerado nos diastrofismos da crosta terrestre.

Todas estas aes resultaram em transformaes mais ou menos profundas da

primeira matria vegetal: de um lado, estas transformaes se traduziram pelaprogressiva diminuio da umidade (embebio) e dos teores de oxignio e hidrognio(evoluo de compostos volteis) e o decorrente aumento do teor de carbono, de outrolado, por acentuadas transformaes qumicas dos constituintes da matriadecomposta, com o aparecimento de substncias no encontradas normalmente nostecidos vegetais vivos, tais como hidrocarbonetos das sries cclicas, como oantraceno, o benzeno e outros que so importantes substncias de utilizao industrial;por isto mesmo, alm do carbono que o principal constituinte das hulhas, comocombustvel, podem elas fornecer estas importantes substncias, tornando-as assim,importantes fontes de matrias primas de natureza qumica, que so aproveitadascomo subprodutos na destilao das hulhas e empregadas para a fabricao decorantes, anilinas, medicamentos, explosivos, borracha sinttica, solventes etc.

Por isto mesmo, as hulhas assumem considervel importncia industrial, justificando-seo notrio fato de estarem justamente nas regies onde ocorrem em abundncia osmais importantes centros industriais do mundo moderno (Pensylvnia, Ruhr, Inglaterra,Rssia, Frana). Assim, se justifica tambm porque as hulhas se classificam em funodo seu teor de carbono e destes componentes nobres que se desprendem durante adestilao, como "matrias volteis", visto que se desprendem como gases, astemperaturas da destilao (800 a 1.000oC) condensando-se depois alguns comolquido permanecendo outros como gases.

As alteraes na composio dos combustveis naturais slidos e fsseis so umafuno da sua "histria geolgica", isto , no propriamente do tempo, mas da srie defenmenos metamrficos pelos quais tenha passado o depsito geolgico docombustvel, o que se define na literatura em ingls, por "RANK", que significaORDENAO HIERRQUICA.

Assim que as hulhas perdem matrias volteis e se enriquecem em carbono, tantomais elevada seja a sua ordem.

ANTRACITO

O ltimo estgio destas transformaes representado pelo Antracito (do Grego


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ANTRAX = CARVO), que contm o mnimo de umidade e matrias volteis e omximo de carbono. O Antracito tem aspecto cristalino, brilhante, duro mas frgil,fragmentando-se sucessivamente em partculas aproximadamente cbicas oulamelares.

CARVO MINERAL NACIONAL

O carvo mineral do Brasil encontrado nos Estados de Rio Grande do Sul, SantaCatarina, Paran, So Paulo, Gias, Piaui, Maranho, Par e Amazonas. Porm,somente as jazidas dos estados sulinos, principalmente as de Santa Catarina e as doRio Grande do Sul, podem ser lavradas economicamente. Em So Paulo e Paran as

jazidas so nfimas, usadas somente em pequenas termeltricas e em aplicaesindustriais de importncia reduzida.


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03 - PREPARAO DAS MATRIAS PRIMAS

03.1 - RECEBIMENTO DAS MATRIAS PRIMAS

As principais matrias primas consumidas numa siderrgica so minrios de ferro,

carves minerais, fundentes e materiais de gerao prpria.

A CST trabalha hoje com pelo menos uma dezena de fornecedores internacionais decarves minerais. Os mesmos, chegam do exterior ao Porto de Praia Mole, de ondeso conduzidos atravs de correias transportadoras at o ptio de carves eempilhados na forma de fileiras prismticas.Os minrios de ferro so recebidos pelo ramal ferrovirio da CVRD dotado de umvirador de vages, que descarrega o material sobre uma correia transportadora e, esta,os conduz e empilha no ptio primrio, na forma de pilhas prismticas.

Os fundentes, como calcrios calcticos e dolomticos, podem ser, tambm, podem serrecebidos pelo mesmo ramal ferrovirio da CVRD, ou no hopper rodo-ferrovirio; quetambm so conduzidos ao ptio primrio e empilhados da mesma forma que osminrios.

Em todos os ptios, cada pilha deve ser de apenas um material, que pode seranalizado e seus dados registrados no computador indicado para cada um dos casosexistentes.

Fig.3.1 - Esboo do esquema de formao das pilhas

BRITAO

Britao o processo de fragmentar as matrias primas, transformando-as em

grnulos com a granulometria requeri da pelo processo a que se destina. Exemplo: Ocalcrio deve ser britado at atingir granulometria abaixo de 100mm.

MOAGEM

Na moagem o material fragmentado at se transformar em p. Exemplo: O carvomineral, depois de britado, modo at que suas partculas fiquem menores do que0,2mm, ento, passa a poder ser usado na produo da mistura de carves a enfornar,para produzir coque.

PENElRAMENTO


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So operaes feitas em classificadores geomtricos, denominados peneiras ougrades vibratrias, com o fim de separar cada grupo das matrias primas conformeseus respectivos tamanhos. Exemplo: Depois de resfriado e britado, o coque deve sersubmetido a dois classificadores com aberturas de 75 e 20mm; de modo que o coquecom granulometria de 20 a 75mm deve ser usado no alto fomo e o menor que 20mm

na sinterizao.03.2 - CALCINAO

Calcinao a unidade que transforma calcrio em cal pelo seu aquecimento acima de1200C, conforme ilustra a reao a seguir:

CaCO3 . CaO + CO2(calcrio) (cal) (gases)

A cal tem grande importncia na aciaria, visto que, no refino do ao, pode atuar como

fundente, dessulfurante, desfosforante e refrigerante.

A prtica industrial de calcinao pode ser feita em fornos de cuba aquecidos a gasesou pela combusto de carvo vegetal granulado adequadamente misturado ao calcrio.Em escala de produo elevada, como na CST, podem ser empregados fornoscilndricos horizontais giratrios.

A calcinao da CST opera com calcrios calctico e dolomtico, em dois fomoshorizontais com capacidade nominal de 350ton/dia e dimenses com 3,2m de dimetropor 55m de comprimento.

Adio deCalcrio

Sada dos gases

Fig.3.2 - Esquema em corte vertical do forno de calcinao

O material a ser calcinado alimentado na extremidade mais alta do fomo e conduzi da sua parte inferior pela sua rotao reforada pela fora da gravidade, o que permiteuma descida lenta do material, em contra corrente ao fluxo dos gases quentesprovenientes da zona de combusto, promovendo, assim, a dissociao dos

Queimadores1250o C

Cal


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carbonatos, sendo possvel produzir cal calctica e/ou cal dolomtica. A coleta da calproduzida ocorre na extremidade inferior do forno.

A cal obtida no forno horizontal tem granulometria inferior a 40mm e deve sersubmetida a um peneiramento de 9mm, de modo que o oversize segue para a aciaria e

os finos para a sinterizao.Todo o processo de calcinao assistido por equipamentos de proteo ambiental,como filtros, ciclones, chamin e espessador, que sofrem um rigoroso controle demanuteno.

03.3 COQUERIA:Coqueria a unidade industrial que transforma mistura de carves minerais em coque.O coque metalrgico empregado nos altos fornos, onde pode atuar comocombustvel, redutor, fornecedor de carbono ao gusa e permeabilizador da carga.

No custo de produo do ferro gusa, a fatia do coque supera 40%, da a importncia

que lhe conferi da na siderurgia.

O ciclo operacional da coqueria pode ser resumido nas seguintes fases:

Preparao da mistura de carves Enfornamento Aquecimento DesenfornamentoApagamento Preparao do coque Tratamento das matrias volteis.

03.3.1- FLUXOGRAMA DA COQUERIA DA CST.

Alto Forno

Mistura de carves

Gs bruto ( matrias volteis)(25%)

Bateria de coque

Britador Usina de subprodutos

Classificador

Coque grosso ( >75mm)(75%)

Coque fino (


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03.3.2 - PREPARAO DA MISTURA DE CARVES

Os melhores carves minerais usados na produo de coque metalrgico so ashulhas, que so constitudas de carbono fixo, matrias volteis e cinzas.Para a produo de um bom coque metalrgico, deve ser preparado uma mistura de

carves com cerca de 25% de matrias volteis e abaixo de 8% de cinzas.

03.3.3 ENFORNAMENTO.

Uma bateria de fornos de coque com recuperao de subprodutos constituda defornos verticais geralmente de 11 a 15 metros de comprimento, 3 a 7 metros de altura e300 a 550 mm de largura. Suas paredes so construdas de tijolo refratrio de slica, deprojeto especial para evitar a passagem de gases.

Estes fornos so aquecidos por um gs, o qual injetado em uma rede de dutos eestes por sua vez, so conectados aos regeneradores, que alimentam dois fornos de

coqueificao adjacentes. Estes regeneradores so construdos de tijolos refratrios deslica-aluminoso. Sua funo absorver calor dos gases queimados e, posteriormente,ao inverter o fluxo dos gases, eles servem para aquecer o ar que ir ser usado paracombusto.

O nmero de fornos numa bateria bastante variado e pode chegar a ter 200 fornos, ecada forno tem portas removveis para possibilitar a retirada do coque incandescentecom o uso da mquina desenfornadora.

Um fator importante na operao de uma bateria o tempo de coqueificao, que,geralmente, varia entre 16 a 18 horas.

A CST possui trs baterias com 49 fornos cada uma delas, totalizando 147. Umacmara de coqueificao mede 40 a 45cm de largura por 4 a 7m de altura 7 a 15m decomprimento. No topo do forno, existem 3 a 5 furos por onde feito o carregamento damistura de carves e uma abertura destinada ao recolhimento das matrias volteis.


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1- Correia transportadora 4- Fornos (retortas) 7- Duto de matrias volteis2- Silo principal 5- Rampa de descarga3- Carro alimentador 6- Vago de apagamento

Fig.3.3 Esboo de uma bateria de fornos(retortas) de uma coqueria

Fig.3.4 Viso geral de uma coqueria. No primeiro plano, as instalaes de britagem e

peneiramento do coque.


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Fig.3.5 Esquema de um forno (retorta) e seus principais acessrios.

Fig.3.6 Esquema de um forno Gun-Flue com converso de meia parede.


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Fig.3.7 Esquema de um forno com duplo par de canais.

Fig.3.8 Esquema do processo de coqueificao.

03.3.4 - AQUECIMENTO/COQUEIFICAO

O aquecimento do carvo enfornado indireto, pois, o calor gerado nos dutos deaquecimento distribudos no interior das paredes que separam uma retorta da outra.Durante a coqueificao a mistura de carves aquecida a 1100C, numa cmara semcirculao de ar, dotada de uma abertura superior, por onde saem as matrias volteis,

que so recolhidas, pois, so de grande valor.Desta forma, a coqueificao consiste em submeter uma mistura de carves de


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caractersticas adequadas a uma destilao (aquecimento em ausncia de ar). Estadestilao provoca a liberao de gases e o aparecimento de um resduo slido,poroso, infusvel, basicamente constitudo de carbono, que o coque.

Quando o carvo carregado dentro da cmara (forno), o mesmo, entra em contato com

as duas paredes aquecidas e o calor transmitido, por conduo, para o centro dacarga. De cada parede surgem duas superfcies planas isotrmicas, que caminhampara o centro da carga.

At as isotermas de 300o C, a mistura de carves permanece slida, liberando somentevapor dagua e poucos gases (CO etc).

Entre 300 e 500o C, a mistura amolece e torna-se fluida devido grande liberao dematria voltil. O material situado entre estas isotermas forma uma camada "envelopeplstico", ocorrendo a o primeiro estgio da coqueificao.

Entre 500 e 900o C, a mistura perde fluidez e as partculas se unem formando o semi-coque. A seguir, o processamento das reaes finais de condensao edesidrogenao, caractersticas do segundo estgio da coqueificao, transformam osemi-coque em um material com apenas 1% de matria voltil chamado coque .

A velocidade de a avano das isotermas no seu caminho desde a parede dos fornosat o centro da carga constitui o "coking-rate" e a coqueificao est terminada com oencontro das duas frentes plsticas.

Na coqueria da CST, o tempo de enfornamento de 16h e 30min.

A B CA pouco depois do carregamento,B cerca de metade do ciclo de coqueificao,C coalescncia final (mxima presso de coqueificao).

Fig.3.9 Esquema mostrando o deslocamento da camada plstica durante a formaodo coque.


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03.3.5 - DESENFORNAMENTO

Quando no sai mais matria voltil, ento, o coque est pronto e deve serdesenfornado. As 2 portas so abertas e por uma delas introduzido o mbuloempurrador, que empurra o coque para fora, pela outra porta, de modo que o coque

incandescente cai dentro de um vago de transporte.

Fig.3.10 Esboo de um decarregamento do coque incandescente

03.3.6 - APAGAMENTO

O coque deve ser apagado imediatamente, para impedir sua queima, o que pode serfeito a mido ou a seco.

03.3.6.1 - Apagamento a mido

No apagamento a mido, o vago carregado posicionado sob a torre de apagamento,onde o coque apagado com fortes jatos de gua, gerando um consumo de 400 litrosdgua por tonelada de coque resfriado.


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Fig.3.11 esquema de uma torre de apagamento mido

03.3.6.2 - Apagamento a seco.

A CST a nica usina siderrgica das Amricas que emprega apagamento a seco.

O processo de extino a seco do coque (COKE DRY QUENCHING - CDQ) se iniciacom o desenfornamento do coque incandescente dentro de uma caamba especial,revestida com placas de ferro fundido e com fundo falso, disposta sobre umaplataforma tracionada por uma locomotiva eltrica.

Aps o carregamento, a caamba conduzida pela locomotiva eltrica at a ponte deiamento e, por meio de um dispositivo de transferncia (cremalheira), posicionadasob a ponte, na parte inferior da torre de iamento.

Atravs da ponte de carregamento a caamba iada at o topo da torre. A seguir aponte faz a translao com a caamba ainda cheia parando sobre a tremonha. Ao sebaixar a caamba sobre a tremonha seu fundo falso se abre dando passagem docoque para o interior da cmara. A mesma operao se efetua inversamente parafechar a cmara.

O coque incandescente carregado na pr-cmara a uma temperatura em torno de1050o C, desce para a cmara de resfriamento onde entra em contato com a correntegasosa ascendente, sendo resfriado.

A pr-cmara desempenha duas importantes funes:


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a - Absorve as variaes na alimentao do coque, proporcionando uma geraoestvel de vapor.

b - Homogeiniza as caractersticas do coque, retirando o restante de matria voltil,passando assim por um processo de super coqueificao com permanncia de

aproximadamente 1 hora.

A descarga do coque, com a temperatura em torno de 180o C faz-se na parte inferiorda cmara, atravs do sistema de descarga alternado, e com o compartimentopressurizado com N2, que permite descarregar o coque sem deixar escapar o gscirculante ou gs de resfriamento.

O apagamento do coque propriamente dito se processa, soprando o gs deresfriamento na parte inferior da cmara, passa por em sistema de distribuio e sobeem direo a parte superior, absorvendo o calor do coque e atingindo a temperaturade aproximadamente 800o C. O gs recolhido por 32 canais dispostos em torno daparte superior da cmara, passando por um coletor primrio onde as partculas maioresso retidas. A seguir o gs conduzido para a caldeira onde cede seu calor mesma,produzindo vapor de 23 Kg/cm e 350o C que movimenta algumas bombas do CDQ.

O gs sai da caldeira j com sua temperatura reduzida a aproximadamente 180o C,passa por um conjunto de ciclones onde so retidas as partculas finas de p e atravsdo soprador reconduzido cmara de resfriamento. O p retido no coletor e nociclone transportado pneumaticamente para um silo. Alm do sistema dedespoeiramento do gs circulantes descrito acima, existem dois outros que coletam aspoeiras geradas no carregamento e na descarga do coque.

Desta forma, O coque incandescente de um novo carregamento que introduzido nacmara de extino recebe o gs ascendente de nitrognio numa temperatura abaixode 160C.


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Fig.3.12 Processo de extino a seco do coque (COKE DRY QUENCHING - CDQ)

03.3.7 - PREPARAO DO COQUE:

Depois de frio, o coque deve ser britado e peneirado a 75 e 20mm. O coque com 20 a75mm mandado para o alto forno e o menor que 20mm para a sinterizao.

03.3.8 -TRATAMENTO DAS MATRIAS VOLTEIS:

Cerca de 25% da mistura de carves se transforma em matrias volteis que, depoisde tratadas podem ser usadas na prpria usina ou vendidas.

A CST aplica um pequeno tratamento as matrias volteis, de modo que 17% domaterial enfornado se transforma em gs de coqueria, COG, alm do misto, que umamistura composta de gua amoniacal (98,7%), alcatro (1,0%) e borra (0,3%).

Todo o material voltil conduzido atravs de tubulaes a uma srie deequipamentos, podendo passar pelos seguintes processos:

Processo de separao do COG e decantao do alcatro da gua amoniacal

Processo de resfriamento do COG


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Processo de precipitao eletrosttica de partculas de alcatro Processo de absorode amnia.

Processo de destilao da amnia e concentrao da gua amoniacal

Processo de combusto da amnia.

Processo de absoro de naftaleno e Processo de exausto de COG

O gs de coqueria pode ser empregado nas unidades de aquecimento da prpriausina, na produo de energia termoeltrica e vendido para indstrias do ramo doscarboderivados.


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03.4 - PELOTIZAO

O desenvolvimento da pelotizao at os nossos dias baseou-se numa srie defatores, entre os quais seria oportuno destacar os seguintes:

1. O sucesso alcanado pelos norte-americanos na concentrao e aglomerao (porpelotamento) de seu minrio de baixo teor metlico, o taconito.

2. As perspectivas de exausto das reservas de minrio de alto teor.

3. A melhoria dos ndices operacionais dos altos-fornos com o emprego deaglomerados, substituindo-se gradativamente os minrios naturais.

4. A racionalizao do aproveitamento dos finos de minrio de ferro, oriundos da lavra,do peneiramento e do manuseio.

5. A participao de novos fornecedores de minrio no mercado internacional, quetornou a competio mais acirrada e exigiu melhor qualidade das matrias-primas.

6. A evoluo da tcnica de operao dos altos-fornos, sobretudo no que se refere aocuidado na preparao da carga.

Esses fatores, evidentemente, no atuaram de forma isolada, mas houve influnciasimultnea de vrios deles no decorrer dos ltimos trinta anos.

03.4.1 - DESCRIO DO PROCESSO

As pelotas consumidas nos altos fornos da CST so provenientes das usinas depelotizao da CVRD que adota o seguinte processo de produo:

O processo industrial inicia-se com a descarga da composio de vages contendo asmatrias-primas nos viradores de vages, apresentando a distribuio adequada dasmatrias-primas: ultra-finos de minrio de ferro proveniente de Itabira-MG e calcrio.

Atravs de correias transportadoras, estas matrias-primas sero transportadas at optio de finos para estocagem, formando uma mistura com composio qumica e

granulomtrica pr-determinadas para a produo de pelota com as caractersticasnecessrias exigidas pelo mercado consumidor.

De forma genrica, o processo de pelotizao nas usinas de a Tubaro apresenta trsfases distintas:

- Preparao da matria-prima- Formao de pelotas cruas- Processamento trmico.

A preparao da matria-prima consiste em processar o minrio recebido das minas,

de modo a lhe dar caractersticas necessrias para se fazer a pelota crua. Incluem-se


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nesta fase as seguintes operaes: recuperao de matriaprima do ptio, moagem,espessamento/homogeneizao, filtragem.

A formao da pelota crua, fase chamada pelotamento, uma das mais importantes. a transformao do minrio, j pulverizado e misturado com o aglomerante, a uma

determinada umidade, em pelotas cruas.

O processamento trmico, feito no forno de grelha contnua, permite, pelo aumentogradativo de temperatura, dotar as pelotas de uma alta resistncia fsica e depropriedades metalrgicas apropriadas para utilizao nos altos-fornos.

Descreveremos a seguir, com alguns detalhes, as diferentes etapas do processo depelotizao.

03.4.2 PTIO DE MATRIA-PRIMA

O empilhamento da matria-prima (pellet-feed) feito por uma "empilhadeira mvel",com capacidade de 6.000t/h,que deposita os diferentes tipos de minrio em camadassucessivas nas propores definidas pelo produto final desejado. O calcrio introduzido durante a formao da pilha na proporo de 13kg/t de minrio acapacidade mdia do ptio de cada usina de 200 mil toneladas.

O controle da composio qumjca e granulomtrica da pilha de alimentao feitocom auxlio de computador. O resultado das anlises qumicas e granulomtricas decada trem de 10.000 t comunicado ao sistema de computao que informa, por suavez, qual o teor mdio que dever ter o prximo trem para manter a pilha dentro doslimites especificados.

A alimentao da usina processa-se a partir de uma recuperao de caambas, comcapacidade de 1.400t/h,que transfere o pellet-feed para os silos de alimentao dosmoinhos, mediante um sistema de correias transportadoras.

O sistema foi projetado de tal modo que o conjunto de operaes de estocagem erecuperao conduz perfeita homogeneizao dos diferentes tipos de minrioconstituintes da pilha.

Recentemente, passou-se a acrescentar calcrio e carvo ou minrio, antes de seu

encaminhamento aos moinhos.


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Fig.3.13 - Empilhamento de pellet feed.

03.4.3 MOAGEM

A moagem dos finos de minrio de ferro feita a mido, em circuito fechado, em duaslinhas paralelas de moagem, com capacidades individuais de 225t/h.

Cada linha compreende um silo com a capacidade de 900t, uma mesa alimentadora,uma correia transportadora dotada de balana, um moinho de bolas e um grupo de hi.drociclones de 500 mm de dimetro.

Da mesa alimentadora, o minrio cai numa correia de alimentao do moinho de 5 mde dimetro x 10m de comprimento, girando a 12,6rpm, o equivalente a 68% de suavelocidade crtica.

Cada moinho tem uma carga de 300 t de corpos moedores (bolas). A porcentagem deslidos no moinho, que mantida com adio de gua na entrada, de 70%.

Antes de a polpa moda ser encaminhada ao espessador, ela passa por um grupo dehidrociclones que separaram os finos fora de especificao, fazendo-os retornar

juntamente com uma parcela da gua que forma uma mistura, para a alimentao dosmoinhos. A polpa resultante, com menor umidade, ento encaminhada para oespessador.

A alimentao dos ciclones exige uma porcentagem de slidos da ordem de 45%;assim, na sada do moinho adiciona-se mais gua, e essa polpa, constituda de gua,minrio e, eventualmente, calcrio e carvo, bombeada para o grupo dehidrociclones, onde feita a classificao: a parcela do material suficientemente fino,abaixo de 325 mesh, conduzida ao espessador; o resto retorna ao moinho pararemoagem.


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03.4.4 ESPESSAMENTO E HOMOGENEIZAO

A polpa procedente dos hidrociclones, com cerca de 20% de slidos, recebida em umespessador com 50m de dimetro, com a finalidade de aumentar a porcentagem deslidos e recuperar a gua para retorno ao processo. Do espessador, a polpa, agora

com 70% de slidos, bombeada para tanques de homogeneizao com capacidadede 1200 m3.

Agitadores rotativos no interior de cada tanque mantm os slidos em suspenso eauxiliam a homogeneizao da polpa, minimizando as variaes das caractersticasfsicas e qumicas do material.

A gua de transbordamento no espessador reconduzida aos moinhos por um sistemade tanque e bombas de recalque. Do tanque, a polpa bombeada para a seo defiltragem, atravs de uma bomba de velocidade varivel. Um sistema de controle porradiao, que comanda a velocidade da bomba, controla automaticamente a

porcentagem dos slidos.

Fig.3.14 - Espessador e tanques de homogeneizao da CVRD.

03.4.5 FILTRAGEM

A operao de filtragem tem por finalidade reduzir a umidade da polpa proveniente dostanques de homogeneizao.

A filtragem a vcuo feita em nove conjuntos de filtros a disco, de eixo horizontal.Cada conjunto composto de 10 discos em paralelo, de 2,5 m de dimetro, cujafinalidade reduzir a gua da polpa de 30% para 8,7%. Aps esta operao, a polpa denominada polpa retida.

A essa polpa retida mistura-se usualmente uma determinada quantidade de calhidratada (cerca de 20 a 30 kg/t) ou de bentonita (5 a 6 kg/t), que exercero o papel de

aglomerante no processo de pelotamento.


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A uniformizao da mistura realizada em misturadores cilndricos rotativos, querecolhem a produo de polpa retida dos filtros. Em seguida, a mistura endereadaaos discos de pelotamento, por meio de transportadores de correias.

A seguir, a polpa retida ser transportada por correias transportadoras at os silosdos discos de pelotamento.

03.4.6 PELOTAMENTO

a formao da pelota crua, que ainda no recebeu o tratamento trmico. Aimportncia da fase de pelotamento se deve ao fato de que uma boa qualidade dapelota crua fundamental para a fase seguinte. Faz-se o pelotamento em discos com7,5m de dimetro, que giram a 16rpm com uma inclinao de 48 a 550 e comcapacidade de processamento de 120t/h de polpa retida. A polpa vai ao disco pormeio de um sistema de silo dosador, balana e desagregador.

Com uma umidade bem determinada, por ao do aglomerante e da capilaridade,formam-se pequenos ncleos esfricos, que vo crescendo pelo efeito de "bola deneve". Quando a pelota chega a um determinado dimetro, entre 8 e 18mm, ela saiautomaticamente do disco, caindo numa correia receptora.

Essas pelotas, chamadas pelotas cruas, apresentam pouca resistncia quandomanuseadas; por isso, so levadas ao forno por correia de baixa velocidade,observando-se pequenas quedas nas transferncias. Na entrada do forno uma peneirade rolos elimina a parcela menor que 6 mm, que retorna ao processo.

Essa peneira de rolos alimentada por um transportador especial, o qual permiteregular a distribuio das pelotas na entrada do forno, de modo a manter uniforme aaltura da camada na grelha.

Fig.3.15 - Disco de pelotamento.


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03.4.7 QUEIMA

A queima da pelota crua no forno da usina promove o tratamento trmino necessriopara que as pelotas adquiram alta resistncia mecnica e as caractersticasmetalrgicas necessrias para sua utilizao em alto-forno de usinas siderrgicas.

O forno onde feito o tratamento trmico da pelota crua constitudo por uma grelhacontnua, sistema Lurgi-Dravo, semelhante a uma grelha de sinterizao, comdimenses de 3,5m x 129m.

Nesse processo trmico, as pelotas adquirem alta resistncia mecnica ecaractersticas metalrgicas apropriadas para utilizao no alto-forno.

O forno dividido em cinco setores, correspondendo s fases:

secagem ascendente secagem descendente preaquecimento e queima ps-queima resfriamento

Nas secagens ascendente e descendente, a camada de pelotas cruas de 42 cm recebeum fluxo de gases quentes, resultando em total eliminao de gua livre; a temperaturachega a 300o C.

Em seguida, a pelota crua entra na regio de pr-queima e na de queima, onde

queimadores colocados nas partes laterais aumentam a temperatura gradativamente,at atingir 1350oC.

Saindo dessa fase, as pelotas recebem um fluxo de ar frio que provoca seuresfriamento at cerca de 100C, na descarga do forno. Esse ar se aquece e usadona.zona de secagem e queima, recuperando parte do calor.

A fim de se proteger a grelha e de se obter melhor permeabilidade da carga,fundamental para uma boa queima, as pelotas cruas no so carregadas diretamentesobre a grelha, mas sobre uma camada recirculante de pelotas j queimadas com 8 cmde espessura. Tambm as laterais da grelha so protegidas por esse tipo de camada.

Ventiladores de grande volume (40.000 Nm3/min.) so responsveis pelo fluxo do ar ede gases nas diferentes fases do forno.

A

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