459 - Jorge Arturo Montes Cano_jociel José Milanez - Evoluçao Da Produçao e Da Qualidade Das Pelotas de Reduçao Direta Na Samarco Mineração

7/25/2019 459 - Jorge Arturo Montes Cano_jociel José Milanez - Evoluçao Da Produçao e Da Qualidade Das Pelotas de Reduçao Direta Na Samarco Mineração

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684

EVOLUÇAO

DA

PRODUÇAO

E

DA QUALIDADE

DAS PELOTAS DE

REDUÇAO

DIRETA

NA

SAMARCO

MINERAÇAO

RESUMO

JORGE

ARTURO

MONTES CAN0

1

JOCIEL ｊ

MILANEZ

2

A

SAMARCO MINERAÇÃO S/A

opera ,

desde

1977, uma

us ina de p e lo t i

zação do

t i po

Lurgi-Dravo, loca l izada em Ponta Ubu, MunicÍpio

de Anchieta - ES.

com capacidade

nominal de produção de 5.000.000

TMS/ano de pe lo tas queimadas.

Durante os 9

anos de

operação

da

Usina

de Pelo t ização ,

a

Samar

co desenvolveu

t ipos de

pe lo tas

de

redução d i r e t a

para

o proces

so Hyl

e Midrex. -

Este t rabalho apresenta

a

evolução

da

produção

e

da

qua l idade

das pe lo tas

de


a o a r t i r de

1977

na Usina de

Pelo

t i zação da

SAMARCO MINERAÇAO S/A. -

As

pe lo tas de

redução d i r e t a atualmente produzidas têm um grau

de

ace i t ação

elAvado

no

mercado in te rnac iona l . o

que r e f l e t e

o

a l to

n íve l

de qual idade

alaançado.

1



685

I .

INTRODUÇAO

A

Samarco Mineração S/A opera desde 1977 um

complexo

i n d u s t r i a l de

benef ic iamento

de

min i r io

de

fe r ro

hemat i t i co in feg rado

com

Mina

Usina de Concentração, l oca l i zada no

munic ip io

de Mariana

-

Estado

de

Minas

Gera is e

Usina de Pelo t i zação /Por to ,

loca l izada em

Ponta

Ubu,

munlc ip io

de

Anchie ta

- Estado

do

Esp i r i t o Santo.

As duas unidades i n d u s t r i a i s

são i n t e r l i gadas por

um mineroduto

com 396 Km de ex tensão .

A capacidade

anua l de

produção do

complexo

i

de

2,2

milhÕes de to

ne ladas

de

concent rado

f inos

e 5 milhÕes

de

tone ladas de pe lo tas

queimadas ;

des t a s ,

a tua lmente , 45% correspondem a

pe lo tas

para os

processos de redução

d i r e t a .

A Samarco tem concent rado seus es fo rços em ､ desde o i

n i c i o

da

operação a t r a v i s de um programa de i nves t igação de manei

ra

progress iva ,

pe lo t a s para serem

u t i l i z a d a s

nos processos de r e

dução

d i r e t a ;

para le lamen te den t ro des t e programa

de

ot imização de

qua l idade , p rodu t iv idade

e

redução de cus tos

operac iona i s ,

ｯ

dos

pe las r e s t r i ç õ e s

de

d i spon ib i l idade

de pe t ró l e o , desenvolveu -

se

exper i ênc ias e implementou-se a l t e rna t ivas energf , t icas para ｲ



686

mm,

depois

de br i t ada .

2)

CONCENTRAÇJI.O

A concentração

do

minér io

cons i s te

de

moagem

pr imár i a ,

ciclonagem

para

separação do

m a te r i a l a rg i l o s o e

f lo tação ca t i ôn i ca

para re

duz i r a s í l i c a do concent rado a níve i s

que

atendam às espec i f i ca

çÕes do consumidor. O produto da

f lo tação

é s ubmetido a uma moa ·

gem secundár ia .para

se

conseguir um concent rado f ino , cu ja

granu

lometr ia se ja

apropr iada para o

processo

d e

pe lo t ização .

Ne s te

processo de concentração, o

minér io

é enriquecido , elevando-se de

52

para 68% o

t eor

de

fe r ro .

Após a

moagem

s ec undária , o mate r ia l

é levado aos

espessadores , para

t o rnar

densa a polpa a

ser

t r ans

fe r ida

para os

tanques

de armazenamento

e , em s

eguida ,

bombeada '

a t ravés do mineroduto.

3) TRANSPORTE PELO MINERODUTO

Com capacidade de

t ranspor te

de 12 milhões d e toneladas

por

ano ,

o

mineroduto dispõe de apenas duas es t ações de bombeamento:uma

no

i n í c io da tubu lação e a outr.a a 154 Km d e d i s t ânc i a . Há também ､

as

es t ações

de

vá lvu las

que têm

o duplo ob j e t i v o

de

reduz i r a

ca



687

cuo, do t i po de d i scos ve r t i c a i s . Esta operação produz um concen -

t r ado

com

cerca de 9,0

a

9,5% de

umidade,

dest inado,

em

pa r t e , pa

ra

a

pe lo t ização

e o

r e s t an t e

para

a expor tação

d i r e t a .

O

concentrado

a

ser pe lo t izado recebe

ad i t i vos ,

t a i s

corno ca l

h i

dra tada , bentoni ta

e carvão, e a

segui r

é t ranspor t ado

por

c o r r e i

as a té

8

s i l o s que alimentam os discos de pelotarnento,

para a

for

mação de

pelo tas

cruas .

5)

ENDURECIMENTO

DAS

PELOTAS

Dest inadas

ao

forno de pe lo t ização , as pe lo tas cruas passam an tes

pelos ro los c l a s s i f i cadores , onde são penei radas para

ob t e r - se

urna

granulornetr ia uniforme

ent re

9,5

a

16,0 mm. t es t e produto que ｩ

então, a l imen ta r

o

forno de endurecimento, do t i po de gre lha con t i

nua, com

704 m

2

de á rea ú t i l

e

88 caixas de vento.

O

tempo de pro

cessamento é de

aproximadamente

40 minutos,

at ingindo uma tempera

t u r a

máxima

de 1.320QC, obt ida por combustão de

óleo BPF e

carvão.

As

pelo tas

queimadas são es f r i adas

e

t r anspor tadas

para o

pá t i o de

estocagem.

As

pelo tas

e

os concentrados f inos

podem

ser produzidos

simul tâneamente

e es tocados em á reas

separadas por meio de

uma

em



688

TABELA 1 - Pelo tas Produzidas para Processos de Redução Direta-(TMS)

ANO TIPO

HYL

TIPO MIDREX TOTAL

1977/78

438.285

-

438.285

1979

533.590 386.405 919.995

1980

330.990

608.060

939.050

1981

421.360 324.310

745.670

1982 286.610 377.880 664.490

1983

-

365.440 365.440

1984

95.640 449.090 544.730

1985

426.960

1.053.340 1.480.300

1986 825.000 1. 280.000 2.105.000

TOTAIS 3.358.435 4.844.525 8.202.960

IV. CONSIDERAÇOES NO

DESENVOLVIMENTO

DO PROGRAMA DE PESQUISA

ADITIVOS.

No i n í c io da operação da us ina o único ad i t i vo u t i l i zado e ra a ca l

hidra tada . Nestas condições as

propr iedades f í s i ca s

e metalúrg icas

das

pe lo tas não

eram s a t i s f a t ó r i a s , par t indo-se , en t ão , para os

t rabalhos

de

pesquisa com u t i l i zação

de bentoni ta ,

out ros

t i pos de



689

2) CAL HIDRATADA

A ca l virgem recebida é processada

na

us ina

de h id ra t ação . In i c i a l

me nte e ra

usada

a ca l

c a l c í t i c a ,

mas a

p a r t i r

de 1981 passou-se a

consumir

ca l

dolomí t ica . As pesquisas , a

níve l de

l abora tór io e ig

d u s t r i a l ,

demonstraram

que as pe lo tas com a

ca l

dolomít ica

têm

me

nos tendência à colagem durante a redução e podem se r reduz idas à

maior temperatura . A adição de dolomita

incrementa

o

conteúdo

de

MgO nas

pe lo tas

e consequentemente o conteúdo

de

MgO na escór ia na

f ab r icação

do

aço,

o

que

cont r ibu i

para

uma

diminuição

no

desgas te

do r e f r a t á r i o

dos

fornos

da

ac i a r i a .

A

ca l

virgem

dolomít ica

é

or iunda

de são

Paulo

e Espí r i to

Santo ,

t ranspor t ada por rodovia e ao

chegar

à us ina , os caminhões são a

mostrados

e anal i sados para

e f e i t o

de

con t ro le

de

qual idade.

A

t axa

de consumo é

de

11 Kg/ton de pe lo tas t i po Midrex e 26Kg/ton

de

pe lo tas

do

t i po

Hyl.

Estão sendo rea l izados t es t e s i ndus t r i a i s com

ca l cá r i o dolomí t ico

em

subs t i t u i ção

à

ca l

h id ra t ada .

TABELA

3 - Qualidade da Cal

Hidra tada

e Calcár io Dolomít ico



690

O

carvão

minera l receb ido é submetido à

moagem

para se r

adicionado

e misturado com o

concentrado.

Pos ter iormente ,

com

a

implantação

do

forno-p i lo to

( "po t -g ra t e" )

,em

1984,

fo i conduzido

um programa de t e s t e s de adição de

carvão em

d i fe ren t e s percen tagens

nas

pe lo tas de redução d i r e t a . O re su l tado

dos

t 0s

t es

determinou o uso do

carvão

a

níve l indus t r i a l

começando

com

uma taxa

de

6,0 Kg/ton

de pe lo tas

no i n i c io

de

1985 e

ｩ

tando progress ivamente a té 15 Kg/ton de

pe lo tas

desde novembro de

1985.

Acima

d i s to , or ig inava um incremento i ndese jáve l de s í l i c a

nas

pe lo tas . Como era de se espe ra r , a

porosidade

teve um aumento

de

12%; uma

melhoria

no va lo r

da

r e s i s t ênc i a à

abrasão ;

uma

l i g e i

ra queda na

r e s i s t ênc i a

à compressão; uma l i ge i r a diminuição na

densidade

das

pe lo tas e uma

s i g n i f i c a t i v a

.redução no

consumo

de ó

leo

combust ível

em torno

de

26%,

gerando um

aumento na

ｰ

de de

13%.

(Fig. 2).

A combustão

do

carvão

dentro das

pe lo tas d i s t r i b u i mais uniforme

mente o ca lor na camada de pelo tas

dentro

da ｧ de

modo

que

a

camada i n f e r io r

tende a t e r ·sua têmpera mais próxima àquela da ca



691

c r i t i r i o s

de qual idade i a condiç io prã t i ca e necess i r1a .

Em v i s t a d i s to a Samarco implantou mitodos e

t e s t e s

que s io u t i l i

zados

ro t ine i ramen te

para

ava l i a r

a

qual idade

das

.pelotas

produzi

das

em

concordância

com

os

usuãr ios de reduç io d i r e t a .

Obter a qual idade

requer ida

nem

sempre

i o

su f i c i en t e ,

i

necessá

-

r i o tambim que ｾ se j a gerenciada e aperfe içoada . A Fig . 3 expõe

as ex igênc ias , c r i t é r i o s de qual idade e os

t e s t e s

rea l izados

na

Sa

marco.

VI. IMPORTÂNCIA DAS CARACTER STICAS QU MICAS, F SICAS E METALÚRGI

CAS

DAS

PELOTAS PARA REDUÇÂO DIRETA

1)

CARACTER STICAS QU MICAS

Com

o

avanço da

t ecnologia nos processos de reduçio d i r e t a , a com

pos ição

química das

pe lo tas

tem

uma

grande

importância

na

produçio

do

fe r ro esponja como mat i r i a

prima para os

fornos da ac ia r i a na

composição

do aço.

Devido a que nos fornos de reduç io d i r e t a o oxigénio é r e t i r ado

dos

óxidos de f e r ro , todas as

impurezas e ganga

e s t a r i o

presen tes



692

TABELA 6 -

Carac t e r í s t i ca s Químicas

das Pelo tas

lO

Período

20

Período

COMPOS.

1977

a 1981 1981

a

1986

QUÍMICA PELOTAS COM CAL PELOTAS COM CAL

(%)

CALCÍTICA DOLOMÍTICA

HYL

MIDREX HYL

MIDREX

Fe

66,40 67,35 66,95 67,70

Si02

1,60 1,60 1,30 1,30

Al203

0,95 0,95 0,90

0,90

I

aO

2,25

1,00 1,30 0,60

MgO 0,25 0,15 0,80 0,35

p

0,030 0,030 0,025 0,025

s

0,008 0,005 0,005 0,004

Bas(2)

1,40

0,60

1,00

0,45

Cu

0,0016

0,0016 0,0016 0,0016

Mn

0,03 0,03 0,03 0,03

Ti02 0,05 0,05 0,05 0,05

V205 0,01 0,01 0,01 0,01



693

.

TABELA

7

- C a r a c t e r í s t i c a s

F í s i cas

das Pelo tas

TAMANHOS

TUMBLE

ABRASÂO COMPRESSÂO

+

16,0

-16,0mm

-9,0mm

-6 ,3 +6,3mm

-0,5mm

l(g

/pe l .

mm

;t

9,0mm +6,3mm

mm

6,0

87,0

6,3

0,7

95,0

4,5 322

Um

novo

s is tema de

ro los c l a s s i f i cadores a

se r

ins ta lado em agôs to

des te

ano,

com

maior

á rea de

peneiramento ,

permi t i rá

a

produção

de

pe lo tas

de

tamanhos

muito

mais

uniformes

e

com

menor

quant idade

a -

inda de

f inos .

3) CARACTERÍSTICAS

METALÚRGICAS

São

de

pr imord ia l impor tãnc ia nos

processos

de


as

c a ra c t e r í s t i c a s

meta lú rg icas

das

pe lo tas para

a

produção

de fe r ro

esponja

como

matér ia

prima

na

f ab r icação

de

aço.

As c a ra c t e r í s t i c a s

meta lú rg icas das

pe lo tas

Samarco

a t i ng i ran

g ra -

dat ivamente

um elevado

grau

de

qual idade

o

qual

permite uma boa

a -

ce

i t a ç ã o

pelos

consumidores.

A

qual idade

meta lú rg ica

é

medida a t ravés

de t es t e s

de

l a bo ra tó r io



694

b) Testes em Cestas

Os

t e s t e s

em ces ta s são

rea l i zados

nos r ea t a re s

das

d i f e ren t es us i

nas

em condições

normais de

operação para comparar as c a r a c t e r í s t l

cas do produto da c e s t a

com

a carga

t o t a l

do

ｾ

A Tabela 9

mostra

alguns re su l t ados

de

t e s t e s

de ｣ repor tados pe las us i

nas.

A Tabela

10

mostra as

observações

gera i s

sobre

os

re su l tados

de o

peração ,

quando

a al imentação

dos

r ea t a re s

cons i s te

de

pe lo tas

Sa

marco.

Tabela 9 -

Tes t

es de

Cesta

CARACTER STICA

REATOR

MIDREX

REATOR

HYL

(ESTÂTICO)

(média) (média

dos

níveis)

Metal ização

(%)

95,0 91,6

Carbono

(%)

2,0 2,1

Aglomerados

Nenhum

Nenhum

'

Finos

Mínimo

Mínimo

I

ompressão(Kg/p)

90 90



695

VII .

CONCLUSÃO

1)

A qual idade

química,

f í s i c a

e

metalúrg ica

das

pe lo tas

de

redu

-

ção d i re ta

atualmente

produzidas pela

Samarco

reúnem os

r equ i s i t o s

para seu uso nos

fornos de redução

e

subsequente

produção

de fe r ro

esponja

co

mo matér ia prima nos fornos de

ac i a r i a .

2) O cont ro le de qual idade , a disponib i l idade e u t i l i zação do for

no-p i lo to ( "pot -gra te" )

somados

aos

procedimentos

de t e s t e s ,

perm _

tem

ã Samarco f ab r i ca r produtos de

a l to

grau d e

qual idade.

3)

A redução d i r e t a como

a t iv idade

indus t r i a l ca rac t e r i za a ｮ

za dos

insumos

fe r rosos em

suas

múl t ip l as

formas

para

seus

proces

sos ; por tan to , se percebe

a

necess idade que

a Normatização In t e rna

c iona l de

Tes tes

se j a implantada

ent re consumidores e produtores ,

usando sempre a base

c i en t í f i c a ,

t ecnológica e l abo ra to r i a l .

4) Qualquer

que se j a

o

processo

u t i l i zado

na

produção do aço, sua

performance

é en te dependente da qual idade

das matér ias

p r i -



696

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697

fiGURA 1

FLUXOGRAMA DE

MIN E

CONCENTRAC.O



29

o

w

_J

·o

w

o

o 25

c >

c >

w

Q.

'

o

ｾ

:>

'

o

c >

20

Kg TON. P.Q.

n.1Sih

630

I

I

w

o

4t

o

>

600

1-

:>

o

o

g:

570

5 10

15

Kg TON.

P.Q.

CARVÃO

FIGURA 2

EFEITO

DA

ADIÇÃO

DE

CARVÃO NA PRODUTIVIDADE E CONSUMO

DE

ÓLEO

NO

FORNO

DE

ENDURECIMENTO

"



o

o

a:

<(

::e

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11)

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ｾ

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O

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w

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ｾ

Ｚ

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ｧ

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o.,

ｾ

o.,

;:g

699



700

FIGURA 4

DISTRIBUIÇÃO

DA

RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO

DE

PELOTAS

QUEIMADAS V.S. PELOTAS REDUZií•AS

30

<

20 I

::

lO

1/)

o

ｾ

<

-

KG MÉDIA

'

PELOTAS

QUEIMADAS

J

O RESISTÊNCIA A COM PRESSÃO ( KILOS l



90

80

70

o

60

•

o

cu

._

50

l

o

40

l

oC

< >

::J

o

30

&l

a:

L&l

o

j

20

( )

10

20

40

60

90 '00

120

140

160

180

TEUPO

(

MIN.)

FIGURA 5

GRAU

DE

REDUÇÃO DE PELOTAS TIPO MIDREX

COM CAL DOLOMÍTICA

E CALCÍTICA

-..

o

....



20,

l :

Kt

/

1

:Kt

· 1

·R

1

·R

'

10

9

//

ｾ

o

•<

.).

;:

o

.....

a:

rt

4

3

2

Ｑ

o

10

20

30

40 50 60

70

80

90

100

110

TEMPO(MIN.)

FIGURA 6

RESULTADOS DE REDUCIBILIDADE DE PELOTAS TIPO HYL A 800°C E 950°C

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