UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

Estudo preliminar do uso de finos de topo na formul ação de sínter

para o alto forno.

SHAM DE SOUSA OLIVEIRA

MARABÁ-PA 2009

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Sham de Sousa Oliveira

Estudo preliminar do uso de finos de topo na formul ação de sínter

para o alto forno.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a Faculdade de Engenharia de Materiais da Universidade Federal do Pará como parte dos pré-requisitos para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Materiais, Orientado pelo Prof.º M.Sc. Clesianu Rodrigues Lima.

Marabá

2009

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Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação ( CIP) Biblioteca da UFPA, CAMAR II, Marabá, PA

Oliveira, Sham de Sousa

Estudo preliminar do uso de finos de topo na formulação de sínter para o alto forno / Sham de Sousa Oliveira; orientador, Clesianu Rodrigues Lima. — 2009.

Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Federal do Pará, Campus Universitário de Marabá, Faculdade de Engenharia de Materiais, Marabá, 2009.

1. Siderurgia - Marabá (PA). 2. Ferro - Indústria - Marabá (PA). 3. Ferro fundido. 4. Resíduos industriais - Reaproveitamento. I. Lima, Clesianu Rodrigues, orient. II. Título.

CDD: 22. ed.: 669.1098115

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Estudo preliminar do uso de finos de topo na formul ação de sínter para o alto forno.

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado a Faculdade de Engenharia de Materiais da Universidade Federal do Pará como parte dos pré-requisitos para obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Materiais, Orientado pelo Prof.º M.Sc. Clesianu Rodrigues Lima.

Data de aprovação: 22/06/2009 Banca examinadora: ___________________________ - Orientador Prof.º M.Sc. Clesianu Rodrigues Lima. Universidade Federal do Pará ___________________________ Prof.º M.Sc. Alacid do Socorro Neves Universidade Federal do Pará __________________________ Prof.° Dr. Reginaldo Sabóia de Paiva Universidade Federal do Pará

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho aos meus pais Maria Leny de Sousa Oliveira e Antonio de

Sousa Oliveira, aos meus irmãos Fillype e Lucas, enfim, a esta família maravilhosa

que Deus me deu e que no decorrer de todos estes anos sempre me demonstraram um

carinho e um amor incrível, além da força e encorajamento que lhes são peculiares.

Sham de Sousa Oliveira

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AGRADECIMENTOS

• Primeiramente agradeço ao meu bom Deus, ser que sempre está comigo e que

nunca falha.

• Aos meus amigos que graças a Deus são tantos que eu não conseguiria escrever

o nome de todos nesta página.

• Ao professor, orientador e amigo Clesianu Rogrigues Lima pela incondicional

ajuda e colaboração para a realização deste trabalho.

• A minha querida namorada Polyanne Lima pela força e dedicação.

• Ao meu pequeno “GRANDE” amigo Adalberto Paixão pelas valiosas informações

prestadas.

• Ao Quarteto Advento que me aproxima do amigo Jesus com o trabalho que

realizamos me trazendo paz e mansidão.

• Aos professores da FEMAT pelos ensinamentos e valiosos conselhos.

• A minha grande e linda família.

Obrigado a todos pela grande contribuição!

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SUMÁRIO RESUMO 09 LISTA DE TABELAS 10 LISTA DE FIGURAS 11 1. INTRODUÇÃO

2 OBJETIVO

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Processos de aglomeração

3.2 PELOTIZAÇÃO

3.3 BRIQUETAGEM

3.4 NODULIZAÇÃO

3.5 SINTERIZAÇÃO

3.6 PROCESSOS DE SINTERIZAÇÃO

3.6.1 A evolução do processo de sinterização

3.6.2 Etapas do processo de sinterização

3.6.3 Fenômenos físicos e químicos

3.6.4 Matérias primas para sinterização

3.6.5 Sínter para alto fornos

3.6.6 Principais constituintes de uma sinterização

3.6.7 Principais características exigidas para o sínter

3.6.8 Mecanismo de sinterização

3.6.9 Zonas de sinterização

3.6.10 Avaliação técnica do sínter

4. REUTILIZAÇÃO DE REJEITOS SIDERÚRGICOS

4.1 LAMA DE ALTO FORNO

4.2 PÓ DE BALÃO

5. ANALISE QUALITATIVA DO SÍNTER NO ALTO FORNO

6. MEIO AMBIENTE

7. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE GUSA

8. ALTERAÇÃO NO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE SÍNTE R

9. CONCLUSÕES

10. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

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RESUMO

Com o grande aumento da produção de gusa e com isso o aumento dos insumos

gerados durante o sistema de lavagem de gases do alto forno, a empresa siderúrgica

USIMAR, encontrou na sinterização um meio financeiro e ecologicamente viável para o

reaproveitamento da lama e do pó de balão oriundos deste sistema. Este trabalho vem

trazer uma análise preliminar do uso principalmente destes dois insumos, pó e lama de

alto forno, no processo de sinterização da USIMAR, trazendo economia de mais de 30%

do consumo de moinha no leito de sinterização, diminuição de impactos ambientais,

utilização de até 70% do sínter no leito do alto forno diminuindo com isso o consumo de

carvão e demais fundentes responsáveis pela produção de ferro gusa.

PALAVRAS CHAVES : Sinterização, insumos, leito, sínter, alto forno.

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LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 - Balanço de material para produção de um dia sem pó de balão

Tabela 3.2 - Análise química do sínter

Tabela 4.1 - Análise química da cinza da lama de alto forno.

Tabela 4.2 - Análise de pó de exaustão de alto forno a carvão vegetal

Tabela 4.3 - Análise química das cinzas de pó de um alto forno a carvão vegetal

Tabela 5.1 - Produção de sínter para um dia com adição de pó e lama

Tabela 5.2 - Consumo de matéria prima para uma tonelada de gusa sem sínter

Tabela 5.3 - Consumo de matéria prima para uma tonelada de gusa utilizando 60%

de sínter como matéria prima de Ferro

Tabela 5.4 - Consumo de matéria prima para uma tonelada de gusa utilizando 70%

de sínter

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LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1 - Sistema de Pelotização.

Figura 3.2 - Máquina de briquetagem.

Figura 3.3 - Esquema de uma sinterização Greenwalt.

Figura 3.4 - Esquema de uma sinterização Dwigth-Lloyd.

Figura 3.5 - Planta de uma mine – sinterização contínua.

Figura 3.6 - Fluxograma do processo de sinterização

Figura 3.7 - Estoque de sínter feed.

Figura 3.8 - Estoque de calcário

Figura 3.9 - Moinha.

Figura 3.10 - Sínter.

Figura 3.11 - Silos de estocagem de material para sinetrização

Figura 3.12 - Correias dosadoras.

Figura 3.13 - Correia transportadora.

Figura 3.14 - Vista do misturador e pelotizador da sinterização.

Figura 3.15 - Silo de bedding

Figura 3.16 - Silo de mistura.

Figura 3.17 - Rolo de mistura do material a ser sínterizado.

Figura 3.18 - Panelas com material a ser sínterizado.

Figura 3.19 - Panelas com material a ser sínterizado.

Figura 3.20 – Fotografia de um forno de ignição.

Figura 3.21 – Quebrador de sínter.

Figura 3.22 – Sínter pronto para ir pra o alto forno.

Figura 4.1 – Sistema de lavagem de gás de topo do alto forno

Figura 4.2 – Lama de alto forno.

Figura 4.3 - Esquema do coletor de pó de balão para limpeza do gás de topo do alto-forno.

Figura 5.1 - Gráfico demonstrando o consumo de matéria prima para uma tonelada de gusa sem a utilização de sínter.

Figura 5.2 - Gráfico demonstrando o consumo de matéria prima para uma tonelada de gusa com 60% de sínter.

Figura 5.3 - Gráfico demonstrando o consumo de matéria prima para uma tonelada de gusa com 70% de sínter.

Figura 7.1 - Esquema de um alto – forno e suas principais zonas de transformação.

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Figura 7.2 – Proporção em massa do que entra e sai de um alto-forno.

Figura 8.1 – Gráfico mostrando a economia de moinha com a adição de pó de balão.

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1. INTRODUÇÃO

O aumento da produção de gusa por alto forno e o maior controle granulométrico

dos minérios de ferro levou a uma geração excessiva de finos. O acumulo deste

excesso de finos gerado se transformou, posteriormente, em um sério problema para as

empresas mineradoras e produtoras de gusa. Da necessidade de se solucionar este

problema, originou-se o processo de aglomeração de finos de minérios de ferro, na

forma de sínter (TORRES, 1986).

O setor siderúrgico gera uma variedade de resíduos sólidos, efluentes líquidos e

emissões gasosas nas suas diversas etapas de processamento. Com relação aos

resíduos sólidos, pode – se destacar as escórias, pós, lamas e carepas. Dependendo do

tipo de resíduo ele pode ser retornado ao processo, como fonte de energia, matéria-

prima para produção de aço, comercialização como co – produto ou por precauções

ambientais (PACHECO, 1997).

O processo de sinterização para altos fornos consistem na adição de um

fundente (finos de calcário ou areia silicosa, além dos finos de coque) aos finos de

minério, levando o conjunto a um forno para fundir a mistura. Após o resfriamento e

britagem, obtém-se como resultado do processo, o sínter, isto é, partículas sólidas de

dimensão média superior a 5 mm (DIAS, 1998).

A produção de sínteres com qualidade química, mecânica e metalúrgica elevada,

associada a uma alta taxa de produtividade e baixo consumo de energia, está

relacionada, entre outros fatores, com a qualidade intrínseca dos minérios de ferro,

fundentes e outros materiais empregados na mistura a sínterizar. Na maior parte das

usinas siderúrgicas brasileiras, o sínter é produzido a partir de uma mistura composta

por alguns minérios, onde são separados e dosados conforme o cálculo de leito de

fusão (CAPORALI, 1998).

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2. OBJETIVO

Este trabalho tem por objetivos mostrar as técnicas de aproveitamento de finos

gerados na indústria siderúrgica, assim como dar uma abordagem geral do processo de

sinterização e avaliar o aproveitamento do pó e lama gerados nos sistemas de lavagem

de gás do alto forno.

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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 PROCESSOS DE AGLOMERAÇÃO

A própria mineração, o transporte e a movimentação do minério de ferro,

produzem uma quantidade considerável de “finos de minérios” que não podem, dessa

forma, serem utilizados em altos – fornos, para tanto, torna – se necessário aglomerar

estes finos em massa porosa que atendam aos requisitos exigidos pelos altos – fornos

(TCS, 2005). São quatro os principais processos de aglomeração:

Pelotização ------------ Pelotas

Briquetagem ----------- Briquetes

Nodulação ------------- Nódulos de minério

Sinterização ----------- Sínter

3.2 PELOTIZAÇÃO

A pelotização consiste em aglomerar finos umedecidos de minério na forma de

pequenas bolas (Pelotas). O processo consiste em moer finamente o minério, em

seguida adiciona – se água e aditivos (Aglomerante, geralmente a bentonita) em

seguida os finos assim preparados são levados para dispositivos mecânicos (Figura 3.1)

na forma de tambor, cone ou disco, que por meio de rotações produzem as “pelotas

cruas”. Estas pelotas possuem baixa resistência mecânica e então são levadas para os

fornos de cozimento onde por elevação de temperatura, as pelotas são endurecidas

atingindo alta resistência mecânica (MOURÃO, 1992).

Figura 3.1 - Sistema de Pelotização (VALE, 2009).

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3.3 BRIQUETAGEM

É o mais antigo método de aglomeração de finos de minério. A briquetagem

consiste em moer o minério, em seguida adiciona – se um aglomerante e promove – se

a compressão em moldes podendo ou não haver fornecimento de calor (ALMEIDA,

2005).

Segundo ALMEIDA (2005), os briquetes são confeccionados em prensas

cilíndricas (Figura 3.2). Em linhas gerais, consiste de duas matrizes cilíndricas em aço

de alta tenacidade, girando em sentido contrário, as quais apresentam em sua periferia

reentrâncias semi – ovóides correspondentes à metade de um briquete. Com a rotação

das matrizes, essas reentrâncias chegam uma em frente às outras, enchem – se e

comprimem certa quantidade de mistura, que sai depois inferiormente na forma de um

briquete ovóide.

Figura 3.2 - Máquina de briquetagem (P&H, 2009).

3.4 NODULIZAÇÃO

A nodulização pode ser considerada como uma variedade de sínterizações

desenvolvidas em fornos rotativos cilíndricos assim como a mais indicada para

aglomeração de poeiras de fornos. Os aglomerados obtidos denominam – se nódulos e

são como o sínter, fragmentos de vários tamanhos com acentuadas porosidades.

Consiste em carregar em forno rotativo cilíndrico, semelhante aos usados na fabricação

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de cimento, uma mistura úmida de finos de minério, moinha de coque ou carvão vegetal

(cerca de 2%) e eventualmente fundentes, em contra corrente com os gases da

combustão levada a efeito com bom excesso de ar. À medida que a mistura progride no

forno, tem – se nela a seqüência: secagem, pré – aquecimento, queima do combustível

e oxidação parcial na parte final do forno, após queima completa da moinha de coque

ou carvão vegetal (TCS, 2005).

3.5 SINTERIZAÇÃO

A sinterização é o mais importante dos processos de aglomeração. Possibilita

além do aproveitamento dos finos de minérios, o aproveitamento dos finos de coque, pó

e lama provenientes do sistema de limpeza dos gases do alto – forno.

Existem cinco principais processos de sinterização que se classificam em:

Dwight - lloyd

Continuo Lurgi

Greenwalt (figura abaixo)

Descontínuos Sueco

Maço – usado para minérios não ferrosos

A sinterização pelo processo Greenwalt (Figura 3.3), é de difícil controle

operacional e de baixa produtividade. Neste processo a mistura a sínterizar é disposta

em setores basculáveis com fundo grelhado, sobre uma camada de material protetor

denominado bedding (GTD, 2004).

O processo Dwigth-Lloyd (Figura 3.4), consiste numa máquina de sínter continua

onde contem uma série de setores montados em cadeia contínua, apoiados sobre rodas

e possuindo o fundo grelhado através do qual é aplicada a exaustão e sobre o qual é

colocada a mistura a sínterizar (LAMAS, 1993).

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Figura 3.3 - Esquema de uma sinterização Greenwalt (MINITEC, 2005).

Podemos dizer que, metalurgicamente, todos os processos se baseiam no

mesmo princípio.

Figura 3.4 - Esquema de uma sinterização Dwigth-Lloyd (MINITEC, 2005).

A sinterização consiste, essencialmente, em após misturar e homogeneizar um

conjunto de matérias-primas (entre elas, os finos de minérios de ferro) contendo certa

umidade, submeter à mistura a uma semi-fusão a temperaturas na faixa de 1200 a 1400 oC. O produto resultante desse processo é denominado sínter. O sínter é, então,

utilizado como matéria-prima para o alto-forno. Quando o processo de sinterização é

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bem conduzido, o sínter obtido pode ter propriedades metalúrgicas melhores que as do

minério granulado As matérias-primas para o processo de sinterização são: finos de

minérios de ferro, finos de carvão vegetal ou coque e adições. (BRADASCHIA, 1986).

Segundo ARAÚJO (1997), o minério de ferro que possui características físicas e

químicas para a produção do sínter é denominado sínter feed. As suas principais

características são a distribuição granulométrica e o poder de aglomeração a frio.

Geralmente, a distribuição granulométrica do minério de ferro para sinterização é:

- 100 % do material abaixo de 10 mm;

- 45 a 60 % do material entre 1 e 10 mm;

- menos de 15 % abaixo de 200 mesh (0,074 mm)

Quanto às características químicas, a preocupação maior para os minérios

brasileiros é manter baixos os teores de Al2O3 e constantes os teores de SiO2. Os finos

de carvão vegetal ou coque atuam como combustíveis e a sua função é de gerar o calor

necessário para o desenvolvimento das reações de aglomeração. Normalmente, estes

materiais são utilizados na faixa granulométrica de 2 a 5 mm. Segundo BRADASCHIA

(1986), as reações 1 e 2 de queima do carbono contido no carvão vegetal ou no coque

com o oxigênio do ar são expressas por:

C(s) + ½ O2(g) = CO(g) + calor (1)

C(s) + O2(g) = CO2(g) + calor (2)

Nas adições são utilizados materiais que reagem com o minério de ferro durante

o processo e que são responsáveis pela formação dos principais compostos, que vão

dar resistência mecânica ao sínter. A adição mais importante é a cal, CaO, que é usada

em granulometrias abaixo de 3 mm (ARAÚJO FILHO, 1986).

Alguns resíduos gerados nas próprias usinas siderúrgicas, tais como o pó de alto-

forno, lama e a carepa de laminação (rica em FeO), também podem ser usados como

adições na sinterização. Existem basicamente dois processos de sinterização. Um deles

é intermitente, tendo como unidade de produção uma panela basculável com fundo de

grelha e forno de ignição móvel. O outro processo é contínuo, emprega uma esteira

rolante com fundo de grelha e forno de ignição fixo (ARAÚJO, 1997).

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De acordo com Minelli (1985), a sinterização se desenvolve de maneira idêntica

nos dois processos e envolve a realização das seguintes etapas:

- Carregamento da unidade de produção, panela ou esteira, de modo intermitente

ou contínuo, com a mistura a sínterizar;

- Ignição do combustível sólido na superfície superior da mistura, usando um forno

de ignição;

- Sucção do ar através da mistura. Esta sucção é feita de cima para baixo, usando

um sistema de exaustão;

- Aglomeração propriamente dita. A frente de combustão, inicialmente localizada

no topo da mistura a sínterizar, é transportada para o fundo da panela ou esteira

pelo fluxo de ar succionado. Ao longo dessa frente de combustão, ocorrem as

principais reações de sinterização que provocam a aglomeração e dão resistência

ao sínter. Quando a frente de combustão atinge as grelhas, todo o combustível da

mistura já deve ter sido queimado, provocando uma semi-fusão e aglomerando

todo o material carregado na panela ou esteira;

- Tratamento mecânico do sínter. O sínter é originalmente obtido na forma de

grandes blocos resultantes da aglomeração. Esse material é britado e peneirado. A

fração com tamanhos superiores a 6 mm constitui o sínter para o alto-forno. A

fração inferior a esse tamanho é recirculada no processo e é denominada finos de

retorno.

3.6 PROCESSOS DE SINTERIZAÇÃO

Existem dois tipos de sinterização; sinterização contínua e sinterização

descontínua. O processo contínuo (Figura 3.5) é o mais utilizado atualmente nas

principais siderúrgicas da região e o processo descontínuo praticamente não se usa

mais devido ao seu difícil controle operacional e sua baixa produtividade. No processo

contínuo, a mistura à sínterizar é disposta em setores basculáveis (panela) com fundo

grelhado, sobre uma camada de material protetor (bedding). Feito o carregamento das

panelas, adapta-se a exaustão através da camada de mistura. Após terminado o

processo de sinterização, as panelas basculam o produto que será então, resfriado e

beneficiado granulometricamente, dando origem ao sínter (LIMA, 2008).

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Figura 3.5 - Planta de uma mine – sinterização contínua (MINITEC, 2003).

3.6.1 A evolução do processo de sinterização

No inicio do processo industrial de sinterização, o objetivo era o aproveitamento

dos finos de minérios de ferro gerados na própria mina ou nas instalações de tratamento

mecânico, e também, dos rejeitos industriais (pós, resíduos sólidos finos etc.) de

maneira a transformá-los em material de granulometria maior que pudessem ser

utilizados nos altos - fornos. O sínter produzido somente com minério de ferro era de

baixa redutibilidade porque continha muita faialita, oriunda da sílica da ganga de

minérios. As adições de fundentes, principalmente calcário e quartzo, eram feitas

diretamente no alto forno, trazendo como inconveniente, um aumento no consumo de

combustível, tanto pela deficiência de redutibilidade da carga metálica, quanto pela

calcinação do calcário dentro do alto forno, devido o custo com combustível (VIEIRA,

2003).

Segundo Figueredo (1984), o processo de sinterização evoluiu no sentido de se

produzir um sínter que já contivesse todos os fundentes necessários no alto-forno.

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Surgiu então, na década de 50, sínter auto-fundente, que possui maior redutibilidade,

contribuindo para reduzir o consumo especifico de combustível no alto forno. Essa

preocupação de redução de energia, também se estendeu a sinterização buscando-se,

ao final da década de 70, a obtenção de teores mais baixos de FeO, no sínter chamado

heterogêneo, diminuindo a parte fundida, mantendo o núcleo, e propiciando redução no

consumo de energia e elevação da redutibilidade. Todos esses aspectos de qualidade

química e física do sínter também se fazem necessários, mesmo para elevadas

produções na sinterização, visando suprir os alto fornos, cujas capacidades foram

aumentadas gradativamente até 10.000t/dia de gusa.

3.6.2 Etapas do processo de sinterização

O processo de sinterização consiste em submeter à mistura a uma operação de

fusão parcial redutora-oxidante, a uma temperatura entre 1250 e 1350o C. Basicamente,

os minérios de ferro, fundentes, adições, sínter retorno e combustíveis sólidos,

convenientemente dosados e devidamente umidificados (a umidade é importante para

controlar a permeabilidade da camada e para dar a mistura certa resistência mecânica)

são misturados em equipamentos adequados (misturadores) e carregados na unidade

de produção (panelas ou esteira contínua) (ARAÚJO, 2000).

O calor gerado em um forno, sobre o leito, promove a queima de combustível da

superfície e, o ar succionado por um sistema de exaustão, passa a queimar todo o

combustível disseminado na mistura. A frente de combustão progride até o fundo do

leito, pelo fluxo de ar succionado, e os gases quentes gerados promovem a vaporização

da água, decomposição dos carbonatos e hidratos (calcário, dolomita, Ca(OH)2, Fe2O3.

nH2O, etc.), a redução parcial de minérios de ferro e provoca a fusão parcial das

partículas que permanecem ligadas por uma matriz de escoria formada. A continuidade

da sucção do ar permite o resfriamento do bolo, obtendo-se, assim, um aglomerado de

minério de ferro denominado sínter. Após o resfriamento final e classificação

granulométrica conveniente, o sínter é considerado produto para o alto forno, e será

consumido em proporções adequadas em sua carga metálica (CASCUDO, 2000).

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3.6.3 Fenômenos físicos e químicos

Segundo o curso da MINITEC IV (2005), o mecanismo de sinterização de

minérios de ferro é determinado pelo desenvolvimento de dois fenômenos distintos:

� Fenômeno físico de transferência de calor da camada superior

para a camada inferior do leito de sinterização, proporcionada pela sucção

forçada de ar, criando uma frente térmica, cuja velocidade de propagação é

proporcional à vazão de ar. Depende da altura de camada, umidade e

granulometria da mistura, condicionamento da mistura, densidade de

carregamento e intensidade de ignição, dentre outros;

� O fenômeno químico de combustão contido na mistura a sínterizar

que, produzindo calor, gera uma frente de reações químicas, cuja evolução é

função da reatividade e da quantidade de combustível, da umidade e composição

química da mistura. A seguir (Figura 3.6), esquema de um processo de

sinterização:

Figura 3.6 - Fluxograma do processo de sinterização (MINITEC II, 2005).

3.6.4 Matérias primas para sinterização

As principais matérias primas para sinterização são:

a) MINÉRIO DE FERRO

O termo mais conhecido para minério de ferro preparado para sinterização é

sínter feed (Figura 3.7), com características físicas e químicas adequadas, atualmente

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busca-se conhecer, também, as suas características micro estruturais, que apresentam

grande influencia no poder de aglomeração a frio do minério e na qualidade final do

produto. Sob o aspecto químico, o minério deve atender ao requisito fundamental do

balanço de massa para o alto forno, no que diz respeito ao teor metálico e

principalmente de impurezas como fósforo, enxofre, sódio, potássio e zinco que devem

ser mínimas. A sílica no minério é caracterizada como SiO2 disseminada e livre, que

estará disponível para reagir e formar escória. Basicamente o minério é o maior

responsável pelo teor de SiO2 do sínter, portanto, como a percentagem de SiO2 afeta os

itens de qualidade, sua alteração deve ser avaliada com critérios. Ocorre também,

limitação do teor de Al2O3 devido principalmente seu efeito na resistência do sínter e

também restrição do alto forno. No tocante ao aspecto de granulometria, o minério deve

possuir uma distribuição adequada e abaixo de 6 mm (SOARES, 2001).

Figura 3.7 – Estoque de sínter feed.

b) FUNDENTES

De acordo com PEREIRA (2003), os fundentes são utilizados na produção de

sínter auto-fundente para conferir a qualidade química, física e metalúrgica adequadas

ao sínter no alto-forno. Normalmente são utilizados como portadores de CaO: calcário,

dolomita e cal como portadores de MgO: dolomita e serpentinito(dunito).

i) Fundentes portadores de CaO - O CaO é o composto fundamental na escorificação da

sílica presente na ganga dos minérios e nas cinzas dos combustíveis, formando também

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os ferritos de cálcio presentes na estrutura desejada do sínter básico. É oriundo da

decomposição do calcário (Figura 3.8), ou da dolomita durante o processo de

sinterização ou da cal adicionada desta forma. Com relação á sua qualidade química da

fonte portadora, é desejável o máximo teor de CaO, limitando o teor de SiO2 e

principalmente enxofre.

Figura 3.8 – Estoque de calcário.

ii) Fundentes portadores de MgO - tais fundentes têm a função de incorporar o MgO ao

sínter auto-fundente, para propiciar a escoria do alto-forno níveis compatíveis com o

controle de fluidez e o poder dessulfurante. Normalmente são usados:

� serpentinito - trata-se de um silicato hidratado Mg3.SiO5.(OH)4 cuja

adição afeta o teor de SiO2 do sínter, exigindo um maior controle desse composto

no minério.

� dolomita – é uma adição carbonatada e, portanto com baixo teor de

SiO2 favorecendo a utilização de uma gama maior de minérios, porem, implica

em consumo maior de combustível no processo. Ressalta-se que a dolomita

prejudica a resistência a frio do sínter

c) COMBUSTÍVEL SÓLIDO

Moinha de carvão vegeta (Figura 3.9) e/ou coque são os combustíveis sólidos

mais utilizados nas sínterizações, porém, existem outras alternativas já testadas e

usadas em sínterizações que são: antrácito, coque de petróleo etc. É importante que a

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moinha apresente teor elevado e estável de carbono fixo, além de grande estabilidade

granulométrica (ARAÚJO FILHO, 1986).

Figura 3.9 – Moinha.

d) LIGANTES

Tais substâncias contribuem para formar e manter os micro-aglomerados da

mistura, formados durante a pelotização. Um primeiro ligante importante é a água, que

atua devido á tensão superficial sobre as partículas finas “molhadas”, mantêm os micro-

aglomerados enquanto a mistura esta fria. Com a evaporação da água, a estrutura do

micro-aglomerado é mantida pela cimentação da cal (calcário) adicionada ao processo.

Daí dizer que a cal é um ligante que favorece a aglomeração a quente (MINITEC III,

2005).

e) ADITIVOS

São materiais adicionados ao leito para conferir ao sínter alguns elementos /

compostos químicos conforme a necessidade do alto-forno. Por exemplo, o minério de

manganês é adicionado para conferir ao gusa o teor de Mn requisitado pelo aço

(CAMPOS, 1984).

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3.6.5. Sínter para alto fornos

O processo de sinterização surgiu da necessidade de aproveitamento de finos

gerados nas minerações. Estes finos não podem ser consumidos em altos fornos, pois

prejudicam a permeabilidade da carga destes reatores, que exigem granulometria

grossa o suficiente para seu perfeito funcionamento (maior que 6,35 mm), considerando

a condição de permeabilidade, mas não tão grosso que não possibilite tempo suficiente

de reação química de redução (menor que 40 a 50 mm, dependendo do alto – forno).

Daí a importância do processo de sinterização, que aglomera estes finos e gera um

produto com granulometria adequada, além de permitir a incorporação de importantes

componentes químicos em sua formulação, tais como fundentes, manganês, titânio, etc

(COLPAERT, 1974).

A produção do sínter (Figura 3.10) é definida pelo seguinte grupo de materiais: os

fundentes (calcário, dolomito, serpentinitos, etc), os ligantes (cal e água), os finos de

minério de ferro (também chamados de “sínter feed”), combustível sólido (moinha de

carvão vegetal), e os resíduos, tais como a lama e o pó de coletores de altos – fornos. A

definição da proporção de mistura destes materiais é de suma importância para a

definição da qualidade do sínter produto. O processo de produção de sínter inicia

quando matérias primas e insumos são adicionados por silos dotados de balanças

dosadoras para formar a mistura a sínterizar (PITASSE, 2001).

Figura 3.10 - Sínter

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3.6.6 Principais constituintes de uma sinterização

a) SILOS DE ESTOCAGEM

Conjunto de equipamentos (Figura 3.11) utilizados para armazenar as diversas

matérias primas, que serão utilizadas para compor o leito de fusão determinado,

normalmente possui capacidade suficiente para permitir a operação das sínterizações

durante 24 horas sem abastecimento.

Figura 3.11 – Silos de estocagem de material para sinetrização

b) CORREIAS DOSADORAS

Pequenas correias transportadoras (Figura 3.12), que tem por finalidade fazer a

pesagem contínua de cada matéria-prima, essa matéria – prima vem diretamente dos

silos de estocagem onde estão os materiais a serem sínterizados e que serão dosados

de acordo com o pedido no leito. A velocidade dessas correias são variáveis para se ter

uma pesagem precisa.

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Figura 3.12 – Correias dosadoras

c) CORREIAS TRANSPORTADORAS

As correias transportadoras (Figura 3.13)Tem por finalidade transportar as

matérias primas, reciclar o retorno de processo, destinar o sínter bruto para

beneficiamento mecânico e transportar o sínter produto para o local de armazenamento.

Figura 3.13 – Correia transportadora

d) MISTURADOR E PELOTIZADOR

Este equipamento tem por finalidade misturar (homogeneizar) as diversas

matérias primas e aglutinar as partículas mais finas sob a forma de micropelotas. O

misturador (Figura 3.14) é composto de um tambor constituído de anéis de aço

estrutural, revestido com chapas de desgaste em aço. A primeira metade do tambor é

provida de palhetas de aço que tem por finalidade misturar e homogeneizar. A segunda

metade totalmente lisa é realizada a adição de água de forma controlada para permitir a

formação de micropelotas.

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O misturador é suportado por rodas de apoio dispostas de duas em duas e

acionadas por conjunto eletro mecânico e montado com um ângulo de inclinação de

mais ou menos dois graus.

Obs: Em algumas sínterizações são usados dois misturadores, onde no primário

se faz a homogeneização e no secundário(pelotizador) a micro-aglomeração

(micropelotas).

Figura 3.14 – Vista do misturador e pelotizador da sinterização.

e) SILO DE BEDDING

O silo de Bedding (Figura 3.15), esta localizado anterior ao silo de mistura e tem

por finalidade fazer a estocagem do material que irá proteger o grelhado das panelas.

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Figura 3.15 – Silo de bedding

f) SILO DE MISTURA

Equipamento (Figura 3.16), que faz parte do sistema de carregamento das

panelas de sínter. A fim de se ter continuidade operacional da máquina de sínter caso

haja parada em equipamentos do sistema de mistura, existe o silo de mistura que deve

ter volume para suportar paradas de até 15 minutos.

Figura 3.16 – Silo de mistura.

g) ROLO DE MISTURA

Equipamento que faz parte do sistema de carregamento das panelas, cuja

finalidade é distribuir uniformemente a mistura a sínterizar. A mistura contida no silo é

distribuída para a máquina através da rotação deste rolo (Figura 3.17). Uma boa

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distribuição da mistura sobre as panelas determina a permeabilidade na máquina e as

características do processo de sinterização.

Figura 3.17 – Rolo de mistura do material a ser sínterizado.

h) PANELAS

As panelas (Figura 3.18) são equipamentos destinados à produção de sínter. A

mistura a sínterizar é deposita sobre as mesmas através do rolo de mistura de forma

uniforme sobre a camada de bedding que já foi distribuído anteriormente sobre o

grelhado.

Figura 3.18 – Panelas com material a ser sínterizado

i) GRELHADO

São barras dispostas na parte inferior das panelas (Figura 3.19) e são de

fundamental importância, pois o mau estado do grelhado torna irregular o leito da

panela. As barras de grelha servem para fazer com que o ar succionado pelo exaustor,

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passe com facilidade através da camada a sínterizar, há também a necessidade de reter

o material depositado nas panelas da máquina, portanto a distancia entre duas barras

deve ser de 5 a 7 mm.

Figura 3.19 – Panelas com material a ser sínterizado.

Na operação da sinterização os grelhados têm fundamental importância, devendo

ser mantidos limpos, ou seja, livres de cascão e completos para evitar perdas de

mistura, desgaste do rotor do exaustor e perda de produção.

j) FORNO DE IGNIÇÃO

O forno de ignição (Figura – 3.20), é um forno de câmara revestido ou não de

massa refrataria e dotado de queimadores a gás que, em reação com o ar soprado pela

ventoinha produz chamas, através dos queimadores, que queimam a superfície da

camada de mistura. Sua função é dar partida ao processo de sinterização. A ignição tem

como objetivo:

� Propagar a queima da moinha de maneira uniforme, elevando a

temperatura da camada superficial, permitindo sua combustão;

� Melhorar a resistência da camada superficial;

� Reduzir consumo de combustível.

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Figura 3.20 – Fotografia de um forno de ignição.

k) QUEBRADOR DE SÍNTER

Equipamento (Figura 3.21) usado para quebra do bolo de sínter quente e/ou já

resfriado - o que é feito com a finalidade de reduzir os grandes blocos que saem da

panela, a pedaços de tamanho manuseáveis de no máximo 300 mm. Naturalmente esta

britagem provoca a formação de finos que são separados juntos com as partes não

sínterizadas do “bolo” no peneiramento.

Figura 3.21 – Quebrador de sínter