FACULDADE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS DE CONSELHEIRO LAFAIETE
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE MINAS
EDUARDO JOSÉ DINIZ
PELOTIZAÇÃO DE MINÉRIO DE FERRO
CONSELHEIRO LAFAIETE
2014
EDUARDO JOSÉ DINIZ
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Pelotização de Minério de Ferro, Notas de estudo de Engenharia de Minas
Como ocorre o processo de pelotização
Tipologia: Notas de estudo
2014
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Compartilhado em 02/04/2014
eduardo-diniz-28 🇧🇷
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FACULDADE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS DE CONSELHEIRO LAFAIETE
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE MINAS
EDUARDO JOSÉ DINIZ
PELOTIZAÇÃO DE MINÉRIO DE FERRO
CONSELHEIRO LAFAIETE
EDUARDO JOSÉ DINIZ
PELOTIZAÇÃO DE MINÉRIO DE FERRO
Trabalho apresentada à Faculdade Presidente Antônio Carlos - UNIPAC/ Conselheiro Lafaiete, como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Processamento Mineral II. Orientador: Prof. Weslley Assis.
CONSELHEIRO LAFAIETE
SUMÁRIO:
1 INTRODUÇÃO................................................................................................................. 2
2 A NECESSIDADE DA PELOTIZAÇÃO........................................................................ 3
3 PELOTIZAÇÃO................................................................................................................
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................... 10
1. INTRODUÇÃO
A Pelotização consiste na mistura úmida de finos de minério de ferro concentrados na fração menor que 0,148 mm com quantidades pré-definidas de aglomerante, óxidos básicos e energéticos, seguida de rolamento em disco ou tambor, que pela ação da tensão superficial de capilaridade, promove a formação de um aglomerado esférico de tamanho entre 8 e 18 mm, as pelotas, que depois de submetidas a um tratamento térmico específico , apresentam elevada resistência mecânica ao manuseio, e propriedades metalúrgicas superiores, quando submetidas ao processo de redução.
A Pelotização de minério de ferro é um processo relativamente novo em comparação coma história da mineração e metalurgia que datam da idade da pedra. Desenvolvido no início do século XX, o processo de Pelotização de minério de ferro foi criado inicialmente com o objetivo de aproveitar os finos de minério de ferro gerados durante sua lavra e beneficiamento e que não eram aproveitados nos processos de redução devido a sua dificuldade de manuseio e transporte, e principalmente, por diminuir a permeabilidade dos gases redutores no interior dos altos-fornos. Além disso, os materiais finos eram carreados pelo fluxo de gases durante o processo de redução, gerando grande quantidade de emissão de poeira na atmosfera.
2. A NECESSIDADE DA PELOTIZAÇÃO
Por muitos anos, os minérios carregados nos altos-fornos eram britados e parcialmente classificados na mina ou nas usinas siderúrgicas e assim, enquanto a fração grosseira (lump ore) era carregada, a fração fina acumulava-se continuamente em pilhas e bacias, sem uso econômico viável. Naquela época, a busca pelo aproveitamento desta fração fina do minério de ferro foi importante para o desenvolvimento das tecnologias de aglomeração que conhecemos nos dias de hoje, como são os casos da Sinterização e Briquetagem. Neste contexto, inicialmente foi desenvolvido o processo de Sinterização, que aproveita os finos de minério de ferro com distribuição granulométrica composta de frações de tamanho desde 1,0 mm até 0,15 mm, e após alguns anos, surgiu o processo de Pelotização como uma alternativa à Sinterização, para aproveitamento das frações menores que 0,15 mm
3. PELOTIZAÇÃO
O volume de minério pelotizado no Brasil participa com 35% do mercado internacional de pelotas. A indústria brasileira de pelotas é competitiva é competitiva tanto no mercado Europeu quanto no oriental. A abundância de minério de ferro e a capacidade de aproveitamento e do enriquecimento do minério de baixo teor são fatores que contribuem para que o Brasil seja competitivo.
Na produção de pelotas predominam as tecnologias: Lurgi-Dravo (LD) de forno reto e Grate Kiln (GK) de forno rotativas sendo ambas separadas em três clássicas etapas: preparação da matéria prima, formação das pelotas cruas e processamento térmico.
Figura 1: fluxograma de Pelotização.
Na etapa de pelotamento o minério de ferro recebe a adição de insumos em proporções adequadas para que as pelotas adquiram as características físicas e químicas especificadas para o processo. Os principais insumos utilizados são carvão mineral, calcário e bentonita. A carga, que além destes insumos contém ainda umidade, é homogeneizada e alimentada no disco de pelotamento, cujo movimento (no sentido horário de rotação) e inclinação adequada permitem o crescimento do aglomerado e, posteriormente, das pelotas.
O mecanismo de formação de pelotas cruas ocorre a partir de um fenômeno que envolve uma fase sólida e uma fase liquida. A fase sólida caracterizada pela mistura de finos de minério, aditivos e aglomerantes e a fase líquida pela água.
O processo físico de aglomeração é decorrente das forças mecânicas de compressão e impacto do rolamento de partículas sólidas com água nos discos, sendo influenciada pela distribuição granulométrica, a superfície especifica e a molhabilidade das partículas.
A produção das pelotas cruas é realizada geralmente em discos de pelotamento. Nestes, a carga é alimentada na extremidade mais elevada, onde os grãos de minério sofrem rolamentos sucessivos, numa trajetória espiral em direção à extremidade de descarga.
O processo de pelotamento em disco ocorre devido ao movimento de rotação. As partículas sólidas, que constituem a mistura, estão revestidas por uma película de agua que se tocam com formação de pontes liquidas entre uma partícula e outra. As pontes líquidas existem devido à tensão superficial da fase líquida. Inicia-se então o crescimento e a formação das pelotas cruas.
A quantidade das pelotas cruas depende das seguintes variáveis: granulometria do pellet feed e dos insumos; umidade da alimentação. Dosagens dos aglomerantes; rotação e inclinação do disco pelotizador; taxa de alimentação; profundidade útil da panela e posição e condição de desgastes dos raspadores. Estas variáveis devem garantir o maior tempo de residência possível do material dentro do disco para que sejam produzidas pelotas granulometricamente homogêneas e bem acabadas. Isso significa que a boa performance do processo de pelotamento resultará em um bom desempenho do processo de queima.
No processamento térmico das pelotas cruas são empregados basicamente três tipos de tecnologias, representadas pelos fornos de grelha móvel, forno rotativo e o forno vertical. A escolha é feita em função de diversos critérios técnicos e econômicos que consideram desde a capacidade de produção das usinas de pelotização até as características mineralógicas dos minérios de ferro disponíveis.
A tecnologia mais utilizada para o processamento térmico de pelotas é a gralha móvel que corresponde a cerca de 60% de toda a produção mundial. A aplicação para minérios com diferentes mineralogias e a produtividade em grande escala proporcionam um amplo aproveitamento dessa tecnologia.
Figura 2: forno de pelotização do tipo grela-móvel Lurgi-Dravo.
Em geral, o ciclo térmico nestes fornos é dividido em: secagem ascendente; secagem descendente; pré-queima; queima; resfriamento.
Os carros que constituem a grelha móvel são os responsáveis em conduzir as pelotas cruas através de cada uma das etapas de queima. Cada carro é composto em sua base por barras também metálicas, chamadas de barras de grelha, que permitem a passagem do fluxo gasoso necessário ao processo.
Na etapa de secagem ascendente, as pelotas cruas que entraram no forno são submetidas a um fluxo gasoso cuja temperatura é da ordem de 300ºC. O objetivo dessa etapa é eliminar a umidade contida nestas pelotas. Preferencialmente, quanto mais próximas da camada de fundo estiverem às pelotas cruas, maior será a sua intensidade de secagem, devido o sentindo ascendente dos gases.
Na secagem descendente, as pelotas são submetidas a um fluxo gasoso que proporciona sua secagem na parte superior do leito.
Figura 3: Pelotas.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A necessidade de recuperar os finos no processamento mineral se iniciou desde quando se percebeu a grande perda de material na alimentação dos altos-fornos. O processo de Pelotização, junto a Briquetagem e a Sinterização, é uma excelente via para que ocorra a adequada aglomeração de finos.
Além da necessidade de aproveitar economicamente os resíduos finos e as partículas finas geradas no beneficiamento de minérios, a preocupação ambiental fez com que novas tecnologias fossem desenvolvidas.
O processo de Pelotização consegue aglomerar partículas de fração ultrafina (abaixo de 0,15 mm) e a produção de pelotas também permite adição de maior valor agregado ao produto, sendo possível acrescentar na própria pelota agentes redutores do ferro, como carvão mineral.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Processo de aglomeração de minérios.
LUZ, A.B; SAMPAIO, J.A; FRANÇA, S.A. Tratamento de Minérios. 5ª ed. Rio de Janeiro, 2010.
MENDES, J.J. Influência da adição da lama fina de aciaria a oxigênio nas características físicas e microestruturais de pelotas queimadas de minério de ferro. Ouro Preto, 2009.
MEYER, K. Pelletizing of Iron Ores. Alemanha, 1980.