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2013/2
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Noções de Metalurgia
Pelotização de Minério de Ferro
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SUMÁRIO
Introdução
Fluxograma do processo produtivo
Preparação das matérias-primas
Aglomeração a frio e a quente
Pelotas para Alto Forno x Redução Direta
Qualidade de pelotas de minério de ferro
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PELLET FEED
( < 0,15 mm)
SINTER FEED ( < 6 mm >0,15 mm)
SINTERIZAÇÃO PELOTIZAÇÃO
SINTER PELOTA
REATORES DE REDUÇÃO
GRANULADO
( > 6 mm)
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5mm<Pelotas<18mm 5mm<Sínter<50mm 6mm<Minério<40mm
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Denomina-se pelotização ao processo de aglomerar o minério de ferro sob a
forma esférica, depois de ser finamente moído, adicionada a umidade
adequada e outros aditivos, efetuando rolamento em tambores ou discos.
INTRODUÇÃO
Importância da Pelotização:
Aproveitamento econômico da fração de partículas ultrafina (< 0,150 mm)
gerada nas minas de minérios;
Ajuste da qualidade química, física e metalúrgica dos aglomerados
esféricos produzidos;
Agregação de valor as cargas metálicas de altos-fornos e reatores de
redução direta.
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Pellet Feed Pelotas
Pellet Feed: partículas ultra-finas de minério de ferro gerada nas
minas (<0,150 mm). É a principal matéria-prima para a fabricação
de aglomerados aproximadamente esféricos.
INTRODUÇÃO
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O pellet feed apesar da sua granulometria fina, ainda não apresenta
propriedades físicas adequadas para as etapas de aglomeração a frio
(pelotamento) e a quente (tratamento térmico) do processo de pelotização.
Pellet feed
- 0,150 mm Pelotamento
Qualidade da
pelota crua
Processamento
térmico
Qualidade da
pelota
queimada
Não satisfatória
Não satisfatória
INTRODUÇÃO
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Desta forma, as partículas do pellet feed (produto da mina) são
cominuídas em moinhos e/ou prensa de rolos para ajuste dos
parâmetros físicos:
a) Superfície específica [cm2/g]
b) % passante em 325 mesh, isto é, %-0,044mm
Pellet feed
1750 cm2/g –
1950 cm2/g
80 a 90% -
0,044mm
Pelotamento Qualidade da
pelota crua
Processamento
térmico
Qualidade da
pelota
queimada
Satisfatória
Satisfatória
INTRODUÇÃO
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FLUXOGRAMA DO PROCESSO PRODUTIVO
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FLUXOGRAMA
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CONCENTRAÇÃO / SEPARAÇÃO
• Atividades típicas de beneficiamento de minérios
• Enriquecimento do teor de ferro metálico
• Remoção parcial de constituintes indesejáveis (ganga: SiO2,
Al2O3, P, Mn, etc)
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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EMPILHAMENTO / HOMOGENEIZAÇÃO
• Minimizar flutuação das propriedades das diversas matérias-
primas.
•Oportunidade para adição de fundentes e combustíveis sólidos.
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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Windrow ModificadoChevron
Aditivos
Windrow ModificadoWindrow ModificadoChevron
Aditivos
Chevron
Aditivos
EMPILHAMENTO / HOMOGENEIZAÇÃO
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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COMINUIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO
• Ajuste das propriedades físicas da mistura de minérios às
exigências do pelotamento e processamento térmico:
- Granulometria: 80-90% < 0,045mm (325 mesh)
- Superfície específica: 1750 – 1950 cm2/g
• É realizada através de moinhos e/ou prensa de rolos.
• Etapa onerosa em consumo energético.
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
COMINUIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO
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Prensa de rolos
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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ADIÇÃO DE AGLOMERANTE
• Possibilitar a formação de pelotas cruas com resistência física
suficiente para resistir ao trajeto pelotamento-forno e evitar a
ocorrência de choque térmico.
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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MISTURAMENTO
• Importância de boa eficiência de mistura para garantia da
qualidade das pelotas cruas e redução dos desvios-padrão dos
parâmetros de qualidade.
• Ganhos de eficiência de mistura podem implicar em reduções
expressivas no consumo específico de aglomerantes.
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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Fluxograma da Mistura
Pellet Feed
Antracito +
Calcário
Calcário Calcítico
Calcário Calcítico
Bentonita Antracito
+ Calcário
Orgânicos
240-TC-14
240-TC-13
240-AL-02
240-AL-03
DH-01
DH-02
DH-03
DH-04
DH-05
DH-06
DH-09
DH-10
DH-13 DH-11
DH-14 DH-12
MI-01
MI-02
410-TC-41
410-TC-41
240-SL-04
SL-05 SL-06
240-SL-07 240-SL-10 240-SL-12 240-SL-11
240-SL-08
Fonte: CVRD
PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS
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A aglomeração é feita em duas etapas:
a) Aglomeração a frio (através de tambores ou discos): Etapa de
PELOTAMENTO;
b) Aglomeração a quente (através de fornos de grelha reta, fornos
rotativos ou fornos de cuba): Etapa de Processamento Térmico;
É necessário rigoroso controle de composição química, da
granulometria e da superfície específica dos minérios empregados.
AGLOMERAÇÃO A FRIO E A QUENTE
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PELOTAMENTO
• Etapa de formação de pelotas cruas com tamanho e resistência
mecânica adequados à etapa de processamento térmico.
• Mecanismo baseado na ação de forças capilares no sistema
partículas de minério-água-ar.
• Fatores críticos:
- Umidade da mistura
- Granulometria e superfície específica
- Mineralogia dos minérios
- Tipo e quantidade de aglomerante
- Equipamento e condições operacionais
• As pelotas de produção passam por uma peneira onde é possível
fazer a separação por granulometria Classificação granulométrica
AGLOMERAÇÃO A FRIO
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AGLOMERAÇÃO A FRIO
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Seção TransversalSeção Transversal Na Superfície
Descarga Alimentação
Na Superfície
Descarga Alimentação
AGLOMERAÇÃO A FRIO
Pelotamento em Disco
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Água
Partícula
Forças Capilares no Mecanismo de Aglomeração
AGLOMERAÇÃO A FRIO
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Classificação das pelotas cruas
Disco de pelotamento
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Fonte: Curso de Especialização em Sistemas Mínero-Metalúrgicos, 2006
AGLOMERAÇÃO A QUENTE
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Conferir às pelotas alta resistência mecânica e propriedades
metalúrgicas adequadas ao uso nos reatores de redução.
Tratamento Térmico
AGLOMERAÇÃO A QUENTE
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Ciclo Térmico
AGLOMERAÇÃO A QUENTE
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AGLOMERAÇÃO A QUENTE
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AGLOMERAÇÃO A QUENTE
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AGLOMERAÇÃO A QUENTE
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Grelha
Queimador
AGLOMERAÇÃO A QUENTE
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40
PELOTAS PARA ALTO FORNO X REDUÇÃO DIRETA
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Composição química típica de uma pelota:
Composição química típica do sínter:
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Distribuição granulométrica homogênea e com pequena fração de
partículas abaixo de 5 mm;
Resistência física que garanta a integridade nas operações de manuseio
e transporte;
Baixo conteúdo de ganga ácida (SiO2 e Al2O3);
Baixos teores de elementos deletérios (ex.: P, S, Cu, Ti, Na2O, K2O,
etc);
Alto grau de redutibilidade e metalização;
Baixa tendência à desintegração sob redução (geração de finos);
Baixa tendência à colagem (formação de “clusters”).
Requisitos de qualidade de pelotas
QUALIDADE DE PELOTAS DE MINÉRIO DE FERRO
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Usinas de Pelotização da Vale - Brasil