Comparativo entre o alto forno e processos de redução alternativos., Notas de estudo de Cultura

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Trabalho

PROCESSOS DE REDUÇÃO

Nome: Jhones Ewerton de Sousa Costa

Curso: Metalurgia e Materiais Turno: Tarde

Professor: Roberto Oliveira

Introdução

Este trabalho foi elaborado para estudarmos alguns tipos de processos de redução direta. Os exemplos estudados neste trabalho são conhecidos como processos tradicionais e alternativos.

O método tradicional é composto pelo processo de redução direta pelo Alto Forno, cuja processo mais utilizado dentre todos os tipos destes processos de redução, onde estudaremos neste trabalho.

Os métodos alternativos são compostos por processos como: Corex, Tecnored e o Finmet, onde estudares suas funções principais e faremos um breve comparativo destes processos com o método tradicional (Alto Forno).

Este trabalho foi produzido em prol de nota, na disciplina de Processos de Redução, ministrado pelo Professor Roberto Oliveira no curso de Metalurgia e Materiais, curso do Centro Vocacional Tecnológico (CVTEC) do Município de São Gonçalo do Amarante – Ceará.

A estrutura do alto forno é subdividida em vários setores como: A goela que se localiza no topo do forno, onde são introduzidos todos os materiais que iram ser utilizados no processo; A cuba que se localiza a baixo

da goela, onde as matérias primas estarão

armazenadas; O ventre uma parte cilíndrica

que servi de união da cuba com a rampa, e

é uma das partes do alto forno mais solicitada por ter uma grande oscilação de temperatura nesta região; A rampa fica

abaixo da cuba e do ventre e serve de

armazenamento para o coque (combustível); e o cadinho onde ficar

armazenado todo o produto do alto forno (ferro gusa e a escoria) em estado liquido.

Neste processo, a principal fonte de calor, o que faz elevar a temperatura favorecendo as reações químicas é a injeção de ar quente para dentro do forno. Este ar é injetado pelas ventaneiras que se localiza na região entre a rampa e o cadinho, nelas podem ser injetados outros tipos de combustíveis como o carvão pulverizado, o gás natural entre outros. A injeção de outros combustíveis melhora a eficiência da reação e economiza o combustível no interior do forno.

Praticamente em todas as usinas utilizam frequentemente a injeção de algum tipo de combustível, de modo a reduzir os custos de produção. Porém, quanto mais este tipo de injeção aumenta, há uma tendência de elevação da quantidade de carvão não queimado e de energia cinética do sopro que podem ocasionar:

 Variações no formato e na instabilidade da zona de combustão.  Redução da permeabilidade do coque (combustível) nas proximidades da zona de combustão.  Aumento da degradação do coque nesta zona de combustão.  Variações na distribuição de temperatura nesta mesma região. Por conta disto, são utilizados outros tipos de processos de redução do minério de ferro, onde neste arquivo iremos conhecer alguns deles.

Processo de redução Corex

Este processo tem como principio básico dividir o alto forno em dois setores: uma que realiza a redução do minério para o ferro metálico, no estado solido, que é conduzido em um reator que irá realizar a fusão deste material e transforma-lo em ferro gusa. Este processo, dividi o processo em dois setores para evitar a formação da zona coesiva, por tanto não há regiões de temperaturas intermediárias.

Este processo utiliza oxigênio puro nas ventaneiras em seu reator de fusão- gaseificação, em vez de ar quente. Este reator trabalha em uma temperatura de 1.000° C a 1.050° C, eliminando subprodutos indesejáveis da gaseificação do carvão (alcatrão, fonéis, etc.) utilizado neste processo.

O processo de redução Corex, produz um ferro gusa de boa qualidade, mais ele é pouco utilizado por conta do alto custo de produção e baixa produção. O primeiro modelo entrou em operação em 1989, a África do Sul, produzindo cerca de 400.000 t/ano, um valor muito baixo comparado ao alto forno. Desde então entraram em operação cinco novas unidades.

Processo de redução Tecnored

O processo Tecnored possui um forno de cuba semelhante a um forno cubilô, que foi modificado para atender as necessidades do processo. Neste processo são utilizados pelotas auto redutoras aglomeradas em um sistema a frio, depositadas no forno. O combustível é introduzido pela parte lateral do forno para a parte inferior do forno para que a cuba principal seja armazenado somente as pelotas auto redutoras.

O ar quente é introduzido (semelhantemente ao alto forno) pelas ventaneiras, promovendo a combustão do combustível (carvão, coque, etc.), gerando assim gases que acendem para a parte central do forno, onde esta localizada a cuba principal carregada pelas pelotas auto redutoras, fornecendo assim o calor necessário para a redução dos óxidos de ferro presentes nas pelotas através do carbono gerado pela combustão.

No fundo da cuba principal, há duas ventaneiras secundarias que

injetaram ar frio para gerar um calor adicional pela queima completa dos

gases, com a formação desta alta temperatura, as pelotas, já metalizadas,

se fundem.

Processo de redução Finmet

Este processo, o minério de ferro fino é introduzido em uma serie de reatoras de leito fluidizado, onde o fluxo de gases é tal que a perda de carga na camada é igual ao peso da mesma, pela umidade de área, causando a expansão da camada sólida gerando uma maior porosidade, e a flutuação das partículas no fluxo de gás.

Neste processo, os reatores trabalham a pressões entre 10 e 12 bar; o minério de ferro é pré-aquecido no primeiro reator pelo gás gerado na serie de reatores. Após um determinado tempo de permanência no reator, o minério parcialmente reduzido é conduzido para o segundo reator por uma linha de transporte. O minério é reduzido e aquecido em cada reator até o grau de metalização desejado (que é entre 91% e 92%) seja alcançado.

O gás do processo é gerado pela reforma catalítica de gás natural com vapor de água, e é aquecido aproximadamente a 830° C antes de ser introduzido na serie de reatores.