sinterização
126 pág.

sinterização

Disciplina:Siderurgia I95 materiais810 seguidores
Pré-visualização20 páginas
4,76 a 0,25mm 83,86 86,20 84,55 81,58 81,54 82,51 79,97
<0,25mm 14,10 11,90 13,40 16,45 16,38 14,45 16,30

Engrossamento do Minério de Ferro:

Minério ANO 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
> 1mm 55,00 57,00 64,20 65,60 65,19 65,52 66,37

SECA
< 0,105mm 26,60 25,10 19,90 19,60 18,52 17,92 16,77

> 1mm 53,90 53,90 54,80 54,10 52,72 55,51 54,39
SMCE

< 0,105mm 19,50 20,20 19,70 19,90 19,89 18,84 18,30

> 1mm 52,80 50,40 58,60 57,30 60,02 58,37 55,62*
G. SOCO

< 0,105mm 18,00 19,40 13,60 15,80 14,76 11,55 12,07
• Dados C.V.R.D.

Engrossamento do Calcário e Cal

ANO 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
CALCÁRIO > 1mm 54,30 67,50 69,80 70,90 70,48 66,84 66,61
(EIMCAL) < 0,105mm 24,40 14,00 13,90 13,00 14,69 18,26 16,33

> 1mm 17,00 - 33,30 41,80 45,26 51,35 59,81
CAL (ITAÚ)

< 0,105mm 51,70 - 38,20 31,80 36,79 34,26 25,56

> 1mm 22,20 21,71 23,40 33,40 24,85 28,97 36,62
CAL (CALC.)

< 0,105mm 39,50 35,70 36,60 29,30 32,68 33,88 28,98

> 6,35 mm
> 4,0 mm
 0,3 a 6,35 mm
< 0,3 mm

> 4,76 mm
 0,25 a 4,76mm
< 0,25 mm

ANTERIOR ATUAL

58

5.1.3. Efeito da Adequação Granulométrica das Matérias-Primas sobre a
Eficiência de Segregação e Qualidade do Sínter

Inicialmente, amostras de mistura crua foram coletadas sobre as esteiras de sinterização,
de acordo com metodologia descrita no capítulo 4, e submetidas a análises químicas e
ensaios de determinação do tamanho médio de partículas (figura 5.3)

Em seguida, amostras de sínter foram coletadas diretamente sobre as máquinas de
sinterização para avaliação das suas propriedades físicas e metalúrgicas, conforme
também descrito no capítulo 4 (4.2 – Metodologia para análise do sínter diretamente na
esteira industrial para caracterização).

 Após a estabilização, amostras foram retiradas para os ensaios físicos, metalúrgicos e
caracterização mineralógica, cujos resultados, para o caso da MS2, e com o I.S.F a 45°
são mostrados na figura 5.4. Eles representam valores médios das três amostras, de
mistura e sínter, coletadas em cada uma das regiões da camada, topo, meio e fundo.
Para efeito de comparação, são apresentados os resultados obtidos antes e após os
ajustes realizados nas matérias-primas.

Observa-se, na figura 5.3, que melhorias foram obtidas com relação aos teores de C e
CaO da região superior da camada, sem o comprometimento da segregação
granulométrica. Ao contrário, o que se observa é a manutenção da segregação e uma
ligeira elevação do tamanho médio da mistura em toda extensão da camada, resultante
das alterações na granulometria das matérias-primas.

Os aumentos nos teores de C e CaO da região superior foram responsáveis por uma
elevação significativa da resistência mecânica do sínter (shatter e tumbler index) dessa
mesma região, conforme mostrado na figura 5.4. Entretanto, observa-se uma ligeira
queda na resistência mecânica do sínter da região inferior, que pode estar relacionada ao
engrossamento dos minérios de ferro e à redução de combustível e do volume de escória
nessa região. Ambos os fatores concorrem para a formação de sínter mais frágil e são
decorrentes da segregação granulométrica promovida pelo I.S.F.

59

Portanto, o uso de minérios excessivamente grossos pode levar a fragilização também
excessiva do sínter das regiões inferiores, com conseqüências danosas ao rendimento e a
produtividade da planta. Esse fato mostra a necessidade de se controlar, dentro de
limites bem estabelecidos, a fração mais grossa dos minérios e ou sua segregação no
leito a sinterizar.

2

2,5

3

3,5

Ta

m
a

n
ho

M

éd
io

(m

m
)

Antes 2,50 2,65 3,25

Depois 2,62 2,70 3,35

Topo Meio Fundo
3,5

4

4,5

5

C
a

rb
o

n
o

(%

)
Antes 4,47 4,05 3,77

Depois 4,70 4,13 3,85

Topo Meio Fundo

8

8,5

9

9,5

C
a

O

(%
)

Antes 8,95 8,78 8,48

Depois 9,18 8,72 8,38

Topo Meio Fundo
1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

M
gO

(%

)

Antes 1,62 1,41 1,37

Depois 1,59 1,45 1,40

Topo Meio Fundo

FIGURA 5.3 – Distribuição dos teores de C, CaO e MgO e do tamanho médio de
partículas da mistura granulada da MS2, antes e após a adequação das
matérias-primas.

Quanto ao teor de MgO, cuja a principal fonte é o serpentinito, para qualquer situação, o
nível apresenta-se sempre elevado nas regiões superiores do leito. Local este não muito
adequado, devido ao fato da transformação dos silicatos demandarem altas taxas de
energias. Para isto, o melhor posicionamento das partículas de serpentinito, seria nas
regiões inferiores do leito de sinterização. O que demonstra uma necessidade de
engrossamento do mesmo.

Os resultados de RDI e redutibilidade (RI) das amostras de sínter, das diferentes regiões
do leito da MS2, apresentam tendências bem distintas (figura 5.4). Enquanto o RDI
apresenta uma tendência bem definida de elevação nos sínteres das camadas inferiores,
o RI apresenta tendência inversa.

60

Com relação ao RDI, pode-se afirmar que seu comportamento deve-se a dois aspectos
principais:

– maior nível térmico das regiões inferiores, que favorecem a formação de fases
secundárias provenientes de precipitação da fase líquida e de reoxidação,
maior quantidade de hematita nos sínteres da região inferior, conforme constatado pelos
resultados da caracterização mineralógica dos sínteres, por analisador de imagens,
apresentados na figura 5.5.

Com a segregação granulométrica promovida pelo I.S.F, as partículas mais grossas de
minério de ferro são destinadas para as regiões inferiores fazendo com que grande
quantidade de hematita primária permaneça na estrutura do sínter, apesar do nível
térmico mais elevado nessas regiões. Os ajustes feitos na granulometria dos minérios,
com a elevação das frações que se comportam como partículas nucleantes, favorecem
ainda mais a maior presença de hematita no fundo da camada.

75

80

85

90

95

S
ha

tte
r

In
de

x

(%
)

Antes 79,3 92,7 91,5

Depois 83,2 92,1 90,6

Topo Meio Fundo
40

50

60

70

80

Tu
m

bl
e

r
In

de
x

(%

)

Antes 48,1 71,7 68,1

Depois 52,3 70,9 66,5

Topo Meio Fundo

20

25

30

35

R
D

I (%
)

Antes 24,47 28,63 29,62

Depois 24,79 28,63 30,98

Topo Meio Fundo
65

67,5

70

72,5

75

R
e

du
tib

ili
da

de

(%
)

Antes 72,4 68,58 68,31

Depois 74,88 68,56 68,83

Topo Meio Fundo

FIGURA 5.4 – Qualidade física e metalúrgica do sínter da MS2, ao longo da altura de
camada, antes e após a adequação das matérias-primas.

A tendência observada para a redutibilidade decorre, principalmente, da maior
porosidade e quantidade de ferritos de cálcio do sínter das regiões superiores. A maior
porosidade aumenta a superfície de contato entre o gás redutor e os óxidos de ferro,

61

favorecendo a sua redução. A presença de material mais fino, associada a maior
quantidade de fundentes e combustível sólido nas regiões superiores do leito, induz a
maior formação de ferritos de cálcio nos sínteres dessa região. Com o ajuste das
matérias-primas, a intensificação dessa segregação química favoreceu, ainda mais, a
formação dos ferritos de cálcio em substituição aos silicatos de cálcio, de baixa
redutibilidade. Outro aspecto que contribui para a menor redutibilidade dos sínteres das
regiões inferiores é a presença de partículas de hematita primária de maior tamanho,
pelo efeito da segregação granulométrica. Isso reduz a superfície específica de contato
entre o gás redutor e a hematita, fase de maior redutibilidade no sínter.

0

10

20

30

40

50

(%
)

Topo 28,3 29,3 31,7 9,8 36,2
Meio 29,2 25 30,9 14,9 33,3
Fundo 43,5 20,1 27,6 9,1 31,3

Hematita Magnetita Ferritos Silicatos Poros

FIGURA 5.5 – Caracterização mineralógica quantitativa dos sínteres da MS2.

5.2. Desempenho Operacional das Máquinas de Sinterização

Em função do programa de expansão da capacidade produtiva da Usiminas, as plantas
de sinterização estão tendo que operar em suas capacidades máximas e com índices de
funcionamento elevados para atender a demanda dos altos-fornos, mantendo-se a
participação de sínter na carga próxima da atual.

A adequação granulométrica das matérias-primas de sinterização às novas
especificações ocorreram, na sua maioria, em 1999,