Resumo completo - Alto forno

Prévia do material em texto

:
ALTO FORNO
É um reator metalúrgico para produção de 
ferro gusa (matéria-prima para fabricação 
do aço).
Como Funciona
Matérias-Primas
Redução
Reator
Unidades
Periféricas
Produto Principal
Sub-Produto
Como Funciona
Matérias-Primas
Redução
Reator
Unidades
Periféricas
Produto Principal
Sub-Produto
Matérias-Primas do Alto Forno
Minério de Ferro –
Fundentes – Tem a função de reagir com a ganga, baixando 
seu ponto de fusão e formar escória, sendo que, o mais 
importante é o calcário, onde este contribui com o 
CaO(transforma a SiO2 e Al2O3 em escória fundida, 
separando -as do gusa).
Coque –É utilizado como combustível, e redutor, 
Pelota
É um aglomerado de finos de minério sob a forma esférica.
Sinter
VANTAGENS
- Redução de consumo de combustível;
- Maior rendimento do AF.
É o produto resultante da aglomeração a quente de uma mistura 
de finos de minérios, coque, fundentes e adições.
pelota
quartzo
minério
coque Small coque
sinter
COMBUTÍVEIS SÓLIDOSCOMBUTÍVEIS SÓLIDOS FUNDENTESFUNDENTES
MATÉRIASMATÉRIAS--PRIMAS DA CARGA METÁLICAPRIMAS DA CARGA METÁLICA
QUALIDADE QUÍMICA (%)QUALIDADE QUÍMICA (%)
QUALIDADE FÍSICA (%)QUALIDADE FÍSICA (%)
Matéria-Prima Fe SiO2 Al2O3 CaO MgO TiO2 P Mn B2
Sínter 57,86 4,8 1,02 9,03 1,77 0,06 0,038 0,45 1,8
Minério (MMG) 66,66 2,0 0,91 0,01 0,02 0,03 0,041 0,19
Minério 
(Capanema) 63,01 2,3 2,86 0,001 0,04 0,06 0,091 0,03
Pelota 65,78 2,4 0,41 2,6 0,06 0,06 0,027 0,09
Quartzo 2,21 94,4 0,63 0,34 0,16 0,027
Matéria-Prima Faixa Mínima (mm) Faixa Maxima (mm)
Sínter 5 (Máx. 5% < 5) 50 (Máx. 11% > 50)
Minério 8 50 (Máx. 10% > 50)
Pelota Máx. 5% < 5 18
Quartzo 10 50
Principais Reações de Redução
Reações de Combustão
Reações entre zona
de Gotejamento e
as Ventaneiras
Reações na Zona
de Coesão
Reações na Zona 
de Redução
Reações acima da Zona 
de Redução
Reações de Combustão
C(coque+PCI) + O2(ar soprado) CO2
Principais Reações de Redução
Devido a alta temperatura:
CO2 + C 2 CO
Formação do gás d’água:
H2O + C CO + H2
Com isso, tem-se na zona de combustão:
N2, CO, H2 à temperatura de ~ 2400ºC.
Reações entre zona
de Gotejamento e
as Ventaneiras
Principais Reações de Redução
Líquido(metal + escória)
Gás (CO, N2, H2)
Sólida (coque)
Principais reações Metal-Escória:
(FeO)(e) + C Fe + CO
SiO2 (g) + C [Si] + CO
Si + 2(FeO) SiO2 + Fe
(MnO) + C [Mn] + CO
Mn +FeS MnS + Fe
P2O5 + 5C 2[P] + 5CO
São reações endotérmicas
Reações na Zona
de Coesão
Principais Reações de Redução
Sólido (minério + coque)
Gás (CO, N2, H2)
Material pastoso(início da fusão da 
escória)
FeO + C Fe + CO
FeO + H2 Fe + H2O
Reações na Zona 
de Redução
3 Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO
2Fe3O4 + 2 CO 6FeO + 2CO
6FeO + 6 CO 6Fe + 6CO
É onde se dá a reação de 
redução direta do Fe, com uma 
temperatura constante 
(~1000ºC) tanto do gás como da 
carga .
Principais Reações de Redução
Reações acima da Zona 
de Redução
Principais Reações de Redução
Com o abaixamento da 
temperatura do forno, há uma 
geração do gás CO2.
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
PERFIL AF Nº 1 DA CST PERFIL AF Nº 2 DA CST
CORPO
Injeção de Carvão Pulverizado - PCI
Com a necessidade de contínua de redução de custos e 
otimização de processos, foi desenvolvendo a partir daí, a 
injeção de carvão pulverizado (PCI) pelas ventaneiras.
Diversos carvões não coqueificáveis podem ser utilizados, 
dependenso do seu teor de cinzas, enxofre, matéria volátil, 
umidade e moabilidade.
Etapas do Processo:
Secagem / Moagem
Transporte / Injeção
Planta do PCI
Vista Parcial do PCI
LIMPEZA DE GAZES
A quantidade de gás gerado no Alto Forno é cerca de 500 a 1600 Nm3/t. 
com cerca de 10 a 15 g/Nm3 de pó, impedindo ser usado como combustível 
diretamente.
A planta de limpeza de gás tem como propósito separar o pó do gás de 
modo que permita o uso do gás como combustível e o pó como matéria prima 
para o sinter.
Tipos de equipamentos de limpeza de gás:
Balão de pó – Coleta por gravidade as partículas maiores que foram 
arrastadas pelo gás do topo do forno;
Venturi Scrubber ou Bischofe – Provocam o resfriamento do gás e a 
absorção dos pós de finos através de sprays d’água, formando uma lama, 
que posteriormente é separada;
Separador de Neblina – Retém parte da água arrastada pelo lavador 
úmido, separando sua lama e misturando com a lama dos coletores 
úmidos.
Balão de Pó
Venturis
Separador de Neblina
Gasômetro
ÁREA DE CORRIDA
O gusa e a escória produzidos são retirados do interior do 
Alto Forno, através de furos dos furos de gusa, cuja separação 
de ambas são feitas no canal principal através da diferença de 
densidade
O gusa separado segue através de canais para o carro 
torpedo,e a escória para o “Dry Pit”.
Durante esse processo, ocorre muita fumaça quente, que é 
aspirada e encaminhada até um sistema de despoeiramento (Bag 
Filter), onde o pó é coletado e enviado para a Sinterização.
Casa de Corrida do AF 02
Perfuração do FG no AF01
Corrida de gusa e escória
Molde para confecção da 
capela do FG do AF02
Perfuração do FG e 
centralização do anel da boca
Broca para perfurar o 
furo de gusa
Vista da boca após aplicação 
de massa
Corrida de gusa e escória no 
FG AF 02
Canhão obturado no momento 
do fechamento
TRATAMENTO DE ESCÓRIA
Atualmente o sistema de tratamento de escória mais largamente 
utilizado é o sistema “INBA”, devido a sua praticidade, eficiência, 
baixo custo de manutenção e demanda de espaços menores para 
sua instalação.
A finalidade desse sistema é granular escória de Alto Forno 
através de resfriamento súbito da escória fundida com água e 
separar a escória granulada da água para se obter um produto de 
baixa umidade.
INBA AFINBA AF--0202
VISTA DO GRANULADOR DE ESCÓRIA DO AFVISTA DO GRANULADOR DE ESCÓRIA DO AF--0202
PRODUTO PRINCIPAL
Medição de 
Temp. de Gusa
Amostra de gusaAmostra de gusa
Ferro Gusa
Faixa de Controle
Composição Química AF 01 Af 02
Fe 94 94
C >4,75 > 4,5
Si 0,23 ~0,49 0,20 ~0,40
Mn 0,35 ~0,50 035 ~0,50
s <0,04 <0,044
P <0,08 < 0,085
Temp. Gusa ~1510 º C ~1490 º C
Seqüência de amostragem de gusa durante a corridaSeqüência de amostragem de gusa durante a corrida
Gás de Alto Forno
21 a 25% de CO
18 a 22% de CO2
2 a 5% de H
720 a 820 kcal/Nm³ de poder calorífico 
Pó de Alto Forno
25 a 40% de Fe
40 a 45% de C
5 a 7% de SiO2
2 a 4% de CaO
SUBSUB PRODUTOSPRODUTOS
Escória de Alto Forno
Escória produzida: de 200 a 320 kg/tg
Escória granulada meta = > 98 %
Escória bruta meta = < 2,0 %
Seqüência de amostragem de gusa durante a corridaSeqüência de amostragem de gusa durante a corrida
Composição Química da 
Escória de Alto Forno
Composição Química AF 01 AF 02
FeO 0,25 0,25
SiO2 32,3 32,6
Al2O3 12,6 11,9
CaO 40,7 41,2
MgO 7,9 8,1
TiO2 0,5 0,5
S 1,2 1,1
B2 1,26 1,26
	Matérias-Primas do Alto Forno
	Principais Reações de Redução
	Principais Reações de Redução
	Principais Reações de Redução
	Principais Reações de Redução
	Principais Reações de Redução
	Principais Reações de Redução
	CORPO
	Injeção de Carvão Pulverizado - PCI
	Planta do PCI
	LIMPEZA DE GAZES
	Venturis
	Separador de Neblina
	TRATAMENTO DE ESCÓRIA