BRPI0511709B1

BRPI0511709B1 - processo de redução direta usando um único leito fluidizado

Info

Publication number: BRPI0511709B1
Application number: BRPI0511709A
Authority: BR
Inventors: Dry Rod; Eichberger Heinz; Orth Andreas; Philip Donald Keith
Original assignee: Outokumpu Technology Oyj; Outotec Oyj
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2015-09-15
Also published as: CA2566322C; US20080196549A1; DE602005018349D1; CN100564555C; ATE452213T1; EP1756324A1; NZ551518A; UA85509C2; BRPI0511709A; EA009672B1; TWI379911B; EA200601979A1; CA2566322A1; CN1961087A; US8038766B2; EP1756324B1; JP2008501072A; PL1756324T3; JP4785840B2; TW200611980A

Abstract

processo de redução direta usando um único leito fluidizado a presente invenção refere-se a um processo de redução direta para um material metalífero, cujo processo compreende o suprimento de um material metalífero, -um material carbonáceo sólido, um gás contendo oxigênio e um gás de fluidificação em um leito fluidizado em um vaso, mantendo o leito fluidizado no vaso, reduzindo pelo menos parcialmente o material metalífero no vaso e descarregando uma corrente de produto que compreende o material metalífero pelo menos parcialmente reduzido proveniente do vaso. o processo é caracterizado por: a) reduzir o material metalífero em estado sólido, em uma zona rica em metal no vaso; b) injetar o gás contendo oxigênio dentro da zona rica em carbono no vaso, mediante um fluxo descendente com uma variação angular de mais ou menos 40<198> em relação à vertical, e gerar calor através de reações entre o oxigênio, o material metalífero (incluindo o material metalizado), o material carbonáceo sólido e outros sólidos e gases oxidáveis no leito fluidizado; e c) transferir calor da zona rica em carbono para a zona rica em metal, mediante movimentação dos sólidos dentro do vaso. a zona rica em metal é formada numa seção inferior do vaso e a zona rica em carbono é uma seção intermediária, abaixo de uma seção superior do vaso. o gás contendo oxigênio é injetado dentro de uma região central no vaso.

Description

"PROCESSO DE REDUÇÃO DIRETA USANDO UM ÚNICO LEITO FLUIDIZADO". A presente invenção refere-se a um processo de redução direta para um material de alimentação metalífero, particularmente, embora que não exclusivamente, a um processo de redução direta de um material de alimentação contendo ferro, tal como, um minério de ferro. A presente invenção também refere-se a um processo para redução de um material de alimentação metalífero, que compreende um processo de redução direta, para reduzir parcialmente o material de alimentação metalífero no estado sólido e um processo de fundição para fundir, e depois reduzir, o material de alimentação metalífero parcialmente reduzido em um metal fundido. A presente invenção foi implementada durante o curso de um projeto de pesquisa em desenvolvimento pelo Depositante, de modo a desenvolver a chamada "Tecnologia CIRCOFER", para redução direta de minério de ferro. A tecnologia CIRCOFER consiste de um processo de redução direta que é capaz de reduzir minério de ferro no estado sólido, para promover uma metalização em um nível de 50% ou até um percentual superior. A tecnologia CIRCOFER é baseada no uso de leitos fluidizados. Os principais materiais de alimentação para os leitos fluidizados incluem gás de fluidificação, óxidos metálicos (tipicamente finos de minério de ferro), material carbonáceo sólido (tipicamente carvão) e gás contendo oxigênio (tipicamente gás oxigênio). O produto principal produzido nos leitos fluidizados se constitui de óxidos de metal metalizados, isto é, óxidos de metal que foram pelo menos parcialmente reduzidos.

Uma das descobertas do presente Depositante no projeto de pesquisa é que é possível se estabelecer zonas de reação separadas dentro de um único leito fluidizado e otimizar as reações nessas zonas. Uma zona de reação é uma zona rica em carbono, em que o material carbonáceo sólido, tal como, carvão e outros reagentes oxidáveis, são oxidados e geram calor. A outra zona de reação é uma zona rica em metal, em que o material de alimentação metalifero, tal como, minério de ferro, é reduzido no estado sólido. As duas zonas de reação são espaçadas de modo afastado dentro do leito fluidizado, com a zona rica em metal sendo disposta, tipicamente, numa seção inferior e a zona rica em carbono sendo espaçada acima da zona rica em metal. As zonas podem ser contíguas. 0 leito fluidizado compreende fluxos ascendente e descendente de sólidos e este movimento do material facilita a transferência de calor gerado na zona rica em carbono para a zona rica em metal, mantendo a zona rica em metal numa temperatura requerida para a redução do material de alimentação metalifero.

De acordo com a presente invenção, é proporcionado um processo de redução direta para um material metalifero, cujo processo compreende o suprimento de um material metalifero, um material carbonáceo sólido, um gás contendo oxigênio e um gás de fluidificação em um leito fluidizado em um vaso, mantendo o leito fluidizado no vaso, reduzindo pelo menos parcialmente o material metalífero no vaso e descarregando uma corrente de produto que compreende o material metalífero pelo menos parcialmente reduzido proveniente do vaso, sendo o processo caracterizado por: a) reduzir o material metalífero em estado sólido em uma zona rica em metal no vaso; b) injetar o gás contendo oxigênio dentro da zona rica em carbono no vaso, mediante um fluxo descendente com uma variação angular de mais ou menos 40° em relação à vertical, e gerar calor através de reações entre o oxigênio, o material metalífero (incluindo o material metalizado), o material carbonáceo sólido e outros sólidos e gases oxidáveis no leito fluidizado; e c) transferir calor da zona rica em carbono para a zona rica em metal, mediante movimentação dos sólidos dentro do vaso.

De preferência, o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio através de um fluxo descendente, numa variação angular de mais ou menos 15° em relação à vertical. O termo zona "rica em carbono" é aqui entendido com o significado de uma região no leito fluidizado, na qual existe uma quantidade relativamente grande de material contendo carbono, em relação à quantidade de material metalífero que existe nas outras regiões do leito fluidizado. O termo zona "rica em metal" é aqui entendido com o significado de uma região no leito fluidizado, em que existe uma quantidade relativamente grande de material metalífero em relação à quantidade de material contendo carbono que existe nas outras regiões do leito fluidizado.

De preferência, o processo compreende a formação de uma zona rica em metal numa seção inferior do vaso e de uma zona rica em carbono numa seção intermediária do vaso.

De preferência, a seção intermediária é uma seção intermediária entre a dita seção inferior e uma seção superior do vaso.

De preferência, o processo compreende a injeção do gás contendo oxigênio dentro de uma região central no vaso, isto é, uma região que se encontra localizada interiormente em relação a uma parede lateral do vaso.

De preferência, o processo compreende o controle da diferença de temperatura entre a temperatura global no leito fluidizado e a temperatura média da superfície que faz face interiormente a uma parede lateral do vaso, para que tal diferença não seja superior a 100°C. 0 termo "temperatura global" é aqui entendido com o significado da temperatura média em todo o leito fluidizado.

Mais preferivelmente, a diferença de temperatura não é maior que 50°C.

No caso da redução de material metalífero na forma de finos de minério de ferro, a temperatura global no leito fluidizado, preferivelmente, se situa na faixa de 850 a 1000°C.

De preferência, a temperatura global no leito fluidizado é de pelo menos 900°C, mais preferivelmente, de pelo menos 950°C.

Além disso, de preferência, o processo compreende controlar a variação de temperatura como sendo inferior a 50°C, dentro do leito fluidizado. A diferença de temperatura pode ser controlada através do controle de um certo número de fatores, incluindo, por exemplo, as quantidades de sólidos e de gases supridas ao vaso.

Além disso, no caso da redução de material metalífero na forma de finos de minério de ferro, de preferência, o processo compreende controlar a pressão no vaso, numa faixa de pressão de 1-10 bar absoluto, mais preferivelmente, de 4-8 bar absoluto.

De preferência, o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio, de modo a ocorrer um fluxo descendente de gás no vaso.

De preferência, o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio através de pelo menos uma lança, que apresenta uma ponta de lança com uma saida posicionada no vaso, interiormente em relação a uma parede lateral do vaso, numa região central do vaso.

De preferência, a ponta da lança é dirigida descendentemente.

Mais preferivelmente, a ponta da lança é dirigida verticalmente e descendentemente. A posição da lança e, mais particularmente, a altura da saída da ponta da lança, é determinada fazendo-se referência a certos fatores, tais como, a velocidade de injeção de gás contendo oxigênio, a pressão do vaso, a seleção e quantidades de outros materiais de alimentação para introdução no vaso e a densidade do leito fluidizado.

De preferência, o processo compreende resfriar com água pelo menos a ponta da lança, de modo a minimizar a possibilidade de agregados se formarem na ponta da lança, o que podería bloquear a injeção do gás contendo oxigênio.

De preferência, o processo compreende o resfriamento com água de uma superfície externa da lança.

De preferência, o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio através de um tubo central da lança.

De preferência, o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio com suficiente velocidade, de modo a formar uma zona substancialmente isenta de sólidos na região da ponta da lança, para minimizar a formação de agregados na ponta da lança, o que podería bloquear a injeção do gás contendo oxigênio.

De preferência, o processo compreende injetar nitrogênio e/ou vapor e/ou outro adequado gás de cobertura e fazer uma cobertura da região de saída da ponta da lança, de modo a minimizar a oxidação do metal, o que podería resultar na formação de agregados na ponta da lança, que podería bloquear a injeção do gás contendo oxigênio.

De preferência, o processo compreende a injeção do gás de cobertura dentro do vaso, a uma velocidade que é pelo menos 60% da velocidade do gás contendo oxigênio.

De preferência, o processo compreende o suprimento do material de alimentação metalífero, do material carbonáceo, do gás contendo oxigênio e do gás de fluidificação ao leito fluidizado e a manutenção do leito fluidizado com: a) um fluxo descendente do gás contendo oxigênio; b) um fluxo ascendente dos sólidos e gás de fluidificação em contracorrente ao fluxo descendente do gás contendo oxigênio; e c) um fluxo descendente dos sólidos exteriormente ao fluxo ascendente dos sólidos e gás de fluidificação.

No leito fluidizado descrito no parágrafo anterior, os sólidos nos fluxos ascendente e descendente dos sólidos, são aquecidos pelo calor gerado pelas reações entre o gás contendo oxigênio, o material carbonáceo sólido e outros materiais oxidáveis (tais como, CO, voláteis e H2), na zona rica em carbono. Os sólidos no fluxo descendente de sólidos, transferem calor para a zona rica em metal.

Além disso, os fluxos ascendente e descendente de sólidos protegem a parede lateral do vaso do calor radiante gerado pelas reações entre o gás contendo oxigênio e o material carbonáceo sólido e outros sólidos e gases oxidáveis no leito fluidizado.

No caso de redução do material metalífero na forma de finos de minério de ferro, preferivelmente, os finos são dimensionados com um tamanho de partícula inferior a 6 mm.

De preferência, os finos apresentam um tamanho médio de partícula na faixa de 0,1-0,8 mm.

Uma das vantagens do processo é que o mesmo pode aceitar uma substancial quantidade de material de alimentação metalífero com um tamanho de partícula inferior a 100 mícrons, sem uma significativa quantidade desse material deixando o processo arrastado no gás removido.

Isso é acreditado como sendo devido a um mecanismo de aglomeração que opera dentro do leito fluidizado, que promove um desejável nível de aglomeração entre as partículas dos materiais de alimentação, particularmente, partículas abaixo de 100 mícrons, sem parecer que se promove uma descontrolada aglomeração, capaz de interromper a operação do leito fluidizado. De modo similar, os minérios friáveis que apresentam uma tendência de quebra durante o processamento e, dessa forma, aumentam a proporção de partículas no leito fluidizado com um tamanho inferior a 100 mícrons, podem ser processados sem significativa perda do material de alimentação no gás removido do processo.

De preferência, o material carbonáceo é carvão de pedra. Em tal situação, o processo desvolatiliza o carvão em resíduo de queima de carvão e pelo menos parte do resíduo de queima de carvão reage com o oxigênio e forma CO no leito fluidizado.

De preferência, o gás de fluidificação compreende um gás redutor, tal como, CO e H2.

De preferência, o processo compreende selecionar a quantidade de H2 no gás de fluidificação, de modo a ser de pelo menos 151 em volume, em relação ao volume total de CO e H2 no gás.

De preferência, 0 processo compreende descarregar a corrente de produto, compreendendo o material metalífero pelo menos parcialmente reduzido da seção inferior do vaso.

De preferência, a corrente de produto compreende também outros sólidos (por exemplo, resíduo de queima de carvão).

De preferência, o processo compreende separar pelo menos uma porção dos outros sólidos da corrente do produto.

De preferência, o processo compreende retornar os sólidos separados para 0 vaso.

De preferência, 0 processo compreende descarregar uma corrente de gás removido contendo sólidos arrastados de uma seção superior do vaso.

De preferência, o processo compreende separar sólidos da corrente de gás removido.

De preferência, 0 processo compreende a manutenção de um leito fluidizado circulante, mediante separação dos sólidos arrastados da corrente de gás removido e retorno dos sólidos separados do gás removido para 0 vaso.

De preferência, o processo compreende 0 retorno dos sólidos separados do gás removido para a porção inferior do vaso.

De preferência, o processo compreende 0 preaquecimento do material de alimentação metalífero com o gás removido do vaso.

De preferência, o processo compreende o tratamento do gás removido após a etapa de preaquecimento e o retorno de pelo menos uma porção do gás removido tratado para o vaso, como gás de fluidificação.

De preferência, o tratamento do gás removido compreende uma ou mais das etapas de: a) remoção dos sólidos; b) resfriamento; c) remoção da água; d) remoção de CO2; e) compressão; e f) reaquecimento.

De preferência, o tratamento do gás removido compreende o retorno dos sólidos ao vaso. 0 processo pode ser operado para a produção de uma corrente de produto que varia de um nível baixo para alto de metalização, dependendo dos requisitos estabelecidos a jusante para 0 material metalífero pelo menos parcialmente reduzido. A metalização pode variar de 30 a um excesso de 80%. Nas situações em que uma metalização superior a 50% é requerida, preferivelmente, 0 processo compreende a operação com um gás redutor no gás de fluidificação. Uma opção para 0 gás de fluidificação nesse caso é 0 gás removido tratado proveniente do vaso. Nas situações em que uma metalização inferior a 50% é requerida, é indicado que não será necessário se operar com um gás redutor no gás de fluidificação e uma suficiente redução poderá ser obtida, através do material carbonáceo sólido suprido ao processo. 0 gás contendo oxigênio pode ser qualquer gás adequado.

De preferência, o gás contendo oxigênio compreende pelo menos 90% em volume de oxigênio.

De acordo com a presente invenção, é também proporcionado um processo para redução de um material metalifero, cujo processo compreende: a) um processo de redução direta para parcialmente reduzir um material metalifero em estado sólido, conforme aqui descrito; e b) um processo de fusão, para fundir e depois reduzir o material metalifero pelo menos parcialmente reduzido em um metal fundido. A presente invenção é descrita ainda com referência aos desenhos anexos, em que: - a figura 1 representa um diagrama de uma instalação para redução direta de um material metalifero, através de uma modalidade de um processo em conformidade com a presente invenção, que ilustra as zonas de reação formadas pelo processo, dentro do vaso mostrado na figura; e - a figura 2 representa o mesmo diagrama básico que aquele mostrado na figura 1, ilustrando o movimento dos sólidos e gases no vaso, provocado pelo presente processo. A descrição seguinte se inclui no contexto de redução direta de um material metalifero na forma de partículas de minério de ferro em estado sólido. A presente invenção não está limitada a este contexto e se estende para redução direta de outros materiais contendo ferro (tal como, ilmenita) e, de modo mais geral, a outros materiais metalíferos. A descrição seguinte se inclui também no contexto de redução direta de minério de ferro com carvão como um material carbonáceo sólido, com oxigênio como um gás contendo oxigênio e uma mistura de pelo menos CO e H2 como um gás de fluidificação. A presente invenção não está limitada a este contexto e se estende ao uso de qualquer outro material carbonáceo sólido, gás contendo oxigênio e gás de fluidificação adequados.

Com referência às Figuras em anexo, os materiais de alimentação sólidos, notadamente, finos de minério de ferro e carvão, e o oxigênio e gás de fluidificação, são supridos ao vaso (3) mostrado nas figuras, estabelecendo um leito fluidizado no dito vaso.

Os materiais de alimentação sólidos são supridos ao vaso através de um dispositivo de liberação de sólidos, tal como, um dispositivo de alimentação helicoidal ou uma lança de injeção de sólidos (5), a qual se estende através de uma parede lateral (7) do vaso. 0 oxigênio é injetado dentro do vaso através de uma lança (9), que apresenta uma saída localizada dentro de uma ponta de lança (11) que estende de forma descendente, que dirige 0 oxigênio descendentemente numa região central (31) (figura 2) do vaso. A região central se estende radialmente a partir de um eixo central do vaso, na direção da parede do vaso. 0 oxigênio é injetado de modo a apresentar um fluxo descendente, dirigido numa variação angular entre a vertical e 40° em relação à vertical, sendo, preferivelmente, dentro de uma variação angular entre a vertical e 15° em relação à vertical. Os sólidos dentro da região da saída da lança podem ser arrastados no fluxo de oxigênio. A interação entre o fluxo de oxigênio substancialmente descendente e o fluxo de gás de fluidificação substancialmente ascendente é acreditada como de reduzir significativamente a tendência das partículas arrastadas no fluxo de oxigênio de contatar as paredes laterais do vaso e formar agregados. O gás de fluidificação é injetado através de uma série de bicos ou bocais (não mostrado), numa base (13) do vaso. O suprimento de sólidos e gases acima mencionado produz um fluxo ascendente de gás de fluidificação e de sólidos arrastados na região central do vaso. De modo crescente, na medida em que os sólidos se movimentam de modo ascendente, os sólidos se desagregam da corrente ascendente de gás de fluidificação e circulam de forma descendente numa região anular, entre a região central e a parede lateral do vaso. Os sólidos recirculados são novamente arrastados na corrente ascendente do gás de fluidificação ou são descarregados do vaso. Esse movimento de material no vaso é ilustrada na figura 2. 0 suprimento de sólidos e gases acima descrito produz as seguintes reações no vaso: - desvolatilização do carvão em resíduos de queima de carvão e decomposição dos voláteis de carvão em produtos gasosos (tais como, CO e H2), e reação de pelo menos parte dos resíduos de queima de carvão com oxigênio, para formar CO; - redução direta do minério de ferro a ferro pelo menos parcialmente reduzido, através de produtos gasosos CO e H2, cujas reações, por sua vez, produzem CO2 e H20; - reação de parte do C02 com carbono para formar CO (reação de Boudouard). A oxidação de sólidos e gases, tais como, resíduo de queima de carvão e partículas de material de alimentação metalífero parcialmente reduzido, voláteis de carvão, CO e H2 com oxigênio, promove a geração de calor e uma aglomeração controlada de menores partículas de minério parcialmente reduzido a outras partículas dentro do leito fluidizado.

As densidades relativas dos sólidos e a injeção de sólidos e gases acima descrita, incluindo os locais da injeção dos sólidos/gases, resulta na formação de zonas de reação no vaso. As zonas podem ser contíguas.

Uma zona de reação é uma zona rica em carbono (17) na região da ponta da lança (11) da lança (9) . Nessa zona, as reações predominantes são reações de oxidação, envolvendo a combustão do resíduo de queima de carvão, voláteis de carvão, CO e H2 com oxigênio, o que gera calor. A outra zona de reação é uma zona rica em metal (19), na qual: a) o carvão é desvolatilizado e forma resíduo de queima de carvão e matérias voláteis de carvão; e b) os finos de minério de ferro são pelo menos parcialmente reduzidos pelo CO e H2. 0 fluxo de sólidos descendente acima descrito, na região anular, entre a região central e a parede lateral, facilita a transferência de calor da zona rica em carbono para a zona rica em metal.

Além disso, o fluxo descendente de sólidos protege, parcialmente, a parede lateral da exposição direta ao calor radiante proveniente da região central do vaso. 0 processo acima descrito também produz uma corrente de gás removido e de sólidos arrastados, a qual é descarregada do vaso através de uma saída (27), na seção superior do vaso. A corrente de gás removido é processada mediante separação dos sólidos do gás removido e retorno dos sólidos separados para o vaso, através de uma linha de retorno de sólidos (29). Após isso, o gás removido é tratado através de uma série de etapas, incluindo: a) remoção dos sólidos; b) resfriamento do gás removido; c) remoção da água; d) remoção de C02; e) compressão; e f) reaquecimento. 0 gás removido tratado é depois retornado ao vaso como parte do gás de fluidificação. 0 processo acima descrito produz uma corrente de sólidos, incluindo minério de ferro pelo menos parcialmente reduzido e resíduo de queima de carvão, a qual é descarregada do vaso através de uma saída (25) na base do vaso. A corrente de sólidos pode ser processada mediante separação do minério de ferro pelo menos parcialmente reduzido e de uma porção dos outros sólidos. Os outros sólidos, predominantemente resíduos de queima de carvão, separados da corrente do produto, podem ser também retornados ao vaso como parte da alimentação de sólidos ao processo. 0 minério de ferro pelo menos parcialmente reduzido é posteriormente processado, caso necessário. Por exemplo, o minério de ferro pelo menos parcialmente reduzido pode ser suprido a um vaso de fundição contendo um banho de fusão para fusão em ferro fundido, por exemplo, mediante um processo, tal como o chamado "Processo Hismelt".

Conforme indicado acima, a presente invenção foi implementada durante o curso de um projeto de pesquisa em andamento, desenvolvido pelo presente Depositante, para aplicação da tecnologia CIRCOFER na redução direta de minério de ferro. 0 projeto de pesquisa incluiu uma série de corridas em planta piloto, em montagens de planta piloto do Depositante com vasos de diâmetros de 350 mm e 700 mm. A descrição seguinte foca o trabalho de pesquisa feito em planta piloto, com um vaso de diâmetro de 700 mm. A planta piloto compreende uma instalação do tipo mostrado nas Figuras 1 e 2. A planta piloto foi operada na forma de um leito fluidizado circulante sob pressão atmosférica. 0 vaso apresenta uma altura de 10,7 m. Uma seção superior do vaso apresenta uma altura de aproximadamente 8,9 m e um diâmetro interno de 700 mm. Uma seção inferior do vaso apresenta uma altura de aproximadamente 1,8 m e um diâmetro interno de 500 mm. A altura de 1,8 m inclui a altura de uma grelha ou crivo de fluidificação, e uma seção de transição entre as seções de diâmetro de 500 mm e diâmetro de 700 mm. 0 vaso é forrado de material refratário. 0 gás removido do vaso foi processado para remover os sólidos arrastados, mediante passagem do gás removido, sucessivamente, através de 3 ciclones conectados em série. O primeiro ciclone (ciclone 1), recebeu o gás removido diretamente do vaso. Os sólidos separados no ciclone foram retornados para o vaso através de um pote vedado que proporcionou uma pressão estanque. O segundo ciclone (ciclone 2), recebeu o gás removido do ciclone 1.

Os sólidos separados no ciclone foram retornados para o vaso através de uma linha de retorno direto de sólidos (isto é, sem nenhum pote vedado). O terceiro ciclone (ciclone 3), recebeu o gás removido do segundo ciclone, o ciclone 2. Os sólidos separados pelo ciclone 3 não foram retornados para o vaso.

Após a separação dos sólidos pelos três ciclones, o gás removido foi ainda tratado através de um dispositivo lavador de fluxo radial, o qual, adicionalmente, removeu sólidos do gás removido. Esses sólidos foram concentrados mediante um dispositivo promotor de maior densidade, depois, passados através de um filtro de tambor, para produzir uma lama mais densa. 0 gás removido ao deixar o dispositivo lavador de fluxo radial foi então tratado através de um dispositivo resfriador tubular, o qual foi operado para desidratar o gás removido mediante resfriamento do mesmo dentro da faixa de temperatura de 10-30°C. Posteriormente ao tratamento através do dispositivo resfriador tubular, o gás removido sofreu combustão. 0 leito fluidizado foi fluidificado pelo ar durante os estágios iniciais de teste e foi posteriormente fluidificado através de uma mistura de gás nitrogênio e gás hidrogênio. Como não havia provisões para processamento e reciclagem do gás removido do processo, por exemplo, remoção de CO2 e compressão, não foi possível ao gás removido retornar ao vaso como gás de fluidificação. Nesse contexto, foi usado gás hidrogênio para estimular o efeito do uso de gás removido processado, como gás de fluidificação.

Em resumo, o trabalho de pesquisa demonstrou 0 seguinte: - 0 conceito de um processo de redução em leito fluidizado à base de carvão, com injeção de oxigênio, produziu um produto reduzido com níveis de metalização de até 78%; - a injeção de oxigênio dentro ou próximo de um leito fluidizado com até 42% de ferro metálico no leito, parece ser factível sem a formação de agregados; - o conceito de simultaneamente reduzir minério de ferro e parcialmente queimar carvão como energia em um único vaso de leito parece ser factível, com concentrações de até 48% de ferro metálico no produto; - a posição da lança de oxigênio no vaso é importante, devido à desejável transferência do calor de oxidação de volta para o leito, ao mesmo tempo em que se minimiza o nível de re-oxidação do ferro. A posição de 4 m é praticamente correta para as condições testadas; - o minério de ferro proveniente de Brockman, altamente fosforoso, foi fluidificado com sucesso e reduzido sem excessiva formação de pó (o minério de Brockman é um minério de ferro friável da Austrália Ocidental, disponibilizado pela Hamersley Iron Pty Ltd., Perth, Austrália Ocidental).

Objetivos do Programa Experimental 0 principal objetivo foi de obter uma operação estável, durante um significativo período de tempo, com um minério proveniente de Brockman altamente fosforoso (< 3 mm) e carvão da Blair Athol. 0 plano consistiu de operar com baixa alimentação de minério de ferro (até 20% na descarga do produto) durante dois dias, com a lança de oxigênio numa posição baixa (1,9 m acima da placa distribuidora (não mostrado na figura)) no vaso. O objetivo era depois operar durante três dias com alta alimentação de minério (até 70% no produto), com a lança de oxigênio numa posição mais alta (3,8 m acima da placa distribuidora).

Partida Os experimentos começaram no dia 09 de Dezembro de 2003, às 6:00 horas, com um aquecimento gradual do vaso de 700 mm de diâmetro (daqui em diante, também referido como "CFB"), usando alumina como material do leito. Uma vez alcançada a temperatura almejada, carvão e oxigênio foram introduzidos no vaso às 15:50 horas. A velocidade do oxigênio foi aumentada para até 105 Nm3/h, enquanto a velocidade do carvão se situou na faixa de 300-450 kg/h.

Operação com Carvão e Oxigênio (Período de 10/12/03 - 11/12/03) A operação com carvão, ar e oxigênio foi conduzida no dia 10/12/03. A operação foi bastante facilitada, com o sistema se estabilizando de modo bastante rápido e o vaso mantendo sua temperatura de 900-930°C sem quaisquer problemas.

As condições de operação padrão durante esse período foram como segue: - temperaturas do CFB: 930°C na base e 900°C no topo; - vazão do gás de fluidificação: 140Nm3/h para o N2 e 300Nm3/h para 0 ar; - queda de pressão no CFB: 80-140 mbar; - vazão do oxigênio: até 100 Nm3/h; - vazão do gás de proteção N2: 30 Nm3/h; - velocidade de alimentação do carvão: 340-450 kg/h.

Um resumo dos resultados é apresentado a seguir: - velocidade de descarga do leito: 100-160 kg/h; - descarga do ciclone 3: 10-14 kg/h; - Análise do Gás Removido 0 produto da descarga foi limpo com apenas alguns pedaços pequenos > 2 mm, que tinham o aspecto de material refratário residual. A produção de pó foi razoavelmente baixa, com <10% da descarga se referindo à descarga final do ciclone.

Operação com Minério de Ferro (10-140 kg/h), Carvão e Oxigênio (lança de 2 m de altura), no período de 10/12/03 a 12/12/03 - 10/12/03 - 11/12/03 (6:00 h); Minério de Ferro com Velocidade de Alimentação de 10 kg/h.

Um minério de ferro (< 3 mm) foi introduzido no sistema de alimentação às 22:00 h, no dia 10/12/03, a uma velocidade de 10 kg/h. Hidrogênio foi também introduzido no gás de fluidificação a uma velocidade de 20 Nm3/h, para estimular o uso do gás removido processado como gás de fluidificação. A operação foi facilitada com o leito ΔΡ sendo mantido à pressão de cerca de 100-120 mbar e o perfil de temperatura tendo uma variação de apenas 10°C entre a base e o topo do leito. O produto tinha o aspecto de finos, sem quaisquer sinais de agregados ou aglomerados. Entretanto, quando da seleção do produto (2 mm), foi encontrado algum material maior do tipo crosta, mas isto foi apenas uma proporção bastante pequena do produto global. 0 material de crosta parecia como sendo composto de cinzas/resíduos de queima de carvão, provavelmente formado sobre as paredes do vaso ou placa distribuidora no vaso.

As condições de operação padrão e os resultados durante esse período foram como segue: - temperaturas do CFB: 930°C na base e 900°C no topo; - vazão do gás de fluidificação: 350Nm3/h para o N2 e 20Nm3/h para o H2; - queda de pressão no CFB: 100-130 mbar; - vazão do oxigênio: 100-115 Nm3/h; - vazão do gás de proteção N2: 30 Nm3/h. - velocidade de alimentação do carvão: 280-360 kg/h; - velocidade de alimentação do minério de ferro: 10 kg/h.

Um resumo dos resultados é apresentado a seguir: - velocidade de descarga do leito: 125 kg/h; - descarga do ciclone: 15 kg/h; - Análise do Gás Removido - 11/12/03 (06:00) - 11/12/03; (12:00 h) ; Minério de Ferro com Velocidade de Alimentação de 20 kg/h.

Resumo: A velocidade de alimentação do minério de ferro foi aumentada para 20 kg/h às 6:00 h no dia 11/12/03 até as 12:00 h do dia 11/12/03, e a velocidade do gás hidrogênio foi também aumentada para 40 Nm3/h. A operação continuou facilitada sem quaisquer interrupções. A pressão do leito do vaso foi mantida em cerca de 80-100 mbar e o perfil de temperatura apresentou uma variação de apenas 10°C entre a base e o topo do leito.

Resultados: 0 aspecto do produto continuou como sendo satisfatório, sem quaisquer sinais de agregados ou aglomerados. Como antes, a única exceção a isso foram os pedaços excêntricos de material tipo crosta, que pareciam como sendo compostos de cinzas/residuos de queima de carvão.

As condições de operação padrão e os resultados durante esse período foram como segue: - temperaturas do CFB: 952°C na base e 940°C no topo; - vazão do gás de fluidificação: 350Nm3/h para ο N2 e 40Nm3/h; - queda de pressão no CFB: 80-100 mbar; - vazão do oxigênio: 112 Nm3/h; - vazão do gás de proteção N2: 30 Nm3/h. - velocidade de alimentação do carvão: 430 kg/h; - velocidade de alimentação do minério de ferro: 20 kg/h.

Um resumo dos resultados é apresentado a seguir: - velocidade de descarga do leito: 125 kg/h; - descarga do ciclone 3: 15 kg/h. - Análise do Gás Removido Análise do Produto (9:00 h; 11/12/03) - 11/12/03 (12:00) - 12/12/03; (06:00 h) ; Minério de Ferro com Velocidade de Alimentação de 40 kg/h.

Resumo: A velocidade de alimentação do minério de ferro foi aumentada para 40 kg/h às 12:00 h no dia 11/12/03 e operada a essa velocidade até as 06:00 h do dia 12/12/03, enquanto a velocidade do gás hidrogênio foi mantida em 40 Nm3/h e a velocidade do carvão foi de aproximadamente 360- 420 kg/h. A operação continuou facilitada sem quaisquer interrupções e a descarga do produto de ferro foi altamente metalizada. A produção de pó foi também baixa, com menos de 10% da descarga total vindo do ciclone final (isto é, o ciclone 3). O leito do vaso ΔΡ foi mantido com uma pressão de cerca de 90-135 mbar e o perfil de temperatura apresentou uma variação de menos de 10°C entre a base e o topo do leito.

Resultados: O aspecto do produto continuou como sendo satisfatório, sem quaisquer sinais de agregados ou aglomerados.

As condições de operação padrão e os resultados durante esse período foram como segue: - temperaturas do CFB: 953°C na base e 941°C no topo; - vazão do gás de fluidificação: 370Nm3/h para ο N2 e 40Nm3/h para ο H2;; - queda de pressão no CFB: 98-130 rnbar; - vazão do oxigênio: 113 Nm3/h; - vazão do gás de proteção N2: 30 Nm3/h. - velocidade de alimentação do carvão: 426 kg/h; - velocidade de alimentação do minério de ferro: 40 kg/h.

Um resumo dos resultados é apresentado a seguir: - velocidade de descarga do leito: 190-210 kg/h; - descarga do ciclone 3: 15-20 kg/h; - Análise do Gás Removido Análise do Produto: (11/12/03) 0 alto índice de metalização obtido (70-77%) indica que a lança de oxigênio (mesmo na sua posição de 1,9 ,m) não penetrou muito distante da base do leito e que ocorreu uma satisfatória segregação dentro do leito. A parte inferior do leito é rica em ferro. A parte superior do leito é rica em carbono e está interagindo com a lança de oxigênio para a geração de calor, este calor sendo transferido de volta para o leito através da recirculação dos sólidos para as partes inferiores do leito. A baixa proporção C0/C02 no gás removido indica a obtenção de uma alta pós-combustão, com os níveis de energia sendo transferidos de volta para o leito, mantendo-se os altos níveis de metalização na descarga do produto.

Os níveis de ferro no produto e o grau de metalização indicam que o vaso de diâmetro de 700 mm pode ser operado em modo de gaseificação com até 20-25% de teor de ferro metálico, sem quaisquer problemas de formação de agregados.

Inspeção da Lança de Oxigênio (12/12/03) A lança foi retirada do vaso de 7 00 mm de diâmetro e inspecionada no dia 12/12/03.

Resumidamente, a lança foi encontrada limpa. O tubo resfriado com água, assim como, a ponta do bocal não apresentaram nenhuma evidência de qualquer acúmulo de material. A lança foi novamente posicionada no vaso em uma posição mais alta, isto é, 3,8 m acima da placa distribuidora. 0 procedimento foi reiniciado no vaso com carvão e oxigênio e, depois, imediatamente estabilizado com minério de ferro e hidrogênio.

Operação com Minério cie Ferro (110-200 kg/h) , Carvão e Oxigênio (lança com 4 m de altura), no período de 13/12/03 a 16/12/03 13/12/03 (06:00 h) - 13/12/03 (12: 00 h) ; Minério de Ferro com Velocidade de Alimentação de 110 kg/h Resumo: A velocidade de alimentação do minério de ferro foi aumentada gradualmente até 110 kg/h às 06:25 h no dia 13/12/03 e operada cora essa velocidade até as 12:00 h do dia 13/12/03, enquanto a velocidade do gás hidrogênio foi também aumentada gradualmente para 110 Nm3/h durante um período de 2 horas. A velocidade do carvão foi de aproximadamente 360-400 kg/h. A operação continuou facilitada sem quaisquer interrupções e a descarga do produto de ferro do vaso foi até 78% metalizada. A produção de pó foi também baixa, com menos de 10% da descarga total vindo do ciclone final (isto é, o ciclone 3) . O leito do vaso ΔΡ foi mantido com uma pressão de cerca de 90-135 mbar e o perfil de temperatura apresentou uma variação de menos de 5°C entre a base e o topo do leito. O aumento da altura da lança de 1,9 m para 3,8 m não pareceu causar qualquer impacto no perfil de temperatura do leito. De fato, a difusão de temperatura foi inferior a 5°C do topo para a base.

Resultados: 0 aspecto do produto continuou como sendo satisfatório, sem quaisquer sinais de agregados ou aglomerados.

As condições de operação padrão e os resultados durante esse período foram como segue: - temperaturas do CFB: 953°C na base e 951°C no topo; - vazão do gás de f luidif icação no CFB: 10Nm3/h (N2) à temperatura de 860°C; 110Nm3/h (N2) à temperatura de 740°C; 180Nm3/h (N2) à temperatura de 680°C e 110 Nm3/h (H2) à temperatura de 860°C; - queda de pressão no CFB: 80-100 mbar; - vazão do oxigênio: 110 Nm3/h; - vazão do gás de proteção N2: 30-40 Nm3/h. - velocidade de alimentação do carvão: 360-400 kg/h; - velocidade de alimentação do minério de ferro: 110 kg/h.

Um resumo dos resultados é apresentado a seguir: - velocidade de descarga do leito: 162 kg/h; - descarga do ciclone 3: 16 kg/h; - Análise do Gás Removido Análise do Produto: (13/12/03) Com a posição da lança de oxigênio mais alta, 0 perfil uniforme de temperatura do leito de lança mais baixa foi mantido. Isso indica que mesmo com a lança de oxigênio na posição de 3,8 m, o perfil de circulação dos sólidos é tal que uma quantidade suficiente de calor é transferida de volta para a base do leito. 0 perfil de temperatura no vaso e nos ciclones indicou que, provavelmente, não ocorreu nenhum aumento na produção de pó com o aumento da velocidade de alimentação do minério de ferro para até 110 kg/h. A descarga do ciclone final relativa ao vaso também não se modificou de forma significativa. Isso sugere que o minério de ferro não se quebra tanto quanto o previsto ou que quaisquer finos gerados são novamente aglomerados na região de alta temperatura da lança de oxigênio. 13/12/03 (12:00 h) - 16/12/03 (05:00 h) ; Minério de Ferro com Velocidade de Alimentação de 120-230 kg/h Resumo: Para o primeiro período dessa operação, das 17:00 horas de 13/12/03 às 12:00 horas de 15/12/03, a velocidade de operação foi de aproximadamente 120 kg/h de alimentação de minério de ferro. Isso incluiu um período de transtorno no qual não ocorreu alimentação. O período final operou a uma velocidade de alimentação de minério de ferro de aproximadamente 230 kg/h. A operação com uma velocidade de alimentação de minério de ferro de 230 kg/h foi facilitada sem quaisquer interrupções e a descarga do produto de ferro do CFB variou em um índice de metalização de 48% a 78%. A produção de pó foi também baixa, < 10% da descarga total, proveniente do ciclone 3. 0 leito do vaso ΔΡ foi mantido com uma pressão de cerca de 80-100 mbar e a variação do perfil de temperatura aumentou agora para cerca de 20°C entre a base e o topo do leito. A operação do vaso com uma velocidade de alimentação de minério de ferro mais alta, ou seja, de 200 kg/h, aumentou a variação do perfil de temperatura do CFB, agora, com uma parte da base do leito sendo de até 20°C mais fria que a sua parte intermediária. Os níveis de metalização foram também inferiores com velocidades de alimentação de minério de ferro mais altas, mas se situaram ainda na faixa de 60-80% de metalização.

Resultados: O aspecto do produto continuou como sendo satisfatório, ' sem quaisquer sinais de agregados ou aglomerados.

As condições de operação padrão e os resultados durante esse período foram como segue: - temperaturas do CFB: 947°C na base e 960°C no topo; - temperatura do aquecedor de gás do CFB: 740°C e 615°C no aquecedor principal; - vazão do gás de f luidificação no CFB: 20Nm3/h (N2) à temperatura de 840°C; 100Nm3/h (N2) à temperatura de 740°C; 185Nm3/h (¾) à temperatura de 615°C e 140Nm3/h (H2) à temperatura de 840°C; - queda de pressão no CFB: 83-96 mbar; - vazão do oxigênio: 113 Nm3/h; - vazão do gás de proteção N2: 30-40 Nm3/h. - velocidade de alimentação do carvão: 380 kg/h; - velocidade de alimentação do minério de ferro: 200 kg/h.

Um resumo dos resultados é apresentado a seguir: - velocidade de descarga do leito: 227-286 kg/h; - descarga do ciclone 3: 18-24 kg/h; - Análise do Gás Removido (04:0Oh - 15/12/03) Análise do Produto: (13-16/12/03) Em altas velocidades de alimentação de minério de ferro (200 kg/h), a descarga do vaso aumentou significativamente, enquanto que a descarga do ciclone final somente aumentou um pouco. No entanto, a descarga do ciclone final relativa ao vaso não pareceu se modificar.

Foi ainda observado que a quantidade de finos < 0,1 mm na etapa da descarga foi inferior à quantidade de finos <0,1 mm na etapa de alimentação. Isso sugere que o minério de ferro não se quebra tanto quanto o previsto ou que quaisquer finos gerados são novamente aglomerados na região de alta temperatura da lança de oxigênio. O perfil de temperatura nos ciclones também se inclui nessa assertiva, uma vez que não ocorreram quaisquer aumentos significativos de temperatura no sistema de ciclone com velocidades de alimentação de minério de ferro mais altas. Os níveis de metalização do produto foram mantidos na faixa de 68-78% durante as altas velocidades de alimentação de minério de ferro, enquanto a descarga do produto apresentou até 48% de ferro metálico.

Inspeção da Lança de Oxigênio e do Vaso (16/12/03 e 19/12/03) A lança foi retirada do vaso de 700 mm e inspecionada no dia 16/12/03, tendo se mostrada adequadamente limpa. O tubo resfriado com água apresentou um fino revestimento do material, enquanto a ponta do bocal se mostrou relativamente limpa. A natureza do acúmulo (escamoso e fino) sugeriu que isso não levaria a quaisquer problemas operacionais.

Distribuição do Ferro e Aglomeração A análise da amostra do minério de Brockman usada como alimentação para o leito fluidizado indicou um teor de finos de aproximadamente 10,6%, de tamanho inferior a 45 microns. Esse material foi esperado de aparecer na saída do ciclone 3 ou então como uma lama mais densa. Devido à natureza friável do minério de Brockman, se esperava que adicionais finos fossem produzidos durante o processamento.

Portanto, foi esperado que a percentagem de unidades de ferro saídas do sistema pelo ciclone 3 pudesse exceder 10,6%.

Foi observado que aproximadamente 7% das unidades de ferro alimentadas ao leito fluidizado foram descarregadas do ciclone 3, na saída direta do ciclone 3 (aproximadamente 4%) ou na saída do dispositivo lavador de fluxo radial (aproximadamente 3%) . A análise da saída do produto principal do leito fluidizado indicou que um mecanismo de aglomeração esteve presente no processo. Esse mecanismo pareceu como sendo principalmente de partículas menores, tipicamente, partículas inferiores a 100 microns, se aglomerando entre si e também à partículas maiores.

Diversas modificações poderão ser feitas nas modalidades da presente invenção, como mostrado nas Figuras 1 e 2, sem que se afaste o espírito e escopo da mesma.

Claims

1. Processo de redução direta para um material metalífero, cujo processo compreende o suprimento de um material metalífero, um material carbonáceo sólido, um gás contendo oxigênio e um gás de f luidif icação em um leito fluidizado em um vaso, mantendo o leito fluidizado no vaso, reduzindo pelo menos parcialmente o material metalífero no vaso e descarregando uma corrente de produto que compreende o material metalífero pelo menos parcialmente reduzido proveniente do vaso, sendo o processo caracterizado por: a) reduzir o material metalífero em estado sólido, em uma zona rica em metal no vaso; b) injetar o gás contendo oxigênio dentro da zona rica em carbono no vaso, mediante um fluxo descendente com uma variação angular de entre 40° positivos e 40° negativos em relação à vertical, e gerar calor através de reações entre o oxigênio, o material metalífero, o material carbonáceo sólido e outros sólidos e gases oxidáveis no leito fluidizado; e c) transferir calor da zona rica em carbono para a zona rica em metal, mediante movimentação dos sólidos dentro do vaso.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, 1 caracterizado pelo fato de que o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio através de um fluxo descendente, numa variação angular de mais ou menos 15° em relação à vertical.

3. Processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o processo compreende a formação de uma zona rica em metal numa seção inferior do vaso e de uma zona rica em carbono numa seção intermediária do vaso.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a seção intermediária é uma seção intermediária entre a dita seção inferior e uma seção superior do vaso.

5. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende a injeção do gás contendo oxigênio dentro de uma região central no vaso.

6. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende o controle da diferença de temperatura entre a temperatura global no leito fluidizado e a temperatura média da superfície que faz face ■ interiormente a uma parede lateral do vaso, para que tal diferença não seja superior a 100°C, mais preferivelmente, não superior a 50°C.

7. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que o material metalífero se apresenta na forma de finos de minério de ferro, caracterizado pelo fato de que a temperatura global no leito fluidizado se situa na faixa de 850 a 1000°C.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a temperatura global no leito fluidizado é de pelo menos 900°C, mais preferivelmente, de pelo menos 950°C.

9. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende controlar a variação de temperatura como sendo inferior a 50°C, dentro do leito fluidizado.

10. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que o material metalifero se apresenta na forma de finos de minério de ferro, caracterizado pelo fato de que a pressão no vaso é controlada como sendo numa faixa de pressão de 1-10 bar absoluto, preferivelmente, de 4-8 bar absoluto.

11. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio, de modo a ocorrer um fluxo descendente de gás no vaso.

12. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio através de pelo menos uma lança, que apresenta uma ponta de lança com uma saida posicionada no vaso, interiormente em relação a uma parede lateral do vaso, numa região central do vaso.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a ponta da lança é dirigida verticalmente e descendentemente.

14. Processo, de acordo com as reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a posição da lança e, mais particularmente, a altura da saida da ponta da lança, é determinada fazendo-se referência a um ou mais dos seguintes fatores: a velocidade de injeção de gás contendo oxigênio, a pressão do vaso, a seleção e quantidades de outros materiais de alimentação para introdução no vaso, e a densidade do leito fluidizado.

15. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que o processo compreende resfriar com água, pelo menos a ponta da lança.

16. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que o processo compreende o resfriamento com água de uma superfície externa da lança.

17. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio através de um tubo central da lança.

18. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende injetar o gás contendo oxigênio com uma suficiente velocidade, de modo a formar uma zona isenta de sólidos na região da ponta da lança.

19. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende injetar nitrogênio e/ou vapor e/ou outro adequado gás de cobertura e fazer uma cobertura da região de saída da ponta da lança.

20. Processo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a injeção do gás de cobertura dentro do vaso é feita a uma velocidade que é de pelo menos 60% da velocidade do gás contendo oxigênio.

21. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende o suprimento do material de alimentação metalifero, do material carbonáceo, do gás contendo oxigênio e do gás de fluidificação ao leito fluidizado e a manutenção do leito fluidizado com: a) um fluxo descendente do gás contendo oxigênio; b) um fluxo ascendente dos sólidos e gás de fluidificação em contracorrente ao fluxo descendente do gás contendo oxigênio; e c) um fluxo descendente dos sólidos exteriormente ao fluxo ascendente dos sólidos e gás de fluidificação.

22. Processo, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que os sólidos nos fluxos ascendente e descendente dos sólidos, são aquecidos pelo calor gerado pelas reações entre o gás contendo oxigênio, o material carbonáceo sólido e outros materiais oxidáveis na zona rica em carbono.

23. Processo, de acordo com as reivindicações 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que os fluxos ascendente e descendente de sólidos protegem a parede lateral do vaso do calor radiante gerado pelas reações entre o gás contendo oxigênio e o material carbonáceo sólido e outros sólidos e gases oxidáveis no leito fluidizado.

24. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que o material metalífero se apresenta na forma de finos de minério de ferro, caracterizado pelo fato de que os finos são dimensionados com um tamanho de partícula inferior a 6 mm.

25. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os finos apresentam um tamanho médio de partícula na faixa de 0,1-0,8 mm.

26. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material carbonáceo é carvão.

27. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o gás de fluidificação compreende um gás redutor.

28. Processo, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a seleção da quantidade de H2 no gás de f luidif icação é de pelo menos 15% em volume, em relação ao volume total de CO e H2 no dito gás.

29. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende a descarga da corrente de produto, compreendendo o material metalífero pelo menos parcialmente reduzido, na seção inferior do vaso.

30. Processo, de acordo com a reivindicação 29, em que a corrente do produto também compreende outros sólidos, caracterizado pelo fato de se fazer a separação de pelo menos uma porção dos outros sólidos da corrente do produto.

31. Processo, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o processo compreende retornar os sólidos separados para o vaso.

32. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende a descarga da corrente de gás removido contendo sólidos arrastados a partir de uma seção superior do vaso.

33. Processo, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o processo compreende a separação de sólidos da corrente de gás removido.

34. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo mantém um leito fluidizado circulante, mediante separação dos sólidos arrastados da corrente de gás removido e retorno dos sólidos separados do gás removido do vaso.

35. Processo, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o processo compreende o retorno dos sólidos separados do gás removido para uma porção inferior do vaso.

36. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende o preaquecimento do material de alimentação metalifero com o gás removido do vaso.

37. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende o tratamento do gás removido após a etapa de preaquecimento e o retorno de pelo menos uma porção do gás removido tratado para o vaso, na forma de um gás de fluidificação.

38. Processo, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que o tratamento do gás removido compreende uma ou mais das etapas de: a) remoção dos sólidos; b) resfriamento; c) remoção da água; d) remoção de C02; e) compressão; e f) reaquecimento.

39. Processo, de acordo com as reivindicações 37 ou 38, caracterizado pelo fato de que o tratamento do gás removido compreende o retorno dos sólidos ao vaso.

40. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que a metalização da corrente do produto é superior a 50%, caracterizado pelo fato de operar com gás redutor no gás de fluidização.

41. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o gás contendo oxigênio compreende pelo menos 90% em volume de oxigênio.

42. Processo, de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo compreende um adicional processo de fusão, para fusão e posterior redução do material metalifero parcialmente reduzido em um metal fundido.