BRPI0708457A2

BRPI0708457A2 - unidades de redução direta para produzir metal fundido a partir de um material de alimentação metalìfero

Info

Publication number: BRPI0708457A2
Application number: BRPI0708457-9A
Authority: BR
Inventors: Robert Loiacono
Original assignee: Tech Resources Pty Ltd
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2011-05-31
Also published as: JP2009528445A; KR20080107450A; CA2642674A1; WO2007098553A1; EP2004866A4; RU2008138872A; RU2431679C2; KR101349124B1; KR20080107437A; BRPI0708457B1; WO2007098556A9; RU2431681C2; WO2007098550A9; RU2431680C2; KR101349238B1; JP5248333B2; CA2642711A1; KR20080106559A; US8562902B2; WO2007098551A1

Abstract

UNIDADES DE REDUçãO DIRETA PARA PRODUZIR METAL FUNDIDO A PARTIR DE UM MATERIAL DE ALIMENTAçAO METALìFERO Uma unidade de redução direta para produzir metal fundido a partir de um material de alimentação metalífero utilizando um processo de redução direta baseado em banho fundido é revelada. A unidade inclui uma pluralidade de zonas de acesso de gruas que estão externas à tubulação de distribuição de gás para possibilitar que as lanças de injeção de sólidos sejam removidas e lanças de reposição sejam posicionadas nas aberturas em uma parede lateral do vaso de redução direta. A unidade também inclui uma pluralidade de zonas de acesso de gruas que estão dentro da área de tubulação de distribuição de gás para possibilitar que as lanças de injeção de gás sejam removidas e lanças de reposição sejam posicionadas nas aberturas na parede lateral do vaso.

Description

UNIDADE DE REDUÇÃO DIRETA PARA PRODUZIR METAL FUNDIDO APARTIR DE UM MATERIAL DE ALIMENTAÇÃO METALÍFERO

CAMPO DA TÉCNICA

Refere-se a presente invenção a uma unidade deredução direta para produzir metal fundido a partir de ummaterial de alimentação metalifero, tais como minérios,minérios parcialmente reduzidos e correntes de refugo quecontêm metal.

Um processo de redução direta conhecido, o qual se baseia principalmente em um banho fundido como um meiode reação, e é geralmente chamado de processo HIsmelt,encontra-se descrito no pedido Internacional PCT/AU96/00197(WO 96/31627) em nome da mesma requerente da presenteinvenção. 0 revelado no pedido Internacional é incorporado no presente através de referências destacadas.

O processo HIsmelt conforme descrito no pedidoInternacional, no contexto de produção de ferro fundido,inclui:

(a) formar um banho de ferro fundido e deescória em um vaso;

(b) injetar no banho: (i) um material dealimentação metalifero, tipicamente óxidos de ferro; e (ii)um material carbonáceo sólido, tipicamente carvão, o qualfunciona como um redutor dos óxidos de ferro e como umafonte de energia; e

(c) reduzir o material de alimentaçãometalifero para ferro na camada de metal.

O termo "redução" é compreendido neste contextocomo significando processamento térmico em que ocorremreações químicas que reduzem material de alimentaçãometalífero para produzir metal fundido.

0 processo HIsmelt também inclui a pós-combustãode gases de reação, tais como CO e H2, os quais sãodesprendidos a partir do banho para a região acima do banhocom gás contendo oxigênio e transferindo o calor geradopela pós-combustão para o banho para contribuir para aenergia térmica requerida para reduzir os materiais dealimentação metalíferos.

0 processo HIsmelt também inclui a formação deuma zona de transição no espaço acima da superfíciequiescente do banho, no qual existe uma massa favorávelascendente e posteriormente descendente de respingos ougotículas ou correntes de metal fundido e/ou escória queproporciona um meio efetivo para transferir para o banhopara o banho a energia térmica gerada pela pós-combustãodos gases de combustão para o banho.

No processo HIsmelt o material de alimentaçãometalífero e o material carbonáceo sólido são injetados nobanho fundido através de uma quantidade de lanças, as quaissão inclinadas em relação à vertical de maneira aestenderem-se descendentemente e para dentro através daparede lateral do vaso de redução direta e em uma regiãoinferior do vaso de maneira a distribuir pelo menos partedo material sólido para dentro da camada de metal no fundodo vaso. Para promover a pós-combustão dos gases de reaçãona parte superior do vaso, um jorro de ar quente, o qualpode ser enriquecido com oxigênio, é injetado em uma regiãosuperior do vaso através de uma lança de injeção de arquente que se estende descendentemente. Os gases dedescarga resultantes da pós-combustão dos gases de reaçãono vaso são retirados a partir de uma região superior dovaso através de um condutor de gás de descarga. 0 vasoinclui painéis refrigerados a água, revestidos derefratário na parede lateral e no teto do vaso, e faz-secircular água continuamente através dos painéis em umcircuito continuo.

o processo HIsmelt possibilita que grandesquantidades de metal fundido, tal como ferro fundido, sejamproduzidas mediante redução direta em um único vasocompacto. A fim de que isto seja conseguido é necessáriotransportar grandes quantidades de ar quente para e apartir do vaso de redução direta, transportar grandesquantidades de materiais de alimentação metaliferos, taiscomo materiais de alimentação que contêm ferro, para ovaso, transportar grandes quantidades de produto metálicofundido e escória produzida em um processo fora do vaso, ecircular grandes quantidades de água através dos painéis deágua fria - tudo dentro de uma área relativamenteconfinada. Material carbonáceo e fundentes, às lanças deinjeção de sólidos. Essas funções devem prosseguir durantetoda a operação de redução, que desejavelmente se estendepor pelo menos 12 meses. Também é necessário proverfacilidades de acesso e manuseio para que seja possível oacesso ao vaso e manutenção de equipamentos entre asoperações de redução.

Uma unidade comercial de redução direta HIsmeltbaseado em um vaso de 6 m de diâmetro (diâmetro interno dasoleira refratária) foi construída em Kwinana, Austráliaocidental. A unidade foi desenhada para operar o processoHIsmelt e produzir 800.000 toneladas por ano de ferrofundido no vaso.

O depositante agora desenvolveu um trabalho depesquisa e desenvolvimento para desenhar uma unidadecomercial de redução direta HIsmelt de larga escala, paraproduzir em excesso 1 milhão de toneladas par ano de ferrofundido através do processo HIsmelt.

O depositante foi confrontado com uma série deproblemas ao aumentar a escala do processo HIsmelt eproduziu um design alternativo para uma unidade de reduçãodireta HIsmelt.

A presente invenção está relacionada a umaunidade de redução direta que é um design alternativo paraa unidade de redução direta HIsmelt acima mencionada.

A unidade de redução direta da presente invençãotambém pode ser usada para outros processos de reduçãodireta.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção é proporcionadauma unidade de redução direta para produzir metal fundido apartir de um material de alimentação metalífero utilizandoum processo de redução direta baseado em banho fundido queinclui:

(a) Um vaso de redução direta fixo para suportarum banho de metal fundido e escória, e um espaço de gásacima do banho, o vaso incluindo uma soleira e uma paredelateral;

(b) Uma instalação de alimentação de sólidos parafornecer material de alimentação sólida, incluindo materialde alimentação metalifero e material carbonifero, a partirde um local de suprimento de material de alimentação sólidade fora do vaso para dentro do vaso; a instalação dealimentação de sólidos incluindo uma pluralidade de lançasde injeção de sólidos estendendo-se pelas aberturas naparede lateral do vaso;

(c) Uma instalação de alimentação de gás quecontém oxigênio para fornecer um gás que contém oxigênio apartir de um local de suprimento de gás que contém oxigêniode fora do vaso para dentro do vaso; a instalação de gásque contém oxigênio incluindo uma tubulação de distribuiçãode gás e uma pluralidade de lanças de injeção gasosasestendendo-se pelas aberturas da parede lateral do vasopara injetar o gás que contém oxigênio através da tubulaçãode distribuição de gás dentro do vaso; a tubulação dedistribuição de gás estendendo-se pelo menossubstancialmente em volta do vaso e situando-se longe dovaso;

(d) Uma instalação de duto descarga de gás parafacilitar o fluxo de gás de saida do vaso;

(e) Uma instalação de corrida de metal parasangrar metal fundido do banho durante uma operação deredução;

(f) Uma instalação de corrida de escória parasangrar escória do banho durante uma operação de redução; e(g) Uma pluralidade de zonas de acesso de gruasque estão fora do local da tubulação de distribuição de gáspara permitir que as lanças de injeção de sólidos sejamremovidas e lanças de substituição sejam posicionadas nasaberturas da parede lateral do vaso.

Preferentemente a tubulação de distribuição degás é situada distante do vaso, de maneira que haja umaabertura entre o vaso e a tubulação de distribuição de gásque possibilita a remoção das lanças de injeção de gásatravés da abertura, e a unidade inclui uma pluralidade dezonas de acesso de gruas que estão internas à tubulação dedistribuição de gás para permitir que as lanças de injeçãode gás sejam removidas e lanças de reposição sejamposicionadas nas aberturas na parede lateral do vaso.

Preferivelmente a tubulação de distribuição degás é localizada acima das conexões das lanças de injeçãode gás ao vaso

Preferivelmente a tubulação de distribuição degás é uma tubulação circular que define um caminho sem fimpara o fluxo de gás no interior da tubulação.

Preferivelmente a tubulação de distribuição degás é uma tubulação em forma de ferradura.

Preferivelmente cada lança de injeção de gás édisposta para direcionar uma corrente de gás para baixo epara fora de um núcleo central do vaso.

Preferivelmente cada lança de injeção de gás édisposta para direcionar uma corrente de gás para baixo epara fora em direção a parede lateral do vaso.Preferivelmente cada lança de injeção de gás éposicionada de forma que a lança aponte para baixo, dentrodo vaso e seja angulada em relação a um plano vertical e umplano radial no vaso para que a direção do fluxo de umacorrente de gás a partir da lança tenha componentes radiaise circunferenciais.

Preferivelmente a instalação de alimentação desólidos inclui uma pluralidade de lanças de injeção desólidos que se estendem para baixo e para dentro atravésdas aberturas na parede lateral do vaso e as lanças deinjeção de sólidos incluem uma pluralidade de lanças parainjetar material metalifero dentro do vaso e umapluralidade de lanças para injetar material carbonáceosólido no vaso, as lanças de injeção de material metaliferosendo posicionadas em pares em volta do perímetro da paredelateral do vaso e uma única lança de injeção de materialcarbonáceo sólido sendo posicionada entre pares adjacentesdas lanças de injeção de material metalifero.

Preferivelmente a instalação de alimentação desólidos inclui uma linha de abastecimento principal paracada par de lanças de injeção metalífera e um par de linhasramificadas que se estendem da linha principal e sãoconectadas às lanças.

Preferivelmente a instalação de alimentação desólidos inclui um sistema de injeção de material dealimentação metalífera quente para fornecimento de materialde alimentação metalífera pré-aquecido dentro da linha deabastecimento principal para cada par de lanças de injeçãode material de alimentação metalífera.Preferivelmente a unidade inclui umasuperestrutura que suporta a tubulação de distribuição degás.

Preferivelmente, a superestrutura também incluiuma pluralidade de plataformas que proporcionam acesso detrabalhadores ao vaso em diferentes alturas do vaso.

Preferivelmente as zonas de acesso das gruas paralanças de injeção de sólidos estão internas a um perímetroexterno da superestrutura.

Preferivelmente a instalação de tubos de gás desaída inclui dois dutos de gás de saída estendendo-se parafora do vaso.

Preferivelmente os dutos de gás de saída são demesmo diâmetro.

Preferivelmente os dutos de gás de saída são demesmo comprimento.

Preferivelmente a unidade inclui duas tampas degás de saída para resfriar o gás de saída, com uma dastampas de gás de saída sendo conectada a um dos dutos degás de saída.

Preferivelmente cada tampa de gás de saída éadaptada para resfriar o gás de saída à uma temperatura daordem de 900-1100°C.

Preferivelmente a unidade inclui um esfregador degás de saída separado para remover partículas do gás desaída que está conectado a cada tampa de gás de saída.

Preferivelmente a parede lateral do vaso inclui:

(a) Uma seção cilíndrica inferior;(b) Uma seção cilíndrica superior que possui umdiâmetro menor do que o da seção inferior;

(c) Uma seção de transição que interliga asseções superior e inferior.

Preferivelmente a instalação de dutos de gás desaída se estende a partir de uma seção cilíndrica superior.

Preferivelmente a seção de transição incluiaberturas para as lanças de injeção de gás e as lanças seestendem através das aberturas para dentro do vaso.

Preferivelmente a seção cilíndrica inferiorinclui aberturas para as lanças de injeção de sólidos e aslanças se estendem através das aberturas para dentro dovaso.

Preferivelmente o material metalífero incluiminério de ferro.

Preferivelmente o material carbonáceo incluicarvão.

De acordo com a presente invenção também éproporcionada uma unidade de redução direta para produzir metal fundido a partir de um material de alimentaçãometalífero utilizando um processo de redução direta baseadoem banho fundido que inclui:

(b) Uma instalação de alimentação de sólidospara fornecer material de alimentação sólida, incluindomaterial de alimentação metalífero e material carbonífero,a partir de um local de suprimento de material dealimentação sólida de fora do vaso para dentro do vaso; ainstalação de alimentação de sólidos incluindo umapluralidade de lanças de injeção de sólidos estendendo-sepelas aberturas na parede lateral do vaso;

(c) Uma instalação de alimentação de gás quecontém oxigênio para fornecer um gás que contém oxigênio apartir de um local de suprimento de gás que contém oxigêniode fora do vaso para dentro do vaso; a instalação de gásque contém oxigênio incluindo uma tubulação de distribuiçãode gás e uma pluralidade de lanças de injeção gasosasestendendo-se pelas aberturas da parede lateral do vasopara injetar o gás que contém oxigênio através da tubulaçãode distribuição de gás para dentro do vaso; a tubulação dedistribuição de gás estendendo-se pelo menossubstancialmente em volta do vaso e situando-se longe dovaso de modo que haja uma abertura entre o vaso e atubulação de distribuição de gás, que torna possívelremover as lanças de injeção gasosas através da abertura;

(d) Uma instalação de descarga de gás parafacilitar o fluxo de gás de saída do vaso;

(f) Uma instalação de corrida de escória parasangrar escória do banho durante uma operação de redução; e

(g) Uma pluralidade de zonas de acesso de gruasque estão dentro do local da tubulação de distribuição degás para permitir que as lanças de injeção de gás sejamremovidas e lanças de substituição sejam posicionadas nasaberturas da parede lateral do vaso.

Preferivelmente a unidade inclui também canosprincipais de água de refrigeração para fornecimento deágua de refrigeração ao vaso, os canos principais de águade refrigeração localizados acima da instalação dealimentação de gás e uma pluralidade de canos defornecimento e retorno de água de refrigeração seestendendo entre os tubos principais de água derefrigeração e o vaso e distribuídos pelos canos principaisde água de refrigeração intermediários às zonas de acessodas gruas, posicionados internamente à tubulação dedistribuição de gás.

Preferivelmente os canos de fornecimento eretorno de água de refrigeração são distribuídos sobre oscanos principais de água de refrigeração de modo aproporcionar, ao menos em parte, uma ou mais periferiasexternas às zonas de acesso das gruas posicionadasinternamente à tubulação de distribuição de gás.

Preferivelmente os canos de fornecimento eretorno de água são distribuídos sobre os tubos principaisde água de refrigeração em uma pluralidade de zonasdistintas que estão espaçadas separadas uma da outra.

Preferivelmente os tubos principais de água derefrigeração se estendem ao menos substancialmente pelovaso.

Preferivelmente os tubos principais de água derefrigeração são localizados verticalmente acima e emalinhamento substancial com a tubulação de distribuição degás da instalação de alimentação de gás.

Preferivelmente a unidade inclui também umapluralidade de tubos principais de água de refrigeraçãosubstancialmente em volta do vaso e localizados em alturasverticais diferentes de modo a fornecer água a diferentesáreas do vaso e os tubos principais em alinhamentosubstancial com a tubulação de distribuição de gás dainstalação de alimentação de gás.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Na presente invenção encontram-se descritasadiante de forma mais detalhada com referência aos desenhosanexos, dos quais:

As Figuras 1 e 2 representam uma vista emperspectiva de duas direções diferentes que ilustram o vasode redução direta e uma parte do sistema de duto dedescarga que faz parte de uma modalidade da unidade deredução direta de acordo com a presente invenção;

A Figura 3 representa uma vista em perspectiva dovaso;

A Figura 4 representa uma elevação lateral dovaso;

A Figura 5 representa uma elevação lateral dovaso, que ilustra o layout dos ladrilhos refratários nointerior do vaso;

A Figura 6 representa uma elevação lateral dovaso que ilustra o arranjo de lanças de injeção de sólidose as lanças de injeção de gás quente do vaso;A Figura 7 é uma seção em corte transversal nalinha A-A na Figura 6;

A Figura 8 é uma seção em corte transversal nalinha A-A na Figura 6;

A Figura 9 é um diagrama que ilustra o arranjo delanças de injeção de sólidos do vaso;

A Figura 10 é uma vista frontal diagramática decomponentes selecionados do vaso, que ilustram os envelopesde extração e inserção das lanças de injeção de sólidos elanças de injeção de ar quente do vaso;

A Figura 11 é uma vista frontal do vaso; e

A Figura 12 é uma vista frontal do caso com oduto de descarga e o sistema BLAST de distribuição de arquente removidos;

A Figura 13 é a vista de um plano superior dovaso, mostrando os tubos principais de água de refrigeraçãoe canos de fornecimento e;

A Figura 14 é uma vista isométrica dasuperestrutura que suporta aquele sistema Blast dedistribuição de ar quente, os dutos de gás de saida e osistema de refrigeração de água.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES

A unidade de redução direta mostrada nas figurasé adequada particularmente para redução de materialmetalifero de acordo com o processo Hismelt conformedescrito no Pedido internacional de patente PCT/AU96/00197(WO 96/00197).

A unidade não está confinada a redução dematerial metalífero de acordo com o processo Hismelt.

A descrição seguinte está no contexto de reduçãode minério de ferro purificado para produzir ferro fundidode acordo com o processo Hismelt.

A presente invenção não está restrita a produçãode ferro fundido e se estende a redução de qualquermaterial metalifero.

A descrição seguinte se foca em um vaso deredução direta de uma unidade de redução direta eaparelhagens, tais como lanças de injeção de sólidos e gás,que são diretamente associadas ao vaso.

A unidade de redução direta também inclui outrasaparelhagens,incluindo aparelhagens para processamento demateriais alimentados para o vaso contra o fluxo do vaso eaparelhagens para processamento de produtos (metal fundido,escórea fundida e gás de saida) produzidos no vaso. Taisoutras aparelhagens não são aqui descritas em detalhesporque este não é o foco da presente invenção, mas estas,entretanto formam parte da unidade. Tais outrasaparelhagens são descritas em outros pedidos de patente emnome do requerente e a descoberta nesses pedidos de patentee patentes são aqui incorporados através de referênciaremissiva.

Com referência às figuras, no contexto dapresente invenção, as características principais dasconcretizações da unidade de redução direta mostrados nasfiguras são:

(a) um vaso de redução direta fixo 3 parasuportar um banho fundido 41 de metal e escórea e um espaçogasoso 43 acima do banho;

(b) uma instalação de alimentação de sólidos queinclui 12 lanças de injeção de sólidos 5a, 5b para fornecermaterial de alimentação sólida, incluindo material dealimentação metalifera e material carbonifero, dentro dovaso;

(c) uma instalação de alimentação de gás quecontém oxigênio para fornecer um gás que contém oxigênio aovaso, que inclui:

(c) (i) uma instalação de injeção de gás naforma de 4 lanças de injeção 7 para injetar o gás contendooxigênio dentro do espaço gasoso e/ou do banho dentro dovaso; e

(c) (ii) urna instalação de dutos de distribuiçãoque inclui uma tubulação circular 9 e uma pluralidade demembros 49, o qual associado a cada lança de injeção gasosa7, que conecta a tubulação circular 9 e as lanças deinjeção de gás 7 para distribuir o gás contendo oxigênio,tipicamente ar ou ar enriquecido de oxigênio, às lanças deinjeção de gás 7; e

(d) um duto de gás de saida que inclui doisdutos de gás de saida 11 para facilitar a vazão de gás desaida do vaso para fora do vaso;

Com referência às Figuras 1, 2 e 10, érelevante observar, a esse ponto, que unidade de reduçãodireta também inclui uma superestrutura 8 9 formada de vigasde aço conectadas juntas para definir uma forma octogonalexterna ao perímetro 91, uma forma octogonal interna aoperímetro 93 e uma série de membros conectados 95interconectando as vigas perimetrais. A superestrutura 89suporta a tubulação circular 9 da instalação de dutos dedistribuição de gás através de ganchos (não demonstrados).A superestrutura também inclui uma pluralidade deplataformas (não demonstradas) que provêm acesso aoperários no vaso 3 em diferentes alturas do vaso 3.

O vaso 3 inclui (a) uma soleira que inclui umabase 21 e laterais 23 formadas de ladrilhos refratários,(b) uma parede lateral 25 que se estende para cima a partirda soleira, e (c) uma cobertura torisférica 27. De modo acolocar o tamanho do vaso 3 em contexto, um vaso 3 que édesignado a produzir 2 milhões de toneladas por ano deferro fundido necessita de um diâmetro de soleira (interno)de aproximadamente 8m.

A parede lateral 25 do vaso 3 é formada de modoque o vaso inclui (a) uma seção cilíndrica inferior 29, (b)uma seção cilíndrica superior 31 que possui um diâmetromenor que a seção 29, e (c) uma seção frustocônica 33 queinterconecta as duas seções 29, 31.

É evidente a partir da seguinte descrição edesenhos que as 3 seções 29, 31, 33 da parede lateral 25 dovaso dividem a parede lateral 25 em 3 zonas separadas. Aseção inferior 29 suporta lanças de injeção de sólidos 7.Finalmente a seção superior 33 em vigor, é uma câmera degás de exaustão a partir do qual o gás de exaustão deixa ovaso.A parede lateral 25 e a cobertura 27 do vaso 3suportam a pluralidade de painéis de água refrigerada (nãodemonstrados) e a unidade inclui um circuito de águarefrigerada. Com referência a Figura 5, a seção superior 33 inclui painéis de aço simples e a seção inferior 29 incluipainéis de aço duplos. 0 circuito de água refrigeradafornece e remove água aquecida dos painéis de águarefrigerada e, portanto extrai calor da água aquecida antesde retornar a água aos painéis de água refrigerada.

A seção frustocônica 33 da parede lateral 25 dovaso 3 inclui aberturas 35 para lanças de injeção de gás 7.As lanças 7 se estendem através das aberturas 35. Aaberturas das lanças 25 incluem flanges de montagem 37, eas lanças 7 são montadas em cima e sustentadas pelosflanges 37. As aberturas das lanças 35 são na mesma alturado vaso 3 e são posicionadas em intervalos iguais em tornodo perímetro da parede lateral 25 do vaso 3.

Com referência a figura 5, no caso de uso do vaso3 para reduzir minério de ferro purificado para produção deferro fundido de acordo com o processo Hismelt, o vaso 3contem um banho fundido 41 de ferro e escórea que incluiuma camada (não demonstrada) de ferro fundido contido nasoleira do vaso 3 e uma camada (não mostrada) de escóreafundida na camada de metal 22. O banho fundido 41demonstrado na Figura 5 está sob condições quiescentes -ex: sob condições em que não há injeção de sólidos ou gásno vaso 3. Tipicamente, quando o processo Hismelt estáoperando no vaso 3 para produzir 2 milhões de toneladas porano de ferro fundido, o vaso 3 contém 500 toneladas deferro fundido e 700 toneladas de escórea fundida.

Com referência às figuras 3 e 4, o vaso 3 tambéminclui 2 portas de acesso 45 na lateral da soleira parapermitir acesso ao interior do vaso 11 para novorevestimento ou outro trabalho de manutenção no interior dovaso.

As portas de acesso 45 são na forma de placas deaço que são soldadas às laterais 23. Quando o acesso aointerior do vaso é necessário, as placas são eliminadas dalateral 23 da soleira e placas de reposição são soldadas naposição após o trabalho no vaso 3 ter sido completado. Asportas de acesso 45 são dispostas à pelo menos 90° em voltada circunferência do vaso 3. Esse espaçamento faz com queseja possível a demolição da parede refratária paraestender através das portas 45 dentro do vaso e demolir umaparte substancial dos refratores de uma parede lateralalinhada refratária enquanto o vaso está quente. Alémdisso, as portas de acesso 45 são suficientemente largas,tipicamente 2.5m de diâmetro, para permitir que equipamentobob-cat ou similar acesse o interior do vaso 3.

Com referência a Figura 3, o vaso 3 também incluiuma porta de acesso similar 47 na cobertura 27 do vaso 3para permitir acesso ao interior do vaso 11 pararevestimento ou outro trabalho de manutenção no interior dovaso 3.

Em funcionamento, as quatro lanças de injeção degás 7 da instalação de injeção de gás injeta uma explosãode ar quente enriquecido de oxigênio a partir de umaestação de abastecimento de gás quente (não demonstrada)situada a alguma distância do vazo de redução 11. A estaçãode abastecimento de gás quente inclui uma série de fornosde gás (não demonstrados) e uma unidade de oxigênio (nãodemonstrada) para permitir que uma corrente de arenriquecido de oxigênio possa passar através dos fornos degás quente e para dentro de um duto de distribuição gasosa51 (figura 2 e 11) o qual é conectado à tubulação circular9. Alternativamente, oxigênio pode ser adicionado a umacorrente de ar após a corrente de ar ter sido aquecidapelos fornos.

O propósito das lanças de injeção de gás 7 éinjetar uma taxa de fluxo suficiente de ar quenteenriquecido de oxigênio a uma velocidade suficiente paraque o ar quente penetre uma fonte, tipicamente uma fonteanular, de metal fundido e escórea que é projetada paraacima, para dentro do vaso 3 como parte do processo HIsmelte o ar quente enriquecido de oxigênio queima gásinflamável, tal como dióxido de carbono e hidrogênioliberados do banho, que está na fonte. Queima de gáscombustível produz calor que é transferido ao banho fundidoquando o metal fundido e escórea se movem de volta parabaixo dentro do banho.

As lanças de injeção de gás 7 são lanças deinjeção diretas avançadas em termos de construção básica enão incluem turbinas para transmissão de turbilhão para oar enriquecido de oxigênio fluindo através das lanças. Comoindicado acima, trabalho de pesquisa do requerentedescobriu que lanças de injeção de gás 7 operando semturbinas podem alcançar performance comparável a lanças queoperam sem turbinas.

As lanças de injeção de gás 7 estendem-se parabaixo através da seção frusto-cônica 33 da parede lateral25 do vaso 3 dentro da região superior do vaso 3. As lanças7 são equi-espaçadas em volta da seção frusto-cônica 33 eestão na mesma altura. As lanças 7 são posicionadas paraestenderem-se para baixo e para fora para injetar ar quentepela seção inferior 29 da parede lateral 25. É importantenotar que é indesejável que o gás contendo oxigênio tenhacontato com a parede lateral 25 do vaso - altastemperaturas geradas pela combustão na parede lateral sãoindesejáveis a partir do ponto de vista da vida útil dovaso. Conseqüentemente, as lanças 7 são dispostas de modoque as pontas 53 das lanças 7 são apontadas em um circulohorizontal.

A acima descrita injeção para cima e para fora degás de saida contendo oxigênio é também desejável a partirdo ponto de vista de evitar'combustão de gases de reação,tal como CO, em um núcleo central vertical do vaso,geralmente identificado pelo numerai 139, na Figura 5, eperda resultante de calor com gás de saida dos dutos de gásde saida 11.

Como pode ser mais bem visto na Figura 3, atubulação circular 9 da instalação de dutos de distribuiçãoé um duto circular que é posicionado acima do vaso 3.Conforme descrito acima, a tubulação circular 9 é conectadaao duto de distribuição de gás quente 51 e recebe arenriquecido de oxigênio a partir do duto 51.

A tubulação circular 9 inclui 4 saídas 65.

Os membros conectores 4 9 da instalação de duto dedistribuição de gás conecta a tubulação circular 9 àslanças de injeção de gás 7.

Os membros conectores de calor 4 9 para cada lançade injeção de gás 7 incluem um cilindro que se estende deuma entrada final da lança 7 e uma conexão de expansão 63que é conectada a uma terminação do cilindro 61 e a outraterminação a uma saída 65 da tubulação circular 9.

Em funcionamento, as lanças de injeção de gás 7recebem ar quente enriquecido de oxigênio através a tubulação circular 9 e os membros conectores 49 queconectam as lanças 7 à tubulação circular 9. A tubulaçãocircular 9 distribui a mesma taxa de fluxo de ar quente acada lança 7.

Com referência às Figuras 6 e 8, a localização decada lança de gás 7 dentro do vaso 3 pode ser estabelecidateoricamente por:

(a) posicionamento da lança 7verticalmente em relação ao bico ponta 53 da lança 7 em umaposição exigida - indicada pelos ícones circulares 55 nasFiguras 6 e 8 - e então,

(b) com o bico da lança 53 fixado,pivotando a lança 35° em um plano vertical queintersecciona o bico da lança 53 e está perpendicular a umplano radial que intersecciona o bico da lança 35 e então,

(c) com um bico da lança 53 fixado,rotacionando a lança 30° para fora em direção ao planoradial.

As lanças de injeção de gás 7 são dispostaspara serem removíveis do vaso 3.

Especificamente, cada lança 7 pode ser extraídaatravés do desencaixe do cilindro 61 e a junta expansora 63do membro de conexão associado 4 9 de cada lança 7 e datubulação circular 9, posteriormente desprendendo a lança 7do flange de montagem 37 da abertura da lança 35 na seçãofrusto-cônica 33 da parede lateral 25, e posteriormenteconectando a lança 7 a uma grua superposta (nãodemonstrada) e levantando a lança 7 para cima a partir daabertura 35.

Lanças de reposição 7 podem ser inseridas no vaso3 através do procedimento inverso ao descrito no parágrafoanterior.

As 12 lanças de injeção de sólidos 5a, 5b dainstalação de alimentação de sólidos se estende para baixoe para dentro através das aberturas (não demonstradas) naparede lateral 25 da seção inferior 29 da parede lateral 25do vaso 3 e dentro da camada de escórea (não demonstrada)do banho fundido 41. As lanças 5a, 5b são dispostas de modoque os bicos das lanças sejam pontas de um circulohorizontal imaginário. A parede lateral 25 inclui flangesde montagem 69 e as lanças 5a, 5b são montadas nestas esuportadas pelos flanges 69.Com referência às Figuras 7 e 9, as lanças deinjeção de sólidos 5a, 5b incluem (a) 8 lanças 5a parainjetar minérios de ferro purificados e fluir para dentrodo vaso 3 e (b) 4 lanças 5b para injeção de materialcarbonáceo sólido e fluir para dentro do vaso 3.

Os materiais sólidos são carregados em umtransportador de gás desprovido de oxigênio. Tudo sobre aslanças 5a, 5b é o mesmo diâmetro externo e são posicionadasà mesma altura do vaso 3. As lanças 5a, 5b são equi-espaçadas em volta da circuferência da seção inferior 29 daparede lateral 25 e são dispostas de modo que as lanças deinjeção de minério de ferro 5a são dispostas em pares e háuma lança de injeção de carvão 5b separando cada paradjacente das lanças de injeção de minério de ferro 5a. 0pareamento das lanças de minério de ferro 5a para injeçãode minério de ferro quente dentro do vaso reduz problemascom acesso de tubulações em volta do vaso.

Em funcionamento, as lanças de injeção de minériode ferro 5a recebem minério de ferro purificado quente efluem através de um sistema de injeção de minério quente elanças de injeção de carvão 5b recebem carvão e fluematravés da injeção de um sistema de material carbonáceodurante uma operação de redução.

Com referência a Figura 9, o sistema de injeçãode minério quente inclui um pré-aquecedor (não demonstrado)para aquecer o minério de ferro purificado e um sistema detransferência de minério aquecido que inclui uma série delinhas de tubulação de reposição 73 e pares de série dereposição ramificados 75 para cada par de lança de injeçãode minério de ferro 5a e um fornecimento de transportadorgasoso para transportar de minério purificado quente naslinhas de fornecimento 71, 73 e para injetar o minériopurificado dentro do vaso 3 a uma temperatura da ordem de680°C.

Com referência a Figura 9, o sistema de injeçãode material/fluxo carbonáceo inclui uma linha defornecimento simples 77 para cada lança de injeção decarvão 5b.

O diâmetro exterior das linhas de fornecimento decarvão 75 é menor que, tipicamente 40-60% menor, o diâmetroexterior das linhas ramificadas de minério quente 75.Enquanto o diâmetro interno das lanças 5a, 5b épreferivelmente o mesmo, a necessidade de isolar as linhasde fornecimento de minério quente 75 e as linhasramificadas de minério quente 77 aumenta significantementeo diâmetro exterior das lanças. Tipicamente, as linhasramificadas de minério quente 75 têm o mesmo diâmetroexterior em uma variação de 400-600mm e as linhas defornecimento de carvão 77 têm o mesmo diâmetro exterior emuma variação de 100-300mm. Em um exemplo particular, aslinhas ramificadas de minério quente 75 têm um diâmetro de500mm e as linhas de suprimento de carvão 77 tem umdiâmetro exterior de 200mm.

As lanças de injeção de sólidos 5a, 5b sãodispostas para serem removíveis do vaso 3.

Especificamente, a instalação de alimentação desólidos inclui uma instalação para suportar cada lança deinjeção de sólidos, 5a, 5b durante a remoção da lança dovaso e inserção de uma lança de reposição dentro do vaso 3.

A instalação de suporte para cada lança 5a, 5b inclui umtrilho alongado (não demonstrado) se estendendo para cima epara fora da parede lateral 25 do vaso 3, um carregadorremovível ao longo do trilho, e um carregador dirigivel(não demonstrada) operacional para mover o carregador aolongo do trilho, com o carregador sendo conectado às lanças5a, 5b para permitir que a lança seja suportada no trilho emovimentada para cima e para baixo através de execução dooperador do carregador e através disso extraída do vaso 3.

A instalação de suporte é descrita em Pedidosinternacionais PCT/2005/001101 e PCT/AU2005/01103 no nomedo requerente e a descoberta em Pedidos internacionais éaqui incorporado por referência remissiva.

Como será evidente a partir da descrição acima, aunidade de redução direta acomoda retirada e reposição de16 lanças compreendendo as 4 lanças de injeção de gás 7 eas 12 lanças de injeção de sólidos 5a, 5b. O vaso 3 é umvaso relativamente compacto. Esse tamanho compacto do vasoe a posição da tubulação circular 9 e os dutos de gás 11 emrelação ao vaso 3 estabelece um espaço apertado restrito naremoção e reposição das lanças 7, 5a, 5b.

Com referência a Figura 10, para facilitar aremoção e reposição das lanças 7, 5a, 5b, a unidade deredução direta inclui uma pluralidade de zonas de acesso agruas superiores se estendendo verticalmente 97a, 97b.As zonas de acesso 97a são externas à tubulaçãocircular 9 e internas ao perímetro exterior 91 da super-estrutura 89. Existem 12 zonas de acesso 97a no total,correspondendo a 12 lanças de injeção de sólidos 5a, 5b. Aszonas de acesso 97a permitem remoção e reposição de lançasde injeção de sólidos 5a, 5b.

As zonas de acesso 97b são internas à tubulaçãocircular 9. Existem 4 zonas de acesso 97b no total,correspondendo as 4 lanças de injeção de gás 7. As zonas deacesso 97b permitem remoção e reposição das lanças deinjeção de gás.

O par de dutos de gás de saída 11 da instalaçãodo duto de gás de saída permite que o gás de saídaproduzido em um processo de HIsmelt operando no vaso 3 parafluir a partir vaso 3 para processamento em direção acorrente antes de ser liberado para a atmosfera.

Com referência a Figura 13, é provida uma vistasuperior da superestrutura 89 mostrando a seção cilíndricasuperior 31 do vaso 3, zonas de acesso 97b, tubulaçõesprincipais de suprimento de refrigeração de água 200,tubulação principal de retorno de refrigeração de água 205junto com canos de fornecimento e retorno de refrigeraçãode água 215.

A tubulação principal de refrigeração de água 200e a tubulação principal de retorno de refrigeração de águasão cada qual dispostos na forma de uma tubulação circular.Cada tubo principal 200, 205 situa-se verticalmente acima eem substancial alinhamento com a tubulação circular 9 (nãodemonstrada na Figura). Os encanamentos de fornecimento eretorno de refrigeramento de água 215 estendem-se entre ostubos principais de fornecimento e retorno de refrigeraçãode água 200, 205 e saídas de painéis de refrigeração deágua localizados no vaso 3. Quatro conjuntos 215a, 215b,215c, 215d de encanamento de fornecimento e retorno derefrigeração de água 215 são distribuídos em volta dasuperestrutura 89 e do vaso 3. Cada conjunto de pontesentre os tubos principais 200, 205 e o vaso 3 em uma regiãodiscreta 220a, 220b, 220c, 220d da superestrutura 89. Issopossibilita zonas de acesso 97b se estenderem para cimaentre cada conjunto 215a, 215b, 215c, 215d de encanamentode fornecimento e retorno de água 215. Alguns dos canos defornecimento e retorno de refrigeramento de água 215estendem-se pela face do vaso 3 a partir de uma área deregião discreta 220a, 220b, 220c, 220d, que é adjacente aovaso 3, a vários painéis de saída de refrigeração de águalocalizados entre a parede lateral 25 do vaso 3 e as zonasde acesso 97b.

Com referência a Figura 14, é provida uma vistaisométrica da superestrutura 89, mostrando os andares deacesso 230 que proporciona a pessoas acesso a equipamentoslocalizados na superestrutura. Os andares 210 têm aberturas235 que proporcionam acesso às zonas 97a. Uma série detubos principais de fornecimento e retorno de refrigeraçãode água 240 são encontrados em diferentes alturas dasuperestrutura (incluindo os tubos principais 200 e 205referidos em relação à figura 13 acima). Os tubosprincipais 240 estão localizados na superestrutura de formaa estar em alinhamento vertical substancial com a tubulaçãocircular 9 da instalação de dutos de distribuição de gás.Cada tubo principal 240 permite ao fornecimento e retornode refrigeração de água molhar os painéis de refrigeraçãolocalizados em uma seção adjacente do vaso. Cada tuboprincipal 240 é tipicamente uma tubulação em forma de anel.

Zonas de acesso 97a estendem-se para cima e parafora a partir de localização adjacente ao vaso 3, entre ostubos principais de fornecimento 240, para uma região dasuperestrutura 89 externa aos tubos de fornecimentoprincipais 240. Zonas de acesso 97a estendem-se para cima apartir da região externa aos tubos de fornecimentoprincipais 240, passando através de vários andares 230 dasuperestrutura.

Conforme indicado acima, o processo Hismeltfunciona preferivelmente com ar ou ar enriquecido deoxigênio e, portanto gera um volume substancial de gás desaida e requer um duto de gás de saida com diâmetrorelativamente grande 11.

Os dutos de gás de saida 11 se estendem a partirda seção superior 31 da parede lateral 25 a um ângulo de 7°em relação ao plano horizontal.

Como pode ser mais bem visto na Figura 11 e 12,os dutos de gás de saida descrevem uma forma em "V" quandovistos de cima do vaso 3. Os eixos longitudinais "X" dosdutos de gás de saida 11 descrevem um ângulo de 66,32°. Osdutos de gás de saida são posicionados de forma que oseixos centrais "X" dos dutos 11 interseccionam um ao outroe um ponto 101 em uma linha radial "L" que se estende doeixo vertical central 105 do vaso 3. Em outras palavras, oseixos "X" dos dutos de gás de saida 11 não são radiais apartir do eixo vertical central 105 do vaso 3.

Com referência a Figura 1 e 2, a unidade deredução direta inclui uma tampa de gás de saida separada107 conectada a cada duto de gás de saida 11 para esfriar ogás de saida do vaso 3. As tampas de gás de saida 107 se estendem verticalmente e para cima a partir dos terminaisde saida dos dutos de gás de saida 11. As tampas de gás desaida 107 esfriam o gás de saida do vaso 3 através de trocade calor com água/evaporação que passa através das tampas auma temperatura da ordem de 900°-1100°C.

Com mais uma referência às Figuras 1 e 2, aunidade de redução direta também inclui esfregadores de gásde saida separados 109 conectados a cada tampa de gás desaida 107 para remover partículas do gás de saídaresfriado. Em adição, cada tampa de gás de saída 107 é conectada a uma válvula de controle de fluxo (nãodemonstrada) que controla o fluxo de gás de saída do vaso eatravés da tampa de gás de saída 107. As válvulas decontrole de fluxo podem ser incorporadas aos esfregadoresde gás de saída 109.

Com mais uma referência às Figuras 1 e 2, aunidade de redução direta também inclui um únicorefrigerador de gás de saída 111 conectado a ambosesfregadores de gás de saída 109. Em funcionamento, orefrigerador de gás de saída 111 recebe correntes de gás desaída lavados de ambos os esfregadores de gás de saída 109e resfría o gás de saída a uma temperatura da ordem de 25o-40 0C.

Em funcionamento, o gás de saída esfriado dorefrigerador de gás de saída 111 é um processo necessário,por exemplo, ao ser utilizado como um combustível gasoso emfornos (não demonstrados) ou boiler de dissipação de calor(não demonstrado) para recuperar energia química do gás desaída e posteriormente ser liberado na atmosfera como umgás limpo.

A unidade de redução direta também inclui umainstalação de corrida de metal que inclui uma soleirafrontal 13 para sangrar ferro fundido continuamente do vaso3. Metal quente produzido durante urna operação de redução édescarregado do vaso 3 através da soleira frontal 13 e umlavador de metal quente (não demonstrado) conectado àsoleira frontal 13. O terminal de saída do lavador de metalquente é posicionado acima da estação da concha de metalquente (não demonstrado) para fornecer metal fundido parabaixo em direção às conchas localizadas na estação.

A unidade de redução direta também inclui umainstalação de corrimento de metal final para sangrar metalfundido do vaso 3 no final da operação de redução fora daparte inferior do vaso 3 e para transportar o ferro fundidopara longe do vaso 3. A instalação de corrimento de metalfinal inclui uma pluralidade de metais e buracos desangramento 15 no vaso 3.A unidade de redução direta também inclui umainstalação de corrimento de escórea para sangrar escóreafundida do vaso 3 periodicamente da parte inferior do vasoe transportar a escórea para longe do vaso 3 durante umaoperação de redução. A instalação de corrimento de escóreainclui uma pluralidade de fendas de escórea 17 no vaso 3.

A unidade de redução direta também inclui umainstalação de corrimento de escórea para drenar escórea dovaso 3 no final de uma operação de redução. A instalaçãofinal de corrimento de escórea inclui uma pluralidade deburacos de sangramento de escórea 19 no vaso 3.

Em uma operação de redução de acordo com oprocesso HIsmelt, metais de ferro purificados etransportador apropriado de gás e carvão e transportadoradequado de gás são injetados dentro do banho fundidoatravés das lanças 5a, 5b. O momento dos materiais sólidose transportadores de gases faz com que os materiais sólidospenetrem a camada de metal do banho fundido 41. O carvão édesvolatilizado através disso produz gás na camada demetal. O carbono parcialmente dissolve no metal eparticularmente resta na forma de carbono sólido.

Os minerais de ferro purificados são reduzidos aferro fundido a reação de redução gera monóxido de carbono.O metal fundido é removido continuamente do vaso 3 atravésda soleira frontal 13.

Escórea fundida é removida periodicamente do vaso3 através das fendas de escórea 17.

Os gases que são transportados para dentro dacamada de metal e gerados por desvolatilização e reações deredução produzem levantamento significativo de metalfundido flutuante, carbono sólido e escórea (extraído paraa camada de metal como conseqüência da injeção degás/sólido) Da camada de metal que gera um movimento paracima de respingos e gotas e fluxos de metal fundido eescórea e esses respingos, gotas e fluxos adentram aescórea enquanto se movem através da camada de escórea. 0levantamento de metal fundido flutuante, carbono sólido eescórea causa uma agitação substancial da camada deescórea, com resultado de que a camada de escórea seexpande em volume. Adicionalmente, o movimento para cimados respingos, gotas e fluxos de metal fundido e escórea -causados pelo levantamento de metal fundido flutuante,carbono sólido e escórea - se estendem ao espaço acima dobanho fundido e forma a fonte acima descrita.

A injeção de gás contendo oxigênio na fonteatravés de lanças de injeção de gás 7 pós-queima gases dereação, tais como monóxido de carbono e hidrogênio no vaso3. Calor gerado pela pós-combustão é transferido para obanho de fundição quando o material cai dentro do banho.

0 gás de saída resultante da pós queima de gasesde reação no vaso 3 é tirada do vaso 3 através de dutos degás de saída 11.

Muitas modificações podem ser feitas àsconcretizações da presente invenção acima descrita sem sairdo espírito e escopo da invenção.

Como forma de exemplo, enquanto que aconcretização acima descrita inclui 2 dutos de gás de saida11, a presente invenção não está limitada a esse número dedutos de gás de saida 11 e se estende a qualquer númeroadequado de dutos de gás de saida 11.

Em adição, enquanto a concretização acimadescrita inclui uma tubulação circular 9 para distribuiçãode gás contendo oxigênio para as lanças de injeção gasosas7, a presente invenção não está limitada a essa disposiçãoe se estende a qualquer instalação de distribuição de gásadequada.

Em adição, enquanto a concretização acimadescrita inclui 4 lanças de injeção de gás 7, a presenteinvenção não está limitada ao número e disposição de lanças7 e se estende a qualquer número e disposição de lanças 7.

Em adição, enquanto a concretização acimadescrita inclui 12 lanças de injeção de sólidos 5a, 5b com8 lanças 5a sendo lanças de injeção de minérios dispostasem pares e as 4 lanças restantes 5b sendo lanças de injeçãode carvão, a presente invenção não está limitada ao númeroe disposição das lanças 5a, 5b.

Em adição, enquanto a concretização acimadescrita inclui uma soleira frontal, 13 para sangrar ferrofundido continuamente a partir do vaso 3, a presenteinvenção não está limitada ao uso de soleira frontal e aocorrimento continuo de ferro fundido.

Claims

1. Processo para fabricar uma sobremesacongelada, compreendendo as etapas sucessivas que consistemem:a) congelar uma composição de leite industrialcompreendendo de 6 a 4 5% em peso de matéria seca èfermentada ou leite não fermentado, a composição nãocompreendendo iogurte e um purê e/ou suco de fruta,b) opcionalmente, levar a composição congelada auma temperatura de núcleo variando de -15 a -25 °C ou de -- 15 a -30 °C,c) colocar a composição congelada em umdispositivo equipado com meios de moagem e, opcionalmente,meios de aeração, ed) texturizar a composição congelada com a ajudados meios de moagem e, opcionalmente, aeração.

2. Processo, de acordo cora a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a quantidade de matéria secacontida na composição de leite varia de 10 a 45% em peso,mais preferivelmente de 10 a 35% em peso, melhor ainda de- 10 a 28% em peso, e mais preferivelmente ainda de 10 a 25%em peso em relação ao peso total da composição.

3. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações .1 ou 2, caracterizado pelo fato de que oleite contido na composição de leite consiste pelo menosparcialmente de leite fermentado, preferivelmente na formade iogurte.