BRPI1002749A2 - processo de briquetagem de cura a quente para componentes gerados nos resìduos siderúrgicos ou minerais - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE BRIQUETAGEM DE 'CURA A QUENTE' PARA COMPONENTES GERADOS NOS RESìDUOS SIDERURGICOS OU MINERAIS A presente patente de invenção consiste em um processo de briquetagem, utilizando cura a quente, de resíduos gerados nos processos siderúrgicos e produtos deste processo resultantes. O processo é precedido de três etapas preliminares: beneficiamento de escória (A), beneficiamento de carepa (B) e beneficiamento de lamas siderúrgicas, finos de carvão vegetal e coque e finos de minério (O); após as três etapas, os materiais obtidos são submetidos ao processo de briquetagem propriamente dito (D), subdividido em 05 (cinco) subfases: 1a subfase (D.1) em que os materiais advindos dos outros processos (A, B e O), tais como lamas siderúrgicas, carepa, finos de carvão vegetal e coque, finos de minério, cal, e aglomerantes, como silicato, betonita, argila, melaço e cimento, são depositados nos silos (1.1, 1.2, 1.3, 1 .n) com balança dosadora para realização de balanços de massa, sendo a porcentagem utilizada de cada material de acordo com a atividade fim de cada briquete; 2a subfase (D.2) em que os materiais, devidamente preparados e pesados, são encaminhados para o misturador (13); 3a subfase (D.3) em que o material é encaminhado para a briquetadeira (14) e posteriormente é encaminhado para a peneira (10), os finos gerados no processo de briquetagem retornam para o misturador (13) para reutilização em outra fase de briquetagem, os briquetes (16) são encaminhados para o espaço de cura (15); 4a subfase (D.4) em que após passar pelo processo de peneiramento, o briquete (16) é encaminhado para o espaço de cura (15) permanecendo por aproximadamente 36 horas, para secagem e repouso; 5a subfase (D.5) em que após a cura, o briquete (16) é encaminhado ao forno de queima (17), onde é submetido a uma temperatura escalonada de até 1.300<198>C em um período de 2h, para sinterização do briquete e extração dos óxidos contidos no resíduo. O processo destina-se à utilização em alto forno,contudo, poderá ser aplicado como refrigerante e desfosforação do aço e aumento de carga metálica na aciaria. O produto obtido por este processo,com teor de 60% a 90% de ferro, é utilizado para aplicação em altos fornos.
Description
"PROCESSO DE BRIQUETAGEM DE 'CURA A QUENTE' PARA COMPONENTES GERADOS NOS RESÍDUOS SIDERÚRGICOS OU MINERAIS"
A presente patente de invenção consiste em um processo de briquetagem, utilizando cura a quente, de resíduos gerados nos processos siderúrgicos e produtos deste processo resultantes.
Os processos de briquetagem estão voltados preponderantemente para usinas siderúrgicas e metalúrgicas, pois suas atividades acabam resultando em pós advindos dos processos de fundições, e em resíduos sólidos siderúrgicos provenientes de processos de produção do gusa e do aço. Na produção de aço, por exemplo, forma-se um pó metálico extraído pelos filtros de manga e lavador de gases, contendo ferro sob a forma de metal e oxido. Os pós metálicos provenientes desses processos acabam sendo lançados na atmosfera por meio dos gases aspirados pelas chaminés, gerando mais poluição e agredindo o meio ambiente. Além disto, nas usinas siderúrgicas e metalúrgicas exigem-se matérias-primas em granulometrias controladas para carregamento dos fornos industriais, não sendo aceitos produtos em granulometrias finas ou particuladas em pó. Este tipo de matéria-prima gera enormes volumes de subprodutos de pequenos diâmetros que não têm utilização industrial. Desta forma, os processos de briquetagem e aglomeração aumentam a concentração e enriquecimento dos finos de carga metálica gerados pelos rejeitos industriais, ferro, ligas, metais, adições fundentes advindos da usinas siderúrgicas e metalúrgicas.
Portanto, os processos de briquetagem e aglomeração consistem no reaproveitamento de resíduos sólidos siderúrgicos e minerais, podendo transformar resíduos metálicos em briquetes a fim de reingressarem ao processo produtivo na forma de matéria-prima. São muitas as vantagens do processo de briquetagem, tais como, menor emissão de poluentes, reaproveitamento de sobras de materiais como resíduos sólidos visando o seu controle de descarte e não gerando ou controlando o passivo ambiental. Para a execução do processo de briquetagem, atualmente utiliza-se a prensagem a frio, que se difere da cura a quente por utilizar grãos maiores que não se ligam ou aglomeram neste tipo de prensagem. Por sua vez, a cura a quente trabalha com partículas menores, o que permite a aglomeração compacta, preenchendo os vazios dos grãos menores. Nestes casos, a briquetagem permite que a fração metálica recuperada no processo de beneficiamento da escória, seja retirada magneticamente, podendo assim ser devidamente classificada pela granulometria através de peneiramento.
Em outros tipos de resíduos advindos deste processo não tratados, tais como a carepa, pós e lamas geradas no processo siderúrgico, o ferro se encontra na forma de óxidos ainda não transformados em metal.
A PI 8860424-1 - "Processo de briquetagem de carvão vegetal para uso industrial" - estabelece condições de ajuste da curva de distribuição granulométrica dos finos de carvão vegetal a briquetar, tendo o emprego do alcatrão de origem mineral ou vegetal como ligante, suas formas de compactação e de tratamento de eliminação de voláteis dos produtos permitem a obtenção de briquetes de baixa reatividade e elevada resistência mecânica, tanto a frio como sob temperaturas. Diferentemente da presente patente, que visa a utilização de resíduos sólidos siderúrgicos para o processo de briquetagem, este processo visa a produção de carvão para a briquetagem.
A PI9007624-9 - "Processo para a briquetagem a frio, a seco, de pós provenientes de fundições" - refere-se a um processo para briquetagem a partir de pós provenientes de fundições, particularmente a partir do pó do conversor de aço, sob pressão elevada utilizando uma substância adicional alcalina, no qual o pó é comprimido juntamente com cal, dolomita, magnesita e outros, sob forma calcinada ou não calcinada, de modo a obter briquetes transportáveis que não desprendem pó. Diferentemente da presente patente, este processo utiliza resíduos de pós de aço para a fabricação de briquete para calcinação e aciaria, sendo a sua obtenção a frio. Já o presente visa a obtenção de briquetes através diversos tipos de resíduos sólidos e utiliza cura a quente. A PI 9402617-3 - "Processo de Recuperação por Briquetagem, Aglomeração, Pelotização e Prensagem de Resíduos Finos nas Usinas Metalúrgicas, de Ferro Ligas, Siderúrgicas, Fundições e nas Fábricas de Produtos de Adições nas Corridas" - refere-se a um processo de briquetagem, aglomeração, pelotização e prensagem de resíduos finos, matérias primas, resíduos industriais e adições de granulometria fina de ferro, ligas e outros, através de secagem, peneiramento e classificação, sendo possível separar as partículas finas em várias faixas granulométricas, adicionando depois em misturadores apropriados Iigantes sólidos ou líquidos.
Este tipo de processo destina-se a limpeza de aço, de recuperação, retirada de silício, especificamente utilizado para aciaria. A presente patente é utilizada para a produção de briquetes de cura a quente por meio de resíduos sólidos e difere-se da patente Pl 9402617-3, por ser a presente patente o único processo o qual pode ser utilizado tanto em alto forno como em aciaria.
A PI9402141-4 - "Processo de Reaproveitamento por Aglomeração, Pelotização, Briquetagem de Finos, Rejeitos Industriais, Ferro Ligas, Metais e Adições das Usinas Metalúrgicas" - se refere a um processo de aglomeração, briquetagem e pelotização das matérias-primas, resíduos industriais e adições de granulometria fina que não podem ser usadas nos fornos metalúrgicos porque são arrastadas pelos gases e fumaças. Através de secagem e peneiramento e classificação é possível separar as partículas finas em várias faixas granulométricas, adicionando depois em misturadores apropriados Iigantes químicos, resinas, sólidos, líquidos e orgânicos para posterior aglomeração na forma de briquetes e pelotas com dimensões adequadas e peso suficiente para não serem arrastadas pelos gases e fumaças dos fornos metalúrgicos, podendo ser consumidas nos processos industriais e atingindo maiores valores econômicos. Diferencia-se da presente patente por ser tal processo utilizado somente para aciaria e utilizar cura a frio, enquanto a presente patente utiliza o processo de cura a quente, além de diferentes elementos aglutinantes nos briquetes e resíduos sólidos e serem usados em alto forno.
O presente processo visa a aglomeração, sinterização e também a queima de óxidos que cristalizam a sílica junto com os resíduos sólidos a serem usados em alto forno. Evita a crepitação do briquete, facilitando a extração e redução destes óxidos, como a extração do zinco, e visa recuperar o ferro e/ou a fração metálica contida nos briquetes.
O processo objeto da presente patente será descrito conforme ilustrado nos desenhos anexos, nos quais:
A Figura 1 ilustra vista da planta de recuperação de escória com o fluxo da etapa do processo compreendendo 03 (três) fases.
A Figura 2 ilustra vista da planta de recuperação de carepa com o fluxo da etapa do processo compreendendo 02 (duas) fases.
A Figura 3 ilustra vista da planta de recuperação de lama fina, lama grossa e secagem de minério, com o fluxo da etapa do processo compreendendo 02 (duas) fases.
A Figura 4 ilustra vista da planta de aproveitamento, reaproveitamento e compactação de briquete com o fluxo da etapa do processo.
A Figura 5 ilustra digrama de blocos do processo de briquetagem.
A Figura 6 ilustra digrama de blocos da primeira fase do processo de recuperação de escória.
A Figura 7 ilustra digrama de blocos da segunda e da terceira fase do processo de recuperação de escória.
A Figura 8 ilustra digrama de blocos do processo de recuperação de carepa.
A Figura 9 ilustra digrama de blocos do processo de recuperação de lama fina, lama grossa e secagem de minério.
A Figura 10 ilustra digrama de blocos da etapa final do processo de briquetagem.
De acordo com as Figuras 1 a 4 e 5, o processo de briquetagem é subdividido em 03 etapas preliminares, que poderão ou não ser realizadas concomitantemente, sendo a primeira beneficiamento de escória (A)1 beneficiamento de carepa (B) beneficiamento de lamas siderúrgicas, finos de carvão vegetal e coque e finos de minério (C). Posteriormente, os materiais obtidos em decorrência destas três etapas são submetidos ao processo de briquetagem propriamente dito (D).
De acordo com as Figuras 1, 6 e 7, a primeira etapa do processo de briquetagem é o beneficiamento de escória (A), visando a recuperação da fração metálica contida na mesma. Sendo subdividida em 03 (três) subfases (A.1, A.2 e A.3), cujos equipamentos utilizados permitem o fluxo e a recuperação do material, conforme a sua utilização e disposição no processo:
a) a 1a subfase (A.1) tem por objetivo a separação da fração não metálica da metálica contida na escória; inicia-se com o abastecimento do silo (1a) com a escória a ser beneficiada; o material beneficiado gera uma fração metálica que varia de 0 a 12 mm; o material é conduzido por meio de correia transportadora (2) até o secador (3) que possui em uma de suas extremidades uma chicana (4) e possui em outra extremidade uma fornalha (5) para injeção de calor no secador (3); em seqüência, o material passa por outra correia transportadora (2) e pelo primeiro separador magnético (6) onde é separada a fração metálica e não metálica do material; a porção não metálica do material passa por outra correia transportadora (2) e por outro separador magnético (6), e assim sucessivamente até a extração total da fração metálica do material com retorno para o lavador (7); depois da separação, a fração não metálica é conduzida pela correia (2) direcionada à peneira (10) onde é realizada a classificação do material não metálico, obtendo-se a fração ideal da escória (11 A); ainda na 1a fase, o material contendo a fração metálica segue por outra correia transportadora (2) até o lavador (7) que também tem a finalidade de separação da fração metálica da não metálica;
b) a 2a subfase (A.2) é a secagem do material que foi encaminhado ao lavador (7), em que o material previamente separado na fase 1, com maior concentração metálica, após a lavagem o material passa novamente pela correia transportadora (2) indo para o secador (3), o qual tem em uma de suas extremidades uma chicana (4) e na outra extremidade uma fornalha (5), passando posteriormente por outra correia transportadora (2) até o moinho (8).
c) na 3a subfase (A.3) objetiva a classificação da fração metálica menor ou igual a 1mm (11B), sendo que a parte não metálica não é utilizada no processo de briquetagem, sendo que inicialmente o material já seco passa pelo o moinho de bolas (8), onde o material é limpo e moído atingindo uma granulometria menor que 1mm; o moinho (8) é interligado ao filtro de mangas (9) que visa aspirar as partículas que estão em suspensão; posteriormente o material é encaminhado pela correia transportadora (2) para o separador magnético (6) e finalmente para a peneira (10) para fins de classificação.
De acordo com as Figuras 2 e 8, a segunda etapa do processo de briquetagem (B) é específica para o beneficiamento de carepa, sendo subdividida em 02 (duas) fases (B.1 e B.2) cujos equipamentos utilizados permitem o fluxo e a recuperação deste material, conforme a sua utilização e disposição no processo:
d) na 1a subfase (B.1) o material (carepa) é inserido no silo (1b.1) no montante necessário para o seu processamento, sendo posteriormente conduzido por meio de correia transportadora (2) até o secador (3) que em uma de suas extremidades tem uma chicana (4), e em outra extremidade uma fornalha (5); em seqüência o material vai para a peneira (10) onde é classificado;
e) na 2a subfase (B.2) o material com granulometria menor ou igual a 1mm vai diretamente para o silo (1.2) interligado à planta de produção do briquete; o material com granulometria maior que 1mm passa pelo moinho (8) onde o material em suspensão é coletado pelo filtro de mangas (9) e enviado aos outros silos (1.b.2) para depósito, onde a parte do material com granulometria menor ou igual a 1mm é encaminhada pela correia transportadora (2) para o silo (1.2) interligado à planta de produção do briquete.
De acordo com as Figuras 3 e 9, a terceira etapa do processo de briquetagem visa o beneficiamento de lamas geradas no processo siderúrgico, finos de carvão vegetal ou coque e a sec agem de finos de minério (C)1 sendo subdividida em 02 (duas) fases (C.1 e C.2) cujos equipamentos utilizados permitem o fluxo e a recuperação deste material, conforme a sua utilização e disposição no processo:
f) na 1a subfase (C.1) o material é inserido no silo (1c) no montante necessário para o seu processamento; posteriormente é conduzido através de correia transportadora (2) até o secador (3) que em uma de suas extremidades tem uma chicana (4) e em outra extremidade uma fornalha (5), em seqüência, através o de correia transportadora (2) o material vai para o moinho de martelo (12) para moagem por meio de impacto visando a sua desagregação ou destorreamento;
g) na 2a subfase (C.2) o material é encaminhado à peneira (10) onde é realizada a separação de finos que compreende de 50 a 100 mesh, sendo que as partículas menores são encaminhadas diretamente pela correia transportadora (2) para o silo (1.3) interligado à planta de produção do briquete; as partículas maiores que 50 mesh são retornadas para o moinho de martelo (12) visando novamente a moagem; neste processo também é utilizado o filtro de mangas (9), interligado ao moinho (12) e à peneira (10) para a captação do pó em suspensão.
De acordo com as Figura 4 e 10, o material resultante das três etapas anteriores, beneficiamento de escória (A), beneficiamento de carepa (B) beneficiamento de lamas siderúrgicas, finos de carvão vegetal e coque e finos de minério (C), é encaminhado através dos silos (1.1, 1.2, 1.3, 1.n) utilizados em números suficientes e adequados ao montante de material necessário para o seu processamento, para o processo de briquetagem de cura a quente (D) propriamente dito, que é subdividido em 05 (cinco) fases (D1 a D5), cujos equipamentos utilizados permitem o fluxo e a briquetagem dos materiais, conforme a sua utilização e disposição no processo: h) na 1a subfase (D.1) os materiais advindos dos outros processos, tais como: lamas siderúrgicas, carepa, finos de carvão vegetal e coque, finos de minério, cal, e outros aglomerantes, como silicato, betonita, argila, melaço e cimento, são depositados nos silos (1.1, 1.2, 1.3, 1.n) com balança dosadora para realização de balanços de massa, sendo a porcentagem utilizada de cada material de acordo com a atividade fim de cada briquete;
i) na 2a subfase (D.2) os materiais, devidamente preparados e pesados, são encaminhados via correia transportadora (2) para o misturador (13);
j) na 3a subfase (D.3) o material já misturado é encaminhado para a briquetadeira (14); posteriormente é encaminhado via correia (2) para a peneira (10);
- os finos gerados no processo de briquetagem retornam para o misturador (13) para reutilização em outra fase de briquetagem;
- os briquetes (16) oriundos do processo são encaminhados diretamente pela correia transportadora (2) para o espaço de cura (15);
k) na 4a subfase (D.4), após passar pelo processo de peneiramento, os briquetes (16) são encaminhados para o espaço de cura 20 (15) permanecendo por um período de aproximadamente 36 horas, para secagem e repouso;
l) na 5a subfase (D.5), após a cura, o briquete (16) é encaminhado via correia (2) ao forno de queima (17), onde é submetido a uma temperatura escalonada de até 1.300°C em um período de 2h, para sinterização do briquete e extração dos óxidos contidos no resíduo.
O processo de briquetagem ora descrito destina-se à utilização em alto forno, contudo, poderá ser aplicado como refrigerante e desfosforação do aço e aumento de carga metálica na aciaria. O produto obtido por este processo de briquetagem de cura a quente, com teor de 60% a 90% de ferro, é utilizado para aplicação em altos fornos.
Claims (5)
1. "PROCESSO DE BRIQUETAGEM DE 'CURA A QUENTE' PARA COMPONENTES GERADOS NOS RESÍDUOS SIDERÚRGICOS OU MINERAIS", caracterizado por ser precedido por três etapas preliminares, que poderão ser realizadas concomitante ou sucessivamente: beneficiamento de escória (A), beneficiamento de carepa (B), beneficiamento de lamas siderúrgicas, finos de carvão vegetal e coque e finos de minério (C); posteriormente, os materiais obtidos em decorrência das três etapas são submetidos ao processo de briquetagem propriamente dito (D), subdividido em 05 (cinco) subfases: - 1a subfase (D.1): os materiais advindos dos outros processos (A, B e C), tais como lamas siderúrgicas, carepa, finos de carvão vegetal e coque, finos de minério, cal, e aglomerantes, como silicato, betonita, argila, melaço e cimento, são depositados nos silos (1.1, 1.2, 1.3, 1.n) com balança dosadora para realização de balanços de massa, sendo a porcentagem utilizada de cada material de acordo com a atividade fim de cada briquete; - 2a subfase (D.2): os materiais, devidamente preparados e pesados, são encaminhados via correia transportadora (2) para o misturador (13); - 3a subfase (D.3): o material já misturado é encaminhado para a briquetadeira (14); posteriormente é encaminhado via correia (2) para a peneira (10); os finos gerados no processo de briquetagem, retornam para o misturador (13) para reutilização em outra fase de briquetagem; os briquetes oriundos do processo (16) são encaminhados diretamente pela correia transportadora (2) para o espaço de cura (15); - 4a subfase (D.4): após passar pelo processo de peneiramento, o briquete (16) é encaminhado para o espaço de cura (15) permanecendo por um período de aproximadamente 36 horas, para secagem e repouso; - 5a subfase (D.5): após a cura, o briquete (16) é encaminhado via correia (2) ao forno de queima (17), onde é submetido a uma temperatura escalonada de até 1.300°C em um período de 2h, para sinterização do briquete e extração dos óxidos contidos no resíduo.
2. "PROCESSO DE BRIQUETAGEM DE 'CURA A QUENTE' PARA COMPONENTES GERADOS NOS RESÍDUOS SIDERÚRGICOS OU MINERAIS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender etapa preliminar de beneficiamento de escória (A) para recuperação da fração metálica nela contida, subdividida em 03 (três) subfases (A.1, A.2 e A.3): - 1a subfase (A.1): para a separação da fração não metálica da metálica contida na escória, realiza-se a preparação e secagem da escória, em que o material beneficiado gera uma fração metálica que varia de 0 a 12 mm, iniciando-se com o abastecimento do silo (1a) com a escória a ser beneficiada que é conduzida por meio de correia transportadora (2) até o secador (3), que possui em uma de suas extremidades uma chicana (4) e possui em outra extremidade uma fornalha (5) para injeção de calor no secador (3); em seqüência, o material passa por outra correia transportadora (2) e pelo primeiro separador magnético (6) onde é separada a fração metálica e não metálica do material; a porção não metálica do material passa por outra correia transportadora (2) e por outro separador magnético (6), e assim sucessivamente até a extração total da fração metálica do material com retorno para o lavador (7); depois da separação, a fração não metálica é conduzida pela correia (2) direcionada à peneira (10) onde é realizada a classificação do material não metálico, obtendo-se a fração ideal da escória (11 A); ainda na 1a fase, o material contendo a fração metálica segue por outra correia transportadora (2) até o lavador (7) que também tem a finalidade de separação da fração metálica da não metálica; - 2a subfase (A.2): para a secagem do material previamente separado na fase anterior, contendo maior concentração metálica, inicialmente a parte metálica contida no material é encaminhada ao lavador (7); após a lavagem passa novamente pela correia transportadora (2), indo para o secador (3), o qual tem em uma de suas extremidades uma chicana (4) e na outra extremidade uma fornalha (5); posteriormente passa por outra correia transportadora (2) até o moinho (8); - 3a subfase (A.3): para a classificação da fração metálica menor ou igual a 1mm (11B), a parte não metálica não é utilizada no processo de briquetagem, sendo que inicialmente o material já seco passa pelo o moinho de bolas (8) onde é limpo e moído atingindo uma granulometria menor que 1mm; o moinho (8) é interligado ao filtro de mangas (9) que visa aspirar as partículas que estão em suspensão; posteriormente o material é encaminhado pela correia transportadora (2) para o separador magnético (6) e finalmente para a peneira (10) para fins de classificação.
3. "PROCESSO DE BRIQUETAGEM DE "CURA A QUENTE" PARA COMPONENTES GERADOS NOS RESÍDUOS SIDERÚRGICOS OU MINERAIS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender etapa preliminar de beneficiamento de carepa (B)1 subdividida em 02 (duas) fases (B.1 e B.2): - 1a subfase (B.1): o material (carepa) é inserido no silo (1b.1) e conduzido por meio de correia transportadora (2) até o secador (3) que em uma de suas extremidades tem uma chicana (4) e em outra extremidade uma fornalha (5); em seqüência o material vai para a peneira (10) onde é classificado; - 2a sub-fase (B.2): o material com granulometria menor ou igual a 1mm vai diretamente para o silo (1.2) interligado à planta de produção do briquete; o material com granulometria maior que 1mm passa pelo moinho (8) onde o material em suspensão é coletado pelo filtro de mangas (9) e enviado aos outros silos (1.b.2) para depósito, onde a parte do material com granulometria menor ou igual a 1mm é encaminhada pela correia transportadora (2) para o silo (1.2) interligado à planta de produção do briquete.
4.
"PROCESSO DE BRIQUETAGEM DE iCURA A QUENTE' PARA COMPONENTES GERADOS NOS RESÍDUOS SIDERÚRGICOS OU MINERAIS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender etapa preliminar de beneficiamento de lamas siderúrgicas, finos de carvão vegetal ou coque e a secagem de finos de minério (C), subdividida em 02 (duas) fases (C.1 e C.2): - 1a subfase (C.1): o material é inserido no silo (1c) e conduzido pela correia transportadora (2) até o secador (3) que tem em uma de suas extremidades uma chicana (4) e em outra extremidade uma fornalha (5); em seqüência, através da correia transportadora (2) o material vai para o moinho de martelo (12) para moagem por meio de impacto visando a sua desagregação ou destorreamento; - 2a subfase (C.2): o material é encaminhado à peneira (10) onde é realizada a separação de finos que compreende de 50 a 100 mesh; as partículas menores são encaminhadas diretamente pela correia transportadora (2) para o silo (1) interligado à planta de produção do briquete; as partículas maiores que 50 mesh são retornadas para o moinho de martelo (12) visando novamente a moagem; neste processo também é utilizado o filtro de mangas (9), interligado ao moinho e à peneira, para a captação do pó em suspensão.
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