204086-PMM1-Aula 3-Sinterização e Alto Forno

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Sinterização
Esquema simplificado do processo de sinterização.Esquema simplificado do processo de sinterização.
Sinterização
Sinterização
• Sinter Feed (minério de menor granulometria)
• Fundentes (Ex.: calcário);
• Reagentes para controle químico (Ex.: Mn)
• Carepa de laminação;
• Pó do sistema de precipitação do AF;
• Material coletado nos sistemas de
“desempoeiramento”;
• Material de limpeza da usina.
Sinter
(5 a 50mm)
Sinterização
• As principais características exigidas para o “sinter” são:
➢ não conter elementos químicos indesejáveis para o alto-forno;
➢ composição química estável;
➢ elevado teor de ferro;
➢ baixo volume de escória;
➢ elevada resistência mecânica;
➢ granulometria estável;
➢ baixa porcentagem de finos;
➢ baixa degradação sob redução;
➢ possuir alta “redutibilidade”;
➢ baixo consumo de combustível.
Sinterização
• As vantagens da sinterização são:
➢ aproveitamento de minérios friáveis ou finos;
➢ aproveitamento de minérios de baixo teor de ferro (viabilidade econômica);
➢ capacidade de se reciclar rejeitos do próprio processo;
➢maior controle da carga do alto forno;
➢ obtenção de uma basicidade adequada da escória;
➢ minimização dos teores de substâncias indesejáveis (Ex.: diminuição do
teor de P).
Equipamentos de sinterização
Operações realizadas durante o processo de sinterização.
Mistura
Forno
Retorno interno
Exaustor
Precipitador
eletrostático
Triturador de pua Peneira a quente
Ponto de amostragem I
Máquina de sínter
Resfriador
Falsa grelha
Peneira a frio
Ponto de amostragem II
Silo AF
Britador de rolo
Equipamentos de sinterização
Equipamentos de sinterização
Forno de 
ignição
Alimentador
Chaminé
Exaustor Caixa de
Despoeiramento
Tambor de mistura
A B C D E F 
Silos de 
armazenagem
INSUMOS
Finos de retorno
Finos de minério
Coque
Calcário
Pó de alto forno
Fragmentação do bolo 
de sinter 
Peneiramento a 
quente 
Sinter
Peneiramento a frio
Finos de retorno
Resfriador 
rotativo
Equipamentos de sinterização
Fluxograma operacional de uma máquina contínua.
Equipamentos de sinterização
Mistura úmida
Camada de 
Forramento
Gás
Forno de 
ignição
Succção
Sinter
Zona de 
Combustão
Mistura Seca e 
Calcinada
Ar
Gás
Succção
Durante a queima
Forno de 
ignição
Ar
Antes da queima Durante a queima
Evolução do processo de sinterização
Imagens de unidades de sinterização (CST, Vitória-ES).
Evolução do processo de sinterização
Princípios de sinterização
Reações de sinterização
Reações de sinterização
Alto forno
Alto forno
Casa de silos e sistema de transporte ao topo
Topo do alto forno
Topo do alto forno
Sistema de refrigeração
Casa de corrida
Casa de corrida de um alto forno.
Casa de corrida
Regeneradores
Representação esquemática de um regenerador.
Carro torpedo
Representação esquemática de um carro torpedo.
Carro torpedo
Alto forno (principais reações)
Principais reações na produção do ferro gusa.
Metálico
Coque
Zona coesiva
Raceway
Furo de gusa
Gás de topo
Homem morto
Cadinho
Principais Reações
C(coque) + O2 (ar) → CO / CO2
3 Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Etapas de obtenção do ferro gusa
Etapas de obtenção do ferro gusa
Etapas de obtenção do ferro gusa
Diagramas de altos fornos dos tipos: (a) Mckee (2
cones); e (b) Paul Wurth (3 cones).
Relação minério/coque
Fluxo gasoso no local
Distribuição de carga em V ou M.
Etapas de obtenção do ferro gusa
BB
A
• O ar quente proveniente dos
regeneradores é injetado em B por um
conjunto de até 40 ventaneiras:
• O oxigênio do ar reage com o carbono
do coque. Esta reação é altamente
exotérmica.
)(22)( )( gcoque COOC
ar
→+
C
D
Etapas de obtenção do ferro gusa
• O CO2 produzido reage com mais
carbono para produzir CO:
• O CO reduz o minério de ferro por
meio das reações:
)(2)( 2
)( gcoque COCOC
g
→+
)(2)()()(
)(2)()()(43
2)(43)()(32
3
23
glgs
gsgs
sgs
COFeCOFeO
COFeOCOOFe
COOFeCOOFe
+→+
+→+
+→+
F
Etapas de obtenção do ferro gusa
• A sílica (SiO2) presente no minério de
ferro é removida pela reação com cal
(CaO):
• O produto da reação é um silicato de
cálcio. A escória fundida é vazada e
resfriada.
)(3)(2)(
)(2)()(3
sss
gss
CaSiOSiOCaO
COCaOCaCO
→+
+⎯→⎯

E
Etapas de obtenção do ferro gusa
Etapas de obtenção do ferro gusa
500 t de ferro gusa por até 30 horas.
Sistema de dessulfuração do gusa
Sistema de injeção de finos CaO e Mg no banho de ferro gusa em CT.
Desempoeiramento e captação de gás de AF
• 21 a 25% de CO;
•18 a 22% de CO2;
• 2 a 5% de H2.
Fase de separação seca
Fases de separação úmida
DEMISTER
(retirada da umidade do GAF)
BISCHOFF
(limpeza a úmido do GAF)
COLETOR DE PÓ
(limpeza a seco do 
GAF)
Sistema de controle da
contra-pressão do AF
GASÔMETRO
• 25 a 40% de Fe; 40 a 45% de C;
• 5 a 7% de SiO2 ; 2 a 4% de CaO.
Processos alternativos para ferro primário
Usinas siderúrgicas
semi-integradas
Sucata como carga 
metálica
Processos alternativos para ferro primário
Representação esquemática do processo Midrex para produção de ferro esponja.
DRI – Direct Reduced Iron / HBI – Hot Briquetted Iron
Processos alternativos para ferro primário
Representação esquemática dos processos: (a) Tecnored e (b) Corex.
(a) (b)
Ferro gusa líquido:
• carvão não coqueificável;
• finos de carvão
Áreas de refino e lingotamento do aço
Convencional
(lingoteiras)
ou
Contínuo
(máquinas)
Primário
(conversores a oxigênio e fornos 
elétricos a arco)
e
Secundário
(processos a vácuo, químicos e 
em fornos panela)