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By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Flavia de Paula Vitoretti

Pelletizing of iron ore fines is an important process used to produce high quality of raw materials for the subsequent reduction processes in the ironmaking industries. The process involves the production of green pellets and subsequent induration on a traveling grate furnace to promote inner partial melt and agglomeration which confer physical and metallurgical proprieties appropriated to the subsequent reduction processes. The pellets are produced with addition of charcoal to improve efficiency in the reduction processes. The lignin coal from sugarcane straw is an alternative source to replace the charcoal or coke in the self reduction of pellets. This work focused on the influence of biomass on the chemical kinetics parameters inner agglomerate pellet structure under industrial process conditions of the travelling grate furnace due hot gas flows within the pellets.

Aug 1, 2018

By Adriana Baldessin Costa

Na etapa de flotação de minérios finos de ferro, usa-se como agente depressor o gritz de amido de milho. Tal produto orgânico para ser usado como reagente precisa ser gelatinizado para permitir que os grânulos do amido tenham capacidade de absorver água quando molhados ou expostos à umidade. Este processo pode ocorrer por efeito térmico através de água aquecida ou por um ativador térmico como soda cáustica, sendo o último usado na planta Casa de Pedra. Visando aperfeiçoar a preparação/gelatinização do amido de milho buscaram-se auxiliares químicos para reduzir a presença de grumos suspensos (amidos não gelatinizados), aumentar a eficiência da ação depressora e garantir maiores ganhos de recuperação metalúrgica do metal de interesse. O trabalho contemplou estudos com um agente auxiliar denominado SOFTEX 2011 da empresa TENSAC. Os testes foram feitos em escala de bancada com substituição da massa total de água usada na 1ª gelatinização do gritz de milho (solução com 10% de sólidos) pelo reagente SOFTEX 2011 nas proporções de 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 e 4,0%. Os primeiros resultados demonstraram ganhos significativos em recuperação metalúrgica e uma melhor seletividade das espécies minerais. Fisicamente, observou-se boa transparência nas suspensões do gritz de amido de milho gelatinizado através de um aspecto como gel.

Aug 1, 2018

By Rosiane Mary Rezende Faleiro

O GMC intensivo, apoiado na evolução da metodologia do GMC atual, é um grupo de trabalho no qual os desempenhos dos processos são analisados e melhorados expressivamente em um curto espaço de tempo. Surgiu na indústria automobilística japonesa e consiste na melhoria contínua dos processos com base no envolvimento das pessoas e o trabalho em pequenos grupos. As principais diferenças estão na velocidade de condução da análise e da implementação das ações, além da maior disponibilidade e dedicação dos integrantes do grupo e do gestor. Foi formado um grupo de 9 pessoas para reduzir a queda de carvão vegetal nas correias transportadoras e em seus entroncamentos, com integrantes da produção e da manutenção. Durante a “semana de execução”, o grupo ficou 100% disponível para planejar e executar ações levantadas para solução dos problemas de queda do carvão vegetal. Após essa semana, o grupo teve mais quatro meses para fechamento e sustentação das ações. O resultado do grupo foi uma redução da queda de carvão vegetal em 49%, para uma meta inicial de 20%, o qual representa cerca de 183t de carvão vegetal por mês.

Aug 1, 2018

By Luiz Carlos Teixeira Brandão

O Alto-Forno 3 da Usiminas em Ipatinga, que atualmente está na sua quarta campanha, apresenta 30 ventaneiras. Nesta campanha houve alguns eventos de arrombamento e avermelhamento dos algaravizes. A causa destas ocorrências são obstruções das frentes de combustão das ventaneiras, gerando diversos transtornos operacionais. A fim de se evitar novos fatos semelhantes foram desenvolvidos alguns sistemas de monitoramento das frentes de combustão. Dentre os sistemas desenvolvidos se destacam o diferencial de pressão do conjunto de sopro; e, o controle da temperatura do conjunto de sopro. Os sistemas desenvolvidos permitiram maior confiabilidade nas ações imediatas dos operadores em anormalidades na zona de combustão com consequente ganho em desempenho operacional do alto-forno.

Aug 1, 2018

By Alim Ullah

The paper discusses the necessity of upgrading low-iron containing ores, giving as an example, NML-Tata Steel Project in the Quebec-Labrador region of Canada. As cooling of pellets is generally a bottle-neck in most pelletizing plants, examples are given of the methods used to improve cooling in the existing plants and a simple, low-cost alternative, tested on a pot-grate system, is presented. The procedure described is applicable to sinter plants also. The trends in iron and steel production worldwide are then given, as well as the reasons for the increase in steel production by the Electric Arc Furnace (EAF) route. The stoichiometric and thermodynamic requirements for producing iron, irrespective of the process, are explained. The different ironmaking processes, especially the Direct Reduction (DR) ones are briefly discussed, outlining recent improvements made to some of them. The pros and cons of producing cooled DRI and Hot-Briquetted Iron (HBI) are given with predictions made for their future growth. An alternative to cold-briquetting of DRI fines is also discussed. Highlights of an ironmaking processes which is at the laboratory/pilot plant stage are given.

Aug 1, 2018

By Marcos Meyer

A pelotização é um processo de aglomeração com objetivo de agregar valor aos finos de minérios de ferro (pellet feed). A partir de 2010, a mina de Brucutu situada no Quadrilátero Ferriferro (QF) passa a ser a maior fornecedora de matéria prima para as plantas de Tubarão / Vitória-ES. O estudo avaliou a performance industrial de duas misturas com alta participação de minério de Brucutu, acima do padrão utilizado na usina de pelotização. Os minérios compostos nas misturas foram caracterizados por análise química, física, mineralógica e microestrutural. O desempenho operacional mostrou superior à mistura padrão utilizada para a produção de pelotas para redução direta, permanecendo com os parâmetros de qualidade consoantes com as especificações do produto final. O conhecimento das características geometalúrgicas destas misturas com minério de Brucutu em maior escala foi de suma importância para adequar o processo e custo das principais operações unitárias da planta envolvida (moagem e forno).

Aug 1, 2018

By Lina Maria Varón Cardona

A utilização de briquetes de misturas de carvão fóssil e biomassa em substituição ao coque como agente redutor pode contribuir para a diminuição das emissões de CO2 à atmosfera no processo de fabricação de ferro através da substituição de parte do carvão fóssil por carvão vegetal. O objetivo deste artigo é identificar quais são as principais variáveis que influenciam a produção de briquetes de alta qualidade a partir de misturas de carvão fóssil e carvão vegetal. Os briquetes foram fabricados em matriz cilíndrica, compactados em prensa hidráulica e tratados termicamente em forno vertical aquecido com resistência elétrica sob atmosfera de nitrogênio. Foi investigada a influência da composição da mistura, da taxa de aquecimento e do tamanho de partícula do carvão fóssil. Os briquetes com composição na faixa de 10% a 15% de carvão vegetal moído e peneirado em partículas menores que 325 mesh apresentaram maior resistência à compressão. Foi observado que o efeito do envelhecimento do carvão influencia na qualidade do briquete, pois diminui sua resistência à compressão; as dimensões finais dos briquetes após tratamento térmico diminuíram quando a velocidade de aquecimento é menor; ao se aplicar maior velocidade de aquecimento os briquetes apresentam inchamento.

Aug 1, 2018

By Edmilson Renato de Castro

Apresentam-se o processo e o protótipo de forno para a produção de ferro gusa por redução carbotérmica estimulada por micro-ondas de minério de ferro, na forma de pelotas auto-redutoras. O forno de redução com potência regulável de até 15 kW de micro-ondas de 2.45 GHz foi especialmente projetado e construído para este processo. A estrutura do forno é em aço inoxidável e utiliza três geradores de micro-ondas focados para o centro de um aplicador cilíndrico. Com esta configuração conseguiu-se produzir um campo eletromagnético de alta densidade energética. A carga de pelotas auto-redutoras, com massa em torno de 20 g foi reduzida em um cadinho de carbeto de silício. A montagem do forno dispõe de uma balança elétrica adaptada para suportar o cadinho de redução. O presente forno dispõe de controle e medida da potência fornecida e refletida, permitindo medir a energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga. Esta característica permitiu realizar balanços de massa e de energia além de determinar a evolução da taxa de reação através da medida contínua da massa das pelotas sob redução, ao longo do tempo de processamento. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução carbotérmica de minério de ferro incentivada por micro-ondas e de seu consumo de energia durante o processo.

Aug 1, 2018

By Marcela Gotelip Barbosa

Pellets are the main iron input to the blast furnace at ArcelorMittal Lazaro Cardenas iron and steel making facility in Mexico. Pellets are made at this facility using the concentrates generated and shipped from their captive mines viz., Las Truchas, Pena Colorada, Volcan Sonora. The concentrating plants, after grinding the ore to the liberation size, use magnetic separation and flotation to reject the silica, sulphur and phosphorous impurities. At Volcan Sonora Mines, the ore is contaminated with phosphorous minerals, and hence, after magnetic separation, the phosphate minerals are floated using anionic carboxylate collector (sodium oleate). Apart from floating the phosphate minerals, the sodium oleate also has some tendency to smear on the iron bearing mineral surfaces leaving a hydrophobic surface, which is expected to reduce the green pellet strength due to absorption of ultrafine sized air bubbles on these surfaces, and further generate higher levels of dust during the induration process. In order to alleviate this industrial problem, comparative studies were carried out on the concentrates from magnetic separation using reagents from synthetic sarcosinate and carboxylate family collectors. Results have indicated that the sarcosinate family members not only were found as replacement to carboxylate collectors, but also reduce the phosphorous content below the values achieved with oleate, thus have considerable benefits in the downstream steel making process. Based on the results, plant runs are being taken up at Volcan Sonora. In this article, the laboratory results obtained on iron grades and recoveries, and phosphorous rejection using both the reagents are presented.

Aug 1, 2018

By Enrique Francisco Somolinos Garcia-Morales

In this paper we will discuss the benefits of a very innovative way of introducing MgO in the blast furnace operation through the sinter, using mini lumps of dunite. By changing the traditional way of using an MgO bearing material in fines form (particle smaller than 5 mm), most of the MgO inserted material behaves as inert during the sintering process, with the effect of having the following parameters (among others) improved: productivity at the sintering bed, permeability inside the blast furnace, energy consumption, stability of the operation.

Aug 1, 2018

By Lucas Beirão do Valle

Este artigo visa estudar polímeros como quitosana, amido entre outros com elevada disponibilidade como agentes aglomerantes no processo de pelotização de minério de ferro e discutir sobre o impacto da sua utilização. Os polímeros foram testados preliminarmente no teste de bancada (teste em pneu), para medir qualitativamente a tendência de aglomeração. Os polímeros com melhores resultados foram testados em escala piloto, que simula o processo industrial. Nos testes preliminares, o amido gelificado apresentou os melhores resultados de resistência física de pelotas verdes e secas. Entretanto, no teste piloto o amido não foi capaz de controlar a umidade superficial. Os outros polímeros não foram considerados promissores, principalmente devido ao controle da umidade superficial.

Aug 1, 2018

By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Tobias Krull

The characterisation of iron ore from a materials handling point of view is paramount in order to provide the best possible design for the desired application and maximise equipment uptime at the lowest possible capital and operational expenditure. Problematic issues in materials handling applications often arise in the iron ore industry due to the high density of the ore as well as the abrasive nature of the product. One of the key issues encountered during the handling of iron ore is excessive wear due to either impact or sliding abrasion. The applications and equipment typically affected by accelerated wear issues are mass flow hoppers, transfer chutes and conveyor belts. These wear issues often result in unplanned down times and loss in production which can lead to a considerable loss in revenue. This paper provides an overview of the best practises in the materials handling characterisation of iron ore and discusses available techniques for the modelling of iron ore in applications where accelerated wear is experienced. The application is illustrated through a number of industry relevant case studies for which engineering design work was undertaken to successfully reduce the wear rates of different materials handling equipment.

Aug 1, 2018

By Rogério Ruiz

Atualmente os fabricantes de equipamentos e empresas de engenharia utilizam, na sua maioria, experiência em projetos anteriores para o dimensionamento de silos, chutes, pilhas de estocagem e outros equipamentos de manuseio e estocagem para a indústria mineira. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia eficiente e mundialmente reconhecida para a solução e prevenção de problemas de fluxo de sólidos, utilizando método científico e comprovado. Os principais testes laboratoriais para obtenção de propriedades de escoamento dos materiais serão descritos. Os testes necessitam de pequenas quantidades de amostras representativas do material e os parâmetros levantados alimentam a metodologia de análise de escoamento de sólidos ou softwares de simulação numérica, e são essenciais para a correção de equipamentos defeituosos ou dimensionamento de novos equipamentos.

Aug 1, 2018

By Leonardo Martins da Silva

O minério de ferro quando encontrado contendo teores do elemento fósforo acima de 0,05% é considerado rejeito dada sua inutilização para o processamento de fabricação do aço. Tal fato ocorre devido a elevação da dureza do aço tornando-o quebradiço e com fratura. Sendo assim o presente trabalho tem como objetivo a avaliação do efeito do processo de lixiviação ácida como finalidade de redução do teor de fósforo no minério de ferro. Através da utilização do software Termocalc® foi possível analisar as diferentes estruturas formadas em diferentes teores do elemento fósforo. Através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível analisar a estrutura do minério de ferro após seu tratamento com a energia de micro-ondas. Por meio da técnica de planejamento estatístico fatorial com pontos centrais e axiais foi possível determinar as condições ótimas de remoção de fósforo através da técnica de lixiviação ácida.

Aug 1, 2018

By César Yuji Narita

Um dos problemas de aglomerados autorredutores utilizando cimento como aglomerante é a sua baixa resistência mecânica a temperaturas acima de 900°C levando-os à degradação durante a redução. Uma nova tecnologia propôs utilizar as propriedades de plasticidade térmica do carvão fóssil coqueificáveis como aglomerante, o que deu origem ao produto conhecido como CCB (Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette). Este trabalho tem como objetivo propor uma rota alternativa para a fabricação dos briquetes autorredutores e estudar o efeito de variáveis de processo na resistência à compressão dos mesmos. O método utilizado na obtenção dos briquetes foi de compactação em matriz cilíndrica de misturas de finos de carvão fóssil coqueificável (log(máxima fluidez) = 2,48) e minério de ferro (pellet feed) seguida de tratamento térmico. Foram realizados testes variando granulometria do carvão, pressão de compactação, taxa de aquecimento e proporção entre carvão e minério e investigados os efeitos dessas variáveis em relação à resistência à compressão e à densidade dos briquetes produzidos. Foi observado que a resistência à compressão obtida nos briquetes produzidos via briquetagem a frio seguida de tratamento térmico são comparáveis com os CCBs.

Aug 1, 2018

By Maycon Athayde

A Samarco Mineração utiliza combustível gasoso para geração de energia térmica para o endurecimento pelotas de minério de ferro. O balanceamento térmico do forno ocorre através do controle das malhas de instrumentação que são compostas por válvulas de controle, sensores de temperatura, queimadores e sistema de suprimento de Gás Natural Industrial (GNI) para a combustão. A combustão é realizada por meio de queimadores, que são alimentados por uma mistura gasosa de GNI e Ar Atmosférico, ambos a temperatura ambiente. A função do GNI é fornecer a sua máxima capacidade energética para a produção de calor. Já o Ar atmosférico é resfriar o queimador, e estabilizar a chama dentro da câmara e ar primário de combustão. No entanto excesso de ar é fator determinante para eficiência de combustão, pois controla os produtos da queima, entre eles a temperatura. Um grande excesso de ar é indesejável, pois reduz a temperatura da chama, e aumenta as perdas de calor devido à entalpia dos gases.

Aug 1, 2018

By Marco Antônio Quintela

São apresentados e discutidos os resultados de estudos de pesquisa para o desenvolvimento de prática para reciclagem de sucata refratária na Usiminas. O processo contempla a obtenção de agregados a partir do beneficiamento, por meio de britagem e classificação granulométrica, de tijolos de carro torpedo e placa gaveta após utilização industrial. Os agregados reciclados são adicionados em concretos refratários de alto desempenho. Os resultados de testes laboratoriais indicaram que os agregados podem ser incorporados com sucesso a concretos para canal de corrida. Essa prática tem sido amplamente utilizada para otimizar a manutenção e melhorar o desempenho ambiental.

Aug 1, 2018

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018