PERFIL DE EQUIPAMENTO

MINI ALTO-FORNOMINITEC Minitecnologias Ltda. Rua Bananal, 405 - 5 andar - Bairro Santo Antnio CEP: 35500-036 Divinpolis/MG - Brasil Fones: +55 (37) 3085-7113 / 3222-7113 - Fax: +55 (37) 3085-7115 e-mail: minitec@minitecnologias.com.br site: www.minitecnologias.com.br

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INTRODUO O Mini Alto-Forno (MAF) um equipamento competitivo e muito flexvel, disponvel para a produo de ferro gusa tanto para aciaria como para fundies, com capacidades variando de menos de 80.000 a mais de 300.000 t/ano. Sua flexibilidade permite a operao com 100% de minrio bitolado e com uso de aglomerados (sinter ou pelotas) na composio da carga. Pode ser projetado para emprego tanto de carvo vegetal quanto de coque como redutor.

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DESCRIO O conceito de MAF corresponde a Altos-Fornos com volume til de at 350 m, tendo as seguintes caractersticas:

2.1 Sistema de Preparao e Carregamento de Carga

Todas as matrias-primas requeridas no Mini Alto-Forno (MAF) so descarregadas em uma moega de recebimento, de onde so levadas por transportadores de correia at os silos dirios, para armazenagem e posterior manuseio no sistema de preparao de cargas. A preparao de cargas feita por batelada; o sistema composto de peneiras e calhas vibratrias, bem como dos silos de pesagem. O sistema de preparao de cargas pode ser dimensionado para operar com carvo vegetal ou com coque. O uso de sinter na carga do MAF melhora consideravelmente as condies operacionais, reduzindo o consumo de redutor (carvo vegetal ou coque) e aumentando a produtividade. Aps a pesagem das matrias-primas, as mesmas so levadas ao topo do MAF, com auxlio de correias transportadoras. 2/13

Todo o processo de pesagem e carregamento das matrias-primas no topo do MAF realizado automaticamente, via o sistema supervisrio, a partir da cabine de comando do forno. O sistema que envolve o manuseio e estocagem de matrias-primas dotado de dispositivos para a captao de p, coletado em filtro de mangas - a primeira parte do despoeiramento secundrio. 2.2 O Mini Alto-Forno A carcaa do MAF construda em chapas de ao carbono de diversas espessuras. Internamente o forno revestido com tijolos refratrios com alto teor de alumina, enquanto o cadinho revestido com blocos de carbono. A carcaa do MAF fixada diretamente na sua base de concreto. As ventaneiras so alimentadas com ar preaquecido (o sopro), a partir da coroa de distribuio, atravs dos algaravizes, dotados de juntas de expanso e com conexes articuladas. O nmero de ventaneiras depende do volume til do forno e da vazo de sopro especificada. O MAF dotado de um nico furo de corrida por onde so vazados o metal lquido e a escria. A escria separada do gusa lquido, na prpria bica de corrida, via um sistema apropriado de conteno. Esse sistema est localizado na prpria plataforma de operao. O gusa lquido vertido para uma panela ou para um carro torpedo, ou ainda lingotado em roda de gusa ou mquina de esteira, enquanto a escria direcionada para o sistema de granulao. A escria granulada matria prima para a indstria de cimento. Alternativamente pode ser usada na pavimentao de ruas e estradas. Normalmente a carcaa do MAF possui refrigerao externa, por asperso, em circuito fechado, no sendo econmico o recurso refrigerao interna - esse um dos diferenciais de custo de instalao do MAF em comparao ao altoforno convencional. J ventaneiras e timpas so dotadas de sistema de refrigerao em circuito fechado, com torres de resfriamento, em tudo semelhante aos grandes altos-fornos. As reas de vazamento de gusa lquido e escria so dotadas de sistema de captao de p - a segunda parte do despoeiramento secundrio. 2.2.1 Refratrios O MAF totalmente revestido internamente por materiais refratrios. No cadinho empregam-se blocos de carbono, enquanto rampa e ventre so revestidos com tijolos de alto teor de alumina. J a cuba revestida com tijolos silico aluminosos, com cerca de 40 % de alumina. As bicas de corrida e as panelas de gusa so tambm revestidas com tijolos refratrios apropriados. A expectativa de vida dos refratrios da ordem de 5 a 6 anos, definindo a durao da campanha.

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O custo mais reduzido do revestimento e a ausncia de refrigerao interna (caixas, staves), bem como o prazo relativamente curto para refazer o revestimento refratrio de um MAF - 30 a 40 dias, contra 90 dias para os grandes altos-fornos - tornam essa opo de revestimento bastante atrativa em funo do investimento especfico, quando comparado com as alternativas mais onerosas exigidas pelos grandes altos-fornos. 2.2.2 Topo do MAF O topo do MAF consiste de:

Distribuidor rotativo, que permite distribuio uniforme das matrias-primas dentro do MAF. Sistema de carregamento / vedao tipo duplo cone ou, alternativamente, com vlvulas estanques. Distribuidor interno, com palhetas fixas. Sistema de equalizao Sistema de sondagem de carga automtico.

Toda a operao do topo do MAF automtica, comandada por PLC, tanto para a operao do distribuidor rotativo, abertura e fechamento dos cones, sistema de equalizao e sondagem do nvel de carga. 2.2.3 rea de Vazamento A rea de vazamento dotada de perfuratriz pneumtica para a abertura do furo de corrida e de canho hidrulico de injeo de massa para efetuar o tamponamento do forno. Ambos so projetados para trabalhar sob as severas condies operacionais reinantes nessa rea. Um sistema de aquecimento de panelas incorporado rea de vazamento, usando-se como combustvel parte do excedente do gs de topo do MAF. A rea de vazamento dotada de um sistema completo de despoeiramento. 2.3 Casa de Mquinas Esse sistema responsvel pelo fornecimento do ar de sopro requerido no processo produtivo do MAF. Em verso normal composto de um conjunto de seis sopradores centrfugos, operando em srie, sendo um deles em stand by. A presso na sada da casa de mquinas de 1,5 kg/cm2 (15.000 mm CA), necessria e suficiente para a operao do MAF com minrio granulados e para manter adequada presso. A presso de topo do MAF de at 0,4 kg/cm2 (4.000 mm CA), suficiente para assegurar uma perfeita limpeza do gs de topo, garantindo teor de slidos em suspenso abaixo de 10 mg/Nm3.

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Sopradores em srie

Como alternativa aos sopradores em srie poder utilizar-se tambm turbo sopradores, sendo um em operao e outro stand by. Todos os parmetros operacionais so monitorados pelo Sistema Supervisrio, incluindo alarmes e protees em geral. 2.4 Sistema de Aquecimento do Ar de Sopro O aquecimento do ar de sopro normalmente feito em preaquecedores metlicos, de projeto exclusivo, contendo dois ou trs mdulos operando em paralelo. Os preaquecedores metlicos (glendons) de projeto MINITEC consistem de um conjunto de tubos centrifugados de ligas especiais, soldados segundo mtodo especfico, sendo projetados para atingir temperaturas de sopro de at 900 C. O combustvel utilizado para o aquecimento do ar de sopro o prprio gs gerado no alto-forno (GAF). Cerca de 45% do volume total do GAF gerado utilizado para o aquecimento do ar de sopro. Admitindo-se uma perda de 5 %, restam 50 % disponveis para outros fins, normalmente utilizados para gerao de energia eltrica (cerca de 180 kWh por tonelada de gusa produzido). Os queimadores dos glendons so projetados para operar com o GAF e tambm com outro combustvel auxiliar, necessrio durante o start up da instalao. A operao dos glendons automaticamente controlada atravs do Sistema Supervisrio localizado na cabine de comando do MAF. A alternativa aos glendons so os regeneradores cermicos (stoves ou cowpers) capazes de atingir temperaturas de at 1.200 oC. Cumpre notar que a cada 100 oC a mais no sopro corresponde uma economia de 15 a 20 kg de carvo vegetal ou coque por t de gusa.

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2.5 Cabine de Comando do MAF O MAF dotado de uma cabine de comando climatizada, localizada na plataforma de operao. Todo o controle da instalao, desde a preparao de carga at o vazamento do gusa lquido, feito a partir dessa cabine de comando. Dotada de estaes supervisrias, todos os parmetros operacionais so monitorados e registrados automaticamente. Caso algum parmetro operacional fique fora do prestabelecido, correes automticas so feitas e/ou alarmes so acionados. 2.6 Sistema de Granulao de Escria

Granulao de escria

A escria lquida, separada do gusa no canal de corrida logo aps o vazamento, conduzida para a estao de granulao, locada junto plataforma de operao do forno. A escria granulada estocada e enviada para as indstrias de cimento. A gua utilizada no sistema de granulao recirculada em circuito fechado, evitando a emisso de efluentes lquidos no processo. 2.7 Sistema de Lavagem de Gases e Sistema de Tratamento de Resduos O gs captado no topo do forno (GAF), a uma temperatura variando de 100 a 180 C conduzido atravs de tubulao apropriada ao Balo de P, onde as partculas maiores so retidas. Do Balo de P o GAF conduzido para o Saturador, onde resfriado e saturado a temperaturas abaixo de 70 C, mediante intensa pulverizao de gua. O GAF j prelavado passa por uma bateria de dois Venturis, sendo um de garganta fixa e outro de garganta varivel. Ao segundo Venturi segue-se um sistema de desumidifcao do GAF, que evita o arrastamento de gotculas de gua. A concentrao de p no GAF, aps o Sistema de Lavagem descrito, ser de no mximo 10 mg/Nm. 6/13

Parte do GAF limpo (em torno de 45%) utilizada para o aquecimento do ar de sopro. O restante est disponvel para outras aplicaes, como gerao de energia eltrica ou substituio de outros combustveis utilizados na usina. A gua utilizada no Sistema de Lavagem de Gs (SLG) conduzida para um espessador, para deposio das partculas, seguido de filtro e tratamento qumico, visando a sua reutilizao no SLG. A lama decantada no fundo do espessador conduzida a um filtro prensa; a gua separada reconduzida ao espessador, e o bolo de filtrao, com teor de umidade da ordem de 30%, pode ser descartado ou conduzido para uma sinterizao. Uma tocha instalada para queimar o GAF eventualmente excedente e para controlar a presso da linha de distribuio. No caso da instalao de Unidade de Gerao de Energia Eltrica, a presso da linha de distribuio controlada por um pequeno gasmetro ou pela prpria tocha. Todo o Sistema de Lavagem de Gases automaticamente controlado atravs do Sistema Supervisrio central. 2.8 Sistema de gua Diversas reas do MAF requerem gua industrial continuamente, em determinadas qualidades, vazes e presses. Essas reas so: Resfriamento da carcaa do MAF Resfriamento das timpas e ventaneiras Sistema de Lavagem de Gs Sistema de Granulao da Escria Sistema de Refrigerao dos mancais do soprador Sistema de refrigerao das unidades hidrulicas

Toda a gua utilizada recirculada. Pequenas torres de refrigerao so requeridas no circuito da gua de refrigerao das timpas e ventaneiras. Um tanque elevado de gua deve ser instalado para casos de emergncia geralmente falta de energia eltrica. Os parmetros principais dos diversos circuitos de gua so monitorados atravs do Sistema Supervisrio central, instalado na cabine de comando. 2.9 Sistema de Ar Comprimido Os principais pontos de consumo de ar comprimido so: O sistema de equalizao do topo do MAF, a perfuratriz do furo de corrida, o filtro de mangas e os cilindros de acionamento das bocas dos silos de pesagem das matrias primas. Uma estao central de gerao de ar comprimido responsvel pelo fornecimento de todo o ar requerido no processo de produo do gusa.

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2.10 Sistema Eltrico O Sistema Eltrico responsvel pelo fornecimento e distribuio de toda a energia requerida pelo MAF. O sistema composto de subestaes, CCMs, sistemas de iluminao, aterramento etc. 2.11 Instrumentao e Controle Toda a superviso e controle do MAF so feitos a partir da cabine de comando, localizada na plataforma de operao. Isto inclui tambm toda a parte de preparao de carga do MAF. O sistema composto de trs estaes supervisrias e um PLC central. Diversos instrumentos de campo so instalados para controlar e comandar todos os parmetros operacionais do MAF. 2.12 Sistema de Controle Ambiental Devido as caractersticas do processo de produo do gusa, ateno especial tem sido dada durante o desenvolvimento do projeto a fim de se adequar a instalao s exigncias dos rgos de controle ambiental. Efluentes lquidos e slidos, bem como as emisses sonoras so devidamente tratadas levando sempre em considerao os parmetros exigidos pela legislao ambiental. a - Efluentes Lquidos Todo o sistema de gua opera em circuito fechado, a gua do lavador de gases contaminada com o p retirado do gs de topo. Depois de deixar o lavador a lama conduzida a um espessador onde tratada. Esta gua novamente recirculada no processo. O p retido no espessador depositado em local apropriado ou reutilizado em processo de sinterizao. b - Efluentes Atmosfricos I - Fontes de Poluio Atmosfrica As maiores fontes poluidoras nas unidades de produo do gusa so os fumos gerados nas queimas do GAF e no manuseio das matrias primas, quais sejam minrio de ferro, carvo vegetal ou coque, fundentes. Outras fontes emissoras so os manuseios dos finos gerados nos processos de peneiramento das matrias primas. II - Medidas de controle das Emisses Atmosfricas Os ps gerados no processo produtivo, ou seja, durante o manuseio das matrias primas, produtos, subprodutos e resduos slidos em geral, so captados atravs de sistemas dotados de coifas/tubulaes e tratados em equipamentos apropriados tais como filtros de mangas, ciclones, precipitadores eletrostticos etc. Os padres de emisso dos MAF MINITEC atendem a todos os parmetros da legislao em vigor. 8/13

J o GAF coletado no topo do MAF, depois de lavado, queimado em parte nos aquecedores do ar de sopro; o restante, quando no usado para a gerao de energia eltrica, queimado em uma tocha, gerando apenas CO2 e H2O. c - Rejeitos Slidos I - Escria O volume de escria gerado no MAF depende diretamente das matrias primas utilizadas, bem como do gusa a ser produzido. Normalmente o volume de escria situa-se entre 100 e 150 kg de escria por tonelada de gusa para operao com carvo vegetal, e 250 a 300 kg/t para operao a coque.. A escria granulada serve como matria-prima para a indstria de fabricao de cimento. II - Finos de Carvo Vegetal e/ou Coque Os finos de carvo vegetal e/ou finos de coque gerados nos processos de peneiramento podem ser reutilizados no sistema de injeo dos MAFs. Os ps coletados nos filtros de manga (ps de carvo vegetal e/ou coque) so tambm reutilizados no sistema de injeo. Opcionalmente esses ps podem tambm ser vendidos para as indstrias de fabricao de cimento. Se a usina dispuser de unidade de sinterizao, os finos de carvo vegetal ou de coque sero integralmente aproveitados como combustvel na sinterizao. III - Finos de Minrio de Ferro Os finos de minrio separados durante o peneiramento so estocados em silos e reutilizados na sinterizao. Opcionalmente os mesmos so utilizados em pavimentao de ruas e estradas. IV - P de balo O p de balo, gerado na proporo de 10 a 20 kg/t de gusa, composto de finos de carvo (> 60 %), de minrio e de calcrio. Sua granulometria situa-se entre 0,2 e 3 mm. Poder ser integralmente reciclado na sinterizao, ou ento ser depositado, no contendo elementos agressivos ao meio ambiente. V - Lama do espessador A lama do espessador, depois de prensada, ocorre na proporo de 3 a 5 kg/t de gusa, contendo basicamente minrio, carvo ou coque e calcrio, em granulometria muito fina (< 0,2 mm). Poder tambm ser reciclado na sinterizao ou depositado, no contendo elementos agressivos ao meio ambiente.

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Lingotamento do Gusa Lquido Quando no usado diretamente na produo de ao ou em fundio, o gusa lquido lingotado. So dois os sistemas usuais de lingotamento: em roda ou em esteira.

Esteira para lingotamento de gusa

Roda para Lingotamento de Gusa

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DADOS DE DESEMPENHO DO MAF

3.1 Parmetros produtivos do MAF para gusa de aciaria e de fundio A produo nominal dos diversos tamanhos de Mini Altos-fornos da MINITEC e a anlise mdia do gusa produzido so apresentados nas tabelas a seguir. Os valores apresentados so dados mdios e as produes efetivas sero fortemente influenciadas pela qualidade das matrias primas e pela experincia da equipe de operao.Produo em t/dCarvo vegetal e minrio granulado Carvo vegetal e minrio granulado + sinter ou pelotas Coque e minrio granulado Coque e minrio granulado + sinter e/ou pelotas(1)

Volume til do MAF (m3) 175 215 250 350 385 445 350 405 475 550 430 495 550 635 500 575 770 890 700 805

Dados de Projeto

Gusa de AciariaCarbono Silcio Fsforo Mangans Enxofre Temperatura do gusa lquido (2) Ajustvel, de acordo com o produto final requerido. (3) Depende tambm da anlise do minrio de Fe

Faixa % % % % % C3.50 mnimo 0.4 a 1.0 (1) depende da anlise do Min Fe 0.10 a 0.50 (3) 0.05 mximo 1400 a 1480

3.2 - Parmetros produtivos do MAF para gusa de fundioProduo em t/dCarvo vegetal e minrio granulado Carvo veg. e min. Gran. + sinter ou pelotas Coque e min. granulado Coque e min. Gran. + sinter ou pelotas (1) Dados de Projeto

Volume til do MAF (m3) 175 215 250 350355 410 330 375 435 500 400 460 500 575 465 535 710 815 650 750

Gusa de Fundio Carbono Silcio Fsforo Mangans Enxofre Temperatura na bica de vazamento (2) Ajustvel, de acordo com o produto final requerido (3) Depende tambm da anlise do minrio de Fe % % % % % C

Faixa 3.50 mnimo 1.5 a 3.0 (2) depende da anlise do Min Fe 0.10 a 0.50 0.05 mximo 1450 a 1500

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3.3 Caractersticas do Ar de Sopro Temperatura do sopro: 900 C mxima, no caso de glendons. 1.200 C mxima, no caso de cowpers. Presso do sopro: 3.4 Gs de Topo Poder calorfico inferior (base seca): 1.000 kcal/Nm3, no caso de carvo vegetal 850 kcal/Nm3, no caso de coque. Concentrao de p: