Caracterização tecnológica de uma mistura de sinter feed e pellet feed para uso em processo HPS.
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Date
2019
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Abstract
O Quadrilátero Ferrífero (QF) encontra-se inserido na porção sudoeste do Cráton São Francisco
e apresenta importantes reservas de minério de ferro no estado de Minas Gerais. A relação
MH/MI (minérios hematíticos/minérios itabiríticos) no ROM, ao longo das últimas décadas,
tem-se mostrado cada vez menor. Ademais, o sinter feed produzido tem se tornado ao longo
dos últimos anos cada vez mais fino quando comparado com a situação de décadas passadas.
Assim, tem-se observado um considerável aumento das frações -0,15mm e diminuição daquelas
+1,0mm no minério. Essa mudança das características granulométricas do sinter feed tem forte
impacto negativo na permeabilidade do leito de sinterização, e consequentemente contribui para
diminuição da produtividade dos processos convencionais de sinterização. O processo não
convencional HPS (Hybrid Pelletized Sinter), de tecnologia japonesa, tem sido utilizado como
alternativa para afinamento do sinter feed. No entanto ainda não é conhecido o efeito do
afinamento do sinter feed com introdução de concentrados de itabirito na mistura de minérios
nesse processo. Nesse contexto, o principal objetivo desse trabalho é fazer uma caracterização
tecnológica de misturas de pellet feed, concentrado obtido a partir de concentração magnética
de um minério itabirítico, e sinter feed hematítico para uso em processo HPS. Inicialmente, foi
feita caracterização do sinter feed hematítico e do pellet feed. Essa caracterização foi feita em
termos de granulometria, química, granuloquímica, mineralogia, water holding e análise de
propriedades em altas temperaturas (assimilação e penetração de líquidos). Posteriormente, foi
realizada a avaliação da eficiência do fenômeno de formação de quase-partículas
(micropelotização), de misturas a sinterizar empregando sinter feed e pellet feed em planta
piloto HPS por meio da avaliação das medidas dos índices de granulação dessas misturas. Em
seguida feita avaliação em planta piloto HPS do desempenho de quatro misturas a sinterizar
empregando o sinter feed e o pellet feed em diferentes proporções (sendo a Mistura 1 para
apenas sinter feed hematítico, Mistura 2 para 70% sinter feed hematítico e 30% pellet feed
concentrado com granulometria mais grosseira, Mistura 3 para 70% sinter feed hematítico e
30% pellet feed concentrado com mesma granulometria da Mistura 1, e, por fim, a Mistura 4
para 60% de sinter feed hematítico e 40% de pellet feed concentrado com afinamento do
minério, com elevação em 10% na fração <0,150mm em relação à Mistura 1). Após as queimas
na planta piloto, os sínteres produzidos foram caracterizados em termos de análise química,
granulométrica, física, metalúrgica e mineralógica. O teor de SiO2 da amostra de pellet feed
concentrado se mostrou inferior ao do sinter feed hematítico (4,05% e 5,80%, respectivamente)
e, como esperado, a granulometria do primeiro se apresentou consideravelmente mais fina (72%
de fração <0,150mm) em relação ao segundo (38% de fração <0,150mm). Sobre a mineralogia,
a amostra do pellet feed concentrado apresentou maior quantidade de partículas de hematita
lamelar em relação do sinter feed hematítico, além de menor grau de liberação. Pelo teste de
water holding foi observado que a fração aderente do sinter feed hematítico possui uma
capacidade um pouco maior de absorver água em relação à mesma fração do pellet feed
concentrado. Quanto aos resultados dos testes a altas temperaturas (teste de assimilação e
penetração de líquidos), conclui-se que o concentrado de itabirito, que possui menor teor de
minerais de ganga favorece o processo de aglomeração a quente, aumentando o rendimento de
sinterização e a resistência física do sínter, com formação de uma estrutura com poros mais bem
distribuídos e esféricos. Pelos testes em planta piloto, foi possível observar que para a Mistura
2, contendo o sinter feed hematítico e o pellet feed, com elevada relação de partículas
nucleante/aderente (1,15) não foi identificada perda de produtividade em relação a fase
referência, sem pellet feed concentrado (Mistura 1) - pelo contrário, a produtividade se mostrou
superior em relação à fase referência. Quando houve participação de pellet feed em 30% na
mistura, sem, contudo, haver alteração da curva granulométrica (Mistura 3 em relação à Mistura
1), a produtividade se mostrou no mesmo nível em relação à fase referência indicando que o
consumo de concentrado não interfere negativamente na produtividade da sinterização, quando
a granulometria do blend de minério não é alterada. Por outro lado, quando ocorreu uma redução
na relação de partículas grossas sobre as partículas finas (como foi o caso da Mistura 4 em
relação à Mistura 1), a produtividade tendeu a ser reduzida, de modo que a elevação em 10%
na fração <0,150mm resultou em perda de produtividade de aproximadamente 8%. Com relação
à qualidade dos sínteres pilotos, pelos ensaios metalúrgicos (RI e RDI), o sínter de melhor
resultado foi aquele com maior quantidade de concentrado e com menor relação
nucleante/aderente (Mistura 4), que apresentou menor velocidade de sinterização e menor teor
de contaminantes.
Description
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Sinterização, Beneficiamento de minério, Flotação, Granulometria
Citation
LIMA, Alinne Júlia de Araújo Souza. Caracterização tecnológica de uma mistura de sinter feed e pellet feed para uso em processo HPS. 125 f. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.