ResumoNo presente estudo foi realizada uma investigação da influência do teor de hematita especular, percentual e granulometria da carga circulante do pelotamento nos parâmetros de qualidade física das pelotas cruas e queimadas de minério de ferro da Samarco Mineração. Preliminarmente foram executados testes exploratórios em escalas de laboratório e industrial objetivando avaliar o melhor teor de umidade, área superficial específica do pellet feed e carga circulante do pelotamento. Após essa fase exploratória, foi feito o projeto de experimentos dos ensaios de pelotamento e de queima no pot grate, empregando três fatores em dois níveis com ponto central e réplica. A resistência á compressão a úmido e a seco, diâmetro médio e bulk density, foram os parâmetros de qualidade física avaliados para as pelotas cruas. A resistência á compressão, índice de tamboramento e abrasão, porosidade e bulk density, foram os parâmetros de qualidade física avaliados para as pelotas queimadas. O atributo percentual de pelotas nucleadas queimadas também foi avaliado. Concluiu-se que a mineralogia, granulometria do pellet feed e composição da carga circulante influenciam fortemente na qualidade física das pelotas cruas e queimadas. Palavras-chave: Minério de ferro; Pelotamento; Carga circulante; Pelotização.

ResumoA Samarco Mineração produz pelotas de minério de ferro processadas termicamente em fornos de grelha móvel. Este processo é fundamental para que se obtenha a adequada resistência mecânica dos aglomerados para o transporte e operação dos reatores de redução. Todas as propriedades mecânicas dos aglomerados são obtidas durante a etapa de queima, sendo etapa decisiva, para a qualidade da pelota. Portanto, a distribuição de velocidade do fluxo gasoso no interior desta zona deve ser homogênea ao longo do leito. Para tanto, foi desenvolvido um modelo matemático em CFD objetivando caracterizar o escoamento dos gases na zona de queima, aplicando as equações de conservação de quantidade de movimento, massa e energia. A validação do modelo proposto foi obtida através de medições de temperaturas no interior do forno. Foi desenvolvido um sistema de comunicação wireless de forma a acompanhar de forma contínua a evolução de temperatura do forno.

No abstract

Samarco produces high quality iron ore pellets processed in straight grate furnaces. This process is essential in order to obtain adequate mechanical strength to the pellet transportation and operation in the reduction reactors. All mechanical properties of the agglomerates are obtained during the stage of firing where the slag and sintering bond happens, thus it is a decisive step to improve the pellet quality. Therefore, the velocity distribution of gas flow within this zone must have homogeneous and even velocity distribution. Hence, it was developed a mathematical CFD model to characterize the gas flow in the burning zone, applying the equations of conservation of momentum, mass and energy and an uneven flow distribution was identified and the gas velocity analyzed and validated through experimental data. On the other hand, on the present paper, an improved firing zone burner were developed and industrially implemented in a way to mitigate the uneven flow pattern detected aided by CFD. Different burner designs, based on CFD analysis, were experimented in order to succeed on the aggressive condition. The combustion was investigated and burner efficiency evaluated and compared with the simulation purposed.

ResumoA 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. Palavras-chave: Ar atmosférico; Combustão; Gás natural. AbstractThe Samarco uses gaseous fuel for thermal power generation for pellet induration of iron ore. Heat the oven balancing occurs through control of instrumentation that meshes consist of control valves, temperature sensors, burners and supply of Natural Gas Industrial System (GNI) for combustion. The combustion is carried out by means of burners which are powered by a gas mixture of atmospheric air and GNI, both at room temperature. The function of GNI is to provide the maximum power capacity for heat production. Since the atmospheric air, and the burner cool and stabilize the flame in the primary chamber and the combustion air. However excess air is critical for combustion efficiency factor because it controls the products of combustion, including the temperature. A large excess of air is undesirable because it reduces the flame temperature and increases the heat loss due to enthalpy of the gas.