BRPI0611894A2 - processo e usina para produzir ferro a partir de um material que contém ferro - Google Patents

Abstract

PROCESSO E USINA PARA PRODUZIR FERRO A PARTIR DE UM MATERIAL QUE CONTéM FERRO. Expõem-se um processo e aparelho para produzir ferro. O processo inclui uma etapa de redução direta de fazer passar um gás redutor através de um leito de (a) um material que contém ferro, tal como minério graúdo tabular, e (b) um material de formação de leito e produzir um material de ferro reduzido. O material de formação de leito é um material que facilita a formação do leito de maneira que se proporciona um ótimo fluxo ascendente de um gás de redução através do leito. O processo também inclui a função de separar o material de ferro reduzido e o material de formação de leito. O material de formação de leito pode ser reutilizado na etapa de redução direta.

Description

PROCESSO E USINA PARA PRODUZIR FERRO A PARTIR DE UMMATERIAL QUE CONTÉM FERRO

Refere-se a presente invenção a um processopara produzir ferro e uma usina para produzir ferro.

Com particularidade, muito embora de formaalguma não - exclusivamente, a presente invenção refe-re-se a um processo para produzir ferro que inclui umaetapa de redução direta para reduzir material de ali-mentação que contém ferro e formar um material de ferroreduzido pela passagem de um gás redutor ascendentemen-te através de um leito de material de alimentação.

O termo "redução" é compreendido nestecontexto como significando a remoção de algum ou de to-do o material que contém ferro enquanto o material seencontra em um estado sólido.

O termo "material de ferro reduzido" écompreendido neste contexto como incluindo produtos quetêm pelo menos 80%, em peso, de ferro.

Ά titulo de exemplo, o termo "ferro" quan-do se discute o produto final estende-se aos produtosde uma maneira geral descritos como ferro reduzido di-reto ("DRI").

A presente invenção refere-se com mais parti-cularidade, muito embora não exclusivamente, a um pro-cesso de fabricação de ferro que inclui a etapa de re-dução direta baseada em leito descrita anteriormenteque é caracterizado pelo fato de que é capaz de proces-sar minério de ferro que geralmente seria consideradoinadequado (pelo menos por si mesmo) para formar umleito com características de fluxo de gás aceitáveis.

Um desses minérios é o minério graúdo pro-veniente da jazida de Corumbá no Brasil. Tipicamente,o minério de Corumbá compreende torrões tabulares quepodem tender a formar leitos compactados que não permi-tem facilmente o fluxo ascendente de gás redutor atra-vés da largura do leito. 0 fluxo de gás tende a sercanalizado, com o resultado de que ocorre contacto de-ficiente entre o gás redutor e uma parte substancial dominério de ferro no leito, conduzindo a uma redução de-ficiente do material.

Uma solução conhecida para o problema des-crito no parágrafo precedente consiste em mesclar miné-rio de ferro de torrões tabulares com outros minériosou com material ferroso graúdo, por exemplo, com pelo-tas. Entretanto, esta não é necessariamente uma soluçãoaceitável em todas as situações sob o ponto de vista decusto de capital e/ou considerações técnicas, com parti-cularidade em locais remotos, tais como a localização dodepósito de Corumbá.

O processo de produção de ferro da presenteinvenção inclui uma etapa de redução direta que utilizeum material de formação de leito que facilita a formaçãode um leito de um material que contém ferro, tal comominério graúdo tabular, em um forno de cuba ou outroforno adequado de maneira que ocorre um ótimo fluxo as-cendente do gás redutor através do leito. O processotambém inclui separar o material de ferro reduzido produ-zido no forno e o material de formação de leito. Comouma conseqüência, o material de formação de leito podeser reutilizado na etapa de redução direta.

De acordo com a presente invenção proporcio-na-se um processo para produzir ferro a partir um mate-rial que contém ferro que inclui as etapas de:

(a) reduzir o material de alimentação quecontém ferro e formar um material de ferro reduzido a par-tir do mesmo pela passagem de um gás redutor ascendente-mente através de um leito do material de alimentação eum material de formação de leito e reduzir o material dealimentação, com a quantidade e as características físi-cas do material de formação de leito sendo selecionadas demaneira tal que o leito permite um fluxo ascendente ótimodo gás redutor através do leito; e

(b) separar o material de ferro reduzido e omaterial de formação de leito que é descarregado a partir doleito.

0 material de ferro reduzido separado podeser ainda processado na mesma instalação ou então transpor-tado para uma outra instalação para processamento conformefor requerido.

Por exemplo, o processo pode incluir uma ou-tra etapa de redução do material de ferro reduzido e formarferro fundido. A etapa de redução pode ser realizada namesma instalação que a usina de redução direta ou em umainstalação separada.Tal como se encontra indicado anteriormente,o propósito do material de formação de leito é o de facili-tar a formação de um leito do material que contém ferro emum forno de cuba ou em outro forno adequado, de maneira talque ocorra um ótimo fluxo ascendente do gás redutor atravésdo leito.

De uma maneira geral "ótimo" fluxo ascendenteatravés do leito é o fluxo ascendente que resulta em contac-to uniforme entre o gás redutor e pelo menos uma quantidadesubstancial do material que contém ferro no leito de maneiraque ocorre uma redução substancialmente uniforme do materialque contém ferro através do leito.

O uso do material de formação de leito é par-ticularmente importante em situações nas quais a forma domaterial que contém ferro tende a formar leitos estreitamentecompactados que são dotados de características de fluxo degás deficientes; com o resultado de que ocorre uma reduçãodeficiente do material em uma proporção significativa doleito. Tal como discutido anteriormente, minério de ferrograúdo tabular pode ser um desses materiais que contém ferronesta categoria.

A quantidade e as características fí-sicas do material de formação de leito requerido emqualquer determinada situação dependerão pelo menos emparte das características físicas, tais como dimen-são e/ou forma, do material que contém ferro.

Por exemplo, em uma situação em que o mate-rial que contém ferro está na forma de minério graúdo ta-bular, preferentemente o material de formação de leitotem uma dimensão diferente e/ou uma forma diferente parao material que contém ferro, tal como estando na formade bolas esféricas, que asseguram que o leito não fiqueestreitamente compactado e impeça o ótimo fluxo ascen-dente uniforme do gás redutor através do leito.

A etapa de separação (b) é um outro fator naseleção das características físicas do material de formaçãode leito.

Por exemplo, em uma situação na qual a e-tapa de separação inclui separação que é baseada na di-mensão e/ou forma, tal como em um conjunto de peneira ci-líndrica giratória, estas características precisam ser Le-vadas em consideração quando se seleciona a dimensão e/ouforma do material de formação de leito.

Preferentemente, o material de formação deleito é material que é pelo menos substancialmente não re-ativo com o material que contém ferro de forma que o ma-terial não provoque contaminação do material de ferroreduzido que tem um impacto no processamento a jusantedo material de ferro reduzido produzido na etapa (b),tal como em uma etapa redutora.

Preferentemente, o material de formação deleito é um material não-redutível nas condições na etapa deredução (a).

Preferentemente, o material de formaçãode leito é pelo menos substancialmente resistente aocalor e abrasão e, dessa maneira, mantém a integridadeestrutural nas condições operacionais da etapa de re-dução (a) e etapa de separação (b).

A titulo de exemplo, o material de forma-ção de leito pode ser um aço ou uma cerâmica.

Preferentemente o material de formação deleito is de forma esférica.

0 material de alimentação que contém ferropode incluir materiais tais como minério de ferro, miné-rio de ferro parcialmente reduzido e correntes de refugoque contêm ferro (por exemplo, provenientes de usinas deprodução de aço).

Preferentemente, o material de alimentaçãoque contém ferro é substancialmente minério de ferro.

Preferentemente, o minério de ferro estána forma de minério de ferro graúdo.

Com maior preferência, o minério de ferrograúdo inclui torrões tabulares.

Preferentemente o processo inclui reutili-zar material de formação de leito separado na etapa de re-dução (a).

Preferentemente, o processo inclui forne-cer continuamente ou periodicamente o material de ali-mentação que contém ferro e o material de formação deleito a uma extremidade superior de um forno de cuba ououtro forno adequado e descarregar continuamente ou pe-riodicamente material de ferro reduzido e material deformação de leito a partir de uma extremidade inferiordo forno, operando dsse modo a etapa de redução (a) comoum leito de material que se move descendentemente noforno.

Preferentemente, o processo inclui mistu-rar o material que contém ferro e o material de forma-ção de leito antes do suprimento ao material misturadoà extremidade superior do forno de cuba ou de outro for-no adequado.

Preferentemente, o processo inclui britaro material de ferro reduzido proveniente da etapa deseparação (b) para uma dimensão de partícula requeridaantes de fornecer o material a um vaso de redução dire-ta para redução na etapa redutora.

Preferentemente, etapa de redução (a) produzmaterial de ferro reduzido que é dotado de uma metaliza-çâo de pelo menos 80%.

Preferentemente, etapa de redução (a) produzmaterial de ferro reduzido dotado de uma metalização de nãomais que 90%.

Preferentemente, a etapa de redução (a) éum processo Midrex, tal como descrito neste contexto.

Preferentemente, a etapa redutora é umprocesso de redução direta baseado em banho fundido.

Preferentemente, o processo de redução di-reta baseado em banho fundido inclui fornecer materiaisde alimentação sólidos na forma do material de ferro redu-zido proveniente da etapa de separação (b) e produzir mate-rial carbonáceo sólido para um banho de ferro fundido eescória fundida em um vaso de redução direta e fornecergás que contém oxigênio em um espaço acima do banhofundido e reduzir o material de ferro reduzido e produzirferro fundido no banho fundido.

0 gás que contém oxigênio pode ser oxigênio,ar, ou ar enriquecido com oxigênio.

Preferentemente, o processo de redução diretainclui fornecer materiais de alimentação sólidos ao banhofundido mediante injeção de materiais de alimentação sólidose um gás carreador por meio de uma ou mais lanças de injeçãode sólidos que se estendem dentro do vaso.

0 gás carreador poderá ser qualquer gás ade-quado.

Preferentemente, o processo de redução di-reta é um processo HIsmelt, tal como descrito nestecontexto.

Preferentemente, o processo HIsmelt inclui in-jetar materiais de alimentação sólidos na forma do ma-terial de ferro reduzido proveniente da etapa de sepa-ração (b) e material carbonáceo sólido e fundente em umbanho fundido em um vaso de redução direta através deum número de lanças/algaravizes que ficam inclinados emrelação à vertical de forma a estenderem-se descendentemen-te e para dentro através de uma parede lateral do vaso e emuma região inferior do vaso, de maneira a distribuírem pelomenos parte dos materiais de alimentação sólidos para dentrode uma camada de metal no fundo do vaso.

Preferentemente, o processo HIsmelt inclui in-jetar um gás que contém oxigênio em uma região superi-or do vaso através de uma lança que se estende descen-dentemente para promover a pós-combustão dos gases dereação na região superior do processo no vaso.

Preferentemente, o processo HIsmelt incluidescarregar o gás de saida resultante da pós-combustão dosgases de reação no vaso através de um conduto de saida degás na parte superior do vaso.

0 termo "redução" é compreendido neste contex-to no sentido de significar processamento térmico em que o-correm reações químicas que reduzem os óxidos de ferro paraproduzir ferro fundido.

De acordo com a presente invenção proporcio-na-se igualmente uma instalação para produzir ferroa partir de um material que contém ferro que inclui:

(a) uma instalação para reduzir o materialde alimentação que contém ferro e formar um material deferro reduzido pela passagem de um gás redutor ascenden-temente através de um leito do material de alimentação eum material de formação de leito (tal como descrito nestecontexto); e

(b) um aparelho para separar o material deferro reduzido e o material de formação de leito descarre-gado a partir do aparelho de redução.

Preferentemente, a instalação para produ-zir ferro inclui uma instalação para reduzir o materialde ferro reduzido e formar ferro fundido.

Preferentemente, a instalação de redução(a) é uma instalação de Redução Direta Midrex.Preferentemente, o aparelho de separação(b) é um conjunto de peneira cilíndrica giratória.

Preferentemente, a instalação de redução éuma instalação HIsmelt.

Preferentemente a instalação inclui aindaum aparelho para triturar material de ferro reduzidoproveniente do aparelho de separação (b) tal como reque-rido para material de alimentação para a instalação de re-dução.

A presente invenção é descrita ainda a tí-tulo de exemplo com referência aos desenhos anexos, dosquais:

A Figura 1 é um fluxograma de um processode Redução Direta Midrex.

A Figura 2 é uma seção transversal de umapeneira cilíndrica giratória para separar material só-lido produzido no processo de Redução Direta Midrex i-lustrado no fluxograma da Figura 1; e

A Figura 3 é um diagrama que ilustra umaconcretização de um vaso HIsmelt para execução do pro-cesso HIsmelt.

Uma, muito embora não a única, concretiza-ção de um processo para produção de ferro que produzferro fundido a partir material de alimentação que contémferro em uma forma de minério de ferro graúdo de acordocom a presente invenção inclui as etapas de:

(a) reduzir minério de ferro graúdo em umestado sólido e produzir minério reduzido que tem umametalização de pelo menos 80% utilizando-se um processode Redução Direta Midrex por operação em um forno de cubaque contém um leito de minério graúdo e um material deformação de leito;

(b) separar o minério reduzido e o materi-al de formação de leito descarregado a partir do leito;

(c) triturar o minério reduzido para umadistribuição de dimensão de partícula reduzida de menos6 mm para redução subseqüente do minério; e

(d) reduzir o minério reduzido e trituradopara ferro fundido utilizando-se um processo de reduçãodireta HIsmelt baseado em banho fundido operando em umvaso de redução direta.

Mais particularmente, com referência aofluxograma de processo da Figura 1, o processo de Redu-ção Direta Midrex é baseado em um forno de cuba 31 quecontém um leito que se movimenta descendentemente de ma-terial sólido e um fluxo em contracorrente que se movi-menta ascendentemente de um gás redutor. 0 gás redutor,que inclui de 10-20% de CO e 80-90% de H2, é produzido aPartir de gás natural utilizando-se um processo de reformade CO2 Midrex e um catalisador patenteado.

Tal como se encontra descrita anteriormen-te, a presente invenção é caracterizada pela utilizaçãode um material de formação de leito que facilita a for-mação de um leito de minério graúdo e o material deformação de leito no forno 31 (ou outro forno adequado)que possibilita ótimo contacto entre o gás redutor que fluiascendentemente e o minério graúdo no leito.

A concretização em apreço está descrita nocontexto do processamento de minério graúdo provenienteda jazida de Corumbá. Para este minério e as condiçõesde operação de processo descritas, o material de forma-ção de leito é selecionado para estar na forma de bolasde aço esféricas de 12,5 mm.

As proporções selecionadas do minério gra-údo e do material de formação de leito, tipicamente70:30 em uma base de volume, são misturadas em conjuntoe depois disso fornecidas a uma tremonha de alimentação37 no topo do forno 31 e depois disso são fornecidascomo requeridas como material de alimentação ao forno 31por intermédio de uma tremonha dosadora 38 que distribuiuniformemente os sólidos para dentro do forno 31.

O forno 31 opera a uma pressão baixa inferiora 1 bar manométrico. O material de alimentação no forno31 é primeiro aquecido e depois disso reduzido pelo gásredutor que flui ascendentemente em contracorrente queé injetado através de algaravizes 39 localizados em umdistribuidor circular de vento no fundo de uma seção ci-líndrica do forno 31. O minério graúdo é reduzido parauma metalização de pelo menos 80% na ocasião em que ele al-cança a área do distribuidor circular de vento.

Abaixo da área do distribuidor circular devento, o material de alimentação segue através de umazona de transição e então alcança uma seção cônica in-ferior 41 do forno 31. Ferro reduzido de baixo teor decarbono (<1,5%C) é resfriado utilizando-se uma correntecirculante de gás de descarga refrigerado que é introdu-zido na seção cônica para descarga de DRI fria. DRI decarbono mais alto (até 4,0%C) pode ser produzido pelaintrodução de um gás natural neste gás de resfriamento.Ele reage facilmente (e quebra) com o DRI metálico al-tamente reativo.

O sistema de geração de gás Midrex inclui umreformador de CO2 33 que utiliza um catalisador Midrex. Aalimentação para o reformador é uma mistura de gás deprocesso reciclado proveniente do forno 31 e um gás natu-ral de renovação. 0 gás de topo deixa o forno 31 a umatemperatura de 400 a 450°C e é resfriado e a poeira remo-vida em um depurador de gás de topo 35. Cerca de doisterços do gás são reciclados de volta ao processo (gásde processo) e o restante é usado como um combustível. 0gás de processo é comprimido, misturado com gás natural eé pré-aquecido em um recuperador reformador antes de entrarnos tubos do reformador 33.

O gás reformado, que compreende CO e H2, saido reformador 33 a cerca de 8500C e passa através debarriletes de coleta para uma linha de gás reformado. Aproporção de H2 para CO é controlada a cerca de 1,5 para 1,8.

Com referência à Figura 2, minério reduzidoe material de formação de leito descarregado do forno decuba Midrex 31 são fornecidos a um conjunto de peneiracilíndrica giratória ilustrada na Figura 2 e são sepa-rados em correntes separadas de minério reduzido e ma-terial de formação de leito.

O conjunto de peneira cilíndrica giratóriaé um conjunto de uma maneira geral cilíndrico e é incli-nado em relação à horizontal e fica disposto de forma a gi-rar em torno de um eixo longitudinal central "X" do con-junto na direção da seta ilustrada na Figura 2.

A extremidade mais alta do conjunto é umaextremidade de suprimento para alimentação de materiale a extremidade mais baixa do conjunto é uma extremidade dedescarga para correntes de material separadas.

O conjunto inclui um invólucro externo ci-líndrico 61 que retém material no conjunto. 0 conjuntotambém inclui uma series de peneiras concêntricas 63, 65,71, cada uma das quais tem uma dimensão de malha pré-selecionada marcada na Figura 2. 0 conjunto também in-clui uma série de defletores 69 que se estendem para den-tro a partir da peneira recôndita 71 para facilitar adistribuição de material quando ele se movimenta descen-dentemente pela peneira.

No uso do conjunto, minério reduzido oumaterial de formação de leito proveniente da instalaçãoMidrex é fornecido como um material de alimentação porintermédio da extremidade de suprimento do conjunto para umapassagem cilíndrica central definida pela peneira recôn-dita 69. A rotação do conjunto em torno do eixo longi-tudinal movimenta o material que desce progressivamentepela passagem. O material de +13 mm permanece na passa-gem central e é descarregado por intermédio da extremi-dade de descarga do conjunto. Este material é predomi-nantemente minério reduzido. 0 material de -13 mm pas-ses para for a através da peneira 71 para dentro de umapassagem anular definida pelas peneiras 65, 71. A pe-neira 65 permite que o material de -12 mm passe parafora através da peneira e retém o material de +12 mm napassagem. Este material é predominantemente o materialde formação de leito. 0 material é descarregado por in-termédio da extremidade de descarga do conjunto. 0 ma-terial de -12 mm passa para fora através da peneira 65dentro de uma passagem anular externa definida pelaspeneiras 63, 65. A peneira externa 63 retém material de+ 6 mm na passagem. O material de + 6 mm é predominante-mente minério reduzido. O material é descarregado a par-tir do conjunto por intermédio da extremidade de descargado conjunto. O material de -6 mm passa para fora atra-vés da peneira 63 para uma passagem recôndita em umapassagem exterior definida pelo invólucro 61 e a peneira63. O material de -6 mm no caminho da passagem é predo-minantemente minério reduzido. O material é descarregado doconjunto por meio da extremidade de descarga do conjunto.

O material de formação de leito descar-regado a partir do conjunto de peneira cilíndrica gi-ratória é reciclado para o processo de Redução DiretaMidrex.

O minério reduzido de +6 mm e +13 mm nas cor-rentes separadas descarregadas a partir conjunto de peneirascilíndricas giratórias é esmagado para formar distribuição dedimensão de partícula de -6 mm para o processo HIsmelt. 0material esmagado e o minério de -6 mm minério reduzido des-carregado a partir do conjunto de peneira cilíndrica girató-ria são misturados entre si e são fornecidos como finos deminério reduzido para a instalação HIsmelt.

Com referência à Figura 3, o minério reduzi-do, o material carbonáceo sólido na forma de carvão, o fun-dente (cal e dolomita), e ar quente são fornecidos a um vaso3 da instalação de redução direta HIsmelt e o minério redu-zido é então reduzido para ferro fundido utilizando-se oprocesso HIsmelt.

A título de exemplo, o processo HIsmelt é talcomo descrito no pedido internacional PCT/AU96/00197, a ins-talação HIsmelt é tal como descrita no pedido provisórioaustraliano 2005902022, e o vaso 3 é descrito em detalhe nospedidos internacionais PCT/AU2004/000472 e

PCT/AU2004/000473, todos eles em nome da requerente. A ex-posição dos relatórios de patentes depositados com estes pe-didos de patentes fica incorporada neste contexto por refe-rência remissiva.

Com referência à Figura 3, o vaso 3 tem umasoleira em uma seção inferior do vaso que inclui uma base 81e paredes laterais 83 formadas a partir de tijolos refratá-rios, paredes laterais 85 que formam um corpo geralmente ci-líndrico que se estende ascendentemente a partir dos ladosda soleira e inclui uma seção de corpo superior e uma seçãode corpo inferior, uma abóbada 87 que inclui uma câmara defás de saída 89, um conduto de gás de saída 9 que se es-tende a partir da câmara de gás de saída 89, uma ante-soleira 67 para descarregar ferro fundido continuamentea partir do vaso 3, e um furo de corrida (não ilustradona Figura) para descarregar escória fundida periodicamen-te do vaso 3.

0 vaso 3 é equipado com uma lança soprado-ra de ar quente 7 refrigerada a água ("HAB") que se es-tende descendentemente, estendida dentro de um espaço detopo do vaso 3 e oito lanças de injeção de sólidos refri-geradas a água 5 que se estendem descendentemente e paradentro através da parede lateral 85 para distribuir mate-riais sólidos dentro da soleira.

Em uso, o vaso 3 contém um banho de ferrofundido. Minério reduzido, carvão e fundente são injeta-dos diretamente no banho por intermédio das lanças de in-jeção de sólidos 5.

Especificamente, um conjunto de lanças 5 éusado para injetar minério reduzido e fundente e outroconjunto de lanças 5 é usado para injetar carvão e fundente.

Minério reduzido pode ser previamente tra-tado mediante pré-aquecimento a uma temperatura em umafaixa de 600-7000C e pré-reduzido em um pré-aquecedor deleito fluidificado (não ilustrado) antes de ser injetadono banho.

Carvão e fundentes são armazenados em umasérie de tremonhas de fecho (não ilustradas) antes deserem injetados sob temperaturas ambiente no banho. 0carvão é fornecido a tremonhas de eclusa por intermédiode uma instalação de secagem e moagem de carvão (não i-lustrada).

O carvão injetado desvolatiliza-se no ba-nho, liberando deste modo H2 e CO. Estes gases funcio-nam como redutores e fontes de energia. 0 carbono nocarvão é rapidamente dissolvido no banho. 0 dissolvido eo carbono sólido também funcionam como agentes reduto-res, produzindo CO como um produto de redução.

O minério reduzido injetado é reduzido pa-ra ferro fundido no banho e é descarregado continuamen-te por intermédio da ante-soleira 67.

Escória fundida produzida no processo édescarregada periodicamente por intermédio do furo decorrida (não ilustrado).

As reações de redução típicas envolvidasna redução de material de alimentação que contém ferroinjetado para ferro fundido que ocorrem no banho são en-dotérmicas. A energia requerida para sustentar o pro-cesso e, mais particularmente, estas reações endotérmi-cas, é proporcionada pela reação de CO e H2 desprendidosa partir do banho com ar enriquecido com oxigênio injeta-do sob altas temperaturas, tipicamente 1200°C, dentro do va-so 3 por intermédio da lança HAB 7.

A energia liberada a partir das reações depós-combustão descritas anteriormente no espaço de topodo vaso é transferida para o banho de ferro fundido porintermédio de uma "zona de transição" na forma de regi-ões altamente turbulentas acima do banho que contêm go-ticulas de escória e ferro. As goticulas são aquecidasna zona de transição pelo calor gerado a partir das re-ações de pós-combustão e retornam ao banho de escó-ria/ferro transferindo assim energia para o banho.

O ar quente enriquecido com oxigênio inje-tado dentro do vaso 3 por meio da lança HAB 7 é geradoem regeneradores de jato quente (não ilustrados) pelapassagem de uma corrente de ar enriquecido com oxigênio(contendo nominalmente 30 a 35%, em volume, de O2) a-través dos regeneradores e aquecendo o ar e, depoisdisso, transferindo o ar quente enriquecido com oxigêniopara a lança HAB 7 por meio de um condutor principal dejato quente (não ilustrado).

Muitas modificações podem ser realizadas nasconcretizações da presente invenção ilustradas nas figu-ras, sem com isso escapar do espirito e do escopo dainvenção.

A titulo de exemplo, embora a concretiza-ção descrita anteriormente inclua redução direta do ma-terial de ferro reduzido separado, e mais particular-mente reduzir o material na mesma instalação, a presenteinvenção não fica confinada à redução de material e, maisparticularmente, não fica confinada à redução do materialna mesma instalação.

Claims (21)

1. - Processo para produzir ferro a partir de ummaterial que contém ferro, caracterizado pelo fato deincluir as etapas de:(a) reduzir o material de alimentação que contémferro e formar um material de ferro reduzido a partir do mesmopela passagem de um gás redutor ascendentemente através deum leito misturado de (i) o material de alimentação e (ii)a material de formação de leito e reduzir o material dealimentação, com a quantidade e as características físicasdo material de formação de leito que é selecionado, de formaque o leito permite ótimo fluxo ascendente do gás redutoratravés o leito; e(b) separar o material de ferro reduzido e omaterial de formação de leito que é descarregado a partirdo leito.

2. - Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de incluir uma etapa adicional dereduzir o material de ferro reduzido proveniente da etapade separação (b) e formar ferro fundido.

3. - Processo, de acordo com a reivindicação 1 oureivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, em umasituação na qual o material que contém ferro está na forma deminério graúdo tabular, o material de formação de leito éselecionado de forma a ter uma dimensão diferente e/ouforma diferente do material que contém ferro, tal comoestando na forma de bolas esféricas, o que assegura que onão se adense estreitamente e impeça o fluxo ascendenteótimo do gás redutor através do leito.

4. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de queo material de formação de leito é material que é pelo menossubstancialmente não-reativo com o material que contém ferro,em que o material não provoca contaminação do material deferro reduzido que tem um impacto no processamento a jusantedo material de ferro reduzido produzido na etapa deseparação (b).

5. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque o material de formação de leito é um material não capazde ser reduzido nas condições na etapa de redução (a) .

6. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque o material de formação de leito é pelo menossubstancialmente resistente ao calor e abrasão e desse modomantém a integridade estrutural nas condições de operaçãoda etapa de redução (a) e da etapa de separação (b).

7. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque o material de formação de leito é um aço ou umacerâmica.

8. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque o material de alimentação que contém ferro ésubstancialmente minério de ferro.

9. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de queinclui reutilizar material de formação de leito separado naetapa de redução (a) .

10. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de queinclui fornecer continuamente ou periodicamente o materialde alimentação que contém ferro e o material de formação deleito a uma extremidade superior de um forno de cuba ououtro tipo de forno e descarregar continuamente ouperiodicamente material de ferro reduzido e material deformação de leito a partir da extremidade inferior doforno, operando desse modo a etapa de separação (a) como umleito de material que se movimenta descendentemente noforno.

11. - Processo, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que inclui misturar o material quecontém ferro e o material de formação de leito em conjuntoantes de fornecer o material misturado à extremidadesuperior do forno de cuba ou outro forno adequado.

12. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de queinclui triturar o material de ferro reduzido proveniente daseparação (b) para uma dimensão requerida antes de fornecer omaterial a um vaso de redução direta para redução em uma etapade redução.

13. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de quea etapa de separação (a) produz material de ferro reduzidodotado de uma metalização de pelo menos 80%.

14. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de quea etapa de separação (a) produz material de ferro reduzidoque é dotado de uma metalização de não mais que 90%.

15. - Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de quea etapa de separação (a) é um processo Midrex, tal comodescrito neste contexto.

16. - Processo, de acordo com a reivindicação 2 ouqualquer uma das reivindicações precedentes quandodependentes diretamente ou indiretamente da reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de redução é umprocesso de redução direta baseado em banho fundido.

17. - Processo, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de que o processo de redução diretainclui fornecer materiais de alimentação sólidos na formado material de ferro reduzido proveniente da etapa deseparação (b) e material carbonáceo sólido a um banho de ferrofundido e escória fundida em um vaso de redução direta efornecer gás de contém oxigênio para um espaço acima do banhofundido e fundir o material de ferro reduzido e produzirferro fundido no banho fundido.

18. - Processo, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que o processo de redução diretainclui fornecer materiais de alimentação sólidos ao banhofundido mediante injeção de materiais de alimentação sólidos eum gás carreador por meio de uma ou mais lanças de injeção desólidos que se estendem dentro do vaso.

19. - Usina para produzir ferro a partir deum material que contém ferro, caracterizada pelo fato de queinclui:(a) uma instalação para reduzir o material dealimentação que contém ferro e formar um material de ferroreduzido pela passagem de um gás redutor ascendentementeatravés de um leito misturado do material de alimentação e ummaterial de formação de leito; e(b) um aparelho para separar o material de ferroreduzido e o material de formação de leito descarregado a partirdo aparelho de redução.

20. - Aparelho, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de incluir ainda uma instalaçãopara reduzir o material de ferro reduzido e formar ferrofundido.

21. - Aparelho, de acordo com as reivindicações 19a 20, caracterizado pelo fato de que a instalação deredução (a) é uma instalação de Redução Direta Midrex.