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http://hdl.handle.net/1843/32996| Type: | Tese |
| Title: | Avaliação de pellet feed de diferentes superfícies específicas como alternativa de matéria-prima para a sinterização de minério de ferro |
| Authors: | Vinícius de Morais Oliveira |
| First Advisor: | Maurício Covcevich Bagatini |
| First Co-advisor: | Valdirene Gonzaga de Resende |
| First Referee: | Cláudio Batista Vieira |
| Second Referee: | Antônio Eduardo Clark Peres |
| Third Referee: | Flávio de Castro Dutra |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Ismael Vemdrame Flores |
| Abstract: | Nos últimos anos, com a crescente demanda por minério de ferro e o decréscimo das jazidas de alta qualidade, as principais mineradoras ao redor do mundo vêm realizando investimentos com o objetivo de um maior aproveitamento de rochas com baixos teores de ferro, conhecidos como itabiritos. No Brasil, essas rochas passam por um processo de beneficiamento utilizando as operações unitárias de classificação, cominuição e posterior concentração. O produto obtido é o pellet feed, concentrado de elevado teor de ferro, baixo teor de contaminantes, porém muito fino, tipicamente com 95% das partículas menores do que 0,15 mm. Originalmente esse material é utilizado como matéria-prima para o processo de pelotização, porém, devido a sua qualidade química, este também poderia ser utilizado nos processos de sinterização. Entretanto, a sua menor granulometria afeta negativamente a permeabilidade do leito de sinterização, restringindo o seu uso a pequenas quantidades. Dessa forma, diferentes alternativas tecnológicas têm sido desenvolvidas para permitir o uso destes materiais na sinterização, tais como, uso de misturadores intensivos, pré-aglomeração, uso de aditivos especiais, tratamento mecânico através de prensa de rolos, dentre outras. O tratamento mecânico através de prensa de rolos tem o intuito de aumentar a superfície específica do pellet feed e consequentemente favorecer a etapa de granulação no processo de preparação da mistura de minérios. Neste trabalho estudou-se a utilização de um pellet feed hematitico natural (como ele é obtido após o processo de concentração na mina) e tratado mecanicamente em prensa de rolos, com diferentes níveis de superfície específica, como uma alternativa de matéria-prima para sinterização. Na primeira etapa do trabalho realizou-se a substituição de 25% de sinter feed tradicionais de mercado por pellet feed natural e com tratamento mecânico. As misturas foram submetidas a ensaios de granulação para avaliação das quase-partículas formadas (índice de granulação, microscopia óptica e teste de queda) e sinterização piloto para determinar o efeito dos diferentes pellet feed na produtividade e propriedades físicas (Shatter e tamboramento) e metalúrgicas do sínter (RI, RDI e mineralogia). Os resultados obtidos mostraram que o aumento da superfície específica do pellet feed melhora, de uma forma geral, o comportamento de aglomeração (melhora do índice de granulação, melhora da formação das quase-partículas e uma maior resistência das mesmas), levando a um aumento da permeabilidade do processo e permitindo a recuperação da produtividade na sinterização piloto sem comprometer a qualidade física e metalúrgica do sínter produzido. A superfície específica mínima requerida para o pellet feed testado ficou entre 1.400-1.500 cm2/g. A segunda parte do trabalho foi dedicada à estudos de granulação visando um melhor entendimento dos mecanismos e fenomenologia envolvidos durante essa etapa do processo. Neste caso, foi estudado o pellet feed de maior e menor superfície específica, as suas frações menores do que 0,045 mm e a combinação destas frações com estes mesmos pellet feed. Observou-se aumento do Índice de Granulação (GI) com a média da superfície específica dos pellet feed (sem prensar, prensado e das misturas destes pellet feed com suas frações menores que 0,045 mm em diferentes proporções) com estabilização em um nível de superfície específica entre 1.400-1.500 cm2/g. Comportamento similar foi observado para a resistência das quase-partículas, medida através da quantidade de finos menor que 0,15 mm que permaneceu aglomerado às quase-partículas. Por outro lado, através das análises de microscopia óptica, observou-se um aumento contínuo do tamanho médio das quase-partículas e da espessura da camada aderente com a média da superfície específica do pellet feed. As quase-partículas produzidas a partir do pellet feed sem tratamento mecânico, apresentaram camada aderente heterogênea e com vazios, um menor GI e uma baixa resistência das quase-partículas. Já as quase-partículas produzidas pelo pellet feed de maior superfície específica apresentaram uma melhor formação (camada aderente homogênea e ausência/menor quantidade de vazios), o que contribuiu para um valor razoável de GI com uma resistência razoável das quase-partículas. De modo geral, o tratamento mecânico do pellet feed promove um melhor comportamento de granulação da mistura de minérios o que afeta positivamente o processo de sinterização, sem comprometer a qualidade física e metalúrgica do sínter produzido. Por fim, um maior tamanho médio das quase-partículas e uma maior espessura da camada aderente não significa que haverá um melhor comportamento de aglomeração da mistura. |
| Abstract: | Recently, with the increase of the demand for iron ore and the depletion of high grade ore deposits, the main mining companies around the world have been investing to increase the use of low grade iron rocks, known as Itabirites. In Brazil, these rocks passed through a treatment process by classification, comminution and subsequent concentration. The product obtained is the pellet feed, a concentrate of high iron content, low level of contaminants, but very fine, typically 95% of the particles are smaller than 0.15 mm. Normally this material is used as raw material for the pelletizing process. However, due to its chemical quality it could also be used in sintering process. On the other hand, its small particle size negatively affects the permeability of this process, restricting its use to low quantities. In this way, different technological alternatives have been developed to allow the use of these materials in sintering, such as the use of intensive mixers, pre-agglomeration, use of special additives, mechanical treatment through roller press, among others. The mechanical treatment by roller press has been widely used to increase the specific surface of pellet feed used in the pelletizing process. Thus, this work aims to study the use of a natural pellet feed (as obtained after the concentration process in the mine) and mechanically treated in roller press with different specific surface levels as an alternative of raw material for sintering. On the first step of the work, 25% of traditional market sinter feed were replaced by natural and mechanically treated pellet feed. The iron ore mixtures were subjected to granulation tests for quasi-particles evaluation and pilot sintering to determine the effect of different pellet feed on productivity and metallurgical properties of the sinter. The results obtained showed that the increase of the specific surface of the pellet feed generally improves the agglomeration behavior (improvement of granulation index, improvement of quasi-particle formation and greater resistance), leading to better permeability allowing the recovery of productivity in pilot sintering without compromising the physical and metallurgical quality of the sinter produced. The minimum specific surface required for the pellet feed tested was between 1,400-1,500 cm2/g. The second part of the work was dedicated to granulation studies aiming to better understanding the mechanisms and phenomenology involved during this process step. In this case, the highest and the smallest specific surface pellet feed, their fractions smaller than 0.045 mm and the combination of these fractions with the same pellet feed were studied. Granulation Index (GI) results increased with the mean specific surface of the pellet feed and showed a stabilization at around 1,400-1,500 cm2/g. Similar trend was observed for quasi-particle strength, measured by the amount of fines of less than 0.15 mm that remained agglomerated to the quasi-particles. On the other hand, the optical microscopy analysis showed a continuous increase in the mean size of the quasi-particles and the thickness of the adherent layer with the average specific surface of pellet feed. The quasi-particles produced from the untreated pellet feed had a heterogeneous and poor consolidated adherent layer (some voids on it), leading to a lower GI and a low quasi-particle strength. On the the contrary, the quasi-particles produced by the highest specific surface pellet feed presented a better formation (homogeneous adherent layer and absence/smaller amount of voids), which contributed to a reasonable GI value with a good quasi-particle strength. In general, the mechanical treatment of the pellet feed promotes better granulation behavior of the ore mixture which positively affects the sintering process without compromising the physical and metallurgical quality of the produced sinter. Finally, a larger average quasi-particle size and a thicker adherent layer does not mean that there will be better agglomeration behavior of the mixture. |
| Subject: | Engenharia metalúrgica Metalurgia extrativa Minérios de ferro Sinterização Granulação |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/32996 |
| Issue Date: | 6-Dec-2019 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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