Part 2

A sinterização, conforme Mourão et al (2007), é um processo de aglomeração, por fusão incipiente, de minério de ferro com granulometria entre 0,15 a 8 mm (sinter feed), combustíveis, coque ou carvão vegetal com granulometria ente 1 mm e 3 mm, fundentes, sínter de retorno e água. O minério de ferro é o principal componente da mistura com aproximadamente 60% do total, o coque deve estar em torno de 4%, e o sínter de retorno é o material sinterizado fora das especificações granulométricas. O calor necessário é fornecido pela combustão do coque ou do carvão vegetal contido na carga com o oxigênio do ar.

Os materiais, devidamente homogeneizados, são carregados em uma máquina de sinterização, formando camadas de aproximadamente 700 mm de altura por 2000 mm de largura sob uma grelha que permite a passagem de ar de um sistema de exaustão. Iniciada a ignição, na parte superior da carga, a combustão prossegue na medida em que o ar entra em contato com as partículas de coque ou carvão vegetal, formando uma frente de combustão. Para que isto aconteça é necessário que haja um bom controle da permeabilidade da carga, de tal forma a possibilitar a passagem homogênea dos gases e ar, com vazão certa. Também é essencial a quantidade de água adicionada na mistura, de modo a assegurar que as partículas mais finas fiquem aderidas às mais grossas.

A combustão localizada provoca uma fusão parcial da carga na região mais quente (1300 oC a 1400 oC), a frente de combustão, e o gás quente de combustão formado principalmente por CO2, N2 e O2, que vai pré-aquecendo as camadas subsequentes da carga.

Durante o processamento, parte do enxofre contido na carga é eliminado na forma gasosa, SO2, juntamente com os gases de combustão. O sínter de minério de ferro deve

3.6.1.1 Minério de ferro

Os minérios de ferro podem ser hematíticos (Fe2O3), magnetíticos (Fe3O4), ilmeníticos

(FeTiO3), limoníticos (óxido de ferro hidratado), e outros. Porém, os de maior importância

são os hematíticos e os magnetíticos (MOURÃO et al., 2007). Em função da granulometria o minério de ferro se classifica em minério granulado de 8 a 50 mm, utilizado diretamente nas usinas siderúrgicas, o sinter feed, de 0,15 a 8 mm, para a produção de sínter e o pellet feed, menor que 0,15 mm, para produção de pelotas.

3.6.1.2 Redutor

O coque é o principal combustível sólido utilizado nas plantas de sinterização, sua utilização tem como objetivo promover a ignição do processo e fornecer calor durante a sinterização. A quantidade utilizada é na ordem de 4% da carga para que se atinja as temperaturas recomendadas na zona de combustão de 1300 oC a 1400 oC, temperaturas menores resultam em sínter menos resistentes e temperaturas maiores resultam em fusão exagerada da carga com formação de fase líquida (MOURÃO et al, 2007). A presença da fase líquida na sinterização favorece a ligação das partículas metálicas entre si e diminui drasticamente a permeabilidade comprometendo o processo (CHIAVERINI, 2001).

3.6.1.3 Ligantes

Os ligantes utilizados no processo de sinterização são a água e a cal, a água atua através da tensão superficial sobre as partículas finas e mantém as micropelotas na etapa a frio, depois da secagem é a cimentação da cal que mantem o microaglomerado. Para Cunha (2001), quanto maior for o consumo da cal na micropelotização maior é a permeabilidade, o que favorece o aumento da produtividade de sinterização e eleva a resistência a frio do sínter obtido. A dolomita, um mineral de carbonato de cálcio e magnésio, CaMg (CO3)2, é um

agente ligante frequentemente utilizado no tratamento de pó de forno elétrico (BLATZ; MICZAJKA; BOYSEN, 2004).

3.6.1.4 Fundentes e fluxantes

Os fundentes são materiais que dissolvem a escória e formam uma solução com menor temperatura liquidus, permitindo que o processo seja viabilizado a baixas temperaturas. Os fluxantes aumentam a fluidez e facilitam as reações e separação metal-escória (MOURÃO et al., 2007). Normalmente os fluxantes e fundentes são óxidos ou carbonatos, fluoretos e eventualmente cloretos. Os óxidos e carbonatos, óxidos de cálcio, de magnésio, de silício e de bário são os mais utilizados (SUSAKI, 2011). O fluoreto de cálcio, a fluorita, é um eficiente fluxante, melhorando a fluidez das escórias siderúrgicas, porém, a sua característica de dissolver óxidos, também, afeta negativamente pelo desgaste mais intenso dos refratários.

O flúor é um halogênio, cuja característica química principal é o seu poder como agente oxidante. Os halogênios possuem uma eletronegatividade ≥ 2,5 segundo a escala de Pauling. São altamente oxidantes, por isso reagem espontaneamente com os metais, não metais, substâncias redutoras e até com os gases nobres. O fluor é o mais eletronegativo (4,0) e o mais reativo de todos os elementos químicos. Sua extrema reatividade, que se traduz em forte tendência à formação de compostos, atribui-se à facilidade com que atrai elétrons e ao reduzido tamanho de seus átomos.

3.6.1.5 Mistura e homogeneização

O objetivo da mistura e homogeneização é aumentar o contato entre as partículas, o resultado depende do tamanho e da forma das partículas. Desta forma, quanto maior for a uniformidade do tamanho da partícula do material a ser misturado ou homogeneizado, tanto maior a possibilidade de se obter resultados uniformes e consistentes. A homogeneização pode assegurar um pó uniforme, com tamanho e forma de partículas bem distribuídas, se evitando a segregação. A homogeneização pode servir para alterar a densidade aparente ou a velocidade de escoamento do pó. Durante a operação, também pode ocorrer redução do tamanho, arredondamento da forma e até amaciamento da superfície da partícula (CHIAVERINI, 2001).

Na etapa de preparação das matérias primas, a mistura entre elas é primordial para obtenção de produtos de alta qualidade, o grau de mistura dos materiais depende do número de constituintes da carga, da granulometria, umidade, tipo de misturador e tempo de mistura

(REIS, 2008). As misturas utilizadas podem ser de um único metal, de uma liga comum ou de uma mistura de vários pós constituintes em porcentagens tais que permitam atingir a composição final desejada (CHIAVERINI, 2001).

As diferentes matérias primas e ligantes são agrupadas, pesadas e processadas em um misturador. A umidade das matérias primas previamente homogeneizadas pode ser diretamente compensada durante o processo do misturador (BLATZ; MICZAJKA; BOYSEN, 2004).

A qualidade da mistura determina a qualidade do produto final, conforme Blatz, Miczajka & Boysen (2004), a reciclagem de poeiras deteriora a permeabilidade da sinterização. Portanto, o misturador deve proporcionar a homogeneidade das matérias primas que compõem a mistura. Para tanto, de acordo com Reis (2008), as seguintes variáveis devem ser controladas: umidade, velocidade de rotação do misturador, parâmetros de processo como posição dos raspadores, posição de descarga de alimentação e ângulo de equipamento, tamanho e distribuição das partículas das matérias primas que compõem a mistura.