Neste capítulo é apresentada a metodologia utilizada para caracterização das amostras, os métodos experimentais e os equipamentos utilizados para a execução dos trabalhos cujas etapas são mostradas no fluxograma da Figura 4.1.
Figura 4.1 – Fluxograma das etapas para condução do estudo
Definição da Classe de Pelotas para Estudo (Pelotas para Redução Direta)
Definição da Classe de Pelotas para Estudo (Pelotas para Redução Direta)
Preparação das Amostrasde Carvão e Calcário com Granulometria
Grossa, Média e Fina (Total =6 Amostras x 40Kg =240Kg) Preparação das Amostrasde Carvão
e Calcário com Granulometria Grossa, Média e Fina (Total =6 Amostras x 40Kg =240Kg) Definição do Arranjo Ortogonal e das Variáveis p/ Estudo:
L18 (% CaO, % MgO, % C, Granulometria de Calcário e Carvão, Perfil Térmico e Ritmo de Produção) Definição do Arranjo Ortogonal e das Variáveis p/ Estudo:
L18 (% CaO, % MgO, % C, Granulometria de Calcário e Carvão, Perfil Térmico e Ritmo de Produção)
Caracterização Física, Química e Térmica (TGA) das Amostras de Carvão e Calcário Caracterização Física, Química e Térmica (TGA) das Amostras de Carvão e Calcário Coleta e Preparação das
Amostras de Pellet Feed para os Testes (Total =18 Amostras
x 120kg x 2 = 4320Kg) Coleta e Preparação das Amostras de Pellet Feed para os Testes (Total =18 Amostras
x 120kg x 2 = 4320Kg)
Preparação das Amostras de Mistura para cada Bloco de Experimento (Teste e Réplica) (Total = 18 Amostras x 120 kg x 2 = 4320 Kg) Preparação das Amostras de Mistura para cada
Bloco de Experimento (Teste e Réplica) (Total = 18 Amostras x 120 kg x 2 = 4320 Kg) Caracterização Mineralógica, Química e Física da Amostra de Pellet Feed Caracterização Mineralógica, Química e Física da Amostra de Pellet Feed
Preparação das Pelotas Cruas em Disco Piloto (Total = 36 Amostras) Preparação das Pelotas Cruas
em Disco Piloto (Total = 36 Amostras)
Testes de Queima das Pelotas em Pot Grate (Total = 36 Amostras) Testes de Queima das
Pelotas em Pot Grate (Total = 36 Amostras) Testes de Compressão nas Pelotas -16+12,5 mm Testes de Compressão nas Pelotas -16+12,5 mm Testes de Porosidade e LMT nas pelotas - 12,5+10 mm Testes de Porosidade e LMT nas pelotas - 12,5+10 mm Análise Quimica das Pelotas Queimadas Análise Quimica das Pelotas Queimadas Microscopia Óptica das pelotas
queimadas Microscopia Óptica das pelotas
queimadas Testes de Abrasão e Tamboramento nas Pelotas +6,3 mm Testes de Abrasão e Tamboramento nas Pelotas +6,3 mm
Determinação do Efeito das Variáveis sobre os Resultados de Resistência à Compressão,
Índice de Tamboramento e Grau de Metalização das Pelotas de Redução Direta Determinação do Efeito das Variáveis sobre os
Resultados de Resistência à Compressão, Índice de Tamboramento e Grau de Metalização das Pelotas de Redução Direta
Separar 500 g de
Pelotas para Arquivo (para cada Teste)
Separar 500 g de
Pelotas para Arquivo (para cada Teste)
Definição da Classe de Pelotas para Estudo (Pelotas para Redução Direta)
Definição da Classe de Pelotas para Estudo (Pelotas para Redução Direta)
Preparação das Amostrasde Carvão e Calcário com Granulometria
Grossa, Média e Fina (Total =6 Amostras x 40Kg =240Kg) Preparação das Amostrasde Carvão
e Calcário com Granulometria Grossa, Média e Fina (Total =6 Amostras x 40Kg =240Kg) Definição do Arranjo Ortogonal e das Variáveis p/ Estudo:
L18 (% CaO, % MgO, % C, Granulometria de Calcário e Carvão, Perfil Térmico e Ritmo de Produção) Definição do Arranjo Ortogonal e das Variáveis p/ Estudo:
L18 (% CaO, % MgO, % C, Granulometria de Calcário e Carvão, Perfil Térmico e Ritmo de Produção)
Caracterização Física, Química e Térmica (TGA) das Amostras de Carvão e Calcário Caracterização Física, Química e Térmica (TGA) das Amostras de Carvão e Calcário Coleta e Preparação das
Amostras de Pellet Feed para os Testes (Total =18 Amostras
x 120kg x 2 = 4320Kg) Coleta e Preparação das Amostras de Pellet Feed para os Testes (Total =18 Amostras
x 120kg x 2 = 4320Kg)
Preparação das Amostras de Mistura para cada Bloco de Experimento (Teste e Réplica) (Total = 18 Amostras x 120 kg x 2 = 4320 Kg) Preparação das Amostras de Mistura para cada
Bloco de Experimento (Teste e Réplica) (Total = 18 Amostras x 120 kg x 2 = 4320 Kg) Caracterização Mineralógica, Química e Física da Amostra de Pellet Feed Caracterização Mineralógica, Química e Física da Amostra de Pellet Feed
Preparação das Pelotas Cruas em Disco Piloto (Total = 36 Amostras) Preparação das Pelotas Cruas
em Disco Piloto (Total = 36 Amostras)
Testes de Queima das Pelotas em Pot Grate (Total = 36 Amostras) Testes de Queima das
Pelotas em Pot Grate (Total = 36 Amostras) Testes de Compressão nas Pelotas -16+12,5 mm Testes de Compressão nas Pelotas -16+12,5 mm Testes de Porosidade e LMT nas pelotas - 12,5+10 mm Testes de Porosidade e LMT nas pelotas - 12,5+10 mm Análise Quimica das Pelotas Queimadas Análise Quimica das Pelotas Queimadas Microscopia Óptica das pelotas
queimadas Microscopia Óptica das pelotas
queimadas Testes de Abrasão e Tamboramento nas Pelotas +6,3 mm Testes de Abrasão e Tamboramento nas Pelotas +6,3 mm
Determinação do Efeito das Variáveis sobre os Resultados de Resistência à Compressão,
Índice de Tamboramento e Grau de Metalização das Pelotas de Redução Direta Determinação do Efeito das Variáveis sobre os
Resultados de Resistência à Compressão, Índice de Tamboramento e Grau de Metalização das Pelotas de Redução Direta
Separar 500 g de
Pelotas para Arquivo (para cada Teste)
Separar 500 g de
Pelotas para Arquivo (para cada Teste)
4.1 – Definição da Classe de Pelotas para o Estudo
A Tabela 4.1 apresenta os resultados típicos de análises química, física e metalúrgica das pelotas para redução direta produzidas pela Samarco, as quais são alvos do presente estudo.
Tabela 4.1 – Classe de pelotas definida para o estudo
A diferença básica entre as pelotas de redução direta refere-se aos seus teores de CaO e MgO, definidos de acordo com as exigências dos clientes.
4.2 – Definição dos Níveis das Variáveis e do Arranjo Ortogonal
Foram definidos 3 (três) níveis para as 6 (seis) variáveis de matérias-primas e de processo selecionadas para o estudo, conforme mostrado na Tabela 4.2.
Tabela 4.2 – Níveis das variáveis (fatores) selecionados para o estudo
Os níveis selecionados foram especificados com valores acima e abaixo dos praticados atualmente em escala industrial, buscando avaliar a influência destas variáveis sobre as propriedades das pelotas de redução direta, principalmente resistência à compressão índice de tamboramento e grau de metalização. Os três níveis propostos se justificam pelo fato da necessidade de se observar e medir possíveis efeitos quadráticos.
Ao pesquisar na literatura os arranjos ortogonais disponíveis, definiu-se pela utilização do arranjo L-18, o qual permite estudar avaliar até 7 (sete) variáveis em 3 (três) níveis. A Tabela 4.3 mostra a acomodação das variáveis dentro do arranjo ortogonal.
Tabela 4.3 – Disposição das variáveis dentro do arranjo ortogonal L-18
Os experimentos foram repetidos uma vez (réplica) para considerar nas recomendações os fatores de ruído tais como variação na composição química e física das matérias-primas, variações na temperatura e na permeabilidade do forno
4.3 – Preparação e Caracterização da Amostra de Pellet Feed
A amostra de pellet feed foi coletada na planta industrial, após as etapas de filtragem e prensagem no roller press, sendo posteriormente homogeneizada e separada em lotes de 240 kg (quantidade necessária para a etapa de pelotamento). A Tabela 4.4 apresenta a caracterização física, química e mineralógica da amostra de pellet feed utilizada no estudo.
Além da caracterização química, física e mineralógica, a amostra de pellet feed foi submetida à análise termogravimétrica. As curvas de perda de massa e derivada de perda de massa pelo tempo (dw/dt) são mostradas na Figura 4.2.
dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%)
Figura 4.2 – Análise termogravimétrica da amostra de pellet feed
A análise termogravimétrica permitiu identificar as temperaturas de perda da água de hidratação (120º C) e a liberação da água estrutural (de cristalização) que se iniciou em 250ºC e apresentou perda máxima de massa a 312,3 ºC (transformação da goethita em hematita).
4.4 – Preparação e Caracterização das Amostras de Calcário, Carvão e Magnesita
As amostras de calcário e carvão mineral foram coletadas brutas nos silos de estocagem da usina de pelotização e enviadas para realização de testes de moagem em moinho de torque no laboratório de controle de processo – LCP – de Germano. Após a realização dos testes de moagem, cujos resultados são mostrados no Anexo-I, foram geradas amostras com três níveis de granulometria (fração abaixo de 44 m): 58%, 74% e 84% para o calcário e 40%, 50% e 65% para o carvão.
A amostra de magnesita foi coletada bruta no pátio de estocagem da usina de pelotização e moída no moinho de laboratório da unidade de Ponta Ubu, objetivando 79 % de partículas abaixo de 44 m.
As análises granulométricas para caracterização das amostras de calcário e carvão foram realizadas por dois métodos conjugados: o primeiro, através de peneiramento a úmido com malhas de peneiras de 100# (150 m), 200# (74 m) e 325# (44 m); o segundo, através de
difratometria a laser no granulômetro Mastersizer 2000, modelo Malvern, para as faixas granulométricas abaixo de 150 m até 1 m. As análises de área superficial específica foram realizadas através de permeabilímetro Fisher.
A Tabela 4.5 mostra a caracterização química das amostras de calcário, magnesita e carvão mineral utilizadas no estudo. Na Tabela 4.6 são apresentados os resultados de superfície específica (Fisher) e de granulometria (peneira) das referidas amostras.
Tabela 4.5 - Caraterização química das amostras de calcário, magnesita e carvão mineral
Tabela 4.6 – Caracterizaçao física das amostras de calcário, magnesita e carvão mineral
As Figuras 4.3 e 4.4 apresentam, respectivamente, as distribuições de tamanho das amostras de calcário e carvão mineral analisadas pelo Mastersizer.
Figura 4.4 – Distribuições granulométricas das amostras de carvão em Mastersizer Ao compararmos os valores de granulometria obtidos pelas peneiras (Tabela 4.6) com os resultados do Mastersizer (Figuras 4.3 e 4.4) observamos que invariavelmente a segunda metodologia apresentou valores inferiores à primeira, referente às quantidades passantes em 150, 74 e 44 m. Essa diferença se deve às diferenças nas técnicas utilizadas. Enquanto no peneiramento a úmido as partículas são “forçadas” a passar por uma malha quadrada de dimensão conhecida, no Mastersizer as distribuições de tamanho medidas são definidas como uma distribuição de tamanhos equivalentes de esferas.
Na indústria mineral, a distribuição de tamanhos de partículas utilizando peneiras é a grandeza de praxe, principalmente pelo fato de que esta medição pode ser obtida facilmente e com grande precisão, em laboratório, para tamanhos maiores que 44 m. Abaixo de 44 m, esta medida torna-se mais difícil, e a acuracidade diminui proporcionalmente ao tamanho. A utilização do Mastersizer permite conhecer a distribuição de tamanho das partículas de calcário e carvão mineral com dimensões abaixo de 20 micrômetros cujas medições com peneiras de laboratório são imprecisas.
Durante o desenvolvimento do trabalho a definição dos níveis grosso, intermediário e fino para a variável granulometria dos insumos (calcário + carvão) seguiu os resultados de peneiras, conforme foi mostrado na Tabela 4.6, por ser esta a prática usualmente empregada na rotina das plantas de pelotização.
Além da caracterização física e química, as amostras de calcário e carvão mineral passaram por análise termogravimétrica (TGA) visando identificar a temperatura em que ocorre a decomposição do calcário (Figura 4.5) e a queima do carvão mineral (Figura 4.6).
Figura 4.5 – Análise termogravimétrica da amostra de calcário (granulometria intermediária) dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%)
Figura 4.6 – Análise termogravimétrica da amostra de carvão (granulometria intermediária) A decomposição do calcário se inicia a 600 ºC, apresentando perda de massa acentuada a 778,5 ºC segundo a reação CaCO3 = CaO + CO2. A partir de 800 ºC todo o CO2 foi liberado,
correspondendo a uma perda de massa total de 40,52 % conforme os resultados de perda por calcinação (PPC) da amostra (Tabela 4.5).
A combustão do carvão se inicia a 400 ºC e termina por volta de 650 ºC com perda máxima de massa ocorrendo a 561,7 ºC. A perda de massa total, da ordem de 84 %, corresponde principalmente à queima do carbono fixo e das matérias voláteis e em menor escala a decomposição dos carbonatos presentes nas cinzas. A massa final que permanece sem reagir ( ~16 %) refere-se ao teor de ganga presente nas cinzas (SiO2 e Al2O3 inertes; CaO e MgO
gerados pela decomposição dos carbonatos).
dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%) dw/dt Massa (%)
4.5 – Preparação das Misturas e Confecção das Pelotas Cruas
A partir dos resultados das caracterizações química e física do pellet feed, do calcário, da magnesita e do carvão (itens 4.3 e 4.4) um balanço de massas desenvolvido em planilha Excel foi utilizado para determinação da quantidade destes constituintes na preparação das 18 (dezoito) misturas, de acordo com os níveis de % CaO, % carbono, % MgO e granulometria dos insumos (calcário + carvão) indicados no arranjo definido para o estudo, conforme foi mostrado na Tabela 4.3 (item 4.1).
Um exemplo da planilha utilizada para o cálculo das quantidades de insumos é mostrado na Tabela 4.7 (balanço de massa exemplificado referente ao experimento 2 da Tabela 4.1).
As misturas foram preparadas no misturador marca Eirich modelo R-08W (Figura 4.7), fixando-se a umidade em 10,0%, para evitar diferenças significativas entre as misturas pelotizadas e conseqüentemente minimizar o efeito desta variável sobre os resultados finais dos testes de queima.
Figura 4.7 – Misturador Eirich modelo R-08W
O aglomerante utilizado na composição da mistura é do tipo orgânico, comercialmente conhecido como Peridur®. A dosagem utilizada foi de 0.040 % em massa de pellet feed. O constituinte básico deste aglomerante é o carboximetilcelulose (CMC) e uma de suas principais características é a elevada viscosidade, acima de 1000 Cpoise.
Após a preparação, cada mistura foi pelotizada em disco piloto (Figura 4.8) visando a obtenção de pelotas cruas distribuídas em duas faixas granulométricas: 50% entre 16,0 e 12,5mm e 50% entre 12,5 e 9,0mm. Esta classificação, realizada cuidadosamente em peneiras manuais com dimensões de 500x500x100 mm, teve como objetivo atender ao padrão Samarco de composição do leito de pelotas da panela do pot grate, conforme descrito no Anexo II.
Figura 4.8 – Disco-piloto utilizado na confecção das pelotas cruas, mostrando: 1) panela do disco de 1m de diâmetro; 2) raspadores fixos; 3) correia de alimentação e 4) silo de mistura
1 2
4.6 – Processamento Térmico das Pelotas em Pot Grate
Neste estudo o processamento térmico das pelotas no pot grate foi realizado utilizando três perfis térmicos (agressivo, normal e suave) e três ritmos de produção de pelotas queimadas (6,75 milhões de toneladas/ano, 7,0 milhões de toneladas/ano e 7,25 milhões de toneladas/ano).
Os perfis térmicos adotados foram definidos com base nas práticas atuais empregadas em fornos de pelotização. A utilização de taxas de aquecimento (gradiente de temperatura) maiores, associado ao aumento da pressão torna o perfil de temperatura mais agressivo, enquanto menores taxas de aquecimento e menor pressão suavizam o perfil. Desta forma, quanto maior o número de patamares e o tempo de permanência das pelotas em certas temperaturas, até que se atinja a temperatura máxima objetivada na zona de queima, mais suave é o perfil.
Os níveis definidos para os ritmos de produção tiveram como base a capacidade anual instalada da Usina-II da Samarco cujo forno de pelotização tem comprimento de 186 metros. Desta forma para obtenção dos níveis de 6,75 MMt/ano, 7,00 MMt/ano e 7,25MMt/ano a velocidade da grelha foi de, respectivamente, 5,63 m/min, 5,84 m/min e 6,04 m/min.
Os principais componentes do pot grate (Figura 4.9) e o procedimento padrão adotado pela Samarco para o preenchimento da panela com as pelotas cruas submetidas ao teste de queima estão descritos no Anexo I. Para todos os testes de queima foram utilizadas pelotas cruas com a mesma distribuição granulométrica (50% entre 16,0 e 12,5mm e 50% entre 12,5 e 9,0mm), visando obtenção de leitos de pelotas com a mesma permeabilidade.
As tabelas com os perfis térmicos suave, normal e agressivo para os três ritmos de produção utilizados no estudo são mostradas no Anexo-II. A Figura 4.10 mostra os gráficos dos perfis de temperatura (set-point) utilizados nos testes com ritmo de produção anual de (a) 6,75 milhões de toneladas/ano, (b) 7,00 milhões de toneladas/ano e (c) 7,25 milhões toneladas/ano.
Figura 4.10 – Set point dos perfis térmicos suave, normal e agressivo utilizado nos testes com ritmo de produção de (a) 6,75 milhões t /ano, (b) 7,0 milhões t /ano e (c) 7,25 milhões t /ano
a) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 6,75 milhões t/ano
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 980 1050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC)
Agressivo Normal Suave Início Resfriamento
1370 segundos Início Pré-Queima 486 segundos Tempo de Queima e Pré- Queima = 884 segundos 0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 9801050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC)
Agressivo Normal Suave Início Resfriamento
1274 segundos
Início Pré-Queima 452 segundos
Tempo de Queima e Pré- Queima = 822 segundos
c) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,25 milhões t/ano
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 980 1050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC ) Início Resfriamento 1319 segundos Início Pré-Queima 468 segundos Tempo de Queima e Pré- Queima = 851 segundos
b) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,00 milhões t/ano
Agressivo Normal Suave
a) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 6,75 milhões t/ano
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 980 1050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC)
Agressivo Normal Suave Início Resfriamento
1370 segundos Início Pré-Queima 486 segundos Tempo de Queima e Pré- Queima = 884 segundos 0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 9801050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC)
Agressivo Normal Suave Início Resfriamento
1274 segundos
Início Pré-Queima 452 segundos
Tempo de Queima e Pré- Queima = 822 segundos
c) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,25 milhões t/ano
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 980 1050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC ) Início Resfriamento 1319 segundos Início Pré-Queima 468 segundos Tempo de Queima e Pré- Queima = 851 segundos
b) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,00 milhões t/ano
Agressivo Normal Suave
a) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 6,75 milhões t/ano
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 980 1050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC)
Agressivo Normal Suave
Agressivo Normal Suave Início Resfriamento
1370 segundos Início Pré-Queima 486 segundos Tempo de Queima e Pré- Queima = 884 segundos 0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 9801050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC)
Agressivo Normal Suave Início Resfriamento
1274 segundos
Início Pré-Queima 452 segundos
Tempo de Queima e Pré- Queima = 822 segundos
c) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,25 milhões t/ano
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 9801050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC)
Agressivo Normal Suave Início Resfriamento
1274 segundos
Início Pré-Queima 452 segundos
Tempo de Queima e Pré- Queima = 822 segundos
c) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,25 milhões t/ano
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 980 1050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC ) Início Resfriamento 1319 segundos Início Pré-Queima 468 segundos Tempo de Queima e Pré- Queima = 851 segundos
b) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,00 milhões t/ano
Agressivo Normal Suave
0 250 500 750 1000 1250 1500 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 910 980 1050 1120 1190 1260 1330 1400 1470 1540 1610 1680 1750 1820 1890 1960 Tempo (segundos) T em p er at u ra ( ºC ) Início Resfriamento 1319 segundos Início Pré-Queima 468 segundos Tempo de Queima e Pré- Queima = 851 segundos
b) Set Point do Perfil de Temperatura – Ritmo Produção 7,00 milhões t/ano
Agressivo Normal Suave
4.7 – Caracterização Química, Física e Metalúrgica das Pelotas Queimadas
Para cada experimento realizado foram executados os seguintes ensaios para avaliação das características de qualidade das pelotas queimadas produzidas: análise química, resistência à compressão, índice de tamboramento, porosidade e grau de metalização.
4.7.1 – Análise Química
Nas análises químicas, com exceção das determinações de FeO e FeTotal que foram feitas por
via úmida, os demais elementos e óxidos foram determinados utilizando a espectrometria de emissão atômica (ICP – Plasma de acoplamento indutivo) da marca CIROS.
4.7.2 – Resistência ao Tamboramento
No teste de resistência ao tamboramento são determinados dois índices de resistência da pelota: o tamboramento e a abrasão; utilizados para avaliar a resistência das pelotas ao atrito durante transporte, manuseio e ao próprio atrito entre as mesmas durante a descida da carga nos reatores industriais.
Para a determinação do índice de tamboramento e abrasão foi utilizada a norma ISO 3271 -
Determination of Tumble Strength. O teste consiste em colocar uma massa de 15 kg da amostra de pelotas, de granulometria entre 6,3 mm e 19,0 mm, em um tambor de abrasão (Figura 4.11) e submetê-las a 200 rotações, a uma velocidade de 25 rpm. O resultado de tamboramento é expresso como o percentual retido na peneira de 6,3 mm, e a abrasão é o percentual passante na peneira de 0,5 mm.
4.7.3 – Resistência à Compressão a Frio
Para a determinação da resistência à compressão a frio das pelotas, foi utilizado o padrão mundial ISO 4700. Segundo este padrão, 100 pelotas da amostra de granulometria entre 16,0 mm e 12,5 mm são individualmente colocadas entre duas placas paralelas e submetidas à ação de uma força compressiva uniaxial, a uma velocidade específica (10 a 20 mm/min), até a ruptura da mesma. O valor médio do ensaio é reportado como o resultado final, acompanhado do desvio padrão e dos valores máximo e mínimo.
Na Figura 4.12 é apresentada a prensa de compressão utilizada no estudo com seus principais componentes
Figura 4.12 – Prensa hidráulica para testes de resistência à compressão, mostrando: a) visão geral do equipamento; b) detalhe do prato alimentador; c) êmbulo hidráulico; d) distribuição
de freqüência de resultados de resistência à compressão
a)
b)
c)
d)
a)
b)
4.7.4 – Porosidade (% de vazios)
A determinação de porosidade das pelotas foi feita através de balança hidrostática, seguindo procedimento interno da Samarco, conforme descrito no Anexo III.
4.7.5 – Grau de Metalização
A determinação do grau de metalização foi conduzida em um forno rotativo (Figura 4.13) seguindo a norma ISO 11257 - Determination of Desintegration and Metalization of
Feedstock for Direct Reduction by Gas Reforming Processes. O resultado do grau de
metalização das pelotas reduzidas, obtido no teste, é calculado pela razão entre o ferro metálico e o ferro total : (% Fe0 / % Fe total) x 100.
Figura 4.13 – Forno rotativo para determinaçao do grau de metalização após redução
4.7.6 - Caracterização Microestrutural das Pelotas
A caracterização microestrutural das pelotas queimadas foi realizada em um microscópio ótico marca: LEICA modelo: LEITZ LABORLUX 12 POL S. Uma câmera de vídeo, acoplada ao microscópio ótico, capturou as imagens das fases presentes nas pelotas, as quais