Tecnologias chinesas de aglomeração

CRU (2013) relatou visitas realizadas a produtores de aço da China, para conhecer a utilização da tecnologia de pré-aglomeração de finos de minério de ferro pelas siderúrgicas chinesas e seu impacto no futuro do mercado de minério de ferro. Ficou comprovado que o número de siderúrgicas com processo de pré-aglomeração era maior do que se pensava. Tradicionalmente, no ocidente, os tipos de minério de ferro são classificados em três categorias, pellet feed, sinter feed e lump. Essas categorias são determinadas pelo tamanho do grão, o qual é usualmente medido pela fração D80 do minério. A fração D80 mede o tamanho de malha no qual 80% do material é passante. Consequentemente, quando um minério é dito ter tamanho de grão 75µm, por exemplo, isso significa que 80% do material são mais finos que 75µm. De acordo com esse padrão a definição tradicional para esses produtos é: lump(>6,3mm), sinter

feed(<6,3mm>150µm) e pellet feed(<75µm).

Sinter feed e pellet feed requerem aglomeração, como sínter ou pelotas, antes de serem

carregados no alto-forno, enquanto o lump pode ser carregado diretamente. Esses limites de tamanho são determinados por restrições de cada processo. A utilização de material abaixo de 150µm no processo de sinterização causa distúrbios no fluxo de ar através do leito de sínter, o qual é importante para garantir que todo material foi sinterizado. O processo de pelotização se mostra mais efetivo utilizando material de grão fino por volta de 40µm, com minérios com grãos maiores o pelotamento não é efetivo, afetando a resistência estrutural das pelotas. O minério situado entre >75µm e <150µm é chamado de concentrado, especialmente na China, e pode ser utilizado tanto na sinterização como na pelotização, entretanto processamento adicional é requerido. Muitas minerações estão produzindo minérios concentrados devido à queda da qualidade dos minérios in-situ, requerendo processamento para que o minério atinja um teor de ferro que seja comercialmente atrativo. Isso significa que as siderúrgicas devem aplicar alguma forma de processamento antes dos processos de sinterização e pelotização.

88 Há duas opções para processar um concentrado de minério de ferro. A primeira é moer o material até um tamanho de grão adequado para a pelotização. Quase todas plantas de pelotização possuem um sistema de moagem para adequar o tamanho do minério de ferro ao processo de pelotização. Entretanto, a moagem pode ser relativamente cara, dependendo do custo local de energia elétrica, que representa um grande componente de seu custo. Adicionalmente, a energia requerida para a moagem de materiais cada vez mais finos não segue um padrão linear, conforme pode ser visto na figura 3.42. O que ocorre na China, é que se torna muito dispendioso moer um concentrado grosso para ser transformado em pelotas.

Figura 3.42 – Consumo de energia especifico de acordo com o grau de moagem. Fonte: (CRU 2013).

O processo alternativo disponível para as siderúrgicas é comprar o concentrado de minério de ferro e pré-aglomerar esse material com o objetivo de aumentar o tamanho do grão, tornando esse material susceptível ao processo de sinterização. A pesquisa feita pelo CRU sugere que a utilização de pré-aglomeração na China é relativamente difundida, permitindo que uma quantidade próxima a 40% de material <150µm seja utilizada no processo de sinterização. Por meio de discussões com contatos na China, O CRU entendeu que aproximadamente 80% das siderúrgicas chinesas possuem alguma forma de realizar a pré-aglomeração em minérios <50µm para serem utilizados na sinterização.

89 Isso resulta em uma grande flexibilidade operacional das siderúrgicas chinesas para comprar pellet feed ou concentrados de minério de ferro, conforme é mostrado na figura 3.43.

Figura 3.43 – Opções de processamento de acordo com tamanho do grão. Fonte: (CRU 2013).

A utilização da tecnologia de pré-aglomeração na China é em grande parte resultado das características do minério de ferro doméstico. A siderurgia chinesa foi estabelecida usando grande proporção de sínter na carga do alto-forno. A razão chave para isso é que as plantas de sinterização oferecem um alto grau de flexibilidade operacional, porque elas podem processar uma grande gama de minérios, rejeitos e retorno de finos do processo. Por outro lado, o processo de pelotização é mais efetivo quando utiliza uma só fonte de minério de ferro. A mineração de minério de ferro na China está estruturada em diferentes pequenas minerações que alimentam centrais de beneficiamento, onde o minério é concentrado e distribuído para as siderúrgicas. Logo, os produtos de minério de ferro doméstico chinês sempre contem uma mistura de diferentes fontes, o que limita sua utilização no processo de pelotização, mesmo depois do processo de cominuição. Outra razão é que o capital empregado para construção de uma sinterização é menor do que aquele requerido para uma pelotização e sua capacidade de processo é maior. Por

90 essa razão, existe um grande volume de sinterizações na China, enquanto a capacidade das pelotizações só começou a aumentar recentemente.

O minério de ferro doméstico chinês tem um baixo teor de ferro in-situ, quando comparado com os encontrados nas maiores áreas de mineração do mundo, além de sua contínua queda de teor de ferro, onde a média do teor de ferro in-situ é em torno de 20%. Isso tem resultado em um beneficiamento adicional para produzir um concentrado com um teor de ferro alto o suficiente para ser carregado em um alto-forno. Na prática, é necessário cominuir o minério para aumentar sua área especifica e permitir sua concentração, mas isso resulta em um produto muito fino. Desse modo, o volume de material com grão fino na China vem aumentando na mesma velocidade com que o teor de ferro in-situ vem caindo nas minerações chinesas. Desse modo, a siderurgia chinesa é incentivada a desenvolver a tecnologia de pré-aglomeração, tornando-se mais flexível para a utilização de minérios importados e locais.

Em geral, a maioria das siderúrgicas chinesas vai empregar alguma forma de processo de pré-aglomeração na mistura antes da sinterização. No ocidente, por enquanto, tipicamente só há um estágio de mistura antes da sinterização para garantir que o minério de ferro, os agentes fluxantes e o retorno da sinterização sejam combinados de forma homogênea. Entretanto, na China regulamentações do governo determinam que devam existir no mínimo dois estágios de mistura antes da máquina de sinterização. Não é incomum se encontrar três ou quatro estágios de mistura em algumas siderúrgicas. A mistura adicional assegura que o material fino seja propriamente misturado ao sinter feed.

Essa forma de pré-aglomeração está presente em até 80% das siderúrgicas da China. O processo é relativamente simples e envolve um circuito de tambores de mistura através do qual o minério de ferro, sinter feed e finos (concentrado e pellet feed) são passados. Retorno de sinterização, material reciclado da usina, material fluxante e água são depois adicionados. O material de granulação fina se aglomera e forma micropelotas, as quais depois são expostas ao vapor fornecido pelos gases aproveitados da máquina de sinterização, o qual ajuda no aumento da resistência das micro pelotas. Essas micro

91 pelotas são então adicionadas ao leito a ser sinterizado. Cada estágio subsequente ajuda a aumentar a homogeneidade e a integrar o material fino na mistura. O número de estágios de mistura depende da proporção de minério de ferro doméstico e importado. Com maior proporção de minério de ferro doméstico mais estágios de mistura são requeridos.

Em complemento à adição de estágios de mistura, cerca de 45% das siderúrgicas chinesas entendem que terão em breve instalado o processo tecnológico de pré- aglomeração, chamado de “mini-pelletized sinter” (MPS). Essa tecnologia é utilizada para produzir pelotas cruas de minério de ferro de granulação fina, efetivamente aumentando o tamanho da partícula do minério de ferro de granulação fina, que depois é adicionada no leito da máquina de sínter. O minério de ferro de granulação fina é misturado com agentes fluxantes e aglomerantes, discos de pelotização são utilizados para transformar a mistura homogeneizada em pelotas cruas. Mas, diferentemente do processo de pelotização, essas pelotas não são endurecidas. As pelotas cruas recebem um recobrimento com uma fina camada de carbono antes de serem adicionadas na mistura que será distribuída no leito de sinterização. Portanto, esse processo permite a utilização direta de minério de ferro com granulação fina. Sem dúvida alguma, o minério de ferro de granulação fina tende a ter melhor característica de pelotização que um minério de ferro com granulação grossa. Logo, minérios de ferro finos com tamanho -50µm poderão ser utilizados para produzir sínter em certas circunstâncias.

A utilização da tecnologia de pré-aglomeração tem um significativo potencial de aplicações para os produtores de minério de ferro que suprem o mercado transoceânico. Provavelmente o mais importante deles é o potencial mercado no qual os projetos de

pellet feed não estarão restritos apenas às siderúrgicas que possuem pelotizações, esses

projetos vão competir também no mercado de finos para sinterização. Devido ao fato que o consumo de sínter na China é bem maior que o consumo de pelotas, isso vai refletir no tamanho do mercado, para projetos de pellet feed que serão provavelmente ampliados. Mais estudos de mercado serão necessários, para que se estabeleça o tamanho exato do mercado de ultrafinos para sinterização. Portanto, os produtores e os

92 novos projetos não deverão focar somente o mercado tradicional de pellet feed, quando forem comercializar com a China.

A figura 3.44 compara o tamanho de grão e o teor de ferro de grandes projetos de pellet

feed que estão previstos para essa década. Pode ser visto que alguns desses projetos

estão planejando disponibilizar produtos com tamanho de grão menor que 50µm e teor de ferro entre 68-69%, incluindo os projetos australianos de magnetita.

Figura 3.44 – Comparação entre tamanho de grão e teor de ferro de vários projetos. Fonte: (CRU 2013).

Em resumo:

A tecnologia de pré-aglomeração permite que minérios de granulação fina sejam utilizados nos processos de sinterização.

A tecnologia de pré-aglomeração foi desenvolvida devido às características do minério doméstico chinês, o qual vem se tornando fino à medida que o seu teor de ferro vem caindo, e ao desejo de continuar a utilizar a capacidade de sinterização existente consumindo minério doméstico.

De uma forma simplista, a tecnologia envolve a instalação entre um a três estágios de mistura antes da máquina de sínter. O MPS é um processo de pré-aglomeração mais

93 complexo porque envolve a produção de pelotas cruas que são adicionadas na mistura de sinterização. Cerca de 45% das siderúrgicas chinesas, entendem que deverão ter o processo MPS em suas sinterizações.

A utilização da tecnologia de pré-aglomeração pelas siderúrgicas chinesas tem implicações potenciais para os produtores de minério de ferro, que poderão ofertar um grau de flexibilidade, considerando-se a relação entre o tamanho de grão e o teor de ferro e esse será o trade-off a ser considerado pelos projetos de pellet feed.

Pode-se constatar que o processo de sinterização é dinâmico e busca adequar-se às necessidades para processar minérios de ferro mais finos e de características químicas mais pobres. Daí surge uma oportunidade da Samarco Mineração S/A oferecer ao mercado siderúrgico os produtos pellet feed e pellet screenings, ambos de alto teor de ferro e baixos teores de contaminantes, proporcionando a produção de um sínter de baixa ganga e excelentes características metalúrgicas, contribuindo para a redução da energia consumida no alto-forno ou propiciando a utilização de minérios de ferro mais pobres na mistura a ser sinterizada.

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