Title

Otimização termoenergética de forno de pelotização baseada na manipulação de variáveis de processo

Thermal-energy optimization of a pelletizing furnace through process variable manipulation

Authorship

ZANOTTI, KAIAN; SANTOS, DANILO DOS; MORELATO, ALLAN DOS SANTOS; STEIN, WILLIAN SCHUWAMBACH; FILHO, GILMAR SOARES DE SOUZA

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SANTOS, DANILO DOS

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MORELATO, ALLAN DOS SANTOS

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STEIN, WILLIAN SCHUWAMBACH

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FILHO, GILMAR SOARES DE SOUZA

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DOI

10.5151/2594-357X-44169

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Abstract

A pelotização de minério de ferro constitui uma etapa fundamental na cadeia siderúrgica, sendo responsável pela aglomeração de finos em pelotas adequadas à produção de aço. A competitividade das plantas de pelotização está diretamente associada à gestão eficiente dos custos operacionais, dentre os quais o consumo de combustíveis se destaca, podendo representar até 70% dos custos variáveis. Esses insumos energéticos são essenciais para o processamento térmico das pelotas verdes nos fornos de endurecimento, etapa crítica para o desenvolvimento das propriedades físicas e metalúrgicas do produto final. No contexto macroeconômico brasileiro projetado para os anos de 2026 e 2027, caracterizado por pressões inflacionárias, elevação dos preços dos combustíveis e retração da demanda, torna-se imprescindível a adoção de estratégias voltadas à mitigação de impactos econômicos e ao aumento da eficiência operacional. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma abordagem baseada em balanços térmicos integrada a estratégias de otimização e controle de processo, com o objetivo de reduzir o consumo de energia térmica em fornos de pelotização. A metodologia fundamenta-se na manipulação coordenada de variáveis operacionais, com ênfase em parâmetros de ventilação e combustão, visando maximizar a eficiência termoenergética do sistema em um forno de grelha móvel.

Iron ore pelletizing is a key unit operation in the steelmaking value chain, converting fine concentrates and additives into fired pellets that meet the physical and metallurgical requirements of downstream ironmaking. The competitiveness of pelletizing plants is strongly tied to the effective management of operating costs, among which fuel consumption is often dominant and may account for up to 70% of variable costs. These energy inputs are required for the thermal induration of green pellets in the firing furnace, a critical stage for developing pellet strength and metallurgical performance. In the Brazilian macroeconomic outlook projected for 2026–2027—marked by inflationary pressure, rising fuel prices, and demand contraction—there is an urgent need for strategies that mitigate economic impacts while enhancing operational efficiency. This work proposes an approach based on thermal (heat) balances integrated with process optimization and control strategies to reduce thermal energy consumption in pelletizing furnaces. The methodology relies on coordinated manipulation of operational variables, with emphasis on ventilation and combustion parameters, aiming to maximize overall thermoenergetic efficiency in a straight-grate induration furnace. The proposed framework supports systematic identification of thermal losses and operational levers, enabling energy savings without compromising product quality.

Keywords

Pelotização, Minério de Ferro, Energia Térmica, Otimização

Iron Ore Pelletizing, Heat Balance, Process Optimization, Energy Efficiency