Título

ANÁLISE COMPUTACIONAL DO CARREGAMENTO DE BRIQUETES DE RESÍDUOS EM MINI ALTOS-FORNOS

COMPUTATIONAL ANALYSIS OF WASTES BRIQUETTES CHARGING IN THE MINI BLAST FURNACE

Autoria

Souza, Franciene Teixeira de; Castro, José Adilson de; Castro, Luiz Fernando Andrade de; Silva, Alexandre José da

DOI

10.5151/2594-5327-0263

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Resumo

Os processos siderúrgicos geram uma grande quantidade de resíduos que são em parte reaproveitados internamente. O modelamento e simulação de processos tem se mostrado uma ferramenta importante na busca por tecnologias que permitam o reaproveitamento de forma otimizada tanto do ponto de vista econômico quanto material. Este trabalho visa o estudo da influência de carregamento de briquetes de resíduos em mini altos-fornos, com o auxílio da simulação computacional do processo, através do modelo total do alto-forno desenvolvido no programa de pós graduação em metalurgia da EEIMVR. O modelo total do alto-forno considera seis fases interagindo simultaneamente. As fases consideradas são: 1)Sólido composto de minério, sinter, pelotas, coque e briquetes de resíduos, 2) Gás, 3) Gusa, 4) Escória, 5) Carvão pulverizado e 6) Finos (minério e fluxantes). Uma substituição parcial de sinter por briquetes de resíduos é comparada com a operação padrão. Para manter a estabilidade operacional e qualidade do gusa, as condições de sopro e distribuição da carga foram variadas. As equações diferenciais parciais resultantes da formulação são discretizadas baseado no método de volumes finitos. Os resultados operacionais mais relevantes foram obtidos considerando altas taxas de injeção de oxigênio associado ao carvão pulverizado, finos de minérios pré- reduzidos e fluxantes com objetivo de controlar a temperatura de chama e formação de escória. Os resultados do campo de temperatura, fração de redução, distribuição da concentração dos componentes da carga etc. são comparados com o caso base, onde não se utiliza briquetes. Resultados de simulação mostraram que seria possível a substituição de aproximadamente 220 kg de briquetes por tonelada de gusa.

 

The metallurgical industries produces a large amount of wastes which is mostly recycled in the steel plant. The mathematical modeling and simulation of the process has been an important tool to look for technologies that aims to recover these materials and improve the blast furnace operation. In this work the effect of recycling the steelmaking wastes briquettes in the mini-blast furnace is investigated by using a total blast furnace model. The blast furnace model considers six phases interacting simultaneously. The phases considered are: 1) solids(iron ore, sinter, pellets, coal and wastes briquettes), 2) gas, 3) hot metal, 4) slag, 5) pulverized coal and 6) fines iron ore/flux. The partial change of iron ore charged by wastes briquettes is compared with standard operation. In order to keep the operational stability and hot metal quality, the blast conditions and distribution of burden materials were modified. The partial differential equations describing the inner phenomena are discretized based on the finite volume method. The main operational results were found considering high rate of oxygen injection with pulverized coal, pre-reduced iron ore and flux aiming to control the frame temperature and slag formation. The results of temperature distribution, reduction degree, distribution of concentration within the solid components, etc are compared with a base case which does not use briquettes. Results of simulation indicated the possibility of charging about 200kg/thm of briquettes keeping smooth furnace operation.

Palavras-chave

Briquetes de resíduos; Modelamento matemático; Alto-forno.

Wastes briquettes; Mathematical modeling; Blast furnace.