Estudo de caso da eficiência de peneiramento na distribuição de coque para alto-forno

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ESTUDO DE CASO DA EFICIÊNCIA DE PENEIRAMENTO NA DISTRIBUIÇÃO DE COQUE PARA ALTO-FORNO.pdf (1.82 MB)

Data

2025-02-17
Autor(es)

Orientado(es)
Doutor Guilherme Liziero Ruggio da silva

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Abstract

The raw materials charged into the blast furnace have a significant influence on the operational parameters and controls of the reactor. The permeability of the charge inside the blast furnace is directly related to the size and shape of the raw materials loaded into it. Therefore, understanding the efficiency of the screening system in the charge preparation process becomes fundamental in controlling the entry of fines, which negatively affect the passage of gases generated in the raceway towards the top of the blast furnace. This work aims to conduct a case study on a coke screening system at a steel plant, seeking to understand its screening efficiency and separation quality. The study addresses the concepts of charge preparation for a blast furnace, with a focus on the reductant charge (coke), which accounts for approximately 30% of steel production costs. It examines the particle size separation stage using granulometric analysis methods of the fed coke and the generated products, observing the influence and relevance of moisture. It also analyzes the condition of the system and the existing controls to propose improvement actions directly linked to the actual process conditions. For this purpose, 20 samples were taken over a period of 5 days. These samples were collected from the feed and the three generated granulometric fractions, with granulometric and moisture analyses conducted in the steel plant's internal laboratory. The generated data were used to plot granulometric curves of these samples and determine the average size. To determine the screening efficiency, in addition to formulations described by Carvalho (2004), the fraction retained at 11 mm was determined by applying the Rosin-Rammler-Bennet particle size distribution law. The screening system's efficiency was below the expected range of 80 to 90% for industrial screening. The first deck showed an average value of approximately 77%, with the retention of coarse particles above 25 mm reaching values above 90%. On the second deck, the overall average efficiency was 58%, with a maximum product recovery above 11 mm of 78%. The fine recovery efficiency was adequate for both decks, generating an average value of approximately 90%. Based on the evaluation of process variables and the current condition of the system, it was possible to propose simple actions, such as establishing a periodic screen replacement routine, which could improve granulometric separation performance and potentially enhance blast furnace performance by reducing the entry of fines from the purely reductant charge (coke).


Resumo

As matérias primas carregadas no alto-forno têm grande influência sobre os parâmetros e controles operacionais do reator. A permeabilidade da carga no interior do alto-forno está diretamente ligada ao tamanho e formato das matérias primas, nele, carregadas sendo assim o conhecimento da eficiência do sistema de peneiramento no processo de preparação da carga torna-se fundamental no controle de entrada de finos que influenciam negativamente na passagem dos gases gerados no raceway em direção ao topo do alto-forno. Este trabalho tem por objetivo principal realizar um estudo de caso sobre um sistema de peneiramento de coque de uma usina siderúrgica, buscando conhecer sua eficiência de peneiramento e qualidade de separação. O estudo aborda os conceitos de preparação de carga para um alto-forno, dando destaque para a carga de redutor (coque), responsável por aproximadamente 30% do custo de produção de aço, a etapa de separação por tamanhos de partículas utilizando métodos de análises granulométricas do coque alimentado e dos produtos gerados, observando a influência e relevância da umidade, realizando uma análise da condição do sistema e dos controles, até então, existentes para propor ações de melhoria diretamente ligadas as condições reais de processo. Para tal fim foram realizadas 20 amostragens em um período de 5 dias, essas amostras foram coletadas a partir da alimentação e das três frações granulométricas geradas, realizado análises granulométrica e da umidade no laboratório interno da siderúrgica, com os dados gerados foram plotadas curvas granulométricas dessas amostras e determinação do tamanho médio. Para a determinação da eficiência de peneiramento, além de formulações descritas por Carvalho (2004), a faixa retida em 11 mm foi determinada a partir da aplicação da lei de distribuição granulométrica de Rosin-Rammler-Bennet. A eficiência do sistema de peneiramento foi inferior a faixa de 80 a 90%, esperado para peneiramento industrial. O primeiro deck, apresenta, até então, um valor médio de aproximadamente 77%, a retenção de grossos, acima de 25 mm, atingiu valores superiores a 90%. No segundo deck, a eficiência global média foi de 58% com recuperação de produto, acima de 11 mm, máxima de 78%. A eficiência de recuperação de finos se mostrou adequada, para os dois decks, gerando um valor médio aproximadamente 90 %. A partir da avaliação das variáveis de processo e condição atual do sistema foi possível propor ações simples, como criar rotina periódica de troca de telas, que poderão aumentar o desempenho de separação granulométrica e ganhos potenciais em desempenho do alto-forno com a redução da entrada de finos a partir da carga puramente de redutor (coque).

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https://hdl.handle.net/20.500.14387/2309

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