Tecnologia PERED para Produção Direta de Ferro Reduzida

Tecnologia PERED para Produção Direta de Ferro Reduzida

A tecnologia PERED também é conhecida como tecnologia de “Redução Persa”. É a tecnologia de redução direta inventada e patenteada pela 'Mines and Metals Engineering GmbH' em 2007. O processo de redução direta PERED converte óxidos de ferro, na forma de pelotas ou minério granulado, em produtos altamente reduzidos adequados para a fabricação de aço. A redução do óxido de ferro ocorre sem sua fusão com a ajuda de gases redutores em estado sólido em um forno de cuba vertical. Essa tecnologia aprimora o processo de redução direta para a produção de ferro reduzido direto (DRI).

O processo é um processo de redução direta baseado em gás que foi desenvolvido por uma equipe de especialistas com experiência em diferentes áreas do processo de redução direta para garantir que todos os fluxos de diferentes processos sejam atendidos no processo principal para obter resultados ótimos e eficientes . O gás mais popular usado para redução é o gás natural reformado, embora outros gases, como gás Corex e gás de coqueria, etc., também possam ser usados. A tecnologia PERED reduz o custo de capital, consumo de água, custo de manutenção e consumo de energia.

No PERED, o processo de redução ocorre a uma temperatura menor devido aos métodos de resfriamento aprimorados e à redução das emissões de gases poluentes. Com menos calor, gás redutor mais homogêneo, alimentação de pellets mais controlável e uso de compressores centrífugos, o PERED requer menos água, eletricidade e gás para operar, além de menos gastos operacionais e de manutenção.

A produção das plantas de redução direta PERED pode ser na forma de (i) ferro reduzido direto a frio (CDRI), ferro briquetado a quente (HBI), combinação de CDRI/HBI, HBI/ferro reduzido direto a quente (HDRI) e CDRI/ HDRI.





A tecnologia PERED é uma tecnologia de eficiência energética aprimorada e, portanto, economiza energia e recursos. Otimiza o uso de energia e matérias-primas, o que resulta na redução dos custos de produção com a vantagem adicional de ser mais ecológico em comparação com outros processos de redução direta baseados em gás. A tecnologia também oferece maior flexibilidade durante a operação. Foi criado para ter flexibilidade no uso de uma grande variedade de matérias-primas (como minérios com alto teor de enxofre) e fontes de energia. O processo pode usar até 50% de minério de ferro em forma de granulado. O processo funciona a uma pressão comprovadamente mais alta. O gás de processo seco usado no processo resulta em maior fluxo de gás com o mesmo sistema, o que por sua vez aumenta a produção ou para a mesma produção reduz o consumo de energia.

A primeira planta de redução direta baseada na tecnologia PERED com capacidade projetada de 0,8 milhão de toneladas por ano (Mtpa) começou em junho de 2017 na cidade de Shadegan, província de Khouzestan, no Irã. A planta DRI começou sem nenhum problema. O produto desta planta teve metalização superior a 93% e teor de carbono superior a 1,5%. A capacidade da planta de 75 toneladas por hora (tph) foi alcançada no primeiro dia, juntamente com bons números de consumo para as concessionárias. A capacidade projetada da planta também foi atingida em um curto período. A segunda planta PERED DRI com capacidade de 0,8 Mtpa foi comissionada em outubro de 2017 no Complexo Siderúrgico de Mianeh, na província de Azarbaijão Oriental, no Irã (Fig 1). Mais duas usinas PERED de 0,8 Mtpa cada e uma usina de 0,3 Mtpa estão em construção. A planta de 0,3 Mtpa na PR China é baseada em gás de coqueria.

Fig 1 Planta PERED DRI no Complexo Siderúrgico de Mianeh, na província de Azarbaijão Oriental, Irã

O processo PERED consiste em várias melhorias em relação às tecnologias de redução direta baseadas em gás existentes. As características mais notáveis ​​do processo de redução do PERED são apresentadas a seguir.

• O processo PERED é um processo contínuo que utiliza um fluxo ininterrupto de gases redutores para a remoção de oxigênio (O2) do material de alimentação de óxido de ferro e também para a cementação do produto DRI.
• O consumo de combustível é minimizado pela reciclagem do gás de topo do forno de poço vertical de volta ao processo.
• O sistema de reforma de gás é especialmente projetado para o uso do dióxido de carbono (CO2) produzido durante a redução de óxidos de ferro no forno de poço vertical. O sistema é projetado para a conversão catalítica do gás natural sem formação de fuligem. Isso elimina a necessidade de uma fonte externa de O2 para a oxidação parcial do metano (CH4).
• O processo foi projetado para obter a máxima recuperação de calor pré-aquecendo o ar principal, o gás natural e o gás de alimentação.

No processo PERED, a inovação e a revisão dos principais equipamentos começam desde o forno de cuba vertical. O forno de cuba é único em seu tipo e foi projetado para ter padrões aprimorados dos fluxos de sólidos e gases, de modo a melhorar as reações que ocorrem dentro do forno. Isso resulta em maior volume de zona de redução resultando em maior taxa de produção. O forno possui dupla injeção de gás redutor que melhora a distribuição do gás dentro do forno. A alimentação e distribuição da carga de minério dentro do forno são aprimoradas para a obtenção de melhores resultados. A distribuição da carga de minério dentro do forno é melhorada devido à introdução do tubo de alimentação recém-inventado.

Existem várias características especiais dentro do forno de cuba. Na zona superior, que também é a zona de redução, as características especiais incluem (i) alimentação e distribuição de óxido por tubos de alimentação especiais, (ii) otimização da relação altura/diâmetro para melhorar a utilização do forno e (iii) otimização da as reações de redução; Fe (óxido)+CO=Fe (metal)+CO2 e Fe (óxido)+H2=Fe (metal)+H2O

As reações de redução são otimizadas na zona de redução do forno uma vez que (i) não há equipamentos na zona de redução do forno, (ii) há redução na geração de finos devido à melhoria da distribuição de material dentro do forno devido a tubos especiais de alimentação , (iii) otimização do volume de redução efetiva dentro do forno, (iv) projeto da zona de redução para eliminar possível poluição devido a vazamento de gás, e (v) projeto do forno especialmente para reduzir os custos de capital e manutenção. As características especiais de projeto da zona de redução do forno incluem (i) projeto de saída de gás de topo duplo a partir da extremidade superior do prato, (ii) perfil de temperatura de carga aprimorado para garantir qualidade uniforme do produto, (iii) redução no transporte do ferro finos de minério/pellet para melhorar a vida útil do refratário no duto de gás superior, (iv) otimização do tamanho do forno para ter o volume da zona de redução necessário e (v) menor temperatura do gás de saída devido à eficiência aprimorada para ter menor carga nos esfregões. As características do projeto da zona de redução também fornecem (i) injeção de gás de redução dupla, (ii) projeto de porta de azáfama retangular para injeção de gás aprimorada e melhor manutenção, (iii) construção refratária cônica para cuidar do inchaço do DRI, (iv) flexibilidade para ter diferentes temperaturas e composições de gás devido à injeção de oxigênio, (v) melhor utilização do gás agitado, (vi) melhor distribuição de gás dentro do forno, (vii) temperatura uniforme do leito através do forno, (vii) eliminação da possibilidade de aglomeração dentro do forno, (vii) flexibilidade no uso de granulados de minério de ferro e (viii) melhoria da produtividade e qualidade do produto.

Há também a reforma in situ do gás ocorrendo dentro do forno de cuba vertical. O gás de agitação quente contém uma certa porcentagem de CH4, CO2 e H2O. Este gás ao entrar em contato com o ferro metálico (o ferro metálico atua como catalisador), gera gás redutor adicional dentro do forno de cuba. As reacções de reforma in situ são apresentadas abaixo.

CH4+H2O=CO+3H2 dH>0

CH4+CO2=2CO+2H2 dH>0

Por um lado, a reação endotérmica de reforma in-situ requer maior temperatura do gás de agitação, enquanto por outro lado, a degradação da pelota/pedaço de minério de ferro, geração de finos e aglomeração ocorre quando as temperaturas são altas. O projeto do forno de cuba PERED possui porta dupla de agitação para otimizar a quantidade de CH4 no gás de agitação necessária para o controle da temperatura do leito.

As características especiais do reformador de gás utilizado no processo PERED são as seguintes.

• O gás natural é pré-aquecido no trocador de recuperação de gás de combustão do reformador
• O sistema de recuperação recebe o calor do gás da chaminé do reformador
• O reformador é um reformador de várias baias com tubos de catalisador. Ele usa tubos reformadores de 250 mm de diâmetro e é projetado para ter menor necessidade de espaço
• O catalisador 'Performex' foi desenvolvido especialmente para o processo

A zona de resfriamento do forno de eixo vertical possui alimentadores de carga rotativos de 360 ​​graus. O design de última geração dos alimentadores proporciona um desempenho melhor e uniforme da zona de resfriamento. A carga é alimentada na zona de resfriamento com quatro eixos giratórios controlados independentemente. Uma vez que é zona fria, não há encamisamento de água. Se algum aglomerado for formado, o mesmo será desalojado por rotação reversa e controle de velocidade. O gás de resfriamento para a zona de resfriamento é injetado do coletor externo e o gás de resfriamento quente é coletado uniformemente por tomadas moldadas. Além disso, não há chance de falha no cabeçalho, pois não há refratário no cabeçalho. Além disso, o sistema de resfriamento é projetado para eliminar as partículas no purificador. O gás é comprimido e alimentado na zona de saída do produto inferior do forno vertical.

A especificação típica de uma planta PERED de 0,8 Mtpa, juntamente com os valores de consumo, é fornecida na Tab 1

Tab 1 Especificação típica para planta PERED
Sl.Nº	Assunto	Unidade	Valor
1	Capacidade	Mtpa	0,8
2	Tamanho do grânulo de óxido	mm	5-35
3	Diâmetro do forno vertical	m	5,5 aprox.
4	Altura total	m	52 aprox.
5	Taxa de produção por hora	t/h	105
6	Horas de operação da planta por ano	Horas	8.000
7	Temperatura de operação do forno vertical	Grau C	850
8	Pressão operacional máxima normal para o forno	kg/sq cm g	0,6
9	Pressão de operação inferior normal para forno	kg/sq cm g	2,1 máx.
10	Requisito para gás de redução	N cum/h	170.000
11	Gás de redução por tonelada de produto	N cum	1.600
12	Densidade de DRI	t/cum	1,7
13	Densidade do óxido de ferro	t/cum	2,3

Recursos úteis do processo de redução PERED

A seguir estão os recursos úteis de uma planta de redução direta PERED.

• Processo comprovado com operação bem-sucedida da planta comercial
• Baixo custo de capital específico da planta
• Baixo consumo específico de energia levando a menor custo de energia
• Baixo custo de operação da planta
• Baixo consumo específico de água
• Baixo nível de poluição ambiental
• Várias opções de produtos disponíveis, incluindo CDRI, HDRI e HBI
• O processo é flexível em relação ao uso de óxido de ferro. Pode usar até 50% de torrões de minério de ferro
• Existe flexibilidade no processo para o uso de minérios com alto teor de enxofre
• Existe disponibilidade de projeto para plantas com capacidades superiores a 1 Mtpa





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