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Title: Otimização da resistência à compressão de pelotas de minério de ferro para redução direta pela aplicação de projeto robusto.
Authors: Costa, Ricardo Vinicius Pereira da
metadata.dc.contributor.advisor: Vieira, Cláudio Batista
Keywords: Pelotização - beneficiamento de minério
Minérios de ferro
Método de Taguchi
Engenharia de materiais
Issue Date: 2008
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: COSTA, R. V. P. da. Otimização da resistência à compressão de pelotas de minério de ferro para redução direta pela aplicação de projeto robusto. 2008. 113 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
Abstract: O crescente aumento da demanda mundial por pelotas de minério de ferro tem levado as empresas de pelotização a intensificar seus investimentos em P&D, buscando a otimização das características de qualidade das pelotas e o aumento da produtividade das plantas de pelotização, especialmente para produção de pelotas do tipo redução direta, que apresentam maior valor de mercado. A utilização pela Samarco de minérios hematíticos/goethíticos acentua a necessidade de conhecer a influência das variáveis do processo de pelotização sobre as propriedades físicas e melatúrgicas das pelotas produzidas. Por meio de projeto de experimentos (DOE) e metodologia de engenharia robusta, aplicados na produção de pelotas de redução direta em escala de laboratório (pot grate), buscou-se identificar os fatores do processo de pelotização que mais influenciam os resultados de resistência à compressão a frio, índice de tamboramento e grau de metalização desta classe de pelotas. Os fatores estudados foram limitados a seis: distribuição granulométrica dos aditivos (calcário e carvão mineral) adicionados ao pellet feed, teor de carbono da pelota crua, teores de CaO e MgO da pelota queimada, ritmo de produção e perfil térmico do forno de pelotização. Para cada fator, foram definidos três níveis e realizado um experimento ortogonal, seguindo a metodologia de Taguchi. Depois de realizada uma réplica, para cada experimento foram aplicadas transformações sinal-ruído, análise de variância e modelamento por meio de metodologia de superfície de resposta (MSR). A resistência à compressão a frio das pelotas de redução direta apresentou maior sensibilidade às alterações no teor de carbono, contido na pelota crua; teores de CaO e MgO, da pelota queimada; perfil térmico e ritmo de produção do forno de pelotização. O índice de tamboramento foi afetado pelo teor de carbono da pelota crua, perfil térmico e ritmo de produção do forno de pelotização. O grau de metalização foi influenciado, predominantemente, pela granulometria dos insumos. Seqüencialmente, foi realizada uma otimização econômica das características de qualidade das pelotas de redução direta estudadas, definindo os efeitos dos aditivos sobre a margem de lucro relativa desta classe de pelotas. As variáveis utilizadas no estudo apresentaram efeito, predominantemente, sobre a média das propriedades físicas e metalúrgica, não apresentando efeito significativo sobre a variabilidade dos resultados destas características.
metadata.dc.description.abstracten: The growing global demand for iron ore pellets has led pelletizing companies to intensify its investments in R&D, seeking to optimize the quality of pellets and increasing the productivity of pelletizing plants, especially for production of direct reduction (DR) pellets which have higher market value. Samarco mines are composed mainly by hematite/goethite typology ores. It is well-known and has already been studied that this mineralogy is prejudicial for pellet physical strength and plant productivity. This study will evaluate the most important variables of the pelletizing process that have effect on physical strength. Through design of experiments (DOE) and methodologies of robust engineering, applied for production of DR pellets in laboratory scale (pot grate), it is searched how to identify the pelletizing process factors that exhibit the greatest influence on the results of the cold compression strength, tumble index and metallization degree of pellets to be utilized in direct reduction shaft furnaces. The factors studied were limited to six: sizing of additives (limestone and coal) added to the pellet feed, carbon content on the green pellet, CaO content on the fired pellet, MgO content on the fired pellet, grate productivity and thermal profile of the pelletizing furnace. For each factor, three levels were defined and an orthogonal array was performed, in accordance with the Taguchi methodology. After replication of each experiment, a signal to noise transformation, analysis of variance and response surface methodology (RSM) were applied. The results of cold compression strength of direct reduction pellets presented higher sensibility to the changes of carbon content on the green pellet, thermal profile and productivity of the traveling grate and the CaO and MgO contents on the fired pellets. Tumble index was affected by carbon content on the green pellet, thermal profile and productivity of the traveling grate. Metallization degree was influenced, mainly, by sizing of limestone and coal. Sequentially, were performed a economic optimization of the quality characteristics of DR pellets according to definy the effect of the control factors studied on the relative profit gain for the production of pellets with different combinations for the levels of factors. The control factors studied presented effect mainly on the average results of physical and metallurgical properties, and wasn’t representative for the variability of these characteristics.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2816
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