Otimização da resistência à compressão de pelotas de minério de ferro para redução direta pela aplicação de projeto robusto.

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.