Processo e equipamento para conversão de Altos-Fornos ao Modo de Auto-Redução

CAMPO DA INVENÇÃO

001 A presente invenção refere-se a um sistema de processamento eficaz do minério de ferro e do carvão por Auto- Redução nos Altos Fornos existentes a fim de obter ferro-gusa.

002 O modo de Auto-Redução evita a produção a alta temperatura da carga (Sínter e Coque) seguida de resfriamento a temperatura ambiente, com consequente desperdício de energia.

003 Além de utilizar matérias primas mais abundantes e de menor valor com reflexos positivos nos custos de operação, a solução proposta minimiza o investimento e tempo para conversão das plantas existentes e em operação

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO: ESTADO DA TÉCNICA

004 O processo atual de produção de Ferro-Gusa nos Altos-

Fornos é amplamente conhecido e utilizado desde o século 18 sendo hoje responsável por mais de 90 a 95% da produção mundial de Ferro enquanto processos de Auto-Redução são relativamente recentes (anos 80 do século 20) e sua participação na produção mundial de Ferro é menor que 1%.

005 Os Altos-Fornos operam segundo o Modo de redução

Gás/Sólido, isto é, são Reatores que geram na base um Gás Redutor que sobe em contra corrente com a carga descendente de Óxidos de Ferro. A queima do coque na base dos Altos-Fornos, além de gerar o CO (óxido de Carbono), agente químico da Redução, gera também a Energia térmica para cobrir as necessidades da Redução dos Óxidos de ferro e da Fusão do mesmo e da Escória produzidos.

006 Na Auto-Redução o carbono C (elemento redutor) fornecido pelo Carvão Mineral e/ou de Biomassa é dosado nos aglomerados (briquetes ou pelotas), produzidos a frio, contendo a carga de óxidos de ferro ou de outros metais a reduzir mais fundentes e ligantes. A presença do elemento redutor carbono C na carga propicia à Auto-Redução uma alta velocidade de reação em comparação à redução pelo modo Gás / Sólido atual, dada a independência da taxa de redução da lenta penetração de gás na carga sólida posto que o redutor já estará embutido nos aglomerados.

007 O princípio da Auto-Redução está em desenvolvimento em duas frentes de tecnologia:

(a) Através de metalização sem fusão, em fomos de mesas rotativas RHF (Rotary Heath Fumace), produzindo-se grânulos de Ferro, caso dos Processos ITmK3, IDI e FastMet, e

(b) Processo TECNORED, OXYCUP e Fast Melt para produção de metal liquido.

008 A maioria dos processos de metalização sem fusão estão em aplicação em instalações de pequena escala, em geral voltadas para uso de Resíduos Siderúrgicos.

009 O Forno Tecnored é um Reator retangular modular, cada modulo é constituído de duas cubas, uma menor superior e uma maior inferior, cada uma tendo uma ou mais fileiras de ventaneiras e com duto de saída dos gases em comum com a alimentação dos aglomerados Auto-Redutores. 010 O Processo OXYCUP parte da produção de

Aglomerados Auto-Redutores de grande dimensão a serem reduzidos e fundidos junto a quantidades razoáveis de carga metálica em um Cubilô de ar quente com alta porcentagem de 02 no sopro de ar. Incorpora na massa dos Aglomerados finos residuais de siderurgia daí sua instalação preferencial como unidade dedicada à utilização destes resíduos e de sucata interna de difícil digestão nos fomos usuais.

011 A literatura apresenta vários estudos e realizações industriais voltados a melhorar a eficiência, dos Altos-Fomos, e da Auto- Redução ao longo dos anos.

012 O modo operacional dos Altos-Fomos resultou historicamente da realidade das jazidas de Minério de Ferro que até a metade do século XX se constituíam por material grosso compacto (lump ore). A progressiva exaustão das jazidas de minério compacto de alto teor levou à necessidade de beneficiamento de Minérios mais pobres e ao uso das frações finas produzidas pela mineração intensiva, o que levou a carga dos Altos Fomos no sentido da participação crescente de Aglomerados de Finos Naturais ou Concentrados (Sínter ou Pellets). 013 Os Altos-Fornos são hoje o Equipamento dominante para produção de Ferro-Gusa para produção de Aço, no modelo clássico de Usinas Integradas. Com efeito, em todo o mundo contam-se mais de 1.000 unidades em Produção Industrial, totalizando cerca de 1 Bilhão de toneladas anuais de Ferro-Gusa. Este processo, progressivamente otimizado em especial na segunda metade do Século XX, atingiu, hoje em dia, seu limite prático de otimização.

014 A evolução da Auto-Redução se deu no melhoramento da produção dos Aglomerados e na racionalização dos equipamentos. 015 REFERÊNCIAS

a) Bibliográficas:

H. Michishita. H. Tanaka: Prospects for Coal-based Direct Reduction Process, Kobelco Technology Review n°29 Dec 2010 Pages 69-76 Hesham Ahmed: New Trends in the Application of Carbon-Bearing Materials in Blast Fumace Iron-Making

b) Patentes :

Patent Number: US 5,972,066 (IDI) Date of Patent: Oct. 26, 1999

Patent Number: US 6,692,688 B2 (Tecnored) Date: Feb. 17, 2004

Patent Number: US 4,528,029 (Agglomerated) Date: Jul. 9, 1985 Patent Number: US 3,150,958 (Auto-Redução) Date: Sept. 29, 1964 Patent Number: US 3,433,932 (Auto-Redução) Date: May 13, 1969 Patente Numero BR 86015001 (Auto-Redução) Data: 13/10/1986

PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS

016 Os principais problemas das aplicações atuais são:

a) Altos-Fornos: alto custo de investimento, por exigir Sinterizações e Coquerias com baixa eficiência energética e matérias primas de alto custo.

b) Auto-Redução: escala reduzida, mais adaptada a nichos de mercado de resíduos e implicando a construção de Fomos totalmente diferentes dos Altos-Fomos hoje disponíveis nas Usinas Integradas.

017 Embora os ganhos de eficiência nos Altos-Fomos se devam, em parte, ao uso de carga aglomerada, sínter ou pellets, as Unidades de Aglomeração (Sinterizações ou Pelotizações) intensivas em Capital, Energia e Emissões. A Redução Gás / Sólido implica na penetração do Gás Redutor nos Aglomerados, o que impõe um alto Tempo de Residência, grande altura do Reator e uso de Coque. 018 Por sua vez o coque é produzido em Unidades igualmente intensivas em Capital, Energia e Emissões: as Coquerias. Nas últimas décadas, visando a redução do“coke rate”, surgiu a técnica do PCI, injeção de Carvão fino pelas ventaneiras, que impõe, por seu turno, o uso de sopro enriquecido com 02, para compensação térmica na base. 019 Apesar de todo o mérito desta evolução tecnológica, o estado atual da Siderurgia Integrada envolve alto custo de investimento e reduzida Eficiência Energética pela produção de Sínter, Pellets e Coque, a alta temperatura, para carga nos Altos-Fornos.

SOLUÇÃO EM LINHA GERAL

020 A Presente Invenção se dirige à conversão dos Altos-

Fornos à Auto-Redução, eliminando o uso de Sínter, Pellets ou Coque, substituídos por Aglomerados Auto-Redutores como Carga Metálica e Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa, como combustível sólido, produzidos a baixa temperatura, aumentando a eficiência global das Plantas Siderúrgicas. Além disto, Carvões não coqueificáveis, mais baratos, podem ser utilizados tanto como Redutores como combustível podendo-se incorporar Carvões de Biomassa em diversas proporções, tanto nos Aglomerados Auto- Redutores quanto nos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa.

021 A presente invenção propõe ademais um novo modo de disposição interna da carga, não mais por camadas horizontais de sínter e coque com o gás forçado a atravessar ditas camadas, como feito nos Altos-Fornos atuais, operando no modo Gás / Sólido, mas, pela montagem de elementos verticais cilíndricos ou poliédricos concêntricos, no interior do Alto Forno, ancorados a sua estrutura, permitindo a formação de duas colunas de carga verticais separadas, concêntricas e não atravessadas pelo gás.

Os dois elementos concêntricos partem do plano de topo dos Altos- Fornos, ao alcance de seu sistema de carregamento, com comprimentos diferentes, adequados à formação de um volume ativo, isto é, de um volume de carga a ser atravessado pelos gases do processo denominado volume ativo de carga ou volume de trabalho. 022 Os Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa são carregados formando uma primeira coluna de carga, no espaço entre a parede do Alto-Forno e o primeiro elemento concêntrico, enquanto os Aglomerados Auto-Redutores são carregados no espaço entre o primeiro e o segundo elemento concêntrico.

023 As duas colunas de carga se encontram um pouco acima do plano das ventaneiras no talude natural formado na base da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa.

024 A coluna de Aglomerados Auto-Redutores, saindo do segundo elemento concêntrico, em cota bem acima da base do primeiro elemento concêntrico, forma por seu turno, um talude natural que define o topo do volume ativo de carga ou volume de trabalho no modo de Auto-Redução

025 O formato dos Aglomerados é aproximadamente esférico, com diâmetro de 25 a 50 mm nos Aglomerados Auto-Redutores e diâmetro de 80 a 200 mm nos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa, permitindo a formação de um leito de queima de baixa reatividade e operar com uma chama com temperatura ao redor de 2.500 °C por efeito da minimização da geração de gás CO, desnecessário pelo uso de Aglomerados Auto-Redutores contendo em seu âmago o C redutor, em benefício da maior geração de energia.

026 Ambos os tipos de Aglomerados na sua composição utilizam matérias primas abundantes e de menor custo, amplamente divulgadas em literatura.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

027 A figura 1 mostra uma seção típica de um Alto-Forno tradicional no modo Gás / Sólido (1) onde, à direita do seu eixo (14) representa- se o equipamento vazio e à esquerda representa- se a distribuição de carga típica deste modo.

028 São indicados a Carcaça (11), as Ventaneiras (12), o

Cadinho (13), os dutos (22) de saída dos gases (21) e o Sistema de Carga (23), as camadas de Coque (16), as camadas de carga de Sínter. Pellets ou Minério grosso (17), a Escória no cadinho (18), o Metal líquido no fundo do Cadinho (19), as chamas das Ventaneiras (20) sendo o eixo (15) das Ventaneiras (12) perpendicular ao eixo (14).

029 A figura 2 mostra o gráfico da temperatura média dos sólidos (16) e (17) e dos gases (21) ao longo da altura da carga de um Alto-Forno tradicional no modo Gás/Sólido (1).

030 A figura 3 mostra uma seção típica de um Alto-Forno adaptado ao modo de Auto-Redução (2).

A direita do seu eixo (14) representa- se o Alto-Forno adaptado ao modo de Auto-Redução (2) vazio, e à esquerda deste eixo (14) representa-se a distribuição de carga no modo de Auto-Redução.

031 São indicados a Carcaça (11), as Ventaneiras (12), o

Cadinho (13), os dutos (22) de saída dos gases (21), o Sistema de Carga (23), os elementos concêntricos coaxiais externo (25) e interno (26). Os dois elementos concêntricos (25) e (26) cujo eixo coincide com o eixo (14) do Alto-Forno são ancorados à Carcaça (11) através das vigas (27) e sendo o elemento interno (26) diretamente conectado aos dutos (22) de saída de gases (21).

032 Entre o elemento externo (25) e a Carcaça (11) carrega-se os Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) e entre o elemento externo (25) e o elemento interno (26) carrega- se os Aglomerados Auto-Redutores (30).

São representados os níveis Máximo (24) e Mínimo (28) das colunas de cargas (29) e (30)

033 Mostra-se também a Zona de Pré-aquecimento (31), a

Zona de Redução e Fusão (32), a Escória no cadinho (18), o Metal líquido no fundo do Cadinho (19), a chama (20) das Ventaneiras (12) sendo o eixo (15) das Ventaneiras (12) perpendicular ao eixo (14) do Alto-Forno (2).

034 A Figura 4 representa o gráfico de temperaturas médias do gás (21) e dos sólidos ao longo da altura da carga (29) e (30) em um Alto-Forno adaptado (2) à Auto-Redução.

035 A Figura 5 representa a geometria da chama (20) gerada pelo sopro de ar pela ventaneira (12), formada na coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29). São também evidenciados os comprimentos de chama de queima nas diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) permitidas pelas opções de posicionamento (25a), (25b) e (25c) do elemento concêntrico (25). 036 A Figura 6 mostra as faixas (25a), (25b) e (25c), do elemento concêntrico (25) e suas respectivas relações CO/C02 .

037 A Figura 7, mostra o caso do elemento concêntrico (25) de geometria variável, quando altemativamente utilizado no lugar do elemento concêntrico de geometria fixa, tendo neste caso este elemento, na seção inferior, uma pluralidade de elementos basculantes (33), articulados nos eixos (34) aptos a proporcionar diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) em frente as ventaneiras (12).

038 A Figura 8, mostra a posição dos elementos concêntricos

(25) e (26) em relação ao eixo (15) das ventaneiras (12) onde hl representa a distância da base do elemento (25) ao eixo (15) das ventaneiras (12) e h2 representa a distância da base do elemento (26) ao eixo (15) das ventaneiras (12). A e B representam, respectivamente, as distâncias entre a carcaça (11) e o elemento (25) e entre os elementos (25) e (26).

039 A Figura 9, mostra o desenvolvimento em plano do elemento (25) que apresenta na parte interna quatro planos helicoidais (35) simetricamente dispostos destinados à alimentação dos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) por rolagem e não por queda livre.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

040 A ideia inovadora que inspira a invenção em pauta é de conversão do modo de Redução Gás / Sólido dos Altos- Fomos atuais (1) ao modo de Auto-Redução (2) permitindo utilizar, além dos próprios Altos-Fomos devidamente adaptados, a maior parte dos equipamentos existentes nas plantas integradas atualmente em operação, reduzindo o investimento e o prazo necessários à conversão à Auto-Redução que permite uma redução dos custos de operação em aproximadamente 30%. Desta forma, o investimento na conversão das usinas tem um retorno económico de 1 a 2 anos (dados de 2018).

041 O modo de Auto-Redução altera radicalmente a dinâmica da Redução nos Altos -Fomos, onde uma carga oxidada é reduzida descendo em contra corrente ao Gás Redutor, gerado na base, pela queima de Coque que fornece Energia e Redutor ao Processo. Contrariamente, na Auto-Redução o elemento redutor é dosado e acrescentado à massa dos Aglomerados Auto Redutores (30) contendo os óxidos de ferro (minério de ferro) a reduzir, além de fundentes e ligantes.

042 Este fato propicia à Auto-Redução uma alta velocidade de reação, dada a independência da taxa de redução da lenta penetração de gás na carga posto que o redutor já está embutido nos Aglomerados, bastando, assim, fornecer energia ao processo

043 A altura de carga ativa formada pela Zona de Pré- aquecimento (31) mais a Zona de Redução Fusão (32) do Alto Fomo adaptado ao modo de Auto-Redução (2), resulta, assim, muito menor face à alta velocidade das reações, na Zona de Redução Fusão (32), o que resulta num volume útil ou de trabalho, isto é, o volume do reator atravessado pelos gases que fornecem energia ao pré-aquecimento e às reações de redução e fusão da carga, muito menor que aquele necessário no modo Gás / Sólido.

044 A conversão dos Altos-Fornos à Auto-Redução, objeto da Presente Invenção, propõe, em síntese: a) Substituição na carga dos Altos-Fomos do Sínter, Pellets ou minério grosso (17) por Aglomerados Auto-Redutores (30) preparados a baixa temperatura e já contendo em seu interior o redutor (Carbono) juntos aos finos de óxidos de ferro mais fundentes e ligantes para funcionamento no Modo de Auto-Redução.

b) Substituição do Coque Siderúrgico (16) por Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa, (29) produzidos a baixa temperatura, a ser utilizados, essencialmente como fonte térmica.

c) Eliminação da injeção de Carvão pulverizado (PCI)

045 Para viabilizar a operação dos Altos-Fomos com estas alterações na natureza da Carga e a mudança do modo Gás / Sólido para o modo de Auto-Redução, a solução proposta consiste em implantar, a partir do plano de topo (24), no interior dos Altos-Fomos (1), dois elementos concêntricos, coaxiais, (25) e (26) de secção tubular circular ou poligonal, cujo eixo coincide com o eixo do Alto- Fomo (14), sendo o comprimento do elemento concêntrico (25) maior do comprimento do elemento concêntrico (26)

046 Os Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) são carregados formando uma primeira coluna de carga, no espaço entre a carcaça (11) do Alto-Fomo e o primeiro elemento concêntrico (25), enquanto os Aglomerados Auto-Redutores (30) são carregados no espaço entre o primeiro elemento concêntrico (25) e o segundo elemento concêntrico (26).

047 As duas colunas de carga (29) e (30) se encontram um pouco acima do plano das ventaneiras no talude natural formado na base da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29). Os elementos concêntricos (25) e (26) permitem reconfigurar o perfil de distribuição de carga do modo Gás/Sólido, para um perfil adaptado à Auto-Redução.

048 As Figuras 2 e 4 mostram as curvas de evolução da temperatura dos gases e dos sólidos em função da altura, medida a partir do eixo (15) das ventaneiras (12) para os dois processos. Pode- se observar que no modo de Auto-Redução as reações se concentram na Zona de Redução e Fusão (32), no encontro das colunas de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) e de Aglomerados Auto-Redutores (30), ao alcance da chama (20) de alta temperatura das ventaneiras (12), ao redor de 2.500 °C, em relação à temperatura de fusão de 1.500 °C, o que proporciona um gradiente de 1.000 °C, como evidenciado nas curvas da Figura 4.

049 Na Figura 2, as curvas indicam para a mesma região no caso de um Alto Forno operando no modo Gás / Solido (1), um gradiente de temperatura de apenas 500 °C (2.000 °C - 1.500 °C) devido à necessária produção endotérmica de 100 % de CO, elemento redutor nos Altos-Fornos atuais. O alto gradiente de chama e a dispensa de produção endotérmica de CO, visto já estar o redutor contido no âmago dos Aglomerados Auto-Redutores (30), explica a alta taxa de Redução e produtividade possíveis no modo de Auto- Redução, quando comparadas a dos Altos-Fornos atuais.

050 O máximo rendimento térmico da queima dos

Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) com o ar quente das ventaneiras (12), produz os gases (21) compostos de CO, C02 e N2. Dependendo da regulagem da chama (20) pelo posicionamento do elemento concêntrico (25), pode-se obter um valor da relação C0/C02 próximo de 0.5 minimizando a produção endotérmica de CO e o consumo unitário de combustível, com máxima temperatura de chama e máxima produção de metal.

Sucessivamente os gases (21) são enriquecidos pelo CO sem Nitrogénio N2 proveniente das reações de Auto-Redução, na Zona de Redução e Fusão (32), subindo através da carga em pré-aquecimento até sair pelos dutos (22) podendo vir a ser utilizado como combustível para pré-aquecer o sopro de ar, em fomos diversos na Usina ou para geração de vapor motriz ou Cogeração.

051 Conforme evidenciado na Figura 5 o comprimento da chama (20) gerada pelo sopro de ar pela ventaneira (12), formada na coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) define a relação CO/C02 da chama e, por consequência, sua temperatura e capacidade térmica. São também evidenciados os comprimentos de chama de queima nas diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) permitidas pelas opções de posicionamento (25a), (25b) e (25c) do elemento concêntrico (25).

052 A Figura 6 mostra as faixas de temperatura de chama que correspondem a cada posicionamento (25a), (25b) e (25c), do elemento concêntrico (25) e suas respectivas relações CO/C02 evidenciando as regiões onde o valor desta relação é 0.5, 1 e 2

053 Esta flexibilidade na regulagem da chama (20), baseada na espessura da coluna de Aglomerados Auto-Redutores é propiciada pelo elemento concêntrico (25) fixo, posicionado nos pontos fixos 25a, 25b ou 25c, indicados na Figura 5, ou pelo elemento concêntrico (25) com geometria variável, mostrado na Figura 7, tendo na seção inferior uma pluralidade de elementos basculantes (33), articulados nos eixos (34), aptos a proporcionar diferentes espessuras da coluna de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) em frente a cada ventaneira (12). Esta flexibilidade, é inviável nos Altos-Fornos (1) obrigados à produção endotérmica de 100% de CO (gás redutor no modo Gás / Sólido). Esta flexibilidade dos Altos-Fornos adaptados ao modo de Auto Redução (2) lhes permite produzir uma certa quantidade adicional de gás combustível sem prejuízo da produção de metal embora, obviamente, com maior consumo de combustível.. Neste caso, a temperatura da chama (20) pode ser mantida inalterada pelo enriquecimento do sopro de ar com 02. Temperatura e Vazão do sopro podem ser ajustadas

054 Neste particular deve ser ressaltado que, contrariamente ao caso dos Altos-Fornos (1) atuais, onde uma maior produção de gás corresponde necessariamente a uma menor produção de metal, pois a carga metálica e o coque utilizam o mesmo volume útil, nos Altos-Fornos convertidos à Auto-Redução (2), a produção adicional de gás não implica em menor produção de metal pois o volume ativo de redução não é comprometido, por ocuparem os elementos da carga colunas separadas e independentes e os parâmetros da chama poderem ser ajustados por adição de 02 ao sopro.

055 A geometria da parte inferior dos elementos concêntricos

(25) e (26) representados na Figura 8 devem permitir a adequada formação, por talude natural, dos Aglomerados Auto Redutores (30), formando o topo da coluna de pré-aquecimento (31) e da Zona de Redução e Fusão (32) ao alcance da chama (20), sendo que a base dos elementos concêntricos (25) e (26) pode ser refrigerada a ar ou a água. 056 Em relação aos parâmetros representados na Figura 8 cabe destacar que a distância (hl) entre a base do elemento concêntrico (25) e o eixo (15) das ventaneiras (12) é menor que a distância (h2) entre a base do elemento (26) e o eixo (15) das ventaneiras (12), sendo o valor de (hl) entre 3 e 6 m e o valor de (h2) entre 6 e 9 m . Adicionalmente, as distâncias (A) entre o elemento concêntrico (25) e a carcaça (l l) é de 1 a 3 m e (B) entre os elementos (25) e (26) é de 0,5 a 1,5 m.

057 O formato dos Aglomerados será aproximadamente esférico, com diâmetro de 25 a 50 mm nos Aglomerados Auto- Redutores e diâmetro de 80 a 200 mm nos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa. O uso de aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (30) de grande dimensão, combinado com o posicionamento do elemento concêntrico (25) permite a formação de um leito de queima de baixa reatividade proporcionando uma chama (20) com relação CO/C02 próxima a 0.5 e temperatura ao redor de 2.500 °C por efeito da minimização da geração de CO em benefício da geração de energia. O posicionamento do elemento concêntrico de geometria fixa (25) ou variável (33) permite variar os parâmetros da chama (20), como indicado na Figura 5, para produzir uma certa proporção de gás combustível, se, caso a caso, desejado.

058 Ambos tipos de Aglomerados na sua composição utilizam matérias primas abundantes e de menor custo, amplamente divulgadas em literatura.

059 A presente invenção permite levar a cabo adaptações nas

Plantas Siderúrgicas hoje existentes, minimizando o investimento nas novas Unidades, uma vez que: 060 As instalações de recebimento, estocagem e preparação de minério e fundentes para a Sinterização são adaptáveis para a produção de mistura para Aglomerados Auto-Redutores.

061 A Sinterização a alta temperatura é desativadas sendo as grelhas continuas adaptadas à secagem e cura, a baixa temperatura, dos Aglomerados Auto-Redutores e de Carvão Mineral e/ou de Biomassa.

062 As retortas de Coque são desativadas, mas o pátio de recebimento e estocagem e a preparação de Carvão da Coqueria servem à produção de Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa.

063 Os moinhos de Carvão, das instalações de PCI devem produzir o Carvão Fino redutor dos Aglomerados Auto-Redutores.

064 As instalações de produção de 02 para PCI são disponíveis para ajustes da chama ou uso no Sistema de Utilidades.

065 A Geração de Ar quente e Vapor para Cogeração pode contar com um Gás de Topo semelhante ao atual, em volumes ajustáveis pelos parâmetros de chama adequados, caso a caso.

066 Esta compatibilidade com as unidades produtivas existentes nas Usinas, sendo apenas desativadas as Sinterizações e as Coquerias, que operam a alta temperatura com baixa eficiência energética e alta emissão de Gases de Efeito Estufa, reforça a economicidade e a compatibilidade ambiental da Presente Invenção.

067 A conversão dos Altos-Fornos do modo Gás/Sólido ao modo de Auto-Redução, dota ainda a Usina de maior flexibilidade operacional e de matérias-primas, comparada aos Altos-Fornos atuais. 068 O refratário da carcaça (11) pode ser limitado a altura da carga ativa, ou seja, da soma da altura da zona de redução e fusão (32) e da zona de pré-aquecimento (31) sendo que as condições da reforma de uma planta siderúrgica em particular, poderão indicar como mais económico eliminar toda a parte superior da cuba do alto forno do nível mínimo da coluna de carga (28) até o topo (24).

069 Da mesma forma as soluções construtivas e o processo aqui descrito se aplicam a novos fornos a serem instalados com altura entre o eixo das ventaneiras e o topo da carga coincidente com o nível mínimo (28) ao entre 8 e 12 m, no lugar dos 20 m atuais.

070 Adicionalmente nos Altos-Fornos convertidos à Auto-

Redução (2) pode-se instalar entre a carcaça (11) e o elemento concêntrico coaxial externo (25) e entre este e o elemento concêntrico coaxial interno (26) uma pluralidade de elementos helicoidais (35) para propiciar a descida desde o topo (24) até o nível mínimo (28) da carga dos aglomerados (29) e (30) por rolamento e não por queda livre. A Figura 9 mostra como exemplo, o desenvolvimento em plano do elemento (25) que apresenta na parte interna quatro planos helicoidais simetricamente dispostos (35) destinados à alimentação dos Aglomerados de Carvão Mineral e/ou de Biomassa (29) por rolagem e não por queda livre. O desenvolvimento do elemento (26) é similar e, portanto não é representado.

071 A presente invenção, formas construtivas e processo aqui descrito, se aplicam, também, a Altos-Fornos utilizados para a produção de outras ligas metálicas através do emprego de Aglomerados Auto-Redutores (30) contendo óxidos de outros metais.