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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS – UFG
REGIONAL CATALÃO
ESPECIALIZAÇÃO EM TRATAMENTO DE MINÉRIOS
KLEBER SILVA MACEDO
AGLOMERAÇÃO DE FINOS DA LIGA FERRO NIÓBIO POR
BRIQUETAGEM
CATALÃO
2014
KLEBER SILVA MACEDO
AGLOMERAÇÃO DE FINOS DA LIGA FERRO NIÓBIO POR BRIQUETAGEM
Orientador: Prof. Dr. André Carlos Silva
CATALÃO/GO MAIO, 2014
Monografia apresentada ao
curso de pós-graduação em
Tratamento de Minérios da
Universidade Federal de
Goiás – UFG, como requisito
parcial para obtenção do
título de Especialista em
Tratamento de Minérios.
FICHA CATALOGRÁFICA
Kleber Silva Macedo
AGLOMERAÇÃO DE FINOS DA LIGA FERRO NIÓBIO POR BRIQUETAGEM
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal de Goiás
– UFG, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em
Tratamento de Minérios.
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________
André Carlos Silva
Universidade Federal de Goiás - UFG
_________________________________________
Elenice Maria Schons Silva
Universidade Federal de Goiás - UFG
_________________________________________
Daniel Gonçalves
Universidade Federal de Goiás - UFG
Aprovado em ___/___/___
Dedico este trabalho à minha família,
principalmente à minha esposa, uma
mulher maravilhosa, os quais foram
enviados por Deus para me ajudar a
evoluir pessoalmente e
profissionalmente.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus por ter me guiado em cada escolha que fiz
durante toda minha vida, por ter iluminado meus passos nos momentos de
dificuldades e incertezas, pelos momentos de alegrias e conquistas que vivi ao
longo da minha carreira profissional.
Agradeço à minha esposa Francielma de Matos Feitosa Macedo, pelo apoio
incondicional, aos meus pais, Maria Cleide Silva Macedo e José Sousa
Macedo, minhas irmãs, Kátia Silva Macedo e Fabiane Silva Macedo por
estarem sempre ao meu lado, significando um pilar fundamental em minha
vida.
Agradeço ao professor Dr. André Carlos Silva, pela excelente orientação dada
à elaboração deste trabalho, à paciência, dedicação e atenção.
Agradeço aos membros da banca examinadora, pela presença e atuação neste
trabalho, com correções, sugestões, comentários e críticas, que o aprimoraram.
Agradeço ao Gerente de Produção Joselito Dásio da Silva pela autorização e
oportunidade de apresentar este tema como o presente trabalho de conclusão
de curso.
Agradeço o Negócio Nióbio Anglo American por conceder a publicação dos
dados contidos neste trabalho.
A todos os meus sinceros agradecimentos!
“O sucesso nasce do querer, da
determinação e persistência em se chegar a
um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo,
quem busca e vence obstáculos, no mínimo
fará coisas admiráveis.”
(José de Alencar)
RESUMO
O Negócio Nióbio Anglo American (AANb) tem a sua produção destinada ao
mercado externo, ofertando apenas a liga ferro nióbio. Na primeira etapa do
processo de produção, o minério é lavrado e estocado em pilhas, que
posteriormente são enviados ao circuito de britagem que alimenta a usina de
concentração mineral, onde se obtém o concentrado, por flotação. Este
concentrado é transferido para a etapa de lixiviação, que é enviado para a
metalurgia para transformação em liga ferro nióbio. Dentre todas estas etapas,
a britagem de liga apresenta uma geração de finos da liga ferro nióbio em torno
de 26% (produto abaixo de 10 mm), o que comprometeu aproximadamente
1.139 t na produção do ano 2013. Estes finos são provenientes da classificação
realizada pelas peneiras vibratórias, pela movimentação do material nas
correias transportadoras, pelo enchimento dos silos de armazenagem, pelo
reprocessamento de produto fora de especificação, e, principalmente através
do processo de cominuição dos britadores de mandíbulas. Os produtos nesta
faixa de tamanho apresentam uma perda significativa no mercado de ferro
nióbio. Diante deste cenário, observou-se a necessidade de elaborar um
estudo que viabilizasse tecnicamente a transformação dos finos da liga ferro
nióbio em briquetes com tamanhos e qualidades químicas semelhantes aos
produtos acima de 10 mm. Para tanto, foram utilizados três faixas
granulométricas: de 3 a 10 mm (A), de 1 a 5 mm (B) e abaixo de 2 mm (C). No
processo de briquetagem, além dos finos de ferro nióbio foi também utilizado o
aglutinante orgânico (estearato de zinco), o pó de ferro e água, que por sua
vez, passaram por testes, até que fosse obtido um resultado satisfatório. O
teste n° 3 que contém uma proporção de 1/3 de cada porção de finos, 3% de
aglutinante, 2% de pó de ferro e 1% de água, foi o experimento que obteve
sucesso nos resultados físico-químico do briquete de ferro nióbio, atingindo
teor de nióbio acima de 62% e os teores de contaminantes abaixo da
especificação da liga ferro nióbio padrão.
Palavras-chave: Finos de ferro nióbio, briquetes, estearato de zinco, pó de
ferro.
ABSTRACT
The Business Niobium Anglo American (AANB) has its production for the
foreign market, offering only iron niobium alloy. In the first stage of the
production process, the ore is mined and stored in batteries, which are
subsequently sent to the crushing circuit that feeds the plant mineral
concentration, where it gets the concentrate by flotation. This concentrate is
transferred to the leaching step, which is sent for processing in metallurgy ferro
niobium. Among all these steps of crushing the alloy has a generation of fine
iron alloy niobium around 26% (product below 10 mm), about 1.139 T
committed to the production of 2013. These fines are carried from the
classification by vibrating screens, material handling by on conveyor belts, the
filling of silos, the reprocessing of off-spec product, and mainly through the
comminution process of jaw crushers. The products in this size range exhibit a
significant loss of iron in the niobium market. Given this scenario, there is a
need to conduct a study which technically make feasible the processing of thin
ferro niobium into briquettes with similar sizes and chemical qualities of the
products above 10 mm. From 3 to 10 mm (A), from 1 to 5 mm (B) and below 2
mm (C): For this purpose, three size ranges were used. In the briquetting
process, and the fine iron niobium was also used organic binder (zinc stearate)
iron powder and water, which in turn passed through testing, until a satisfactory
result was obtained. Paragraph 3 test that contains a ratio of 1/3 portion of each
fine, 3% binder, 2% iron powder and 1% water, was the experiment that
succeeded in physico-chemical results of briquette iron niobium, niobium
content reaching over 62% and the levels of contaminants below the standard
specification of ferro niobium.
Keywords: Fines iron niobium, briquettes, zinc stearate, iron powder.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Produção de nióbio no Brasil. ......................................................... 21
Figura 2 - Cenário da produção brasileira de ferro nióbio. .............................. 22
Figura 3 - Exportação brasileira de ferro nióbio. .............................................. 23
Figura 4 - Países importadores de ferro nióbio................................................ 24
Figura 5 - Evolução do preço do ferro nióbio versus a produção. ................... 25
Figura 6 – Etapas de resfriamento, limpeza e fragmentação dos botões da liga
ferro nióbio, antes da etapa de britagem e classificação da liga. ..................... 27
Figura 7 – Etapa de britagem, classificação e armazenamento da liga ferro
nióbio. ............................................................................................................... 28
Figura 8 - Etapa de embalagem da liga ferro nióbio. ....................................... 30
Figura 9 - Britador de mandíbulas de um eixo. ................................................ 32
Figura 10 - Peneira vibratória inclinada “M” modelo 30012/3A. ....................... 33
Figura 11 - Ilustração do processo de briquetagem por compressão simétrica
por ambas às faces. ......................................................................................... 38
Figura 12 - Briquetes produzidos pela prensa hidráulica da Tecnobriq. .......... 40
Figura 13 - Dimensões dos briquetes de ferro nióbio. ..................................... 41
Figura 14 - Fluxograma da metodologia de fabricação dos briquetes. ............ 47
Figura 15 - Ilustração da prensa briquetadeira hidráulica disponibilizada pela
Hoganas para realização dos testes. ............................................................... 48
Figura 16 - Aspectos dos coprodutos: (A) 3 a 10mm, (B) 1 a 5 mm e (C) abaixo
de 2 mm. .......................................................................................................... 50
Figura 17 - Curvas granulométricas dos coprodutos. ...................................... 52
Figura 18 - Briquetes produzidos na formulação do teste 1. ........................... 54
Figura 19 - Briquetes produzidos no teste 2. ................................................... 56
Figura 20 - Briquetes produzidos nos testes 3. ............................................... 58
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Reserva e produção mundial. ......................................................... 21
Tabela 2 - Reserva e produção por empresa................................................... 22
Tabela 3 - Principais aplicações no nióbio. ...................................................... 26
Tabela 4 - Tipos diferentes de aglutinantes. .................................................... 42
Tabela 5 - Proporção de finos de ferro nióbio selecionado. ............................. 44
Tabela 6 - Características do estearato de zinco. ............................................ 46
Tabela 7 - Características do pó de ferro. ........................................................ 46
Tabela 8 - Análise granulométrica dos coprodutos A, B e C. ........................... 51
Tabela 9 - Caracterização química dos coprodutos. ........................................ 52
Tabela 10 - Resultados das análises químicas do teste 01. ............................ 53
Tabela 11 - Resultado das dimensões dos briquetes nos testes 1. ................. 53
Tabela 12 - Resultado da análise química do teste 2. ..................................... 55
Tabela 13 - Resultado das dimensões dos briquetes no teste 2...................... 55
Tabela 14 - Resultado da análise química dos testes 3. .................................. 56
Tabela 15 - Resultado da análise química do teste 3 após oxidação. ............. 57
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................... 14
2. OBJETIVOS .............................................................................................. 17
2.1 Objetivo geral ............................................................................................... 17
2.2 Objetivos específicos .................................................................................... 17
3. JUSTIFICATIVA ........................................................................................ 18
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................... 19
4.1 História do Nióbio ......................................................................................... 19
4.2 Reservas de Nióbio ...................................................................................... 20
4.3 Principais empresas no Brasil exportadoras de ferro nióbio .......................... 22
4.4 Mercado do Nióbio ........................................................................................ 23
4.5 Aplicações da liga ferro nióbio ...................................................................... 25
4.6 Britagem da liga ferro nióbio ......................................................................... 27
4.7 Geração de finos na etapa de britagem da liga ferro nióbio .......................... 30
4.7.1 Britadores de Mandíbulas ...................................................................... 31
4.7.2 Peneira Vibratória .................................................................................. 32
4.8 Briquetagem ................................................................................................. 34
4.8.1 Histórico da briquetagem ....................................................................... 34
4.8.2 Briquetagem no Brasil ........................................................................... 34
4.8.3 Conceitos da briquetagem ..................................................................... 35
4.8.4 Processo de briquetagem ...................................................................... 37
4.8.5 Tipo de briquetes produzidos ................................................................. 40
4.8.6 Briquetagem com aglutinantes .............................................................. 41
5. METODOLOGIA ........................................................................................ 43
5.1 Finos de ferro nióbio ..................................................................................... 43
5.2 Seleções dos finos de ferro nióbio ................................................................ 43
5.3 Caracterização dos finos de ferro nióbio ....................................................... 44
5.4 Caracterização dos briquetes de ferro nióbio ................................................ 45
5.5 Materiais utilizados na fabricação dos briquetes ........................................... 46
5.6 Metodologia para fabricação dos briquetes .................................................. 46
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................ 49
6.1 Caracterizações dos finos de ferro nióbio ..................................................... 49
6.2 Fabricação e composição dos briquetes ....................................................... 52
7. CONCLUSÃO ............................................................................................ 59
8. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................................ 60
9. REFERÊNCIAS ......................................................................................... 61
14
1. INTRODUÇÃO
O nióbio, metal refratário de cor prateada-clara, dúctil, de número atômico 41,
tem sido largamente aplicado na engenharia moderna. As razões para sua
crescente aceitação baseiam-se em três importantes fatores: versatilidade,
vantagens econômicas e disponibilidade de suprimento no longo prazo. Assim,
o nióbio é tido como um elemento químico de transição, usado principalmente
em ligas de aço para a produção de tubos condutores de fluidos.
O referido metal é empregado na fabricação de alguns aços inoxidáveis e em
outras ligas de metais não ferrosos. Estas ligas, devido à resistência
proporcionada pela adição do nióbio, são geralmente utilizadas para a
fabricação de tubos transportadores de água, gás e petróleo a longas
distâncias. O nióbio é versátil, seus usos atuais incluem desde sua composição
na fabricação de aços estruturais e aços para indústria automotiva e até
materiais para motores a jato e turbinas a gás. Encontra ainda importantes
aplicações em ligas metálicas para indústrias químicas, em aços inoxidáveis e
em uma variedade de materiais resistentes ao calor e à corrosão.
Neste sentido, a liga ferro nióbio, geralmente com um teor médio de 66% de
Nb, responde por cerca de 90% do consumo do elemento ao redor do mundo.
Seu consumo é fortemente influenciado por projetos associados à construção
de gasodutos e oleodutos.
O Negócio Nióbio Anglo American (AANb), antiga Mineração Catalão, é uma
das maiores companhias de mineração do mundo, com sede no Reino Unido e
capital aberto em Londres e Joanesburgo. O portfólio abrange empresas de
mineração de metais preciosos e minerais, é líder global em platina e
diamantes, produtora de metais básicos como: cobre, nióbio e níquel e outras
commodities, como fosfato, minério de ferro, carvão metalúrgico e carvão
térmico. As operações de mineração da empresa e sua carteira de projetos
estão localizadas na África do Sul, América do Sul, Austrália, América do Norte
e Ásia.
15
No Brasil, o grupo Anglo American iniciou suas atividades no ano 1973,
possuindo operações de níquel, minério de ferro, nióbio e fosfato, sendo que a
AANb, localizada nos municípios de Ouvidor e Catalão/Goiás, começou sua
produção somente em 1976. Com lucro operacional de 67 milhões de dólares e
vendas de 4.100 toneladas no ano 2013, esta unidade é uma das três maiores
produtoras de nióbio no mundo, exportando o seu produto para as principais
siderúrgicas da Europa, América do Norte e Ásia.
As atividades da indústria metalúrgica e de transformação podem gerar vários
tipos de resíduos metálicos e/ou co-produtos. As iniciativas para a recuperação
destes resíduos metálicos existentes nos processos de despoeiramento,
peneiramento, cominuição e transporte e manuseio gerados pelas indústrias já
vem de longa data. No início, restringiam-se aos metais preciosos, ouro, prata
e platina. Após, outros segmentos aumentaram esta gama de materiais, como
por exemplo, os metais não ferrosos, tais como, estanho, cobre, nióbio e
níquel. Atualmente, a necessidade de recuperação destes metais é motivada
pelo aumento da produção sem perda da qualidade. Assim, várias indústrias
passaram a investir em novas alternativas para solucionar os problemas
decorrentes da sua geração e disposição.
Os co-produtos, materiais abaixo de 10 mm, são produzidos nos processos de
britagem, peneiramento, manuseio e blendagem. Conforme a quantidade e
qualidade dos botões de ligas produzidos, o volume de geração deste material
pode ser bastante elevado. Na linha de produção do ferro nióbio, a etapa de
fragmentação e classificação pode gerar cerca de 95 t/mês, o que representa
cerca de 26% da produção.
Os principais co-produtos do processo de cominuição classificam-se,
basicamente, em três faixas granulométricas: de 3 a 10 mm (A), de 1 a 5 mm
(B) e abaixo de 2 mm (C).
Apesar do volume gerado e do seu teor em nióbio metálico, estes finos
provenientes das etapas anteriormente mencionadas, apresentam ainda
16
perdas significativas no processo de reintrodução na etapa de fusão,
inviabilizando esta alternativa.
A utilização destes finos no processo produtivo de aço, via forno elétrico a arco,
também apresenta perdas, o que ocorre devido à sua rápida oxidação,
transportando o nióbio para a escória, e, consequentemente, reduzindo seu
rendimento metalúrgico.
Na busca de um conceito de produção mais eficiente no requisito de aumento
na incorporação de nióbio no banho metálico, o estudo da possibilidade de
utilização destes finos aglomerados (briquetagem) como insumo configura-se
como uma alternativa bastante atraente.
Neste sentido, faz-se importante esclarecer que a briquetagem consiste na
aglomeração de partículas finas por meio de pressão, com auxílio ou não de
aglomerante, permitindo a obtenção de um produto compacto (SAMPAIO et alii,
2007).
Quando é verificado que o material a ser aglomerado não possui resistência à
compressão e ao impacto, utilizam-se aglutinantes no processo de
briquetagem, sendo que no presente estudo utilizamos o estearato de zinco
(Zn(C18H35O2)2) como aglutinante. As pressões empregadas são normalmente
definidas de acordo com cada tipo de matéria, geralmente são baixas para
evitar uma nova fragmentação das partículas. As forças responsáveis para
coesão das partículas após a compactação devem assegurar que a distância
entre os cristais tornem-se a menor possível. É comum, no entanto, a utilização
de lubrificantes, como água e pó de ferro para reduzir atritos na operação.
Portanto, o presente estudo situa-se no desenvolvimento da tecnologia de
briquetagem para aglomeração destes finos metálicos, buscando uma solução
para agregar valor nestes co-produtos. A solução proposta é o
desenvolvimento de um briquete com as mesmas características físico-química
dos produtos acima de 10 mm.
17
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Apresentar a aplicação do processo de briquetagem na aglomeração dos finos
da liga ferro nióbio nas seguintes faixas: de 3 a 10 mm (A), de 1 a 5 mm (B) e
abaixo de 2 mm (C), buscando as especificações químicas e físicas dos
produtos acima de 10 mm comercializado pelo AANb. E, consequentemente, a
briquetagem irá agregar valor ao produto, uma vez que estes finos são co-
produtos com valor menor de mercado.
2.2 Objetivos específicos
Os objetivos específicos deste relatório são:
i. Apresentar o processo de briquetagem e como este é aplicado a
materiais de granulometria fina para transformá-los em corpos coesos,
através da ligação rígida de suas partículas, por meio de mecanismos
físicos e/ou químicos, conferindo-lhe tamanho e forma adequada ao
uso posterior;
ii. Aplicar a briquetagem aos finos da liga ferro nióbio de modo a produzir
briquetes com tamanho e composição química, conforme a
especificação do produto comercializado pelo Negócio Nióbio Anglo
American.
18
3. JUSTIFICATIVA
Diante da dificuldade encontrada na comercialização dos finos produzidos na
etapa de beneficiamento dos botões de liga ferro nióbio e de sua
desvalorização, percebeu-se a possibilidade, através do processo de
briquetagem, de reverter os problemas apontados.
Para tanto, foi realizado um levantamento dos locais em que produzem os finos
em questão. Neste tocante, os botões da liga ferro nióbio formados no
processo de metalurgia, passam por etapas de fragmentação e classificação
que são realizadas por três britadores de mandíbulas e duas peneiras,
posteriormente sendo o produto armazenado em silos para a preparação dos
lotes para a expedição do produto final.
Nos referidos processos, pode-se perceber ainda que na transferência destes
produtos em correias transportadoras e em seu armazenamento há uma
geração de finos em razão da queda dos mesmos.
Ademais, o processo de blendagem também contribui para a geração de finos,
sendo que seu reprocessamento acontece num ponto específico do
beneficiamento para adequação de sua especificação química.
Diante de tais processos, existe uma geração de 26% de materiais abaixo de
10 mm. As faixas granulométricas A, B e C, fazem parte de uma gama de
produtos ofertados pelo Negócio Nióbio Anglo American ao mercado externo
de ferro nióbio. Entretanto, quando por diversos fatores, principalmente a
aplicação e rendimento metalúrgico influenciam na demanda dos produtos, eles
tendem a baixar no mercado, repercutindo diretamente na venda dos mesmos.
Assim, o objetivo da implantação deste processo é promover a aglomeração
destas faixas granulométricas, quais sejam, menores que 10 mm nas mesmas
condições físico-químicas dos produtos maiores 10 mm.
19
4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4.1 História do Nióbio
Em 1801, O químico inglês Charles Hatchett foi reconhecido oficialmente como
o descobridor do elemento químico nióbio (número atômico 41), sendo que
somente em 1905, o químico alemão W. Von Bolton produziu pela primeira vez
o nióbio em estado puro, o que possibilitou a busca por aplicações para o
elemento.
O nióbio é um sólido metálico, macio, dúctil, de elevado ponto de fusão (um
dos maiores do quadro periódico) que é resistente à corrosão devido à
formação de uma película superficial de óxido, chamada de camada de
passivação. Quando combinado, exibe vários estados de oxidação, sendo o +5
o mais comum. Ao submetê-lo à temperatura ambiente, o metal não reage com
hidrogênio, ar, água ou ácidos, exceto o fluorídrico e sua mistura com o ácido
nítrico. Sob aquecimento, reage com a maioria dos elementos não metálicos,
gerando produtos que frequentemente são intersticiais e não estequiométricos.
Nessas condições, também é resistente ao ataque de bases fundidas, mas não
a ácidos minerais. No entanto, foi somente a partir da década de 1950, com a
corrida aeroespacial durante a Guerra Fria, que o interesse pelo metal e suas
aplicações cresceram exponencialmente (SOUSA et alii, 2013).
As aplicações do nióbio na indústria moderna são principalmente, em aços
microligados ou “HSLA” (high strength low alloy), aços inoxidáveis e superligas,
dentre outras aplicações. O consumo em aços microligados supera 80% da
demanda total de nióbio (DAMASCENO, 2006). Segundo Mendes (2005), os
estudos realizados na Universidade de Sheffield na Inglaterra e na British Steel
nos EUA, tornaram (em 1958) o aço microligado uma realidade industrial
quando a Great Lakes entrou no mercado, com uma série de aços contendo
cerca de 400g de nióbio por tonelada. A adição de nióbio e a fabricação
controlada do aço propiciam o refino da microestrutura, obtendo maior
resistência mecânica, tenacidade, soldabilidade e conformabilidade.
20
O metal nióbio é componente de diversos materiais e de equipamentos de
última tecnologia, como tomógrafos, dispositivos óticos e ligas supercondutoras
(DAMASCENO, 2006). As propriedades físico-químicas do nióbio são
semelhantes às do tântalo, por esta razão, eles tendem a ocorrerem juntos na
natureza e separá-los é muito difícil. Neste sentido, um dos métodos de
separação consiste em utilizar metil-isobutil-cetona em meio ácido
(hidrometalurgia). Esse procedimento permite isolar o pentóxido de nióbio
(Nb2O5) que pode ser reduzido pelo alumínio (aluminotermia), gerando nióbio e
óxido de alumínio (SOUSA et alii, 2013).
4.2 Reservas de Nióbio
A descoberta da maior jazida mundial de pirocloro foi localizada no Brasil no
começo da década de 1950, pelo geólogo brasileiro Djalma Guimarães
(SOUSA et alii 2013).
O nióbio é um elemento traço na crosta terrestre, com teores em minérios que
variam entre 0,3 a 1% de Nb2O5, podendo em algumas jazidas no Brasil, atingir
teores excepcionais da ordem de 3% Nb2O5. O pirocloro de fórmula química
(Ca,Na)2(Nb,Ti,Ta)2O6(OH,F,O) e a columbita que é uma mistura isomórfica
entre a niobita que possui a fórmula (Fe,Mn)(TaNb)2O6, são os principais
minerais desse elemento metálico. Atualmente a produção mundial nióbio
(90%) provém essencialmente do pirocloro (MENDES, 2005).
No que se refere ao nióbio, conforme dados do DNPM de 2012, o Brasil é
detentor da maior reserva mundial, estando distribuídas entre os estados de
Minas Gerais, Amazonas e Goiás, sendo aproximadamente 10.565.750 t
(reserva lavrável em pirocloro contido no minério), e, em segundo lugar temos
o Canadá com aproximadamente 200,00 t. O Brasil também é o maior produtor
mundial de nióbio, com produção anual em torno de 82.214 t (referentes à
Nb2O5 contido no concentrado), como pode ser observado na tabela 1.
21
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
3539 40 38 39
58
68
8186
89
63 65
82
Mil
t/an
o
Ano
Produção no Brasil
Tabela 1 - Reserva e produção mundial.
Discriminação Reservas (t) Produção (t)
Países 2012 2010 2011 2012 (%)
Brasil 10.565.750 63.329 64.657 82.214 93,52
Canadá 200.000 4.400 4.630 5.000 5,69
Outros Países nd 520 732 700 0,79
Total 10.765.750 68.249 70.019 87.914 100,00
FONTE: DNPM, 2012.
A figura 1 mostra o desempenho da produção do nióbio no período de 2000 à
2012.
Figura 1 - Produção de nióbio no Brasil.
FONTE: DNPM, 2012.
Pela tabela 2, pode-se notar que a ANNb possui a terceira maior reserva de
nióbio, em torno de 16.000 milhares de toneladas com uma expectativa de vida
da mina de aproximadamente 20 anos. Nota-se ainda a posição privilegiada
das reservas brasileiras, que na maioria são minas a céu aberto, enquanto que
no Canadá, as minas são subterrâneas.
22
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2006 2007 2008 2009 2010 2011
65,88671,676
81,591
48,888
77,24681,860
t/an
o
Ano
Produção brasileira de FeNb
Tabela 2 - Reserva e produção por empresa.
Descrição CBMM Niobec
Anglo
American
Reservas (milhares
toneladas) 500.000,00 45.716,00 16.000,00
Contendo kg Nb2O5/t 18,90 3,20 7,25
Produção 2010 ferro
nióbio 64.535,00 6.522,00 6.164,00
Vida esperada da Mina
(anos) 400+ 40+ 20+
Localização
Araxá / Mina
Gerais
Quebec /
Canadá
Ouvidor /
Goiás
Tipo de mina Céu Aberto Subterrânea Céu Aberto
FONTE: Silveira, 2013.
4.3 Principais empresas no Brasil exportadoras de ferro nióbio
A maior parte da produção interna brasileira de nióbio é voltada para o
mercado externo, conforme ilustra a figura a 2.
Figura 2 - Cenário da produção brasileira de ferro nióbio.
.
FONTE: Anuário Estatístico, 2012.
23
0
20
40
60
80
2006 2007 2008 2009 2010 2011
59,345
71,856 72,771
45,391
66,948 70,009
t/an
o
Ano
Exportações brasileira de FeNb
A Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração - CBMM é o maior produtor
brasileiro, único fornecedor do mercado doméstico e o maior exportador. As
reservas e a fábrica da companhia estão localizadas na região de Araxá/MG. O
grupo empresarial britânico Anglo American possui reservas e duas plantas de
concentração em Goiás, sendo elas na região de Ouvidor e Catalão. A AANb
disponibiliza todo seu produto para exportação.
4.4 Mercado do Nióbio
Na AANb, os produtos transferidos e comercializados entre a mina e a usina
metalúrgica são os concentrados contendo 58% Nb2O5 e liga ferro nióbio
standard, base 65% Nb contido. No cenário mundial, o Brasil destaca-se como
território detentor de grandes reservas de minério de nióbio de alto teor (cerca
de 94% do total mundial), além de um enorme potencial de recursos a ser
definido, sendo também, o principal produtor e exportador de nióbio.
O produto mais exportado pelo Brasil é a liga ferro nióbio, com mais de 90%
das exportações. Em 2011, o total exportado foi de 70.009 toneladas, conforme
figura 3, com receita para o país de US$ 1,8 bilhão.
Figura 3 - Exportação brasileira de ferro nióbio.
FONTE: Anuário Estatístico, 2012.
24
30%
20%15%
15%
9%5% 6%
Países Baixos
China
Cingapura
Estados Unidos
Japão
Coréia do Sul
Outros Países
Os principais países importadores da liga ferro-nióbio foram os Países Baixos
(Holanda), China, Cingapura, Estados Unidos, Japão e Coréia do Sul,
conforme figura 4.
Figura 4 - Países importadores de ferro nióbio.
FONTE: Anuário Estatístico, 2012.
O preço do nióbio está diretamente relacionado ao comportamento da
siderurgia e à demanda mundial pelo metal, que por sua vez está associada à
realização de grandes projetos que utilizam aços fortalecidos pelo nióbio, como
gasodutos, refinarias, plataformas de exploração de petróleo, entre outros.
Conforme a figura 5, observa-se que a partir do ano 2007 houve um crescente
aumento de preço do nióbio, o que foi ocasionado em razão da elevada
demanda da indústria siderúrgica chinesa, da realização de novos
investimentos e da renovação dos contratos. Neste sentido, a figura 5 mostra a
evolução dos preços de ferro nióbio no mercado externo comparado com a
produção do mesmo.
25
35 39 40
38 39 5
8 68 8
1 86 89
63 65 8
2
13,3 13,2 12,8 12,6 12,4 13,5 13,5
22,8
33,0
43,3
34,4
39,8 38,8
00
05
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
US$
/kg
Mil
t/an
o
Ano
Produção no Brasil Preço Médio (US$/kg)
Figura 5 - Evolução do preço do ferro nióbio versus a produção.
.
FONTE: DNPM, 2012.
4.5 Aplicações da liga ferro nióbio
O ferro nióbio é uma liga de ferro utilizada para adicionar nióbio aos aços,
conferindo a eles resistência mecânica maior, menor peso e custo reduzido.
Além disso, preserva características desejáveis do aço, tais como
soldabilidade, tenacidade e conformabilidade (SILVEIRA, 2013). Dentre estes
aços, pode-se destacar o Aço de Alta Resistência de Baixa Liga (ARBL) ou, em
inglês, ferrroniobium HSLA.
A quantidade de nióbio necessária para produzir melhorias significativas nas
propriedades mecânicas do produto é mínima. Os aços microligados, assim
denominados, formam um grupo de ARBL, em que geralmente o nióbio
adicionado é de 400 g/t de aço.
Segundo Silveira (2013), os aços microligados são muito utilizados na
construção civil, construção de oleodutos e gasodutos, nas plataformas de
exploração de petróleo em águas profundas, na indústria naval e automotiva.
Cita-se ainda, a utilização desses aços microligados na fabricação de reatores
nucleares e de trilhos ferroviários.
26
Destaca-se ainda, outra importante aplicação do nióbio, que é na fabricação de
aços inoxidáveis. Neste grupo, o nióbio garante melhor desempenho em
temperaturas elevadas e contribui para neutralizar o efeito do carbono e do
nitrogênio, garantindo assim maior durabilidade.
O nióbio vem encontrando também bastante campo na produção de superligas
contidas em materiais projetados para funcionar por longos períodos em
atmosfera oxidante e corrosiva a temperaturas acima de 650º C. Essas
superligas combinam níquel, cromo, ferro e nióbio, como a INCONEL 718, mas
podem conter outros elementos e variadas proporções, dependendo com o
aplicativo desejado, sendo elas também utilizadas em equipamentos de
combustão, núcleo de reatores nucleares, peças de foguetes, componentes de
motores a jato e motores militares, na indústria petroquímica entre outros
(DNPM, 2012).
A este propósito, a tabela 3 mostra as principais aplicações do nióbio no mundo
e nota-se que a AANb tem como sua principal aplicação os aços microligados,
aços inoxidáveis e aços resistentes ao calor, representando estas aplicações
em 90% da participação de mercado, para o ferro nióbio standard (60% Nb
contido).
Tabela 3 - Principais aplicações no nióbio.
Produto Produtores Participação
(%) Aplicações Mercados
Ferro nióbio (HSLA FeNb)
60 Nb contido
CBMM Anglo American IAMGOLD/Niobe
c
90.0%
HSLA Aço Inoxidável
Aços Resistentes ao
Calor
Indústria Automotiva Engenharia Pesada e
Infraestrutura Setor
Petroquímico Usinas de Energia
Oleodutos e Gasodutos
Ferro nióbio Vacuo (VG
FeNb) 99% Nb Contido
CBMM 3.0% Superligas
Indústria Aeroespacial
Setor Petroquímico
27
Nióbio Metálico
e Ligas
50 - 65% Nb Contido CBMM 3.4%
Supercondutores
Aceleradores de Partículas
Ressonância Magnética
FONTE: Silveira, 2013.
4.6 Britagem da liga ferro nióbio
O processo de britagem da liga ferro nióbio se inicia no momento em que a
etapa de fusão (metalurgia) disponibiliza os botões da liga no pátio de
resfriamento, no qual cada botão da liga deve permanecer por
aproximadamente 48 horas ao ar livre a fim de que ocorra seu resfriamento.
Após este período, o botão de liga é encaminhado para o setor de jateamento
de granalha, onde deverá ser realizada a limpeza superficial do botão (remoção
da casca de areia de sílica, utilizada para forração dos cadinhos), conforme
ilustra figura 6.
Figura 6 – Etapas de resfriamento, limpeza e fragmentação dos botões da liga
ferro nióbio, antes da etapa de britagem e classificação da liga.
FONTE: Autoria própria.
28
Realizada a limpeza do botão, o mesmo é destinado ao martelo pneumático
para primeira fragmentação. A figura 6 mostra este processo de fragmentação,
onde se busca tamanhos inferiores a 80% do topsize da alimentação do
britador primário para evitar obstrução do britador.
As próximas etapas da preparação do produto final possuem mais três estágios
de britagem e dois de classificação, conforme a figura 7.
Figura 7 – Etapa de britagem, classificação e armazenamento da liga ferro
nióbio.
FONTE: Autoria própria.
O transporte da liga fragmentada para a calha vibratória, que, por sua vez,
alimenta o britador primário, é realizado por empilhadeira modelo Hyster 155. O
29
britador primário BP - 01 modelo 6240 realiza uma redução 3:1, onde seu
produto é transferido, através de correia transportadora, para a classificação na
peneira vibratória primária modelo M-30012/2A, com dois decks de separação,
sendo o 1° deck com abertura de 50 mm ou 30 mm dependo do pedido do
cliente, o 2° deck tem abertura de 20 mm.
Assim, o material retido (oversize) na primeira malha alimenta o britador
secundário BS - 01 modelo 4535 que realiza redução de 5:1, onde seu produto
é transportado pelas correias transportadoras TC-03, TC-04 e TC-02, para
novamente alimentar a peneira vibratória primária. O oversize do segundo deck
alimenta o britador terciário BT - 01 modelo 4230 que realiza redução 8:1, onde
seu produto utiliza a mesma rota do produto do britador secundário. O
undersize da peneira vibratória primária é transportado pela correia elevatória
tipo flexwell para alimentação da peneira vibratória secundária modelo M-
30012/3A, com três decks de separação, sendo o 1° deck com abertura de 10
mm, 2° deck com abertura de 3 mm e o 3° deck com abertura de 2 mm. O
oversize do 1° deck abastece os silos 02 e 03, através da correia
transportadora TC-05, na faixa granulométrica de 10 a 30 ou 10 a 50 mm.
O oversize do 2° deck abastece os silos 06 a 09, utilizando as correias
transportadoras TC - 06 e TC - 07, na faixa granulométrica de 3 a 10 mm. O
oversize do 3° deck abastece o silo 04 através de uma calha, na faixa
granulométrica de 2 a 3 mm. O undersize da peneira vibratória abastece os
silos 01 e 05 também utilizando uma calha com bifurcação no sentido dos silos,
alimentando os dois simultaneamente, com material na faixa granulométrica de
0 a 2 mm. Todos os silos de armazenamento possuem capacidade de 30 t.
Atualmente, a etapa de britagem de liga ferro nióbio possui uma geração de
finos (abaixo de 10 mm) em torno de 95 t/ano, o que representa 26% da
produção.
A formação dos lotes de ferro nióbio é realizada através do processo de
blendagem, no qual se utiliza os silos de armazenamento 01 a 09 através da
correia transportadora TC – 08. Este processo busca o atendimento total de
30
todas as características químicas e físicas solicitadas nos pedidos dos clientes.
A correia elevatória EL - 02 (flexwell) transporta o material blendado para o silo
de embalagem, onde será realizado o condicionamento do material em big
bag’s de 1 t, latas de 200kg ou latas de 20kg, conforme demonstrado na figura
8. Posteriormente, o material é etiquetado, embalado e despachado para o
cliente.
Figura 8 - Etapa de embalagem da liga ferro nióbio.
FONTE: Autoria própria.
4.7 Geração de finos na etapa de britagem da liga ferro nióbio
Quando uma partícula é submetida a esforços mecânicos superiores à sua
resistência à ruptura, ocorre a propagação de trincas já existentes e a iniciação
de novas trincas em seu interior, o que causa a fragmentação da partícula. Os
esforços mecânicos aplicados podem ser normais (compressão ou tração) ou
tangenciais (cisalhamento). A resposta de qualquer sólido à aplicação de tais
esforços se dá na forma de deformações, às quais podem ser classificadas
como elásticas ou plásticas.
Na indústria, o processo de britagem é entendido como a etapa responsável
pela cominuição de material acima de 25 mm (1”). Entretanto, na atualidade, os
britadores têm demonstrado grande aplicabilidade na cominuição de partículas
com granulometrias cada vez mais finas. Portanto, hoje é comum definir a
31
britagem como a cominuição realizada em equipamentos nos quais as
partículas são carregadas diretamente pelas partes móveis do mesmo.
As principais diferenças entre os vários equipamentos estão associadas aos
métodos de aplicação de cargas e aos aspectos mecânicos da aplicação
desses esforços a diferentes tamanhos de partículas. Quando a partícula
possui maiores dimensões, a energia necessária para fraturar cada partícula
individual será alta, embora a energia por unidade de massa seja tipicamente
baixa. Conforme o tamanho da partícula vai diminuindo, a energia necessária
para fraturar uma partícula diminui, mas a energia por unidade de massa
aumenta rapidamente. Portanto, os equipamentos que geralmente são
utilizados na cominuição da fração grosseira, necessitam ser robustos e de
grande porte, enquanto aqueles usados na cominuição da fração fina devem
ser capazes de distribuir energia em um volume relativamente grande (NEVES
e TAVARES, 2004).
Neste tocante, a britagem consiste da quebra de partículas principalmente pela
ação de esforços compressivos ou de impacto. Os esforços compressivos são
aplicados, em geral, por meio do movimento periódico de aproximação e
afastamento de uma superfície móvel contra outra fixa. Esse é o caso dos
britadores de mandíbulas, britadores giratórios e britadores cônicos
(HONÓRIO, 2010).
4.7.1 Britadores de Mandíbulas
Os britadores de mandíbulas são utilizados em britagens primárias, podendo
ser aplicados também em britagens secundárias em algumas instalações.
Possuem várias dimensões, podendo ser confeccionados com um ou dois
eixos. O mecanismo de quebra é por compressão, onde a mandíbula móvel em
movimento de “vai e vem” comprime o material contra a mandíbula fixa.
A diferença básica entre britadores de um e de dois eixos é o tipo de
movimento. O britador de um eixo excêntrico faz um simples movimento de “vai
e vem” com a mandíbula móvel contra a mandíbula fixa, enquanto o de dois
eixos tem um movimento excêntrico e oscilatório dando um aspecto de
32
“mastigação” na forma da britagem. Os britadores de um eixo são mais
robustos, sendo assim, mais utilizados na maioria das vezes (METSO, 2014).
Figura 9 - Britador de mandíbulas de um eixo.
FONTE: Manual Metso, 2014.
4.7.2 Peneira Vibratória
Segundo Luz et alii (2004), o processo de peneiramento consiste da separação
de uma população de partículas em duas frações de tamanhos diferentes,
mediante a sua apresentação a um gabarito de estrutura fixa e pré-
determinada. Cada partícula tem apenas as possibilidades de passar ou ficar
retida. Entende-se por classificação, a separação de um material em dois ou
mais tamanhos, estando limitados por uma fração superior e outra inferior
definida por uma determinada malha e que possua uma abertura pré-
determinada. O material retido na tela da peneira é denominado oversize e o
passante, undersize.
Ainda segundo os autores supramencionados, o movimento vibratório da
peneira vibratória é caracterizado por impulsos rápidos, normais à superfície,
de pequena amplitude (1,5 a 25 mm) e de alta frequência (600 a 3.600
movimentos por minuto), sendo produzidos por mecanismos mecânicos ou
elétricos. As peneiras vibratórias podem ser divididas em duas categorias:
aquelas em que o movimento vibratório é praticamente retilíneo, num plano
33
normal à superfície de peneiramento, chamado de movimento linear; e aquelas
em que o movimento é circular ou elíptico neste mesmo plano, podendo
trabalhar com inclinação nula (peneiras horizontais) e com inclinação que
variam de 20º até inclinações negativas como as peneiras denominadas de
desaguadoras. Estas peneiras são as de uso mais frequente em mineração,
sendo muito empregadas nos circuitos de britagem e de preparação de minério
para os processos de concentração. A sua capacidade varia entre 50 a 200
t/m2/mm de abertura/24 h.
Figura 10 - Peneira vibratória inclinada “M” modelo 30012/3A.
FONTE: Manual Metso, 2014.
34
4.8 Briquetagem
4.8.1 Histórico da briquetagem
Em 1848 nos EUA, Willian Easby recebeu a patente relacionada à
briquetagem, onde conseguiu formar aglomerados sólidos de tamanho e forma
variados, a partir de frações finas de qualquer tipo de carvão mineral, por meio
da pressão exercida sobre esse material. Desta forma, foi possível agregar
valor em materiais de pequeno, ou quase nenhum, valor, podendo ser
aplicados em máquinas a vapor, forjas, culinária e outras aplicações,
possibilitando a recuperação de grande parte dos finos considerados rejeitos
nos processos de beneficiamento de carvão (CARVALHO e BRINCK, 2010).
A primeira aplicação industrial do processo desenvolvido por Willian Easby foi
ao final do século XIX durante a crise econômica nos Estados Unidos, na
fabricação de briquetes de carvão através dos finos gerados no processamento
do carvão e 6% de asfalto fundido, pois estes finos não eram aproveitados
economicamente, e o produto final deste processo era encaminhado para
comercialização (CARVALHO e BRINCK, 2010).
4.8.2 Briquetagem no Brasil
Segundo Carvalho e Brinck (2010), a Companhia Siderúrgica Belgo Mineira
(CSBM) localizada em João Monlevade/Minas Gerais, foi a primeira empresa a
ter iniciativas de utilização industrial do processo de briquetagem na década de
60, através da parceria com a empresa alemã Humboldt, que utilizou uma
prensa para a aglomeração de finos de carvão vegetal.
Ainda segundo os referidos autores, na região da Grande Vitória/Espirito Santo,
a Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST), iniciou em 1994 a operação de
uma unidade piloto para fabricação de 20.000 t/mês de briquetes de lama de
aciaria e outros resíduos provenientes da produção do aço.
35
4.8.3 Conceitos da briquetagem
Pode-se afirmar que a aglomeração de vários produtos pode ser realizada
através de diversos processos, como, por exemplo, a pelotização, sinterização
e briquetagem. Neste sentido, a briquetagem foi escolhida como o melhor
processo a ser utilizado no desenvolvimento da aglomeração em razão do seu
baixo custo/beneficio. Dito isto, Buzin (2009) ratifica mencionando que:
A briquetagem consiste na aplicação de pressão na mistura de finos
de resíduos com objetivo de obter um corpo compacto de forma pré-
definida. Neste processo são utilizados moldes ou matrizes de
tamanho e forma convenientes e pode ser executado com auxílio ou
não de aglutinantes, dependendo da matéria-prima empregada e das
propriedades requeridas ao elemento constituído, denominado
briquete.
Feitas estas considerações, tem-se que os parâmetros esperados para o
briquete são: resistência mecânica, resistência ao impacto, baixa
higroscopicidade, alta densidade, boas propriedades de queima e alto poder
calorífico.
Segundo Sampaio et alii (2007), a definição da granulometria fina na indústria
de processamento mineral depende do tipo de processo envolvido. Desta
forma, no beneficiamento do carvão são consideradas partículas finas aquelas
que possuem tamanho inferior a 0,6 mm. Ao comparamos com outro
beneficiamento, por exemplo, o minério de ferro, a fração fina não aproveitada
pelo processo de flotação pode encontrar-se em uma granulometria inferior a
20 μm. Assim, não é possível generalizar o conceito de granulometria fina sem
considerar o processo de beneficiamento e o minério envolvidos.
Segundo Carvalho e Brinck (2010), a adoção de um processo para
aglomeração de um determinado material de granulometria fina requer uma
análise acurada e extenuante, considerando parâmetros que definem as
características físico-químicas do material, a produção anual de material a ser
processado, o investimento, os custos operacionais, entre outros.
36
Dessa maneira, Carvalho e Brinck (2010) afirmam que o processo de
aglomeração busca a transformação das características granulométricas de um
material, permitindo o seu uso posterior. Os empregos mais frequentes são:
- Minérios ou concentrados de granulação fina, sem causar prejuízos à
permeabilidade da carga e às condições de reação gás-sólido nos fornos
metalúrgicos, especialmente nos fornos verticais;
- Resíduos ou subprodutos finos de outros processos mineiros e
metalúrgicos, para sua reutilização, ou reciclagem, de forma adequada,
interna e/ou externamente;
- Resíduos metálicos (cobre, ferro, titânio etc.) e outros materiais (papel,
algodão, madeira e outros) para transporte e/ou reciclagem.
A operação de mistura dos finos da liga ferro nióbio com os aglutinantes devem
ser cuidadosamente executada para que se obtenha uma uniformidade de
composição e que a distribuição do aglutinante ocorra de forma homogênea em
toda a superfície do material a ser briquetado. Estes cuidados são necessários
à manutenção da qualidade do briquete e da resistência mecânica dos
processos onde este será aplicado.
Carvalho e Brinck (2010), afirmam que a umidade de mistura é um dos
parâmetros mais importantes para fabricação dos briquetes, onde a adição de
água na briquetagem só não é realizada quando a substância aglomerante se
apresenta na forma de solução aquosa ou como um fluído.
Outro parâmetro importante é a temperatura de secagem que está ligada a
resistência mecânica do briquete. Caso o briquete seja submetido à secagem a
temperatura ambiente, ele irá apresentar baixa resistência mecânica,
entretanto quando submetido à temperatura elevada, ou seja, acima de 400°C,
obter-se-á uma maior resistência mecânica.
Da mesma maneira, Carvalho e Brinck (2010) afirmam que nos briquetes
endurecidos a temperaturas superiores a ambiente as impurezas do minério e
37
do próprio constituinte principal são responsáveis pela ligação entre as
partículas. Essa ligação pode ser realizada por meio dos seguintes processos
de:
- Fusão incipiente do constituinte principal;
- Difusão e recristalização do constituinte principal;
- Escorificação ou reação química;
- Endurecimento ou cristalização do constituinte principal.
4.8.4 Processo de briquetagem
Para que o processo de briquetagem de partículas com granulometria fina seja
realizado com sucesso nas máquinas tipo prensa, as forças de atração
molecular de Van der Waals devem apresentar forte ação na união das
partículas. Todavia, somente quando a distância entre as partículas é reduzida
pela ação de uma força externa elevada é que tais forças se tornam efetivas
(CARVALHO e BRINCK, 2010).
Segundo Buzin (2010), o processo de briquetagem pode ser realizado em
prensas de rolos (onde os rolos são alimentados continuamente), extrusão
contínua e as prensas hidráulicas (onde os moldes são preenchidos em
batelada).
Para o desenvolvimento do briquete, foi utilizada uma prensa briquetadeira
hidráulica fornecida pela empresa Hoganas do Brasil Ltda, no período entre
maio e junho de 2013. Durante o procedimento, notou-se a necessidade de
realizarmos algumas alterações no processo de briquetagem, como por
exemplo:
Realizar blendagem com os demais dos finos, a fim de facilitar a
aglomeração dos grãos e reduzir o desgaste demasiado da ferramenta
(pistão e câmara de compactação);
Reduzir as adições de aglutinante e pó de ferro, visando adequação dos
elementos químicos do briquete;
38
Realizar uma pré-queima no briquete antes de efetuar a análise química,
objetivando de retirar o carbono volátil;
Aumentar o tempo de secagem dos briquetes antes da armazenagem.
Estas alterações favoreceram principalmente a operacionalidade da
briquetadeira (reduzindo seu desgaste e aumentando a produtividade) e o
atendimento aos requisitos físico-químicos solicitados no projeto (melhorando
os controles dos insumos e procedimentos pós-compactação).
A prensa briquetadeira hidráulica opera pelo sistema de compressão simétrica
por ambas as faces (figura 11) através de dois cilindros hidráulicos reforçados.
Com isso, são gerados briquetes mais densos e de compactação uniforme. O
processo briquetagem dos finos de ferro nióbio é realizado através da
prensagem a frio, que posteriormente é transferida a uma tela de peneiramento
para remoção dos finos, após, os mesmos são empilhados e encaminhados
para a área de cura com a finalidade de adquirir maior resistência mecânica
antes de ser transportado para o destino final.
Figura 11 - Ilustração do processo de briquetagem por compressão simétrica
por ambas às faces.
FONTE: Tecnobriq, 2014.
É preciso ressaltar que Carvalho e Brinck (2010) explicam que para fabricar
briquetes com boa resistência mecânica depende, entre outras variáveis, da
qualidade química e física do material e do aglutinante. Entretanto, os
principais fatores a determinar essa quantidade de aglutinante são a superfície
específica do material e a quantidade de partículas finas ou grossas. Quanto
39
menor forem essas, menor será a quantidade de aglutinante necessária para
gerar um briquete de boa qualidade.
Ainda segundo os autores, o controle da umidade do material antes da adição
do aglutinante é fator importante para processo de aglomeração. A umidade
ideal depende do material e do tipo de aglutinante utilizado, além de influenciar
o valor da pressão a ser aplicada. Cuidados no controle desta variável no
processo garante estabilidade e otimização do mesmo.
A etapa da mistura no processo de briquetagem é o ponto mais importante em
sua fabricação, momento em que se utiliza prensa hidráulica. Para isso, é
fundamental que dentro da câmara de mistura o aglutinante esteja distribuído
uniformemente por toda superfície do material a ser aglomerado, garantindo
assim a uniformidade dos briquetes.
O misturador deverá ser dimensionado de modo que o tempo de
residência da mistura no equipamento não seja elevado. Caso a
mistura não seja suficientemente seca no condicionador entre o
misturador e a prensa, os gases (na maioria das vezes, vapor d'água)
presos nos briquetes sofrem uma forte compressão. Quando os
briquetes deixarem a prensa e a pressão for relaxada, os gases
expandem, causando fraturas no briquete.” (CARVALHO e BRINCK,
2010).
Após o processo de mistura, o material a ser compactado é alimentado
lateralmente por uma rosca sem fim, onde ocorre a compressão simétrica de
ambas as faces do material dentro do molde por dois cilindros hidráulicos
reforçados. Com isso, são gerados briquetes mais densos e de compactação
uniforme. Após a compactação uma peça frontal ao êmbolo abre e expulsa o
briquete quando a pressão desejada é atingida.
Mendes (2005) afirma que a definição das propriedades do material a ser
briquetado permite compreender não só o valor máximo da pressão, mas
também a taxa de compactação exigida pelo material. O conhecimento do
coeficiente de atrito do material permite antecipar o comportamento do mesmo,
40
no momento da saída do briquete e também se a superfície dos briquetes
úmidos poderá ser ou não danificada durante a queda.
No que se refere à escolha do equipamento para o material a ser briquetado,
Carvalho e Brinck (2010) esclarecem que a forma das cavidades do
equipamento e, consequentemente, do briquete, é função da susceptibilidade
do material à compactação. Para materiais que apresentam dificuldade de
compactação são utilizadas formas arqueadas, eliminando o plano de divisão
dos briquetes, ocorrendo então uma distribuição mais uniforme da pressão.
Essa distribuição mais uniforme permite a utilização de pressões mais
elevadas. Entretanto, tal procedimento pode provocar a redução da vida útil
dos elementos de compactação da prensa.
4.8.5 Tipo de briquetes produzidos
Os briquetes são resultados da aglomeração e compactação dos finos de ferro
nióbio beneficiados. A figura 12 mostra um briquete produzido pela prensa
briquetadeira hidráulica e a figura 13 mostra suas dimensões.
Figura 12 - Briquetes produzidos pela prensa hidráulica da Tecnobriq.
FONTE: Autoria própria.
41
Forma: Cilíndrica
Diâmetro: 35 mm
Comprimento: 30 a 50 mm
30 a 50 mm
35 mm
Figura 13 - Dimensões dos briquetes de ferro nióbio.
Fonte: Autoria própria.
Os briquetes de ferro nióbio são constituídos dos finos gerados na etapa de
britagem da liga com teor de Nb (65- 67%) e Fe (25-30%). Não é necessária a
adição de agente redutor, pois o material de interesse neste caso são os
elementos de liga, os quais já se encontram na forma metálica. É necessário
extremo cuidado ao processá-lo, para que não ocorram contaminações com
outros materiais.
4.8.6 Briquetagem com aglutinantes
Quando o material a ser aglomerado não possui resistência à compressão e ao
impacto deve-se utilizar aglutinante em sua composição para realizar sua
compactação. Em resíduos siderúrgicos normalmente é empregado um
aglomerante composto de cal e melaço de cana. Pode-se também citar outros
aglomerantes como o silicato de sódio, o lignosulfonato e as soluções de
dextrina. Os briquetes produzidos com aglutinantes são normalmente
produzidos em baixas pressões, de maneira a evitar uma nova fragmentação
das partículas.
42
Segundo Bagatini (2011), o aglomerante pode ser de natureza orgânica ou
inorgânica. Pode-se citar como exemplo de aglomerantes orgânicos os
poliméricos (resina epoxídica, resina acrílica, cola, mastique) e os betuminosos
(alcatrão, asfalto, derivados da destilação do petróleo). O gesso, a cal
hidratada, o cimento Portland e a bentonita são os aglomerantes mais
utilizados nos processo de aglomeração.
Diante disto, Carvalho e Brinck (2010), afirmam que é importante observar que
na mistura os aglutinantes podem ser divididos de acordo com sua função,
podendo ser classificado como: matriz, filme ou aglutinantes químicos,
conforme mostrado na tabela 4.
Tabela 4 - Tipos diferentes de aglutinantes.
Tipo Matriz Tipo Filme Aglutinantes Químicos
Alcatrão Água Ca(OH)2 + Melaço
Asfalto de petróleo Silicato de sódio Silicato de sódio + CO2
Cimento Portland Lignosulfonatos Epóxies
FONTE: Carvalho e Brinck, 2010.
Cabe lembrar que os aglutinantes do tipo matriz incitam um embutimento das
partículas dentro de uma fase substancialmente contínua. Os aglutinantes do
tipo filme apresentam função semelhante às colas adesivas e depende da
evaporação da água ou de algum solvente para desenvolver uma maior
resistência mecânica. Os aglutinantes químicos podem ser utilizados tanto
como matriz ou como filme.
43
5. METODOLOGIA
A metodologia adotada neste estudo será apresentada dentro deste item, bem
como os dados referentes às materiais primas e os procedimentos executados.
5.1 Finos de ferro nióbio
Os finos de ferro nióbio são oriundos do setor de expedição e provenientes dos
processos de cominuição e classificação, nas transferências de correias
transportadoras e blendagem de produtos fora de especificação química.
Na etapa de cominuição e classificação os finos são gerados pelas forças de
contato que geram fraturas por impacto, clivagem e abrasão. Na transferência
de correias, o produto se fragmenta principalmente pela fratura por impacto
devido às diversas quedas durante o percurso de beneficiamento. Quando o
botão de liga ferro nióbio é processado e armazenado nesta etapa, e é
constatado que o mesmo está fora de especificação, então, este produto
deverá ser embalado e aguardará sua retomada num rigoroso processo de
blendagem sendo-o inserido após o peneiramento primário (TC-09). Desta
forma, este material sofrerá novamente fraturas por impacto nas transferências
entre correias e na queda durante o armazenamento nos silos, o que
consequentemente aumenta a geração de finos.
5.2 Seleções dos finos de ferro nióbio
As seleções das amostras foram realizadas de forma aleatória dentro dos lotes
de finos disponíveis no estoque da expedição, no qual foram escolhidos três
big bag’s de cada faixa granulométrica, em cada um deles foram coletados 100
incrementos de 2 kg com o auxilio de uma pá, totalizando uma amostra de 200
kg. Portanto, foram embalados 600 kg de amostra, a tabela 5 mostra as
proporções despachadas para industrialização (briquetagem).
44
Tabela 5 - Proporção de finos de ferro nióbio selecionado.
FAIXA (mm) PROPORÇÃO
3 – 10 1/3
1 – 5 1/3
< 2 1/3
TOTAL 1
FONTE: Autoria própria.
5.3 Caracterização dos finos de ferro nióbio
Para caracterização foram retirados três incrementos durante a formação de
cada amostra (início, meio e fim). Em seguida, as amostras formam
homogeneizadas e quarteadas para os ensaios de caracterização, sendo após
submetidas à análise granulométrica, análise por difração de raios-X (DRX) e
análise por combustão e detenção por infravermelho não dispersivo (NDIR).
a) Análise granulométrica
Consiste na classificação da amostra em uma série de peneiras. O resultado
permite um melhor conhecimento sobre o material e auxilia no planejamento da
utilização dos mesmos na sua industrialização. Uma amostra de finos de 3 a10
mm, pesando 410 g, outra de finos de 1 a 5 mm, pesando 848 g e outra de
finos abaixo de 2 mm, pesando 842 g, todas obtidas por quarteamento, foram
classificadas em peneiras.
b) Análise por difração de raios-X (DRX)
A caracterização da estrutura cristalina dos finos de ferro nióbio foi feita por
difração de raios-X, realizada em um aparelho marca Panalytical modelo Axios
Fast, no laboratório químico do Negócio Nióbio Anglo American. A amostra foi
moída em granulometria abaixo de 0,105 mm, sendo a difratometria de raios-X
executada com fonte de ródio.
45
c) Análise por combustão e detenção por infravermelho não dispersivo (NDIR)
A caracterização dos teores de C e S foi feita por combustão e detenção por
infravermelho não dispersivo e realizada em um aparelho marca Quimitron
modelo QCS-2010, do Negócio Nióbio Anglo American.
5.4 Caracterização dos briquetes de ferro nióbio
Após o processamento dos finos de ferro nióbio em briquetes, a Hoganas do
Brasil realiza amostragem dos lotes e encaminha para o laboratório do AANb
para serem submetidas à análise química e checagem dos parâmetros
dimensionais conforme especificação padrão.
a) Ensaio de checagem dimensional do briquete
Desenvolveu-se um ensaio para conferência das dimensões dos briquetes,
através de dois gabaritos (1 e 2), sendo um gabarito (1) possuindo um
comprimento entre duas hastes de 30 mm e outro gabarito (2) um comprimento
de 50 mm. Antes de realizar os ensaios químicos e físicos os briquetes
amostras devem passar por este teste de conferência, onde a amostra na
posição horizontal deve passar entre as duas hastes do gabarito (1), e também
passar no outro gabarito (2). Desta forma, pode-se afirmar que os briquetes
estão na faixa de 30 a 50 mm, atendendo à especificação padrão. A
conferência do diâmetro não se faz necessária, devido não haver regulagem
nesta dimensão. Somente é possível alterar esta medida substituindo a
ferramenta (pistão e câmara de compactação) do equipamento. O briquete que
não passar será considerado reprovado.
As análises de composição química dos briquetes também foram realizadas
nos mesmos equipamentos da caracterização dos finos de ferro nióbio.
46
5.5 Materiais utilizados na fabricação dos briquetes
No mesmo processo foram utilizados ainda os seguintes componentes para
fabricação dos briquetes: estearato de zinco (aglutinante orgânico) e pó de
ferro (provenientes de sucatas metálicas), cujas características principais
constam nas tabelas 6 e 7.
Tabela 6 - Características do estearato de zinco.
CARACTERISTICAS
QUÍMICAS
FORMULA
QUÍMICA (%)
Estearato de Zinco Zn(C18H35O2)2 60 -80
Palmitato de Zinco Zn(C16H31O2)2 20 - 40
FONTE: FISPQ, 2014.
Tabela 7 - Características do pó de ferro.
CARACTERISTICAS
QUÍMICAS (%)
C 0,010
S 0,020
P 0,300
O Total 0,020
FONTE: Hoganas, 2014.
5.6 Metodologia para fabricação dos briquetes
Para a fabricação dos briquetes foi adotado um controle rigoroso na escolha
dos materiais e dos aglutinantes, principalmente na qualidade química dos
aglutinantes, pois o material a ser briquetado não deveria sofrer alterações nos
elementos químicos especificados. A figura 14 apresenta um fluxograma
completo das etapas realizadas na produção dos briquetes de ferro nióbio.
47
Figura 14 - Fluxograma da metodologia de fabricação dos briquetes.
Inicio
Coleta das amostras
Caracterização dos finos
Amostra aprovada?
Emitir certificado de análise
Coletar nova amostra
Enviar amostras para briquetagem
Elaborar receita para briquetagem
Realizar mistura dos componentes
Realizar briquetagem
Enviar amostras de briquetes para
caracterização na Anglo
Fazer caracterização dos briquetes
Fim
NãoSim
Briquete aprovado?
Emitir certificado de análise
Não
Sim
FONTE: Autoria Própria.
Os testes de briquetagem foram realizados na prensa briquetadeira hidráulica
(modelo PBH-60T, da Hoganas), conforme mostra a figura 15.
48
Figura 15 - Ilustração da prensa briquetadeira hidráulica disponibilizada pela
Hoganas para realização dos testes.
FONTE: Tecnobriq, 2014.
49
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Serão apresentados a seguir os resultados dos ensaios de caraterização dos
finos da liga ferro nióbio e principais matérias primas do briquete.
6.1 Caracterizações dos finos de ferro nióbio
O processo de briquetagem se inicia pelo recebimento dos finos de ferro nióbio
em locais de armazenamento temporário de acordo com suas características,
sendo que os materiais secos são armazenados em boxes apropriados, longe
de possíveis contaminações como água da chuva ou outros materiais úmidos.
Para se atingir a composição granulométrica e química média faz-se
necessário realizar uma etapa de blendagem na câmara de mistura da
briquetadeira de forma a misturar os finos com baixa concentração com os
outros de alta concentração, para assim, produzir briquetes adequados ao
processamento industrial das siderúrgicas e/ou fundições.
A aglomeração é feita pela adição de composto ligante e pó de ferro em tanque
misturador. Esse composto ligante é de base orgânica (estearato de zinco). O
pó de ferro utilizado é de fabricação da Hoganas com baixíssimos teores de
impurezas, o que favorece a manutenção da especificação exigida.
Para a realização dos ensaios experimentais foram coletados 3 co-produtos,
sendo o co-produto A oriundo do oversize da tela 3 mm, o co-produto B do
oversize da tela 2 mm e o co-produto C do undersize da tela 2 mm. Após a
amostragem, homogeneização e quarteamento, visualiza-se na figura 16 o
aspecto de cada coproduto, todas dispostas em vidros de relógio de 84 mm de
diâmetro.
50
Figura 16 - Aspectos dos coprodutos: (A) 3 a 10 mm, (B) 1 a 5 mm e (C)
abaixo de 2 mm.
FONTE: Autoria própria.
(A)
(B)
(C)
51
Todos os coprodutos foram submetidos a análise granulométrica em uma
séries de peneiras, onde se obteve os seguintes resultados, conforme
mostrado na tabela 8.
Tabela 8 - Análise granulométrica dos coprodutos A, B e C.
ABERTURA % PASSANTE ACUMULADO
# mm A B C
3 6,350 100,00 100,00 100,00
4 4,760 54,82 100,00 100,00
8 2,380 4,02 19,54 100,00
9 2,000 1,92 11,24 99,85
20 0,841 0,34 0,59 75,72
35 0,419 0,24 0.38 59.53
65 0,209 0,19 0,27 38,41
150 0,105 0,12 0,20 18,11
270 0,052 0,05 0,09 5,81
400 0,037 0,02 0,07 2,91
Fundo 0,00 0,00 0,00
FONTE: Autoria própria.
Os dados da tabela 8 mostram que o coproduto “A” possui maior concentração
na abertura 4,760 mm, o coproduto “B” na abertura 2,380 mm e o coproduto
“C” entre as aberturas 2,000 e 0,105 mm. Demonstram-se, na figura 17, as
curvas de distribuição granulométrica dos coprodutos.
52
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
10 100 1000 10000
% p
as
sa
nte
ac
um
ula
da
Tamanho [micrometros]
Análise granulométrica
A B C
Figura 17 - Curvas granulométricas dos coprodutos.
.
FONTE: Autoria própria.
A análise química dos coprodutos se encontra na tabela 9, onde os elementos
predominantes são nióbio e o ferro, ocorrendo a presença de pequenas
quantidades de outros elementos que devem estar dentro de valores
aceitáveis, conforme especificação padrão do briquete.
Tabela 9 - Caracterização química dos coprodutos.
TIPO ELEMENTO (%)
Nb P Fe Ti Mn Si Ta Pb S Al C
Padrão 62- 67 < 0.20 25 - 30 < 1.00 < 0.50 < 3.00 < 0.50 < 0.20 < 0.15 < 1.00 < 0.15
A 65,25 0,15 27,97 0,24 0,35 2,68 0,29 0,18 0,07 0,23 0,13
B 65,17 0,17 28,65 0,25 0,30 2,85 0,31 0,19 0,09 0,31 0,14
C 64,56 0,15 29,18 0,33 0,30 2,95 0,31 0,19 0,07 0,40 0,14
FONTE: Autoria própria.
6.2 Fabricação e composição dos briquetes
A fim de se conseguir atingir a formulação ideal para a fabricação dos briquetes
foram realizadas três tentativas. No teste 1, utilizou-se somente a fração
53
granulométrica do co-produto C (100%), onde a curva granulométrica consta na
figura 17. Nesse teste foram adicionados 15% (em massa) de pó de ferro, 4%
de aglutinante orgânico (em massa) e 1% (em massa) de água. Após a
fabricação dos briquetes, os mesmos foram mantidos com um tempo de cura
de 2 dias. A tabela 10 mostra a análise química dos briquetes comparados com
a análise química dos finos do coproduto “C” e a especificação padrão.
Tabela 10 - Resultados das análises químicas do teste 01.
TIPO ELEMENTO (%)
Nb P Fe Ti Si Ta Pb S Al C
Padrão 62- 67 < 0.20 25 - 30 < 1.00 < 3.00 < 0.50 < 0.20 < 0.15 < 1.00 < 0.15
C 64,56 0,15 29,18 0,33 2,95 0,31 0,19 0,07 0,40 0,14
Briquete T01 37,53 0,09 47,26 0,20 1,52 0,18 0,10 0,09 2,99 1,10
FONTE: Autoria própria.
Podemos afirmar que os resultados químicos obtidos nessa formulação não
foram satisfatórios, eis que a porcentagem dos elementos Nb, Fe, Al e C não
atingiram a especificação esperada. Assim, verificou-se que o motivo da
alteração dos teores de %Nb e %Fe estavam ligados à adição de pó de ferro
que, neste teste, utilizou-se 15%, e a mudança da %Al estava ligada a
contaminação na câmara de mistura e compressão, a alteração no %C ficou
vinculada ao aglutinante orgânico, no qual se adicionou 4%.
Para este primeiro teste, não foi avaliada a padronização de tamanho conforme
especificação padrão. A tabela 11 mostra os valores de especificação do
formato e os valores obtidos no teste 1 (briquete T01). A figura 18 mostra os
briquetes produzidos neste teste.
Tabela 11 - Resultado das dimensões dos briquetes nos testes 1.
Tipo Diâmetro (mm) Comprimento (mm)
Padrão 35,00 30,00 a 50,00
Briquete T01 35,00 20,00
FONTE: Autoria própria.
54
Figura 18 - Briquetes produzidos na formulação do teste 1.
.
FONTE: Autoria própria.
Para realização do segundo teste foi elaborado um procedimento de limpeza
da máquina para evitar novas contaminações, bem como se reduziu a adição
de pó de ferro e aglutinante.
A priori, a proporção de aglutinante foi reduzida para 3% e o pó de ferro para
8%, com o objetivo de reduzir os teores de %Nb, %Fe e %C. Utilizaram-se
duas faixas granulométricas (B e C) com proporções iguais de 50%. A curva
granulométrica destes finos foi mostrada na figura 17. Neste experimento
manteve-se o tempo de cura em dois dias.
55
Tabela 12 - Resultado da análise química do teste 2.
TIPO ELEMENTO (%)
Nb P Fe Ti Si Ta Pb S Al C
Padrão
62-
67
<
0.20
25 –
30
<
1.00
<
3.00
<
0.50
<
0.20
<
0.15
<
1.00
<
0.15
B (50%)/C
(50%) 64,87 0,16 28,91 0,29 2,90 0,31 0,19 0,08 0,36 0,14
Briquete T02 51,39 0,13 39,16 0,21 2,00 0,23 0,14 0,09 0,83 1,30
FONTE: Autoria própria.
Os resultados obtidos no teste 2 demonstraram que houve aumento no %Nb e
redução no teor de %Fe em razão da redução da adição de pó de ferro, porém,
ainda não houve êxito em se atingir os valores de especificação. O teor de %C
se mostrou ainda elevado e, consequentemente, não atingindo a especificação.
A tabela 13 mostra que se obteve êxito na especificação física do briquete,
atingindo briquetes com comprimentos entre 30 a 50 mm e diâmetro 35 mm. A
figura 19 mostra os briquetes produzidos no teste 2, no qual as amostras deste
lote passaram pelos gabaritos de conferência para avaliar o comprimento dos
mesmos.
Tabela 13 - Resultado das dimensões dos briquetes no teste 2.
Tipo Diâmetro (mm) Comprimento (mm)
Padrão 35,00 30,00 a 50,00
Briquete T02 35,00 35,00
FONTE: Autoria própria.
56
Figura 19 - Briquetes produzidos no teste 2.
FONTE: Autoria própria.
Por fim, o teste 3 foi realizado para mais uma redução na adição do aglutinante
e do pó de ferro, utilizando-se uma proporção de finos diferentes em relação ao
teste 2, com a finalidade de adequar o teor de nióbio, ferro e carbono. Para
tanto, definiu-se uma proporção com 33,33% de material A, 33,33% de material
B e 33,33% de material C. A figura 17 mostra a curva granulométrica destes
materiais.
As proporções de aglutinante e pó de ferro utilizado no teste 3 foram de 3% e
2%, respectivamente. A tabela 14 mostra os resultados deste beneficiamento
com a fórmula descrita acima.
Tabela 14 - Resultado da análise química dos testes 3.
TIPO ELEMENTO (%)
Nb P Fe Ti Si Ta Pb S Al C
Padrão 62- 67 < 0.20 25 - 30 < 1.00 < 3.00 < 0.50 < 0.20 < 0.15 < 1.00 < 0.15
A /B/C 65,00 0,16 28,60 0,27 2,82 0,30 0,18 0,07 0,31 0,14
Briquete T03 63,68 0,15 27,49 0,19 2,89 0,31 0,17 0,14 0,42 0,28
FONTE: Autoria própria.
57
Os resultados das análises químicas apontam que a formulação utilizada no
teste 3 foi satisfatória para a maioria dos elementos, com exceção do %C que
ainda apresentou ligeira discrepância em relação à especificação. No entanto,
a Hoganas empresa com expertise neste tipo de beneficiamento, afirma que
este carbono incorporado no briquete não é carbono metálico, e sim orgânico.
Portanto, o mesmo não será difundido no banho metálico.
Diante desta informação, realizou-se um ensaio em laboratório para verificar a
volatilidade deste carbono. As amostras de briquetes do teste 3 foram
preparadas em britadores e pulverizadores para serem colocadas em uma
mufla aquecida a 1000°C durante 15 minutos. Após o aquecimento, preparou-
se a amostra para análise no Quimitron. Os resultados deste ensaio estão na
tabela 15.
Tabela 15 - Resultado da análise química do teste 3 após oxidação.
TIPO ELEMENTO (%)
Nb P Fe Ti Si Ta Pb S Al C
Padrão
62-
67
<
0.20
25 -
30
<
1.00
<
3.00
<
0.50
<
0.20
<
0.15
<
1.00
<
0.15
A/B/C 65,00 0,16 28,60 0,27 2,82 0,30 0,18 0,07 0,31 0,14
Briquete T03 63,68 0,15 27,49 0,19 2,89 0,31 0,17 0,14 0,42 0,28
Briquete T03 –
Oxi. 63,68 0,15 27,49 0,19 2,89 0,31 0,17 0,14 0,42 0,13
FONTE: Autoria própria.
À vista disso, pode-se confirmar que, após o procedimento para remoçãod o
carbono orgânico, a análise química dos briquetes do teste 3 foi totalmente
satisfatória, assim como as especificações físicas (forma e tamanho) que
também atingiram sua qualificação. A figura 20 mostra os briquetes fabricados
no teste 3.
58
Figura 20 - Briquetes produzidos nos testes 3.
FONTE: Autoria própria.
O teste 3 mostrou que os coprodutos apresentados têm condições de serem
beneficiados em briquetes, uma vez que foi constatado que parte do carbono é
orgânicos e pode ser volatizado.
As análises dos testes com proporções diferentes de frações granulométricas,
aglutinante e pó de ferro estão disponíveis nos Anexos I, II e III deste trabalho.
59
7. CONCLUSÃO
Com base nos resultados experimentais obtidos na presente pesquisa e nas
discussões realizados ao longo do corpo do trabalho, pode-se concluir que:
a. Os finos de ferro nióbio, gerados na etapa de britagem da liga ferro nióbio
da AANb, possuem propriedades químicas e físicas que tornam adequada
sua confecção em briquetes para utilização em siderúrgicas e/ou fundições,
uma vez convenientemente preparados;
b. A utilização de aglutinante de base orgânica na formulação fez com que o
teor de carbono do briquete apresentasse valor acima da especificação
padrão, porém, este carbono orgânico não é incorporado no banho metálico
devido à alta volatilidade às altas temperaturas, acima de 600° C;
c. O pó de ferro é um agente que auxilia na conformação e desmolde dos
briquetes. Além disso, ele é usado para manipular os teores de nióbio e
ferro na composição química dos briquetes;
d. Atingido o objetivo de transformar os finos de nióbio (< 10 mm) em
briquetes com as mesmas especificações físico-químicas das ligas grossas
(> 10 mm) standard faz com que a perspectiva de venda deste produto no
mercado externo seja bastante promissora;
e. A produção de briquetes possibilita melhores condições de armazenamento
e transporte do produto, redução de seu volume e obtenção de material
com forma, tamanho e parâmetros físico-químicos definidos.
60
8. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Considerando os resultados alcançados e as perspectivas de desenvolvimento
desta tecnologia de briquetagem, sugerem-se as seguintes abordagens para
continuidade de estudos neste tema:
a. Avaliar o desempenho energético dos briquetes em forno elétricos em
escala laboratorial (piloto) ou industrial, no intuito de conhecer sua influência
no balanço térmico da reação metálica;
b. Avaliar a recuperação metalúrgica do elemento nióbio no processo de refino
das ligas metálicas, com finalidade de verificar a redução das perdas do
aludido elemento neste processo;
c. Avaliar a caracterização física dos briquetes através de ensaios mecânicos
(resistência à compressão, impacto, abrasão e dureza rockwell),
temperatura de choque e resistência à ação da água, com o objetivo de
descobrir seu comportamento no transporte, armazenamento e manuseio,
bem como sua adição no banho metálico.
61
9. REFERÊNCIAS
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Acesso em 24 de maio de 2014.
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autorredutores para uso em forno elétrico a arco, Porto Alegre, UFRGS,
2011.
BUZIN, P. J. W. K. Desenvolvimento de briquetes autorredutores a partir
de carepas de processamento siderúrgico para utilização em forno
elétrico a arco, Porto Alegre, UFRGS, 2009.
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para metalurgia, Série Estudos e Documentos - CETEM/MCT, 2006.
DNPM, Departamento Nacional de Produção Mineral, 2012. Disponível em:
<http://www.dnpm.gov.br/conteudo.asp?IDSecao=68&IDPagina=2263>.
Acesso em 24 de maio de 2014.
FISPQ, Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos, 2014.
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Acesso em 24 de maio de 2014.
Hoganas, 2014. Disponível em: <http://www.hoganas.com/pt-
BR/Countries/Brasil/Artigos-Publicados/Published-Articles/> Acesso em 24 de
maio de 2014.
HONÓRIO, O. Estudo de aumento de capacidade da planta de britagem da
Usina I de germano, Ouro Preto, UFOP, 2010.
62
JÚNIOR, R. F. P. Nióbio, DNPM/MG - Sumário Mineral, 2013.
LUZ, A. B.; SAMPAIO, J. A.; ALMEIDA, S. L. M. Tratamento de minérios. 4ª
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LUZ, A. B.; SAMPAIO, J. A.; ALMEIDA, S. L. M. Ensaios contínuos de
briquetagem em bancada e piloto, Rio de Janeiro, Tratamento de Minérios 4a
Edição - CETEM/MCT, 2007.
Manual de britagem Metso, 6ª edição, 2005. Disponível em: <http://
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TB-050304-2256F-FEA35>. Acesso em: 24 mai. 2014.
MENDES, M. W. D. Obtenção de pós de Nb a partir da redução alumino
térmica com ignição por plasma, Natal, UFRGN, 2005.
NEVES, P. B.; TAVARES, L. M. M. – Racionalização do Uso da Energia com
Auxilio de Simulacao Computacional – Tecnologia em Metalurgia e
Materiais, São Paulo, vl n°2. p. 53-58, 2004.
SGM, SECRETARIA DE GEOLOGIA, MINERAÇÃO E TRANSFORMAÇÃO
MINERAL. Anuário Estatístico: Setor Metalúrgico, Brasília, SGM, 2012.
SILVEIRA, J. W. Competição no Mercado Internacional de Nióbio: Um
Estudo Econométrico, Rio de Janeiro, UFRJ, 2013.
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Tecnobriq, 2014. Disponível em: <http://www.tecnobriq.com/produtos> Acesso
em 24 de maio de 2014.