Surfando na Onda do

Crescimento

Econômico

o papel das novas tecnologias

José Henrique Noldin Júnior, eng., M.Sc. D.Sc.Gerente de Tecnologia Aplicada, Tecno-Logos S/A

JJR@TECNORED.COM.BR

Objetivo

Introdução

Cadeia Siderúrgica

Novas Tecnologias

Quem são?

Impacto Técnico

Impacto Econômico

Impacto Ambiental

Conclusões

PudongPudong

PudongPudong

Aço, sempre presente!

Evolução da Produção Mundial de Aço Bruto (1950 – 2007)

Fonte: IISI, IBS

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1950 1960 1970 1980 1990 2000

5,9% a.a 1,2 % a.a

8,3 % a.a

1º Choque do Petróleo

2º Choque do Petróleo

Fragmentaçãoda URSS

CrescimentoAceleradoda China

CHINA !!!

2007

Principais desafios (oportunidades?) para as novas tecnologias

Competição com outros materiais

Suprimento de matérias-primas

Concentração de Fornecedores

Mercado – Concentração de Consumidores

Posicionamento da China

Restrições ambientais

Volatilidade dos Mercados / Barreiras de comércio

Fonte: José C. D’Abreu, 2008

Relembrando a cadeia siderúrgica...

Quem são as novas tecnologias siderúrgicas?

Preparação de matérias-primas

Aglomeração a frio (pelotização e briquetagem)

Processo HPS (Hybrid Pelletized Sinter)

Processo SSW (Segregation Slit Wire)

Coating granulation process (JFE)

Conceito de mini-sinterização, 50 a 300 kt/ano (Processo SKP, etc)

Fornos de queima mais eficientes e flexíveis com relação ao uso de diferentes

combustíveis

Sinterizações com alta produtividade, baixas emissões e alta eficiência energética

Preparação de matérias-primas

Coque... O calcanhar de Aquiles!By-product e Heat-Recovery

Heat-recovery (ex.: Coqueria SOL 1,55 MMt/a e 175 MW)

Stamp charging, top charging, pre-heating, briquetting

In-situ dessulfurization (SID)

Uso de COG para aplicações mais nobres (↑ $)

• Problemas ambientais (emissões e baixo índice de reciclagem de resíduos sólidos);

• Baixa flexibilidade operacional;

• Práticas modernas ainda não entendidas (PCI, DRI, modelos, etc.);

• Produção similar entre reformas (> produtividade < vida útil)

• Capital intensivo (Baixa rentabilidade própria);

• Baixa flexibilidade de MP;

• Capacidade instalada mundial antiga;

• Custo revamp, relining, adequação ambiental pode ser proibitivo;

• Abundância de minérios finos e/ou de baixo teor de Fe;

Área de Redução

Fonte: VDEh

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Técnicas de beneficiamento e uso de minérios ricos não-locais

Uso de pelotas clássicas

Injeção de óleo

Temperatura de sopro > 1200 C e enriquecimento com O2

Contra-pressão de topo; topo sem cone

Controle de fluxo gasoso através de distribuição de carga

Melhoria das propriedades da carga metálica

Melhoria das propriedades do coque

Injeção de carvão

Staves de cobre

Campanha > 15 anos

Reciclagem de gás em plantas de sinterização

Uso de “nut coke”

A evolução do astro principal!

Área de Redução

Alto-forno Moderno “Fuel-Rate” < 480 kg/tgusa

Consumo de coque < 270 kg/tgusa

Injeção de carvão (PCI) > 240 kg/tgusa

Injeção de gás natural > 150 kg/tgusa

Temperatura do ar > 1.200C

Oxigênio no ar de sopro > 35%

Produtividade volumétrica = 3,5 a 4,0 t/m3/dia (cargas metálicas?)

Acompanhamento contínuo da evolução do desgaste real do revestimento

refratário, especialmente do cadinho, via controle de processo

Área de Redução

Alto-forno ModernoUso de tecnologias de melhor ‘’convivência’’ com minérios com teores mais

elevados de fósforo, sílica e alumina

Menores emissões líquidas de CO2

Reciclagem completa dos resíduos gerados

Baixa utilização de água

Uso eficiente da energia química e calor sensível do gás de alto-forno

Uso de minérios mais finos, através de técnicas de micro-aglomeração

Reciclagem de gás de topo: injeção no AF

Alto-Forno super eficiente

Melhorar a eficiência no AF (programa Japonês)

Diminuição de temperatura e da altura da zona de reserva

Diminuição das temperaturas de fusão

Diminuição da espessura da zona coesiva

Aumento da velocidade de redução

Aumento de hidrogênio como redutor

Melhoria da permeabilidade

Diminuição das perdas térmicas

Aumento da utilização de gás (CO2/(CO+CO2)

Diminuição “slag-rate”

Fonte: Cyro Takano, ABM 2007

30% redução CO2

Nova geração de altos-fornos?

Fonte: LKAB

Mini Altos-Fornos

Vanguarda brasileira

Uso de carvão vegetal ou coque

Baixo investimento específico

Flexibilidade na preparação e composição de cargas

Fácil operação e manutenção

VU < 350 m3 (90 a 310 kt/ano)

Fonte: Noldin, Scherer (Minitec)

PrimusOxycupHIsmeltFinexITmk3

Corex

Mini AF

Alto Forno

AISIDIOS

Hi-QIPRomelt

Ausmelt

Finesmelt

MOE (eletrólise)Matmor

Sidcomet

PSH

RHF(FastmetRedsmeltInmetcoIDI, etc.)

Iron CarbidePurofer

Finmet

MidrexHyL

Danarex

Carvão

Coque

Descontinuado

Carvão

Gás Natural

Descontinuado

EstágioConceptual /

Bancada

EstágioProtótipo /

Piloto

EstágioEvolução comercial

EstágioMaturidade

Declínio / Desenvolvimento de Soluções alternativas

GUSA / NUGGETS

DRI / HBI / Fe3C

SL/RN

Circored

Idle

TECNORED

Fonte: NOLDIN com base em ACARP

E os emergentes estão chegando em bloco!

TECNORED

Mini-ReatorMenor

Mais rápidoMais barato

MELHOR

• FEA de alta potência e grande diâmetros;

• Aumento da produtividade e da eficiência energética;

• Espumação da escória;

• Energia química suplementar: queimadores “oxy-fuel” / Injeção de O2 (pós-

combustão);

• Controle químico e quantidade da escória gerada;

• Elementos residuais nas sucatas: processos de remoção / redução dos efeitos

deletérios no aço (nucleação dirigida / processos near net shape);

Aciaria Elétrica (FEA)

Uso de metal líquido em FEA

Aquecimento 70%Fusão 20%Superaquecimento 10%

• Sopro combinado;• Agitação pelo fundo;• Pós-combustão;• Projetos de lança;• Controle dinâmico e monitoração da

escória;• Melhoria dos refratários / “slag splashing”;• Uso mais intensivo de sucata: “forno de

energia otimizada” (pós-combustão + pré aquecimento de sucata);

Aciaria Oxigênio (70% prod. mundial)

• Sopro de oxigênio submerso;• Pós combustão do monóxido de carbono que

emerge do banho;• Pré-aquecimento da carga fria, via o calor sensível

dos gases;• Basculamento do forno, tanto durante o sopro

quanto no vazamento;• Retirada de escória e adições de fundentes sem

interrupção do sopro de oxigênio permitindo redução do P no aço a níveis < 0,01 %;

• Vazamento livre de escória;• Intervalo de apenas 8 horas para troca de soleira. • Gusa líquido/Carga Sólida = 50/50; 60/40, etc.

Aciaria EOF (Energy Optmized Furnace)

Fonte: Scherer (Minitec)

Fonte: Jeremy Jones

Consteel

Refino secundário

Várias tecnologias!!!

• De-C para níveis mínimos• Remoção de gases (H2, N2, O2)• Ajuste preciso da composição• Rápida homogenização• De-P• De-S• De-Si

Lingotamento / Laminação

Castrip

Nova geração de aços

Enfim...

Agradecimentos

Comissão Organizadora

Tecno-Logos S/A

Sérgio Scherer (Minitec – www.minitecnologias.com.br)

Surfando na Onda do

Crescimento

Econômico

o papel das novas tecnologias

José Henrique Noldin Júnior, eng., M.Sc. D.Sc.Gerente de Tecnologia Aplicada, Tecno-Logos S/A

JJR@TECNORED.COM.BR