Caracterização tecnológica de um Sinter Feed hematítico contendo diferentes proporções e tipos de sílica nas frações aderentes, intermediárias e nucleantes.

Abstract

No Quadrilátero Ferrífero estão localizadas importantes reservas de minério de ferro da Vale. A relação hematita/itabirito nos ROMs ao longo do tempo vem se tornando cada vez menor, sendo que esta redução é resultado direto de um ROM mais itabirítico se comparado à última década. As usinas de beneficiamento vêm investindo grande esforço para reduzir a sílica do sinter feed e alcançar os níveis de qualidade exigidos para o processo de sinterização. Esta adequação das rotas de processo para produção deste sinter feed, é realizada hoje sem que haja um conhecimento aprofundado sobre o impacto da qualidade intrínseca da sílica do minério nos parâmetros de processo da sinterização e na qualidade física e metalúrgica do sínter produto. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho é caracterizar tecnologicamente um sinter feed hematítico contendo diferentes proporções e tipos de sílicas nas frações aderentes, intermediárias e nucleantes. O sinter feed base recebeu a adição de três diferentes fontes de sílica. Para caracterização do sinter feed base e das fontes de sílica, foram feitas análises químicas, granulométricas, mineralógicas e microestruturais através das seguintes técnicas: fluorescência de raios-X, via úmida, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raios-X. Foram feitas nove misturas para os ensaios em triplicata de sinterização piloto, adicionando para cada mistura, diferentes fontes de sílica nas frações aderentes, intermediárias e nucleantes. Após as queimas foram feitas análises químicas, físicas, metalúrgicas e mineralógicas dos sínteres produzidos. O sinter feed sul (SFS) apresentou um teor de sílica global de 2,51%. As três fontes de sílica adicionadas apresentaram grandes diferenças nos seus teores de SiO2. A sílica na mistura de minérios (sinter feed base + fonte adicionada) foi de 3,76% em média. A sílica do Itabirito compacto na fração nucleante foi classificada como sendo do tipo mista (SM), e as das frações intermediárias e aderentes como do tipo liberada monocristalina (SLM). A sílica do rejeito de jigue foi classificada nas três frações granulométricas como do tipo sílica liberada monocristalina (SLM). A sílica do quartzito foi classificada como do tipo liberada policristalina (SLP). A variação do teor de sílica entre os nove sínteres produzidos ficou entre 4,15% e 4,49% e o tamanho médio das partículas variou de 25,99mm a 22,99mm. Os sínteres produzidos apresentaram em média a seguinte composição mineralógica (% em área, avaliação em microscopia ótica): 40% de hematita, 32% de magnetita, 20% de ferritos, 6% de silicatos, 1,5% de calcário residual e 0,5% de quartzo residual. As diferentes fontes de sílica e/ou sua proporção em diferentes frações granulométricas influenciaram a qualidade física e metalúrgica dos sínteres produzidos. O aumento da sílica na fração aderente contribuiu para uma melhor resistência ao tamboramento e uma pior resistência à queda do sínter (exceto para o caso do quartzito). A sílica itabirito compacto foi a que menos contribuiu para uma melhor resistência ao tamboramento do sínter. A fração intermediária para esta sílica foi a que apresentou o menor patamar de resistência ao tamboramento e o segundo menor resultado no ensaio de queda, sendo que o menor resultado apresentado foi na fração aderente da mesma. A sílica liberada monocristalina foi a que propiciou os melhores níveis de resistência ao tamboramento independentemente da sua fração. O índice de degradação durante redução do sínter (RDI) apresentou seus mais baixos resultados (melhores resultados) com o aumento da proporção de sílica na fração aderente. A sílica liberada monocristalina propiciou, praticamente para todas as faixas granulométricas, o maior nível de RDI (pior valor). Quanto à redutibilidade dos sínteres, os melhores resultados foram os obtidos com a sílica liberada policristalina, além de serem os mais estáveis entre suas frações granulométricas. Comparando-se os resultados de redutibilidade dos sínteres entre as fontes rejeito de jigue e itabirito compacto, há uma inversão de tendências, a sílica liberada monocristalina tem seu melhor resultado na fração aderente (72,3%), e a sílica mista apresenta seu melhor resultado na fração nucleante (71,9%). As diferentes fontes de sílica e/ou sua proporção em diferentes frações granulométricas influenciaram a produtividade e o consumo de combustível da sinterização em escala piloto. Existe uma forte tendência da sílica na fração nucleante contribuir para melhoria dos níveis de produtividade na sinterização em escala piloto. A fonte de sílica itabirito compacto contribuiu para os melhores níveis de produtividade na sinterização em escala piloto. O consumo de combustível, nas condições estudadas, atingiu os seus mais baixos níveis para a sílica na fração nucleante. Com relação às fontes de sílica, existe uma tendência de um menor consumo de combustível para o rejeito de jigue, exceto quando na fração aderente.