Processo de moagem e formação de fases em pelotas de minério de ferro.

Abstract

O presente trabalho compreende um estudo sobre os processos de moagem e tratamento térmico de pelotas, no que tange as implicações microestruturais de minério de ferro no controle operacional, na obtenção das propriedades físicas das pelotas e na formação de fases que compõem sua microestrutura. Foram caracterizados os produtos de minério de ferro das minas de Brucutu, Fábrica Nova e Itabira, todas localizadas no Quadrilátero Ferrífero, os quais são processados no complexo pelotizador de Tubarão localizado em Vitória, no Espírito Santo. As características físicas como distribuição granulométrica e área superficial específica, as características mineralógicas como fases minerais, morfologia tridimensional de grão/partícula e microestruturas foram determinadas nos produtos de minério de ferro. Essas características também foram determinadas nas amostras que constituíram uma matriz de experimento, que por sua vez, foram elaboradas a partir de diferentes participações de produtos de minérios de ferro. As características físicas foram determinadas conforme procedimentos utilizados no complexo pelotizador de Tubarão e as características mineralógicas, além da microestrutura das pelotas tratadas termicamente, foram determinadas a partir microscópio óptico e microscópio eletrônico com o detetor de difração de elétrons retroespalhados. As características microestruturais dos minérios e os resultados dos testes de moagem em escala de bancada permitiram confirmar a relação estabelecida entre um indicador de eficiência (representado pelo fator k) e os tipos morfológicos identificados. Adicionalmente, as composições morfológicas das misturas determinaram a relação entre a obtenção de área superficial específica com a produção e consumo de energia elétrica dos moinhos, por meio do cálculo de um indicador aplicado na rotina industrial. Em seguida, as misturas geradas foram submetidas ao teste piloto de queima. Seções de pelotas queimadas foram avaliadas com base nas microestruturas descritas a partir do grau de maturação, na porosidade, nos teores de hematita e magnetita e de outras nove fases cristalinas identificadas. O grau de maturação final da pelota teve seu controle no perfil térmico do forno planejado conforme as características mineralógicas das misturas. Os resultados evidenciaram a relação inversa entre o teor de magnetita na mistura com o consumo de energia térmica. Adicionalmente, foi observado inversão dos resultados da resistência à compressão com a quantificação dos poros. O desenvolvimento da técnica EBSD foi determinante de forma inédita ao identificar as demais fases cristalinas além da hematita e magnetita. Os resultados de resistência à compressão também sugerem uma relação inversa com os teores de fayalita e magnetita não oxidada presentes na microestrutura da pelota.