Dedicada à Redução de Custos, Aumento de Produtividade e Manutenção Industrial na Mina e na Planta
Dedicated to Cost Reduction, Productivity, Industrial Maintenance at the Mine and Plant
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Melhorias de processo diminuem fração grossa de sinter feed
 A Gerdau Mineração realizou em 2016 um importante  projeto,  que  teve  como  principal  objetivo  a  redução  do  percentual  de  partículas  super  grossas (%>6,3 mm) no sinter feed (SF) produzido, como solicitação  da siderurgia.  No  processo  de  sinterização  as partículas  super  grossas  não  atuam  como  nucleantes nem aderentes,  reduzindo  a  produtividade  e  aumentando o consumo de combustível na máquina de sinterização.  
Além  disso,  a  fração  grossa  do  sinter  feed pode ser recuperada como granulado, que tem maior valor agregado. Em 2016, foram desenvolvidas otimizações de processo nas plantas de beneficiamento da Gerdau, como  troca  de  telas  nas  peneiras  -  baseado em simulações de processo - e análise estática e dinâmica das peneiras para suportar as modificações. Essas ações  contribuíram  para  que  fosse  alcançado,  em 2016, um percentual médio de 7,34% de partículas acima de 6,3 mm no sinter feed entregue para consumo interno na sinterização da Gerdau (em 2015 o valor foi de  9,10%).  Assim,  foram  gerados  ganhos  financeiros 
expressivos  para  a  Gerdau  com  a  redução  da  fração super grossa do sinter feed.
 
A  qualidade  dos  produtos  gerados  pela  indústria siderúrgica, entre outros fatores, é fortemente dependente das  matérias-primas  utilizadas,  que  advém  da atividade  minerária.  Problemas  com  as  características dos produtos  minerais  enviados  à  siderurgia  podem acarretar  em  aumento  no  custo  de  produção,  bem 
como desvios nas qualidades metalúrgicas dos produtos  dos  processos  de  redução.  Atender  às  especificações dos clientes, portanto, é importante elemento de competitividade.
 
Dentre  os  parâmetros  dos  produtos  minerais  que devem ser atendidos, para maior eficácia no processo 
siderúrgico,  se  encontra  o  percentual  de  minérios grossos (%>6,3mm) no sinter feed, que é usado na sin-
terização. Essas partículas, denominadas super grossas, não  apresentam  capacidade  de  aderir  às partículas  mais  finas  ao  seu  redor,  e,  portanto,  não  contribuem para  o  fenômeno  da  microaglomeração  a  frio,  etapa que antecede a sinterização. Por esse motivo, devem ser minimizadas na composição da mistura a ser sinterizada. 
 
Devido a incapacidade de se comportar como partícula nucleante, os minérios super grossos diminuem a produtividade da sinterização, o que acarreta em um aumento  no  consumo  específico  de  combustível  no 
processo. Além disso, essa fração >6,3mm possui características  físicas  de  outro  produto  de  minério  de 
ferro, o granulado. Esse produto, por ter granulometria adequada, pode alimentar diretamente o alto forno e 
não precisa de etapa anterior de aglomeração (como o sinter  produto  e  a  pelota).  Dessa  forma,  o  custo do granulado é inferior ao do sinter produto e da pelota. 
 
Além  disso,  a  margem  de  lucro  do  granulado  para  a mineração  é  significativamente  superior  ao  do  sinter feed e do pellet feed.
 
A Gerdau atua comprometida com a qualidade dos seus  produtos,  atendendo  às  especificações  dos  seus 
clientes  e  buscando  otimizar  seus  processos  com  estratégias bem planejadas. No ano de 2016, a mineração da Gerdau foi solicitada pelo seu principal cliente interno,  a  Usina  Ouro  Branco  (UOB),  para reduzir  o percentual de partículas >6,3 mm no sinter feed. Além disso, foi vislumbrado a oportunidade de redução de custos com carga ferrífera pelo alto forno e também o aumento das margens da mineração com o redirecionamento do sinter feed grosso para o granulado.
 
Em 2015, o percentual >6,3 mm do sinter feed entregue na UOB foi de 9,10%, e em 2016, com as ações do projeto, esse valor caiu para 7,34% (a meta foi de 8,90%), o que representou um aumento de, aproximadamente,  3,0%  na  produção  de  granulado  (considerando  apenas  produtos  próprios).  Esse aumento  da produção de granulado gerou ganhos financeiros significativos para a Gerdau em 2016. 
 
PLANEJAMENTO E DESENVOLVIMENTO
 
Com o objetivo de diminuir o percentual de partículas super grossas no sinter feed produzido nas plantas de 
beneficiamento da Gerdau: UTM II (Unidade de Tratamento  de  Minérios  II)  e  TSVL  (Tratamento  a  Seco de Várzea do Lopes) foi usado a metodologia PDCA para identificação do problema, criação do plano de ação, 
controle do processo e aperfeiçoamento. 
 
Inicialmente  foi  feito  uma  estratificação  da  contribuição na fração >6,3 mm do sinter feed de cada produto da Gerdau, em 2015.
 
Estratificação da quantidade de partículas grossas no SF em 2015. Como  pode  ser  observado  na  figura,  os produtos que compõe o sinter feed para a UOB, e que possuíam a maior contribuição na quantidade total de minérios grossos  foram  o  FINAT  (finos  naturais),  produzido  a seco na UTM II e o sinter feed do tratamento a seco de Várzea  do  Lopes  (SFVL),  representando  mais  de  80% das causas. Além dos produtos apresentados nessa estratificação, também é componente do sinter feed entregue  na  UOB  produtos  de terceiros,  porém  toda  a análise realizada desconsiderou os minérios de terceiros por não termos ação direta sobre eles. 
 
Apesar de produzirem materiais diferentes, as rotas de  processo  na  UTM  II  (parte  a  seco)  e  na  TSVL  são bem similares. A figura apresenta os fluxogramas dasplantas  de  beneficiamento  que  produzem  o
 FINAT (tratamento a seco da UTM II) e o SFVL.
 
Para ser classificado como FINAT, o ROM que chega à  UTM  II  passa  por  dois  processos  de  classificação, 
com  grelha  e  peneiramento  primário  e  cominuição (britador de mandíbulas primário e britador cônico secundário). O material retido no primeiro deck do peneiramento primário é a carga circulante que volta no britador  cônico;  já  o  retido  no  segundo  deck  segue para  a  rota  a  úmido  da  planta.  O  FINAT  é  o  material passante  no  peneiramento  primário.  A  produção  do SFVL possui rota similar à produção do FINAT.
 
O  peneiramento  primário  é  ponto  fundamental para a redução de minérios grossos no sinter feed. Os esforços  das  equipes  envolvidas  foram  concentrados, portanto, nessa etapa do processo.
 
SIMULAÇÃO DE PROCESSOS
 
Com o objetivo de simular os efeitos no processo de  peneiramento  das  mudanças  de  telas  no  peneiramento primário foi usado um software de simulação de processos chamado USIMPAC. Esse programa dispõe de vários modelos matemáticos que são associados a cada operação unitária representada em um fluxograma, que no caso desse projeto foi o peneiramento primário. Dependendo do objetivo da simulação dos dados disponíveis, diferentes modelos matemáticos podem ser usados  para  o  mesmo  equipamento.  Esses  modelos matemáticos calculam os dados das correntes de saída a partir dos dados de entrada dos fluxos e parâmetros do modelo. 
 
Com dados do tamanho dos equipamentos, condições operacionais, características do minério, parâmetros de ajuste do modelo e critérios de performance é possível simular diversas condições no processo. 
 
Esse programa permitiu que fosse modelado o peneiramento  com  diferentes  configurações  de  aberturas 
de telas.
 
DIAGNÓSTICO DO PENEIRAMENTO TSVL
 
Com o intuito de analisar profundamente a operação  da  peneira  da  TSVL  foi  realizado  um  diagnóstico 
desse  peneiramento.  Essa  análise  abrangeu  aspectos estáticos e dinâmicos da peneira, com foco nas características de operação e na eficiência do peneiramento, uma  vez  que  as  condições  de  peneiramento foram modicadas com a troca de telas.
 
Para um peneiramento eficiente uma peneira deve exercer  três  ações  independentes  e  distintas  sobre  a 
partículas a serem classificadas: transportar, estratificar e peneirar. Portanto, o diagnóstico desenvolvido teve a 
função de avaliar a capacidade de transporte de todas as partículas, o espaço suficiente para acomodação do 
leito e o tempo suficiente para que as partículas finas se apresentem à tela e a atravessem. 
 
Foi realizado também um diagnóstico dinâmico da peneira,  analisando  parâmetros  como  frequência  de vibração  e  amplitude.  A  frequência  da  vibração  tem por função estratificar o material sobre o leito, fazendo com que as partículas finas fiquem por baixo. A amplitude tem a função de transportar as partículas, lançando-as para cima e para frente e fazendo com que cada partícula  experimente  uma  nova  abertura  da  tela,  o que  aumenta  sua  chance  de  ser  classificada  corretamente. 
 
Outro parâmetro analisado nesse diagnóstico foi o acúmulo de material em pontos específicos das peneiras, bem como seu desgaste. Isso causava sobrecarga em certas partes da peneira, além de diminuir a vida útil do equipamento. A alimentação da peneira foi distribuída de forma a evitar caminhos preferenciais. Foram instalados esticadores de telas nas peneiras, para que  não  ocorresse  flambagem  e  regiões  propensas  a 
acúmulo de material sobre a peneira.
 
MUDANÇA NA ABERTURA DAS TELAS DO PENEIRAMENTO – UTM II E TSVL
 
Para conseguir a redução do percentual de partículas super grossas no FINAT e no SFVL, ambos componentes  do  sinter  feed,  foi  realizado  uma  mudança  de telas usada no processo. 
 
No caso do FINAT, a troca de telas mencionada foi feita  em  duas  partes,  uma  em  maio  de  2016  e  outra 
em outubro de 2016. Isso permitiu que não fosse causado uma mudança brusca na partição de produtos da 
planta. Em maio de 2016 foi realizado a troca de algumas telas de 18 mm de abertura (telas de poliuretano –  PU)  para  telas  de  9  mm  de  PU,  ficando  o  segundo deck da peneira com 24% de telas de 9 mm. Já em outubro de 2016, esse percentual de telas de 9 mm passou para 60%. 
 
Para o SFVL, a troca de telas foi feita de uma única vez, e ocorreu em abril de 2016. Foram trocadas 50% das telas  de  aço  de  18  mm  para  telas  de  16  mm  de abertura. 
 
RESULTADOS
 
As cartas de controle da fração >6,3 mm do FINAT mostram que, a partir do mês de outubro de 2016 a troca de telas que foi executada surtiu o efeito esperado,  reduzindo  a  média  do  parâmetro  >6,3  mm  de 7,18%  em 2015  para  4,58%  a  partir  de  outubro  de 2016. 
 
 As cartas de controle da fração >6,3 mm do SFVL mostram que, a partir do mês de abril de 2016 a troca 
de telas que foi executada surtiu o efeito esperado, reduzindo  a  média  do  parâmetro  >6,3  mm  de  17,51% 
em 2015 para 11,50% a partir de abril de 2016. 
 
Outro ponto muito relevante no trabalho foi o aumento da estabilidade operacional, para o parâmetro %>6,3 mm do SFVL. Pelos dados da carta de controle aprentada,  observa-se  que  em  2015  o  limite  superior de controle  para  o  parametro  em  questão  foi  de 36,42% >6,3 mm no SFVL; e em 2016, após as ações do projeto, em abril, o limite superior de controle caiu para 24,90%, demonstrando menor desvio padrão dos 
resultados,  o  que  pode  ser  visto  na  comparação  das cartas de controle de 2015 e 2016. 
 
O resultado dessas melhorias impactou diretamen-te  no  resultado  do  projeto,  cuja meta  era  reduzir  de 9,10%  para 8,90%  o  percentual  da  fração >6,3 mm do SF na entrega. A figura apresenta a carta de controle da  fração  >6,3  mm  do  SF  entregue  na  UOB  em  2015  e  2016. 
 
Os dados apresentados são mensais.
 
As  cartas  de  controle  da  fração >6,3 mm do SF entregue na UOB mostra que, esse parâmetro teve  uma redução  do  valor  de 9,10%  em  2015  para  7,34%  em 2016. 
 
Pode-se  notar  também  na  figura  um  decréscimo  do  percentual  médio  da  fração  >6,3  mm  a  partir  de abril  de 2016, justamente devido a implementação das melhorias propostas na fase de elaboração do plano de ação do projeto.
 
Como  resultados  positivos  do  projeto  de  redução da fração >6,3 mm do SF da Gerdau, destaca-se:
 
• Grande sinergia entre as áreas de processos e operação da mineração e sinterização da siderurgia da Gerdau
 
• Redução da fração grossa do SF de alimentação das máquinas de sinterização da Gerdau com ganhos em 
produtividade e redução no consumo de combustível
 
•  Maior  produção  de  granulado  (produto  de  maior margem)  em  função  do  redirecionamento  da  fração 
>6,3 mm do SF para o granulado sem perda de qualidade dos produtos
 
• Possibilidade de redução do custo da carga ferrífera dos  altos  fornos  em  função  da  maior  disponibilidade 
de  granulado  próprio  (granulado  próprio  tem  custo mais baixo do que pelota, sinter produto e granulado 
de terceiros)
 
•  Aumento  de  3,0%  da  produção  de  granulado  em 2016
 
CONCLUSÃO
 
Para  alavancar  os  resultados  da  Gerdau,  o  desenvolvimento  de  projetos  com  sinergias  entre  diversas 
áreas da empresa, como a mineração e a siderurgia é ponto  chave.  O  projeto  de  redução  da  fração grossa do sinter feed Gerdau (%>6,3 mm) através de melhorias de processo foi desenvolvido com apoio de diversas áreas e gerou resultado em vários processos. A redução  da  fração  >6,3  mm  do  SF  foi  acima  da  meta estabelecida no início do projeto, mas a Gerdau continua  investindo  em  melhorias  sistemáticas  dos  seus 
processos  e,  consequentemente  dos  seus  produtos, sempre com foco em aspectos de saúde, segurança e 
meio ambiente, garantindo a sustentabilidade econômica do negócio e a satisfação dos clientes.


quinta-feira, 20 de julho de 2017
Fonte: Revista Minérios & Minerales
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