O que é ferro reduzido? O processo DRI explicado para usinas siderúrgicas

O ferro reduzido, também referenciado como Ferro Reduzido Direto ou ferro esponja, é o ferro metálico produzido pela e×tração química do o×igênio do minério de ferro no estado sólido, sem passar pelo estágio líquido do ferro gusa A fabricação de ferro em estado sólido ocorre em temperaturas abaixo do ponto de fusão do ferro, 1,5³8 C, usando um gás redutor ou gás natural reformado ou hidrogênio. A produção global total reduzida de ferro é de aproximadamente 140,8 milhões de toneladas em ²024. Seu CAGR de 10 anos é de 6,6 por cento 3 vezes a taxa de crescimento da indústria siderúrgica global em geral

O que é ferro reduzido? definição e contexto industrial

Dentro do campo da metalurgia, a definição precisa de ferro reduzido é adaptada aos parâmetros específicos do processo em questão O ferro reduzido refere-se especificamente a compostos de óxido pelos quais a redução química foi alcançada; isso implica a remoção de oxigênio quimicamente ligado ao metal Fe na liga, ainda que o próprio ferro permaneça em um estado sólido siltoso, poroso, que não derreteu Assemelhando-se a uma esponja na estrutura, cada peça de DRI carrega ~ 471TP3 T porosidade vazia e contém 86941TP3 T ferro metálico em peso.

Dentro da indústria siderúrgica, ‘ferro reduzido direto’ (DRI) é a designação aceita para distinguir esta matéria-prima de ferro gusa e sucata de aço. Minimal tramp cobre, estanho níquel e sucata tornam este material ideal como fonte de ferro virgem para a produção de aço de qualidade de barra especial (SBQ) em fornos elétricos a arco. Como uma categoria de matéria-prima, a fabricação de DRI cresceu mais rapidamente do que qualquer outra entrada de ferro para siderúrgicas na última década, passando de 75 para 140,8 milhões de toneladas em 2024

O que significa “ferro reduzido” em alimentos e produtos cerealíferos?

Como o ferro reduzido direto é produzido O processo de redução direta

DRI industrial fabricação como uma sequência sólida de óxido de ferro e alimentação é progressivamente despojado de oxigênio através de uma sequência de estado sólido de reações químicas de estado sólido, ignorando o estágio fundido inteiramente Pellets de minério de ferro bruto ou lumps (671TP3 Fetot, tamanho 91 mm, <0.008% enxofre, predominantemente hematita ou magnetita) < entrar na região superior quente de um forno de eixo ou forno rotativo, onde a gravidade contra-preva iling para baixo contra uma corrente de gases redutores Redução ocorre através de reações sequenciais de descolamento de oxigênio através das zonas verticais de estabilização do forno.

MIDREX (Líder mundial em tecnologia de redução direta de DRI); responsável (em volume) por ~54% DRI produzido em todo o mundo em 2024 (76,2 milhões de toneladas).Use um forno de eixo em contracorrente onde o gás natural reformado sobe através da carga descendente de minério Um reformador de catalisador converte metano e gás de topo reciclado em H e CO a ~900 C. deixando o fundo do eixo esfria a ~50 °C na zona de resfriamento, ou é desviado a 650700 °C diretamente para a prensa de briquetagem para produção de HBI.

A Energiron (HYL), desenvolvida em conjunto pela Tenova e Danieli, utilizou um forno de poço à base de pressão e ganhou quota de mercado especialmente em centrais mais recentes prontas para H. A MIDREX e a Energiron juntas representam uma participação (em volume) de ~75% na produção mundial de DRI à base de gás: os processos à base de carvão são uma minoria.

Qual é a diferença entre a produção de DRI à base de gás e à base de carvão?

Os processos de fornos de poço à base de gás (MIDREX, Energiron) dominam no Oriente Médio, Américas e Norte da África, onde o gás natural barato prontamente disponível suporta a geração de gás redutor H+CO eficaz Os processos de fornos rotativos à base de carvão (SL /RN e variações dos mesmos) dominam a Índia, que agora se estabeleceu como o maior produtor mundial de DRI em 54,7 milhões de toneladas em 2024 ³8,81TP3 T do mundo DRI, principalmente à base de forno, é produzido lá DRI à base de gás, seja da MIDREX ou Energiron, fornece maior metalização (92-961TP3 T), tem um menor teor de cinzas e um menor teor de enxofre que o DRI à base de carvão: em média, cada tonelada de DRI à base de carvão transportará cerca de 21TP3 T mais carga de ganga/enxofre através do aço, resultando em um produto de qualidade inferior Consequentemente, o DRI produzido a partir de gás em aplicações de aço laminados planos e SBQ geralmente terá um comando premium superior.

Um operador iraniano da EAF escolhendo o novo projeto e fornecimento direto da planta de redução a rota seria padrão para MIDREX dada a grande disponibilidade de gás natural da base terrestre e Kaspian do Irã; uma nova fábrica greenfield em Odisha, Índia, enfrentaria um conjunto muito diferente de considerações, onde a disponibilidade de carvão e os custos da rede local favoreceriam o processo de forno rotativo relativamente menos intensivo em capital, apesar dos metais mais pobres do ferro briquetado quente resultante DRI.

Formas de produto DRI: Ferro Esponja, HBI e DRI Quente Explicados

Deixando o forno de eixo em uma das três formas comerciais, o DRI varia significativamente dependendo do grau de resfriamento entre a zona de redução de alta temperatura e a descarga final Cada tipo de DRI tem propriedades físicas específicas, reatividades e implicações logísticas: selecionar o correto (enquanto equilibra considerações econômicas e metalúrgicas) é crítico.

O ferro briquetado a quente (HBI) é produzido pela compactação de cerca de 650700 OC DRI quente a altas pressões em briquetes cilíndricos (90-140 mm 48-58 mm 20-50 mm, massa 500 700 g).A compactação reduz a porosidade volumétrica de ca 471TP3 T para ca 211TP3 T e reduz a absorção máxima de água saturada de 12 151TP3 T para ca 31TP3 T. HBI torna-se assim significativamente menos reativo do que o ferro esponja DRI em duas ordens de grandeza, diminuindo a segurança para carga a granel oceânica e armazenamento de longa duração A especificação legal IMSBC/HBI exige briquetagem acima de 650 °C para uma densidade aparente superior a 5,0 g/cm³. Os briquetes moldados a frio (CBI) formados abaixo desta temperatura mantêm a classificação completa de perigo DRI (B).

DRI em aço de forno elétrico, por que as plantas de aço de arco escolhem

Fornos de arco elétrico são a casa natural para DRI Ao contrário de fornos de oxigênio básicos, que requerem metal quente líquido para operar, EAFs aceitar qualquer combinação de fontes de ferro metálico sólido Três vantagens estruturais distinguir DRI de sucata: pureza de ferro virgem (sem elementos tramp), conteúdo de carbono controlável para química escória espumay, e quando carregado quente (um substancial energia offset remodelar o custo operacional de soluções vegetais híbridas DRI-EAF.

A diluição do elemento tramp é talvez o benefício menos discutido Os EAFs carregados com sucata acumulam cobre, estanho, níquel e cromo de sucata fragmentada automotiva; esses elementos não podem ser removidos por oxidação na siderurgia normal e se acumulam a cada ciclo de reciclagem Sua contribuição para a diluição combinada do tramp segue uma relação documentada: cada aumento de ponto percentual na fração de carga DRI reduz proporcionalmente os resíduos combinados de 1TP3 T (Cr+Ni+Cu+Sn), permitindo que as siderúrgicas atendam às especificações residuais rígidas do SBQ enquanto usam sucata de menor grau e menor custo para o equilíbrio do calor.

Economia energética muda substancialmente quando o DRI é carregado a temperatura elevada Os dados do projeto da BOSHIYA de um complexo DRI-EAF da região do Golfo mostram consumo de eletricidade da EAF de 350-400 kWh/t de aço líquido ao alimentar DRI quente a 650-700 C, versus 430-460 kWh/t para o mesmo forno com sucata fria (scrap) uma redução de 15-251TP3 T. O conteúdo de carbono no DRI importa igualmente: a 2,02,51TP3 T, a combustão com oxigênio injetado gera CO que constrói a manta de escória espumosa, protegendo a casca do forno de radiação de arco e eliminando a necessidade de injeção suplementar de antracite.

“Quando comissionamos um complexo DRI-EAF, a economia de energia de carregamento a quente versus frio DRI são imediatos e mensuráveis consumo de eletricidade EAF consistentemente cair de 15 a 25 por cento na primeira campanha de produção O teor de carbono do DRI importa tanto quanto a taxa de metalização: em 2,0 a 2,5 por cento de carbono, você obtém escória espumosa sem custo extra, e isso sozinho pode fazer a diferença entre um projeto marginal e um genuinamente rentável.”

Que porcentagem de DRI uma cobrança de EAF normalmente deve incluir?

As relações ótimas de carga não são universais, uma vez que dependem da finura do“, do nível de classificação DRI, da finura do”, do nível de classificação DRI, do tipo de aço final, em termos práticos, uma carga de alimentação para forno é geralmente próxima de 201TP3 T DRI em uma carga mista; uma vez que o nível é maior que 2501TP3 T, a carga contínua no telhado através do quinto furo gerará maior produtividade do que a carga no balde, porque evita a formação do que é denominado um “ferroberg (um crânio congelado DRI).Em graus SBQ (de qualidade superior, como fio-máquina muito fino, aço de rolamento ou qualidade de cabeçalho frio (EAFs) operam rotineiramente em níveis de carga de DRI de 801001TP3 T, uma vez que as especificações residuais dominantes devem ser muito rigorosas para justificar os custos adicionais de energia da sucata de queda em um BOF.

O projeto da Região do Golfo da BOSHIYA executa o carregamento de DRI 1001TP3 T em um EAF DC de 150 toneladas, alcançando emissões de CO2 481TP3 T mais baixas em comparação com a rota BF-BOF anterior Com a maioria das aplicações de mini-moinho é econômico misturar 300501TP3 T D com sucata.

DRI vs Ferro Pig Comparando Rotas Diretas de Redução e Alto-Forno

Escolher entre DRI-EAF e BF-BOF é um compromisso de capital de 20 anos economia de fornos estas duas rotas não são intercambiáveis em qualquer escala A explosão só funciona com rendimentos sustentados acima de 2 milhões de toneladas por ano cuja produção deve ser metal quente inteiro para justificar a base de ativos associada, enquanto uma planta DRI pode operar eficientemente a partir de 0,5 Mt/y e escala simplesmente adicionando unidades modulares ao longo do tempo A produção de ferro via DRI-EAF também é a única rota que pode converter de redutor de hidrogênio fóssil para verde sem reconstruir o eixo (atributo exclusivamente à prova de futuro).

Para uma análise completa da configuração, o seletor de configuração da usina siderúrgica da BOSHIYA orienta os desenvolvedores do projeto através da decisão local a local.

Para um CAPEX e modelo de emissões específicos do local, BOSHIYA Entrega de usina siderúrgica chave na mão EPC a equipe pode executar uma análise de rota de ponta a ponta para você Entre em contato conosco para uma revisão de configuração do DRI-EAF.

Armazenamento, manuseio, risco de reoxidação, gerenciamento seguro de DRI e HBI

Pirofórico por DRI apresenta riscos de incêndio e autoaquecimento que nenhuma outra matéria-prima de ferro a granel corresponde Sua porosidade 3 aproximadamente nula 471TP volume e alta área de superfície (0.0.000 m²/g) fazem com que cada forma de DRI oxide ordens de magnitude aço ou ferro-gusa acabados mais rápido quando expostos à umidade ou oxigênio O hidróxido de ferro ou compostos do tipo ferrugem (Fe (OH), - FeO (OH)), são criados sempre que o DRI é exposto à umidade, e reagem exotermicamente; oxidação adicional na presença de oxigênio cria calor suficiente para sustentar o processo acima de 150 C e pode fazer com que as temperaturas da carga subam acima de 900 C em circunstâncias extremas.

A reoxidação DRI no Estado de Oxidação 4 penetra simultaneamente em toda a profundidade de cada grão hiperesférico, o que explica como a exposição à umidade pode se transformar em um perigo grave muito mais rápido do que a ferrugem macroscópica da superfície no aço acabado.

De acordo com o Código IMSBC da IMO, a carga DRI é atribuída a quatro cronogramas determinados pela forma física e teor de umidade:

• DRI (A (A HBI e briquetes prensados a quente: Grupo B, <1%, menor reatividade (humidade) para transporte oceânico em graneleiros
• DRI (B) (pellets), grumos, moldados a frio: Grupo B, umidade ≤0,31TP3 T, N2 inertização necessária (O2 <51TP3 T em porões fechados)
• DRI (C) 2000 finos secundários: Grupo B, humidade ≤0,3%, mínimo de 30 dias envelhecidos no momento do carregamento para reduzir a reatividade
• DRI (DRI (D fines) contendo 21TP3 T H2 (Emenda IMSBC 07-23, 2023): Grupo A + Grupo B simultaneamente em risco de liquefação e reoxidação durante o transporte

Algo sobre a reoxidação do HBI ao usar condições cíclicas: embora o HBI seja muito mais seguro que o DRI frio quando armazenado em condições normais, um estudo de 2024 na Metals (MDPI) relatou que 4.143 briquetes submetidos a ciclos úmido-secos sofreram uma degradação de 6.961TP3 T de metalização ao longo de 4 meses, a mais alta de qualquer condição testada. O que levar para armazenamento e serviço técnico ao comissionamento de siderúrgicas: O HBI pode ser armazenado ao ar livre com segurança, coberto e com ralos, portanto, sem acúmulo, mesmo que o empilhamento externo seja considerado seguro para durar muitos meses.

O futuro do ferro em aço verde reduziu as tendências em 20

Em 20 421TP3 T de toda a nova capacidade de fabricação de ferro em construção é DRI-EAF 5 T de toda a nova capacidade global de fabricação de ferro em construção é uma mudança estrutural que nenhum fabricante ou licenciante de tecnologia previu há uma década. A previsão do CRU Group para 2025 posiciona a DRI entre as commodities de crescimento década a década mais altas na cadeia de valor do aço De acordo com as Estatísticas Mundiais de DRI da Midrex 2024, o CAGR de 10 anos é de 6.61TP3 T três vezes a taxa de crescimento da produção geral de aço bruto.

Dirigir esse turno é o Estrutura de Transição DRI de 3 Rotas A trajetória regional que mapeia onde cada geografia siderúrgica está hoje e para onde está indo:

O H2-DRI não é mais um conceito de laboratório HYBRIT (SSAB + LKAB + Vattenfall) foi o primeiro a produzir aço livre de fósseis 1001TP3 T validado em sua planta piloto em Luleå, Suécia, em 2021 e entregou quantidades comerciais à Volvo desde 2021. O projeto SALCOS da Salzgitter AG está comissionando seu eixo Energiron H2-DRI de 2,1 Mt/y em 2026, seguido pela planta tkH2 Steel da thyssenkrupp Steel em Duisburg (eixo MIDREX de 2,5 Mt/y) em 2027. Todos esses projetos operam sob uma premissa semelhante do equipamento de processamento Energiron ZR /MIDREX H projetado para operar a partir de qualquer relação H: gás natural de 0-1001TP3 T, pelo qual as frações H do operador serão escaláveis em tempo, pois os custos de reconstrução de capital do eixo de hidrogênio diminuem a necessidade de qualquer forno.

Se alguém está projetando uma usina siderúrgica DRI-EAF greenfield agora, a mensagem é clara: A prontidão para H deve ser projetada desde o primeiro dia, usar gás no curto prazo e, em seguida, dimensionar o rendimento de H com o advento de custos regionais de eletricidade renovável que são inferior ao ponto de equilíbrio do gás H (est. 2030-35 na Europa).No BOSHIYA, nossa equipe de projeto de engenharia metalúrgica incluiu a preparação para H2 em todas as especificações do projeto DRI-EAF desde 2023.

FAQ: Processo de ferro reduzido direto, propriedades e aplicativos