| Resumo: | A titanomagnetite, minério formado por óxidos de ferro (Fe) e titânio (Ti), tem como minerais úteis ilmenite, magnetite e hematite, e pode ser utilizada para produção de gusa, escórias titaníferas e, quando o teor e/ou preço de vanádio (V) o justificarem, de escórias vanadíferas. O processamento metalúrgico é feito em fornos eléctricos de redução. O consumo de energia pode ser parcialmente diminuído pré-reduzindo o minério em forno rotativo. Se o minério for fino, pode convir peletizá-lo antes da pré redução. No Complexo Gabro Anortosítico de Tete, Moçambique, há muitos afloramentos deste minério, em geral pequenos, formados por um corpo de minério maciço rodeado de auréola de minério eluvionar. O teor de Vanádio, sem ser elevado, pode interessar num sub produto, em particular se acumulado para eventuais anos de alta de preços. Os estudos para a sua utilização diferem nas conclusões, devido à complexidade resultante da dispersão de ocorrências e da variação de qualidade entre elas. Sendo um minério triplo (gusa, escória de Ti e escória de V), o projecto insere-se em mercados diferentes e, no caso do Vanádio, com grandes variações de preço. O actual trabalho pretende contribuir para o seu estudo, no que respeita à pré-redução no forno rotativo. Não havendo peletes industriais destes concentrados, foi necessário estudar a beneficiação (preparação de concentrados) e peletização (aglomeração dos mesmos), de modo a partir de materiais que correspondam aos que seriam obtidos industrialmente. Na beneficiação estudou-se ainda como estimar o valor dos concentrados pelo preço retrocalculado, em função da sua composição, e obteve-se um concentrado ilmenítico, com 31% TiO2, 46% Fet e 6%Ganga (o que permite obter gusa e escória com pelo menos 82%TiO2). O concentrado magnetítico tem 13%TiO2, 58% Fet e 5%Ganga. Na peletização definiu-se um procedimento de preparação de peletes à escala de bancada, seleccionando condições a usar com base num estudo de factores. Compararam-se peletes de ilmenite pura obtidos por este procedimento com peletes industriais, nomeadamente no que respeita à resistência mecânica. O estudo de redução utilizou peletes preparados conforme este procedimento. O aspecto central focado, após caracterização e descrição das reacções presentes, foi o dimensionamento do forno rotativo de modo sensível à variação de qualidade do concentrado, para teores até ca 55% TiO2, Não se encontrando modelos para traduzir essa influência a nível de projecto, ou mesmo simulação de operação, foi desenvolvido um procedimento, exemplificado com o concentrado ilmenítico. Experimentalmente verificou-se poderem as reacções ser descritas pelo sistema Fe-Ti-O. Embora as reacções ocorram entre soluções sólidas, podem ser descritas por fases puras, sendo o equilíbrio estimado nesta base compatível com dados experimentais. Foi modelada a cinética das reacções no interior do leito do forno (5 de redução nos peletes e a de gaseificação do redutor sólido). Nas reacções, não necessariamente sequenciais, ocorrem soluções sólidas, e duas têm tempo de indução. Os modelos cinéticos foram obtidos por regressão, para as reduções de Fe(III) (determinadas conjuntamente), wustite, e ilmenite, e a gaseificação de carvão vegetal comercial. Usaram dados de ensaios experimentais a 900, 950 e 1000 ºC, em reactor vertical, obtidos por uma balança digital em condições adaptadas, para um único pelete, do ensaio ISO 4695 de reducibilidade, e dum ensaio industrial de reactividade de coque. Com estes parâmetros, se conhecida a temperatura do leito, podem-se modelar as reacções no seu interior e estimar o tempo de residência requerido por dada metalização. Dimensionar um forno rotativo que concretize este tempo de residência, implica outros aspectos, que impõem restrições ao projecto. O movimento de sólidos no forno tem de ocorrer em simultâneo com as reacções. A transferência de calor deve garantir a temperatura do leito, avaliar os diversos fluxos térmicos, e a distribuição de temperaturas, mantendo a temperatura de parede abaixo dum valor crítico para a formação de anéis de incrustações. O arraste de poeiras pelos gases deve ser mantido a um nível satisfatório. O dimensionamento é a busca directa do projecto óptimo dentro destas restrições. O procedimento de dimensionamento proposto, na ausência dum método de projecto e de instalações para o aferir, apenas pode ser comparado com alguns casos mais bem documentados em pesquisa bibliográfica. A discussão efectuada permitiu detectar limitações nos modelos utilizados, com base no que foram propostos critérios para delimitar a validade de alguns modelos. O trabalho efectuado aponta questões que podem ser estudadas ou melhoradas, aos vários níveis estudados, assim como pontos fracos do próprio modelo, que poderão requerer trabalhos futuros.
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