O estudo solicitado pela Vale e IPV, conta com gestão da Fest e experimentos realizados em laboratório da Ufes

O estudo para seleção e avaliação experimental em laboratório de materiais cerâmicos resistentes ao desgaste para aplicação em pinos de (HPGR) busca selecionar materiais alternativos, dentro desta classe, e, potencialmente, com melhor relação custo-benefício, para serem empregados nas prensas de rolos existentes no processo de cisalhamento dos finos de minério de ferro.

A pesquisa coordenada pelo professor da Universidade Federal da Ufes (Ufes), Sherlio Scandian, com gestão da Federação Espírito-Santense de Tecnologia (Fest), conta com mais um doutorando e alunos da iniciação científica de engenharia mecânica.

Os experimentos foram iniciados em outubro do ano passado no laboratório de tribologia, corrosão e materiais, e tem duração de cerca de 30 meses, com solicitação da Vale e do Instituto de Tecnologia da Vale (IPV). “Atualmente esses pinos são feitos de WC/Cobalto. A ideia do projeto é testar se irá funcionar com o material feito de cerâmica, com o objetivo de aumentar a vida útil e diminuir o desgaste”, destacou o professor.

Objetivo principal

Com o funcionamento dos pinos de cerâmica, a proposta é cisalhar (quebrar) os finos de minério de ferro, com mais facilidade, a fim de torna-los ainda mais finos para beneficiar o processo de pelotização, gastando-se por exemplo, menos combustível, e assim diminuir o índice de emissão de gases, consequentemente a poluição.

Como funciona?

Um dos processos de beneficiamento de finos de minério de ferro chama-se pelotização, fator importante na siderurgia, que trata-se da metalurgia do ferro e do aço. Na pelotização, o objetivo é transformar os finos em pelotas, que posteriormente vão constituir a carga metálica de altos fornos.

Dentro da pelotização, uma das etapas importantes para obtenção dos finos de minério de ferro chama-se a moagem em uma prensa rolos, onde na superfície dos rolos existem cerca de 30 mil pinos cilíndricos cravados que tem o objetivo de deixar tais finos, ainda mais finos.

Funciona da seguinte maneira: o minério de ferro cai dentro desta prensa e são cisalhados (esmagados), com o objetivo de aumentar a energia de superfície e de certa forma facilitar a pelotização.

O estudo

A identificação e a caracterização dos cerâmicos serão realizadas via densidade e porosidade através de técnicas gravimétricas, difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia de dispersão de energia de raios-X (EDS), ceramografia via microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de determinação de dureza e tenacidade à fratura por indentação, o que estabelecerá uma metodologia para controle de qualidade dos materiais.

Uma primeira triagem dos materiais quanto ao desgaste abrasivo será realizada a partir da avaliação experimental dos cerâmicos selecionados através de ensaios de esclerometria retilínea e indentações múltiplas, incluindo sua comparação as ligas WC/6%Co e WC/12%Co, para simular os mecanismos de riscamento e microfadiga superficial.

Dos materiais selecionados na primeira triagem, um lote de pinos será entregue ao ITV para realização de testes de integridade em uma HPGR de escala piloto. Além disso, uma segunda triagem será realizada através ensaios de abrasão de alta tensão em roda de aço (ASTM B611-13(2018)) e baixa tensão em roda de borracha (ASTM G65-16e1) utilizando pellet feed coletado na usina de pelotização da VALE em Vitória-ES, novamente comparando os cerâmicos com as ligas WC/6%Co e WC/12%Co.

A identificação de mecanismos de desgaste, via MEV, EDS e perfilometria 3D das superfícies dos cerâmicos, avaliados em cada um dos ensaios tribológicos, permitirá entender a relação entre suas taxas de desgaste, propriedades e microestrutura. Um lote de 30 pinos para cada material selecionado a partir da segunda triagem será adquirido, identificado, caracterizado e fornecido para que a VALE realize testes industriais.

Projeto 934