Em maio de 2026, numa nova linha de produção na siderúrgica da Tianjin Iron Works, na China, os gases de exaustão de baixa temperatura (200-300°C) do resfriador circular de sinter não foram simplesmente libertados para a atmosfera como de costume. Em vez disso, foram aspirados para um sistema de secagem vertical, desidratando o minério granulado de alta humidade até ao estado ideal para carregamento no alto-forno — todo o processo sem consumir um único metro cúbico de gás de alto-forno ou queimar uma gota de combustível. A entrada em operação deste sistema resolveu simultaneamente dois grandes desafios técnicos na indústria siderúrgica: o aproveitamento energético dos gases de exaustão de baixa temperatura da sinterização e a secagem eficiente e de baixo custo do minério granulado.

Uma siderúrgica, dois dilemas

Os processos anteriores ao alto-forno — sinterização, pelotização e produção de ferro-gusa — consomem quase 70% da energia de todo o fluxo siderúrgico e contribuem com mais de 90% das emissões de poluentes. Entre eles, duas contradições permaneceram sem solução por muito tempo:

Os gases de exaustão de baixa temperatura da sinterização "não tinham utilidade". O resfriador circular de sinter gera uma grande quantidade de gases de exaustão a 160-300°C durante o arrefecimento do sinter. Esta faixa de temperatura é problemática — é demasiado baixa para uma geração de energia eficiente e o custo para a usar no aquecimento de gás não é economicamente viável. A grande maioria das siderúrgicas apenas a liberta diretamente para a atmosfera após a remoção de poeiras ou produz vapor de baixa qualidade. Estes gases de exaustão, portadores de uma enorme quantidade de calor, são conhecidos na indústria como "tesouro desperdiçado", com uma perda anual de valor calórico equivalente a milhões de toneladas de carvão padrão.

O minério granulado sofre do "problema da humidade e da dificuldade de remoção de finos". O minério granulado é a matéria-prima mais económica para o alto-forno — não necessita de aglomeração a alta temperatura como o sinter ou as pelotas, sendo o seu preço por tonelada cerca de 100 yuans inferior ao do material aglomerado. No entanto, o teor de humidade do minério granulado atinge frequentemente 8%-12%, e os finos no minério húmido são muito difíceis de peneirar. Quando o minério húmido é carregado no forno, a evaporação da água "rouba" uma grande quantidade de calor do alto-forno, e os finos deterioram a permeabilidade da coluna de carga, levando ao aumento da taxa de combustível do alto-forno e a frequentes engaiolamentos e colapsos de carga. Por estas razões, muitas siderúrgicas são forçadas a controlar a proporção de minério granulado num nível baixo de 10%-15%, impossibilitando o pleno aproveitamento da sua vantagem de custo.

De um lado, uma grande quantidade de calor residual de baixa temperatura é desperdiçada; do outro, uma matéria-prima com excelente relação custo-benefício não pode ser usada em maior quantidade devido à alta humidade — usar o primeiro para resolver o segundo representa um caminho perfeito de ganho duplo "redução de carbono + redução de custos".

Tecnologia pioneira de "Secagem Vertical a Baixa Temperatura" da China

Após vários anos de investigação conjunta entre indústria e universidade, a Puyang Dalong Industrial Group Co., Ltd. e a Escola de Engenharia Metalúrgica e Ecológica da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim desenvolveram em conjunto um esquema técnico completamente diferente das abordagens tradicionais. Construído pela Chongqing Yanlong Energy Saving and Environmental Protection Technology Co., Ltd., o projeto foi implementado na siderúrgica da Tianjin Iron Works Co., Ltd.

Inovação 1: Zero consumo de gás, uso total de "calor residual"

A secagem tradicional de minério granulado utiliza geralmente um forno rotativo com combustão de gás a alta temperatura, atingindo 600-800°C. Este processo não só consome grandes quantidades de gás de alto-forno, como também requer instalações de dessulfurização e desnitrificação, com um custo de processamento de cerca de 15 yuans por tonelada de minério.

A equipa de investigação adotou uma abordagem diferente, reduzindo ativamente a temperatura de secagem da faixa acima de 600°C para uma faixa baixa de 150-350°C. Este ajuste, aparentemente simples, representa uma mudança fundamental na lógica central — a secagem é apenas um meio, e a peneiração é o objetivo. O maior dano do minério granulado ao alto-forno não é a humidade em si, mas a alta taxa de finos resultante da peneiração ineficaz causada pela humidade. Desde que o teor de humidade do minério seja reduzido de 8%-12% para menos de 3%, é possível obter uma peneiração eficiente, controlando os finos abaixo de 5 mm para menos de 5%, satisfazendo plenamente os requisitos do alto-forno. Não há necessidade de procurar uma "secagem extrema" — isto significa que se pode usar uma fonte de calor de qualidade inferior. Foi com base nesta descoberta fundamental que a equipa de investigação adotou ousadamente os gases de exaustão de baixa temperatura (200°C-300°C) do resfriador circular de sinter como única fonte de calor, libertando-se completamente da dependência de combustíveis fósseis e gás.

Inovação 2: Secagem vertical, um avanço técnico para a secagem de material granulado

Em termos de formato do equipamento, a equipa abandonou o forno rotativo horizontal comummente usado na indústria e desenvolveu um forno de secagem vertical especificamente para a secagem de material granulado, tendo obtido com sucesso a patente nacional.

A secagem vertical adota uma estrutura de troca de calor em contracorrente com "entrada de material por cima e saída por baixo, entrada de gás quente lateral e saída lateral": o minério granulado é carregado pelo topo do forno e desce lentamente por gravidade, sem quaisquer peças mecânicas rotativas; o ar quente é introduzido uniformemente por múltiplos pontos nas laterais do corpo do forno, formando uma troca de calor por penetração transversal com o minério; uma estrutura patenteada no interior do forno prolonga o percurso de contacto entre o ar quente e o material, aumentando significativamente a eficiência térmica.

As vantagens deste design são evidentes:

Ocupa uma área pequena, apenas 1/3 da de um forno rotativo;

Praticamente sem peças móveis, o corpo do forno pode operar por longos períodos sem manutenção;

Desgaste mínimo do material, evitando a geração secundária de finos durante o processo de secagem do minério;

Eficiência térmica superior a 85%, com temperatura de emissão dos gases de exaustão inferior a 80°C.

Inovação 3: Acoplamento profundo com "interferência zero" no local

Na implementação do projeto da Tianjin Iron Works, a equipa de investigação conseguiu uma integração perfeita com o sistema existente antes do alto-forno:

O ponto de captação de gás foi selecionado diretamente na secção de baixa temperatura do resfriador circular, minimizando a distância de transporte dos gases de combustão e reduzindo a perda de temperatura;

Os gases de exaustão da secagem são emitidos dentro dos padrões após a remoção de poeiras, sem adicionar encargos ambientais extras;

O minério granulado seco pode ser transportado diretamente para os silos do alto-forno, sem alterar o fluxo de carregamento original.

Esta filosofia de design de "baixa intervenção, alta integração" permitiu que o novo sistema entrasse rapidamente em operação sem parar a produção ou modificar o processo principal.

Tripla redução de carbono: Um projeto, três grandes benefícios ambientais

De acordo com estimativas baseadas em dados preliminares da fase de comissionamento do projeto, os benefícios ambientais deste sistema são extremamente significativos:

Primeiro: Zero consumo de gás. Não utiliza absolutamente nenhum gás de alto-forno ou gás natural, poupando dezenas de milhões de metros cúbicos de gás de alto-forno por ano, o equivalente a uma redução anual de carbono de cerca de 5.400 toneladas.

Segundo: Valorização do calor residual, redução da emissão direta. Os gases de exaustão de baixa temperatura da sinterização, originalmente libertados diretamente, são totalmente aproveitados, extraindo-se todo o seu potencial térmico. A taxa de recuperação de calor residual do processo de sinterização aumenta em 8-10 pontos percentuais.

Terceiro: Redução da taxa de combustível do alto-forno. Após a secagem, o teor de humidade do minério granulado cai de 8%-12% para menos de 3%, reduzindo drasticamente a humidade na carga do forno. Estima-se que, por cada redução de 1% na humidade da carga, a taxa de coque possa diminuir cerca de 0,5 kg/t. Somando a melhoria da permeabilidade resultante da redução de finos, prevê-se uma queda na taxa de combustível abrangente de 2-5 kg/t.

A sobreposição destes três benefícios faz deste projeto um exemplo típico de "sinergia na redução de poluição e carbono com aumento de eficiência" na indústria siderúrgica.

Redução de custos e aumento de eficiência: Evidencia-se a vantagem de custo no processamento de minério granulado

Para as siderúrgicas, por mais avançada que seja a tecnologia, a análise económica é o fator decisivo. Em comparação com o processo tradicional de secagem em forno rotativo a alta temperatura, o processo de secagem vertical a baixa temperatura permite uma poupança de 3-6 yuans por tonelada apenas em combustível. Com base na capacidade de processamento do projeto da Tianjin Iron Works de 2,27 milhões de toneladas/ano, a poupança anual só em custos de combustível aproxima-se dos dez milhões de yuans.

Mais crucialmente, o minério granulado seco de alta qualidade permite que o alto-forno aumente significativamente a proporção de minério granulado na carga. Atualmente, a proporção média de minério granulado nas siderúrgicas chinesas é de apenas 12%-15%, mas após a entrada em operação do projeto da Tianjin Iron Works, espera-se que esta proporção ultrapasse os 20%-25%. Numa estimativa abrangente, o projeto pode gerar benefícios económicos diretos de dezenas de milhões de yuans por ano para a Tianjin Iron Works.

Reconfiguração da estrutura da carga do alto-forno

Durante muito tempo, a estrutura da carga do alto-forno na China dependeu do caminho de "alta taxa de sinterização, alta taxa de pelotização". O avanço técnico da equipa de investigação oferece às siderúrgicas um novo caminho para "substituir pelotas por minério granulado seco de alta qualidade":

Redução do uso de pelotas: Por cada tonelada adicional de minério granulado seco usada, pode-se usar menos uma tonelada de pelotas, reduzindo na fonte as emissões de poluição provenientes da calcinação de pelotas;

Melhoria da permeabilidade da carga: O minério granulado com uma taxa de finos ≤5% após a peneiração resolve completamente a deterioração da permeabilidade causada pela entrada de finos no forno;

Aumento do teor de ferro na carga: O minério granulado tem geralmente um teor de ferro 5-6 pontos percentuais superior ao do sinter. O seu uso em grande proporção aumenta o teor de ferro abrangente da carga, o que é benéfico para reduzir a taxa de escória e diminuir o consumo de combustível.

Com a redução da taxa de finos do minério granulado após secagem e peneiração, a estrutura da carga do alto-forno é fundamentalmente otimizada, o custo abrangente antes do alto-forno é significativamente reduzido e as siderúrgicas libertam-se da dependência excessiva de recursos de pelotas, aumentando enormemente a capacidade da indústria para lidar com as flutuações nos preços das matérias-primas a montante.

Autonomia tecnológica: Mais de 10 patentes nacionais solicitadas

Por detrás deste avanço tecnológico está uma profunda cooperação de vários anos entre a indústria e a universidade, envolvendo a Puyang Dalong Industrial Group Co., Ltd. e a Escola de Engenharia Metalúrgica e Ecológica da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim. Para resolver problemas como a baixa eficiência de secagem sob fontes de calor de baixa temperatura, distribuição não uniforme do material e alto teor de humidade localizada, a equipa de investigação estabeleceu um sistema completo de I&D com "modelo de simulação + testes a frio + validação industrial". Em torno de aspetos centrais como o modelo de distribuição de material, estrutura de distribuição de ar, vedação contra poeiras e design modular, foram já solicitadas mais de 10 patentes nacionais, das quais mais de metade são patentes de invenção, sendo as tecnologias centrais completamente autónomas e controláveis.

De Tianjin para toda a China, da eliminação de resíduos à criação de valor

O significado profundo deste sistema de secagem de minério granulado com "zero consumo de gás" vai muito além de uma única siderúrgica:

Capacita profundamente a transformação verde da indústria siderúrgica: Atualmente, a meta de pico de carbono na indústria siderúrgica chinesa é iminente, e o sistema anterior ao alto-forno é o principal campo de batalha para a redução de carbono. Esta tecnologia oferece um caminho de ganho duplo "redução de carbono + redução de custos" de baixo custo e replicável, fornecendo um modelo técnico fiável para promoção em toda a indústria.

Reconfigura a estrutura da carga do alto-forno, aumentando a resiliência: Com a volatilidade contínua na cadeia global de fornecimento de minério de ferro, a capacidade de substituir pelotas de alto preço por minério granulado de baixo custo traduzir-se-á diretamente em competitividade de mercado para as siderúrgicas. Esta tecnologia aumenta a flexibilidade estratégica da indústria siderúrgica chinesa para lidar com as flutuações do mercado global de matérias-primas.

Promove a sinergia na cadeia industrial de mineração e metalurgia: Esta tecnologia pode também ser estendida à fase de pré-processamento de minério granulado em empresas de mineração, promovendo a sinergia verde em toda a cadeia industrial de mineração, beneficiação e metalurgia.

Para as principais siderúrgicas da China, o caminho técnico de substituir o gás de alto-forno por calor residual de baixa temperatura para a secagem de minério granulado foi totalmente validado com sucesso. O custo de operação e manutenção do sistema é significativamente inferior ao do processo tradicional de forno rotativo, oferecendo uma vantagem extremamente alta no período de retorno do investimento e um enorme potencial de redução de custos e aumento de eficiência, resolvendo completamente o principal problema das empresas que "não se atreviam a usar mais minério granulado".

Secar minério granulado com calor residual, reduzir custos e aumentar a eficiência com inovação tecnológica

De "tesouro desperdiçado" a "fonte de calor limpa com zero gás", os gases de exaustão de baixa temperatura do resfriador circular de sinter completaram um ciclo fechado, passando de emissão direta para criação de valor económico. De "não se atrever a usar mais minério granulado" a "carregamento em grande proporção", o minério granulado deu um salto, passando de subvalorizado para uma libertação total do seu valor.

Secar minério granulado com calor residual, reduzir custos e aumentar a eficiência com inovação tecnológica — este caminho já foi aberto e o futuro é promissor.

Com a validação bem-sucedida desta tecnologia numa base siderúrgica chinesa com capacidade de dezenas de milhões de toneladas, foi formado um modelo de secagem inteligente "de baixo carbono + baixo custo", com origem rastreável, processo controlável e viabilidade económica. Este "pilar da nação" está a transformar o "calor residual" num verdadeiro motor para impulsionar a transformação verde da indústria siderúrgica.