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Title: Caracterização, beneficiamento e reciclagem de carepas geradas em processos siderúrgicos.
Authors: Cunha, Adriano Ferreira da
metadata.dc.contributor.advisor: Assis, Paulo Santos
Keywords: Engenharia de materiais
Ferro gusa
Beneficiamento de minério
Processos siderúrgicos
Engenharia metalúrgica
Issue Date: 2006
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: CUNHA, A. F. da. Caracterização, beneficiamento e reciclagem de carepas geradas em processos siderúrgicos. 2006. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2006.
Abstract: Nos últimos anos, a fabricação de ferro e aço tem sido motivo de orgulho para a siderurgia nacional com grandes crescimentos e investimentos nesse ramo de atividade. Pela primeira vez na história, o mundo presenciou a transposição da marca de um bilhão de toneladas de aço bruto produzidos ao longo de um ano, por todas as empresas do mundo desse setor em 2004. A China, como bem conhecida pelas comunidades científica e de negócios, ainda mantém sua liderança com uma produção de mais de duzentos milhões de toneladas desse metal por ano. Entretanto, o Brasil também tem mostrado seu grande potencial com esse produto, estando em oitavo lugar entre os maiores produtores, alcançando uma produção de quase trinta e três milhões de toneladas no mesmo ano. Ademais, considerando-se a fabricação e a exportação de ferros primários, nosso país tem se destacado mais ainda no cenário mundial, de acordo com o dados fornecidos pelo relatório do International Iron & Steel Institute. Ferro-gusa e ferro-esponja são os tipos de ferro primário empregados nas aciarias. Apesar do consumo de sucata estar crescendo em todo mundo, o ferro-gusa é ainda o material metálico mais utilizado nas plantas de fabricação do aço. Esse tipo de ferro primário é produzido principalmente através da redução de minérios de ferro dentro de altos-fornos que por sua vez, não são capazes de remover as impurezas que sempre acompanham as matériasprimas carregadas dentro desses reatores. Portanto, anterior à maioria das operações de fabricação do aço, o ferro-gusa precisa ser tratado previamente para se remover importantes quantidades de elementos que são nocivos às propriedades do aço. O fósforo e o enxofre estão entre essas impurezas deletérias onde, na maioria dos casos, é necessária a manipulação de mais de um material ou estágio de refino até que suas quantidades possam estar dentro de uma faixa aceitável para os próximos estágios da fabricação. Crescentes investimentos em tecnologia e novos materiais têm levado empresas a pensar não só em novas rotas de melhoramento de produto a um custo mais baixo, mas também, em planejar uma gestão ambiental mais responsável tendo em vista a grande variedade e quantidade de resíduos e efluentes que são gerados nesses processos. Dessa forma, o principal objetivo deste trabalho visou a reciclagem de um resíduo siderúrgico a fim de ser empregado nas operações de desfosforação do gusa e/ou fabricação do aço. Para tal, este projeto foi dividido em duas fases assim denominadas: revisão e inovação. Na primeira delas, um trabalho de acompanhamento das operações de redução e refino do ferro-gusa foi feito com o apoio de uma usina siderúrgica não-integrada. Foram investigados alguns parâmetros que influenciaram no grau de desfosforação dos banhos metálicos, onde materiais tradicionais e usualmente utilizados, como o minério de ferro e a cal foram empregados em tais operações nas panelas de gusa da empresa. Na fase inovação, o procedimento foi realizado mediante o beneficiamento e a briquetagem de carepas oriundas das operações unitárias de laminação e lingotamento contínuo, onde o material processado puro e com barrilha, em presença de um ligante inorgânico, foi testado industrialmente com diferentes massas e composições, em corridas alternadas no LD de uma aciaria de uma usina integrada. Os resultados da fase revisão confirmaram as condições teóricas necessárias acerca dos processos de desfosforação de banhos metálicos, ou seja, a presença de um alto potencial de oxigênio, alta basicidade da escória e a necessidade de baixas temperaturas no banho. Os resultados da fase inovação mostraram que a carepa é um resíduo industrial passível de reciclagem, onde o seu beneficiamento através de fornos rotativos e briquetagem pode ser facilmente realizado, minimizando ou eliminando o custo com a armazenagem do resíduo, reduzindo eventuais impactos ambientais pela sua disposição, agregando valor ao co-produto em questão e gerando receita para as empresas do setor com o novo produto, substituindo parcialmente tanto a sucata como adições no processo de fabricação do aço.
metadata.dc.description.abstracten: In the last years, iron and steelmaking have been a motive of pride for the national siderurgy with high growths and investments in this field. For the first time in steel history, the world has reported the figure transposition of one billion tons of crude steel in a one-year overall companies production in 2004. China, as well known by the scientific and business community, still keeps its leadership on manufacturing with more than two hundred millions tons of such metal per year. However, Brazil is also showing its great potential with that sort of product, being within the most iron and steel makers, eighth-ranked, reaching the production of almost thirty-three million tons in the same year. Furthermore, concerning the manufacturing and exportation of primary irons, Brazil has even been standing out in the worldwide scene, according to the International Iron & Steel Institute report. Pig and sponge iron are the type of primary irons employed on steel mills. Although the scrap consumption is increasing all over the world, pig iron still is the most used metallic material on steelmaking plants. That sort of primary iron is mainly produced through the reduction of iron ores inside blast furnaces, which are unable to remove the impurities that often follow the raw materials fed into those reactors. Therefore, prior the most steelmaking operations, the pig iron has to be treated previously in order to take off important amounts of elements which are harmful to steel properties. Phosphorous and sulfur are among these deleterious impurities where, in the most cases, it is necessary to handle more than one material or refining stage until their contents could be within an accepted range for the following manufacturing steps. Rising investments on technologies and new materials have led companies to think not only of new routes for improving products at a lower cost, but also thinking of a more responsible environmental management, planning it, since the great variety and quantity of wastes and effluents that are generated in those processes. Then, the major of this research aimed the recycling of a steelmaking waste in order to be employed on pig iron desphosphorization operations and/or steelmaking processes. For that, this project was split into two stages, thus denominated: revision and innovation. In the first of them, an accompanying work of reduction and refining operations of pig iron was done with the support of a non-integrated ironmaking company. Some parameters related to the degree of desphosphorization of metallic baths were investigated, where traditional and usually used materials as iron ore and lime, were employed on such operations at the mill’s pig iron ladles. In the innovation stage, the proceeding was carried out mediating the improvement and recycling of scales raised from the unit operations of rolling and continuous casting, where the processed, pure and with soda ash material, in the presence of an inorganic binder, was industrially tested, applying several masses and compositions in alternated LD heats of an integrated steelmaking plant. The results of the revision stage confirmed the main theoretical conditions about the desphosphorization processes of metallic baths, that is, the presence of a high oxygen potential, high basicity of slag and the necessity of low bath temperatures. The innovation stage results showed that the scale is an industrial waste passive of recycling, where its improvement through rotating ovens and briquetting can be easily realized, diminishing or eliminating the cost with the waste storage, reducing eventual environmental impacts for its disposal, aggregating worth to the co-product in reference and generating incomes for the alike companies with the new product, replacing partially either the scrap or the additions on steelmaking processes.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2514
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