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Title: Influência da adição da lama fina de aciaria a oxigênio nas características físicas e microestruturais de pelotas queimadas de minério de ferro.
Authors: Mendes, Jefferson Januário
metadata.dc.contributor.advisor: Vieira, Cláudio Batista
Keywords: Pelotização
Resíduo siderúrgico
Lama de aciaria
Minério de ferro
Seleção de materiais
Issue Date: 2009
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: MENDES, J. J. Influência da adição da lama fina de aciaria a oxigênio nas características físicas e microestruturais de pelotas queimadas de minério de ferro. 2009. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2009.
Abstract: Na indústria siderúrgica brasileira estima-se que são produzidos anualmente cerca de 230 mil toneladas de lama de aciaria que é um resíduo siderúrgico típico das aciarias a oxigênio. As principais características químicas e granulométricas da lama de aciaria são as seguintes: cerca de 30% de lama grossa com elevado teor metálico e granulometria acima de 325# (45µm) e 70% composta pela lama fina, rica em óxido de ferro, FeO, com granulometria inferior a 325#, (45µm) com um teor de ferro total em torno de 60% em peso. Existem alguns estudos recentes na China, realizados em escala piloto, que investigam o uso da lama fina no processo de fabricação de pelotas de minérios de ferro. No Brasil são ainda escassos os estudos de aplicações da lama fina de aciaria, apesar de possuir uma larga produção industrial de pelotas de minérios de ferro e um montante considerável de geração anual de lama fina de aciaria. Este trabalho apresenta um estudo da Influência da adição desta lama, em pequenas proporções, nas características intrínsecas de pelotas queimadas de minério de ferro. As análises químicas apresentadas utilizaram as técnicas de espectrometria de emissão atômica e titulação. A caracterização mineralógica foi desenvolvida por difratometria de raio x e microscopia óptica. A análise de porosidade também é apresentada. Após a caracterização, as amostras foram submetidas a ensaios de aglomeração em disco de pelotização, ensaio de resistência a queda, processamento térmico e ensaio de compressão. Foram estudadas a influência da adição da lama fina na resistência a compressão, nas características químicas, de porosidade e microestruturais de pelotas queimadas de minério de ferro. A lama é composta por wustita, ferro elementar, magnetita, calcita, hematita e cristobalita(quartzo ß). Apresenta algumas características químicas interessantes quanto aos teores de CaO (18,68%) e MgO (5,63%), que podem contribuir para a diminuição do emprego de fundentes portadores desses óxidos no processo de pelotização. A adição de lama fina na faixa de 0,5% a 2,0 % não prejudica a resistência a queda das pelotas cruas. Para o perfil térmico utilizado (tempo total de processamento térmico de 4 horas) foi possível obter altos valores de resistência a compressão nas temperaturas de 1.2000 C, 1.2600 C e 1.3200 C. Com a adição da lama na faixa de 0,5% a 2,0% há um aumento razoável da porosidade (variação de 18% até 29%), sem com isso prejudicar a resistência a compressão adquirida durante o processamento térmico. As características microestruturais da pelota queimada de minério de ferro são pouco Influênciadas pela adição da lama fina de aciaria. Em todas as condições estudadas, e para o ciclo térmico empregado, não foi observada a presença de trincas nas pelotas queimadas. O emprego de um tempo de processamento longo e resfriamento lento permitiram que ocorresse o endurecimento da pelotas queimadas sem o aparecimento de trincas, de modo a proporcionar ganho de resistência mesmo com o aumento de porosidade.
metadata.dc.description.abstracten: At the Brazilian steelmaking industry, the estimated annual production of steelmaking BOF sludge is about 230 thousand tons. The BOF sludge is a residue typical of oxygen steel mills. The main chemical and granulometric characteristics of the steelmaking BOF sludge are the following: about 30% of BOF thick sludge, with high metallic content and granulometry above 325# (45µm), and 70% of fine sludge, rich in iron oxide, FeO, presenting a granulometry lower than 325# (45µm), with a total iron content of about 60% of its weight. Some recent studies in China, performed in pilot scale, investigated the use of fine sludge in the process of iron ore pellet production. In Brazil, studies about the applications of the steelmaking BOF sludge are still scarce, despite of its huge industrial production of iron ore pellets and a considerable annual generation of BOF sludge. This work presents a study of the influence on the intrinsic characteristics of the iron ore oxide pellets, by the addition of the BOF sludge in small proportions. The chemical analysis employed the spectrometry by atomic emission and titration techniques. The mineralogical characterization was performed by X-ray diffraction and optical microscopy. In addition, the porosity analysis is displayed. After the characterization, the samples were submitted to agglomeration tests in pelletizing disks, fall resistance test, thermal processing and compression test. The influence of the addition of fine sludge was analyzed on the resistance to compression and the chemical, porosity and microstructural characteristics of the iron ore oxide pellets. The sludge is composed of wustite, iron, magnetite, calcite, hematite and cristoballite (quartz ß). It also presents some interesting chemical characteristics regarding the CaO (18.68%) and MgO (5.63%) contents, that can contribute to the reduction in usage of the flux agents that carry those oxides at the pelletizing process. The addition of fine sludge at 0.5% to 2.0% does not affect the fall resistance of green pellets. In conformity with the thermal profile adopted (thermal processing total time of 4 hours), high values of compression resistance were obtained, at the temperatures of 1.2000 C, 1.2600 C and 1.3200 C. Adding the sludge at 0.5% to 2.0%, there is a significant increase in porosity (varying from 18% to 29%), however the compression resistance obtained during the thermal processing is not affected. The microstructural characteristics of the iron ore oxide pellets are little affected by the addition of the steelmaking BOF sludge. In all of the studied conditions, and for the thermal cycle employed, the presence of cracks on the oxide pellets was not observed. The employment of a long processing period and slow cooling allowed for the hardening of oxide pellets without the appearance of cracks, therefore increasing the resistance despite the increase in porosity.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2749
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