Estudo termodinâmico e cinético da influência de resíduos industriais e diferentes fluxantes na eficiência de dessulfuração do ferro gusa

Abstract

RESUMO: Devido ao aumento da restrição do teor de enxofre nos aços torna-se necessário investigar a eficiência do processo de dessulfuração de ferro gusa. Nesse contexto, a utilização de fluxantes visa melhorar a cinética envolvida nessas reações por dissolução das fases sólidas formadas ao redor da partícula de CaO e aumento da fluidez da escória. O uso da fluorita (CaF2) para esse fim já é estabelecido na siderurgia brasileira, mas vem sofrendo queda nos últimos anos em razão de problemas ambientais e de desgaste refratário. Ademais, muito tem se estudado acerca da reutilização de resíduos sólidos como matérias-primas na produção do aço. Portanto, o objetivo deste trabalho é propor a substituição da fluorita por óxido de boro (B2O3), sodalita e borra de alumínio. Além disso, propõe-se nesse estudo a substituição parcial da cal calcítica (principal fonte de CaO) por finos de calcário e escória de dessulfuração em KR (Kambara Reactor), que são resíduos provenientes da fabricação do aço. As misturas dessulfurantes foram avaliadas levando-se em conta aspectos termodinâmicos e cinéticos e foram definidas considerando-se a influência conjunta das fontes de CaO e dos fluxantes. Para tanto, foram realizados testes experimentais de dessulfuração em forno de resistência a temperatura de 1350°C, em uma atmosfera inerte com agitação constante de 500 rpm. Juntamente com os testes foram realizadas simulações com o software FactSage versão 7.0 com a finalidade de obter as fases presentes em cada mistura na temperatura de trabalho e compará-las com os resultados práticos. Constatou-se que a fase silicato tricálcico (3CaO·SiO2) esteve presente nas misturas de menor eficiência de dessulfuração, o que mostra a limitação cinética causada por ela. As misturas de maior eficiência formaram fase líquida acima de 20%, indicando que o CaO dissolvido também participa da reação. A presença de finos de calcário favoreceu a cinética do processo e as misturas com óxido de boro superaram aquelas com fluorita quanto à eficiência. Foi possível formular um novo parâmetro de previsão da eficiência de misturas dessulfurantes, chamado de fator de dessulfuração global (FGDeS). Além disso, a constante de velocidade obtida experimentalmente teve correlação com a eficiência do processo.