ESTUDO DA VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DA ESCÓRIA DO …

1 ESTUDO DA VIABILIDADE DA REUTILIZA O DA ESC RIA DO REFINO. SECUND RIO NO FORNO EL TRICO A ARCO. Bruno Paiva Rocha Projeto de gradua o apresentado ao Curso de Engenharia Metal rgica da Escola Polit cnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necess rios obten o do t tulo de Engenheiro. Orientador: Giselle de Mattos Ara jo Maur cio Waineraich Scal Rio de Janeiro Fevereiro de 2011. i ESTUDO DA VIABILIDADE DA REUTILIZA O DA ESC RIA DO REFINO SECUND RIO NO. FORNO EL TRICO A ARCO. Bruno Paiva Rocha PROJETO DE GRADUA O SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA. METAL RGICA DA ESCOLA POLIT CNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO. COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESS RIOS PARA A OBTEN O DO GRAU DE ENGENHEIRO. METALURGISTA. Examinado por: _____. Profa. Giselle de Mattos Ara jo, - Orientadora PEMM / Escola Polit cnica / UFRJ.

2 _____. Maur cio Waineraich Scal, - Orientador Gerdau / Cosigua _____. Prof. Luiz Henrique de Almeida, PEMM / Escola Polit cnica / UFRJ. RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL. FEVEREIRO de 2011. ii ROCHA, BRUNO PAIVA. ESTUDO da VIABILIDADE da Reutiliza o da Esc ria do Refino Secund rio no Forno El trico a Arco / Bruno Paiva Rocha Rio de Janeiro: UFRJ / Escola Polit cnica, 2011. xiv, 53 p.: il.; 29,7 cm. Orientadores: Giselle de Mattos Ara jo e Maur cio Waineraich Scal. Projeto de Gradua o UFRJ / POLI / Curso de Engenharia Metal rgica, 2011. Refer ncias Bibliogr ficas: p. 51 - 53. 1. Esc ria de Forno Panela; 2. Reciclagem; 3. Esc ria Espumante;. 4. Aciaria El trica. I. Giselle de Mattos Ara jo e Maur cio Waineraich Scal; II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, Engenharia Metal rgica; III. ESTUDO da VIABILIDADE da Reutiliza o da Esc ria do Refino Secund rio do Forno Panela no Forno El trico a Arco na Aciaria El trica.

3 Iii Obst culos s o coisas assustadoras que vemos quando desviamos nossos olhos de nosso objetivo . Henry Ford iv Este trabalho dedicado aos meus pais, Alzira e Fernando, minha irm , Mariana, aos meus av s e aos meus grandes amigos. v AGRADECIMENTOS. Meus sinceros agradecimentos, minha orientadora, professora Giselle Mattos, pelos ensinamentos e grande aux lio. Ao professor Fl vio Teixeira pela amizade, pelos ensinamentos e pelos conselhos inestim veis. Ao meu Co-orientador, Maur cio Scal, pela sugest o do trabalho e pela simpatia com que me recebeu todas as vezes. Ao meu orientador durante a gradua o, professor Luis Henrique, por aceitar fazer parte da banca examinadora. todos os Professores que contribu ram para minha forma o. Aos meus amigos da MetalMat que desde 2005 participaram desta etapa de minha vida e que espero ter por perto tamb m nas pr ximas etapas: Ana Paula, Bernardo Sarruf, Bruno Medina, Caio Pezzi, Diego Ara jo, Filipe S lvio, Rafael Cidade, Rafael Levy, Patr cia Grabowsky e Thiago Duque.

4 Aos amigos Ana Carolina, Andr Mafra, Bruna David, Camila Batista, Fl via Pieroni, Felipe Roza, Grabriela Teixeira, Leandro Abecassis, L via Freitas, Fernando Brand o, por tudo que vivemos e iremos viver. Aos amigos que fiz durante meu est gio na empresa Gerdau, Let cia Saraiva, Jo o Villanova e Suzy Diniz, agrade o por todos os ensinamentos e paci ncia. Em especial toda minha fam lia que foi, , e continuar sendo a base da minha vida. todos voc s ofere o os meus sinceros agradecimentos por fazerem parte da minha vida, tornando-a uma experi ncia cada vez melhor. Bruno Paiva Rocha vi Resumo do Projeto de Gradua o apresentado Escola Polit cnica / UFRJ como parte dos requisitos necess rios para a obten o do grau de Engenheiro Metalurgista. ESTUDO da VIABILIDADE da Reutiliza o da Esc ria do Refino Secund rio no Forno El trico a Arco.

5 Bruno Paiva Rocha Fevereiro/2011. Orientadores: Giselle de Mattos Ara jo Maur cio Waineraich Scal Curso: Engenharia Metal rgica A esc ria o principal res duo s lido gerado nos processos sider rgicos e tem como composi o b sica xidos met licos e n o-met licos. A esc ria de aciaria el trica, utilizada nesta pesquisa, gerada na etapa de refino secund rio do a o no forno panela processo de refino secund rio mais utilizado no Brasil. O desenvolvimento tecnol gico de forma sustent vel um dos maiores desafios t cnico-cient ficos atualmente e, dentro deste contexto, a reciclagem de res duos, tais como esc ria de forno panela, uma pr tica que deve ser incorporada como uma alternativa quando n o h como minimizar sua gera o. Durante os ltimos anos houve um crescente n mero de pesquisas relacionadas reciclagem externa de esc rias sider rgicas, no entanto, h poucos estudos sobre a esc ria de forno panela.

6 Este trabalho buscou avaliar a VIABILIDADE de reutiliza o da esc ria de forno panela no forno el trico, durante o refino prim rio do a o, atrav s do uso de ferramentas experimentais de caracteriza o como os m todos de fluoresc ncia de raios-x e difra o de raios-x, visando determinar as composi es qu mica e mineral gica destas esc rias. Os resultados encontrados mostraram a presen a de compostos qu micos importantes que viabilizam a reutiliza o da esc ria de forno panela, uma vez que, tais compostos s o capazes de aprimorar as propriedades da esc ria espumante durante o refino prim rio do a o, de acordo com pesquisas j realizadas na Europa. Palavras chave: reciclagem, esc ria de forno panela, esc ria espumante, forno panela, Aciaria el trica. vii Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for degree of Engineer.

7 Feasibility Study of the Reuse of Ladle Furnace Slag in Electric Arc Furnace Bruno Paiva Rocha February/2011. Advisor: Giselle de Mattos Ara jo Maur cio Waineraich Scal Course: Metallurgical Engineering Slag, which composition is a mix of metallic and non-metallic oxides, is the major solid waste generated in the ironmaking and steelmaking processes. The electric arc furnace slag, used in this study, is formed during the secondary refining of steel in ladle furnace the most used secondary refining technique in Brazil. Nowadays, technological development in a sustainable way is one of the biggest scientific-technical challenges, and within this context, recycling of waste such as slag ladle furnace, is a practice that should be incorporated as an alternative when there is no kind to minimize their generation. Recently, a growing number of research concerning the recycling of steelmaking slag has arisen, however, few of these studies implicated that of the ladle furnace.

8 This study evaluated the feasibility of ladle furnace slag reuse as injection during primary steel treatment on electric furnace. Experimental techniques were used to slag characterization as x-ray fluorescence and x-ray diffraction methods, to determine chemical and mineralogical composition of samples. The results showed the presence of important chemical compounds that enable the reuse of ladle furnace slag, which improve the properties of foaming slag during the primary refining of steel, according to previous studies in Europe . Keywords: recycling, ladle slag, foaming slag, ladle furnace, electric steelmaking. viii SUM RIO. LISTA DE LISTA DE xiii 1. Introdu 1. Relev ncia do Tema .. 1. Justificativa .. 2. Objetivo .. 2. 2. Revis o Bibliogr fica .. 4. Refino Prim rio Forno El trico a Arco (FEA) .. 4. Elementos de carga do FEA.

9 5. Ciclo de Opera o .. 6. Prepara o da Carga .. 6. Fus o da Carga Met lica .. 6. Refino Prim 9. Retirada da Esc ria 11. Vazamento .. 11. Refino Secund rio Forno Panela .. 13. Desoxida o .. 13. Dessulfura o .. 15. Ajuste da Composi o Qu mica .. 17. Ajuste Final da Temperatura .. 18. Esc ria de Aciaria El trica .. 18. Conceito .. 18. Gera o da Esc ria na Aciaria El trica .. 19. Propriedades Gerais .. 22. Reutiliza o da Esc ria de Aciaria El trica .. 24. 3. Materiais e M todos .. 35. Materiais .. 35. Caracteriza o Qu 36. Caracteriza o Mineral gica .. 37. 4. Resultados e Discuss 38. Caracteriza o Qu mica e de Fases Cristalinas .. 38. ix 5. Conclus o .. 49. 6. Bibliografia .. 50. x LISTA DE FIGURAS. FIGURA 1. ILUSTRA O DOS COMPONENTES B SICOS DO FEA [6].. 4. FIGURA 2. REPRESENTA O ESQUEM TICA DO PROCESSO DE PRODU O DO A O NO 5.

10 FIGURA 3. ILUSTRA O DO PROCESSO DE OXIDA O/ESCORIFICA O RELACIONADO AO REFINO PRIM RIO [10].. 9. FIGURA 4. ILUSTRA O DO FURO DE CORRIDA EBT [16].. 12. O. FIGURA 5. VARIA O DA CONCENTRA O DE OXIG NIO NO A O L QUIDO A 1600 C EM FUN O DA CONCENTRA O DE. DIVERSOS ELEMENTOS DESOXIDANTES [17].. 14. FIGURA 6. TEOR DE ENXOFRE TRANSFERIDO PARA ESC RIA EM FUN O DO N VEL DE OXIDA O. PONTOS ABERTOS: ESC RIAS. CAO-FEO, 1873 K, PSO2 = 6-8%. PONTOS PRETOS: CAO-FEO-SIO2, 1773 K, PSO2 =2% [20].. 16. FIGURA 7. RELA O ENTRE A CAPACIDADE DESSULFURANTE DA ESC RIA (CS) COM A TEMPERATURA DO BANHO E BASICIDADE. B2 DA ESC RIA [21].. 17. FIGURA 8. VARIA O DA TEMPERATURA DURANTE AS ETAPAS DO REFINO SECUND RIO [16].. 18. FIGURA 9. REPRESENTA O ESQUEM TICA DAS ETAPAS DE GERA O DE ESC RIA NA ACIARIA EL TRICA [24].. 20. FIGURA 10. ILUSTRA O DO PROCESSO DE HIDRATA O DA CAL LIVRE E CONSEQUENTE DESAGREGA O DA ESC RIA [24].