Autores
Ferreira, J.G.M. (UFPA) ; Felipe, R.F. (UFSCAR) ; Néves, A.S.S. (UFPA) ; Daniel, B.T.F. (UFPA) ; Dias, A.K.B. (UFPA)
Resumo
É notório que com o desenvolvimento das indústrias siderúrgicas à também
uma maior geração de resíduos sólidos, dessa maneira, estudos a respeito da
utilização de resíduos vem crescendo cada vez mais. As industrias siderúrgicas
necessitam de grandes quantidades de matéria prima para a produção do aço,
dentre essas matérias destacam-se, minério de ferro, combustível e fundentes, a
utilização destes materiais podem causar grandes impactos ambientais, assim a
caracterização química de sínter de minério de ferro com incorporação de 12% de
carepa de laminação é o objetivo do presente artigo, visando ser uma alternativa
mais sustentável. As caracterizações dos sínteres ocorreram através de FRX e
basicidade. Os resultados obtidos foram satisfatórios frente a adição de carepa
de laminação
Palavras chaves
Sínter; Carepa; Caracterização química
Introdução
A metalurgia é conjuntos de tratamentos físico-químicos aplicados a minerais
para a extração dos metais, já a siderurgia é o ramo que compõe os estudos
metalúrgicos, e é responsável pela transformação do minério de ferro em produtos
de aço que evoluem ao passar dos anos (MOURÃO, 2007).
Com os avanços na produção, a geração de resíduos sólidos vem crescendo, dessa
forma, as pesquisas no âmbito de reaproveitamento desses resíduos vem
destacando-se, já que as demandas por processos industriais mais sustentáveis
com valor econômico atrativo tem sido pauta na atualidade, (FELIPE, 2019) é
importante salientar que o descarte desses resíduos deve ser pautada conforme a
legislação ambiental vigente (FURMANKI, 2016).
Dentro dos processos produtivos siderúrgicos a preparação da carga é de
fundamental importância, visto que é utilizada para otimizar e tornar o processo
economicamente viável, a aglomeração é uma das etapas desse processo que visa
tanto a produção quanto a reutilização de coprodutos siderúrgicos para produção
do ferro gusa (COSTA, 2020; CADE,2022).
As carepas de laminação, são coprodutos das industrias
siderúrgicas, por possuírem em sua composição elevados teores de ferro e um alto
teor de pureza são comumente utilizados nos processo de sinterização como um
alternativa viável para o reaproveitamento de resíduos (CASTRO, 2021). Esse
senário é possível visto que, a uma constante evolução de produção (CUNHA,
2021).
Dessa forma as carepas foram escolhidas, para a produção dos sínteres. O
presente artigo tem como objetivo realizar caracterização química através de
Fluorescência de raios-x (FRX) e teor de basicidade dos sínteres produzidos com
adição de 12% de carepa de laminação para analisar os elementos químicos
presentes e seus efeitos nos sínteres.
Material e métodos
Os materiais utilizados foram: Reator de leito fixo, Câmara de isolamento,
Anemômetro, Matérias Primas, Sínter com granulometria de 12 mm, Estufa com
recirculação de ar, Balança, Conjunto de peneiras, Equipamento de FRX.
Para a realização do experimento e produção do sínter foi necessário à montagem
do reator de leito fixo e a câmara de isolamento, conforme a metodologia
aplicada por Daniel (2018).
As materiais primas utilizadas para a produção do sínter foram, Finos de Minério
de Ferro (FMF), que foi utilizado como sínter feed, Finos de Calcário Calcítico
(FCC), atuando como fundente, Moinha de Carvão Vegetal (MCV), sendo o
combustível escolhido e Carepa de Laminação (CL), que atuou como material de
adição à carga que seria sinterizada.
Após a etapa de secagem as MP’s passaram por uma análise granulométrica para
determinar a granulometria das matérias primas para a sinterização, baseando-se
na metodologia aplicada por Daniel (2018), segundo o estudo, as partículas de
FMF devem ser analisadas, pois partículas muito grossas podem fragilizar o
sínter e as partículas muito finas acabam prejudicando a permeabilidade do
leito. Ambas as condições interferem na eficiência da frente de sinterização.
Após os sínteres estarem prontos, é necessário que estes passem por processo de
separação, cominuição para desagregar o material, uma nova secagem pois,
apresentaram elevada umidade assim, foram levados em estufas com circulação de
ar a 105°C para que a umidade presente seja diminuída, mesmo que as MP’s já
tenham passado por esse processo, a seguir é realizada uma etapa de peneiramento
objetivando a seleção granulométrica e por fim foram pesadas e preparadas com o
intuito de caracterizar os sínteres por (FRX), que é utilizadas para
ididentificar os elementos químicos presentes.
Resultado e discussão
Este tópico é destinado para a discussão dos resultados obtidos através da
metodologia aplicação em comparação com os referencias teóricos estudados.
As análises feitas por FRX e perda ao fogo, demonstram a composição química dos
materiais. Esta análise foi feita para as matérias primas e sínteres produzidos.
A Tabela 1 apresenta os dados de FRX das matérias primas usadas.
Após análises dos dados é possível constatar que a maior perda ao fogo foi a da
MCV, com 81,9%, seguida pela CL com, 46,33%. Ademais o FCC apresentou
composições características deste material, com alto teor de CaO e presença de
MgO, além de apresentar Fe2O3 em sua composição. O FMF teve como principal
constituinte o oxido Fe2O3 com 80,6% e a menor perda ao fogo, com teor a cima de
3,9%.
Por fim a fluorescência evidenciou o alto teor de ferro presente na CL, o qual
alcançou 51,4%. Furmanski (2016) relata que os ensaios utilizam o óxido mais
estável para realizar a análise, por isso o teor é apresentado em forma de
hematita. As análises por FRX também foram feitas nos sínteres já produzidos, a
tabela 02 evidência os dados.
Por conta das altas temperaturas para a produção do sínter, este material
apresenta perda ao fogo de 0%. Os principais óxidos de ambos os sínteres foram
SiO2, CaO, Al2O3 e Fe2O3, sendo o principal óxido de interesse na composição do
sínter.
Para o complemento dos dados e análises mais detalhadas utilizou-se o teor de
basicidade do óxido ferroso (FeO) dos sínteres produzidos, onde o sínter 1 e 2
apresentam basicidade de 1,68 e 2,01 e teor de FeO de 11,7% e 9,2%
respectivamente.
Os dois sínteres apresentaram basicidade dentro da faixa aceitável. A basicidade
é importante para o índice de redutibilidade do sínter, o teor de FeO é um fator
importante para esta propriedade (LOPES, 2016)
A tabela 01 demonstra os dados obtidos através de FRX das matérias primas utilizados para a produção dos sínteres.
A tabela 02 expõe os dados da coposição química dos sinteres produzidos.
Conclusões
Os resultados das análises químicas contribuíram para conclusão de que as matérias
primas do Sínter 2 não foram tão bem sinterizadas como as do Sínter 1. Dessa
maneira a maior basicidade pode ter ocorrido pela maior presença de FCC e o menor
teor de FeO, sendo justificado pela ineficiência do processo de combustão, dessa
forma ambos os fatores podem ser explicados pela decorrência de uma sinterização
não eficiente.
Diante o exposto, é possível concluir que o sínter 1 apresentou-se dentro dos
parâmetros exigidos pelas normas e o bolo formado teve composições químicas
favoráveis.
Agradecimentos
Agradecemos a Universidade Federal do Pará e a Faculdade de Engenharia de
Materiais (FEMat)
Referências
CONSELHO ADMINISTRATIVO DE DEFESA ECONOMICA. Industria Siderúrgica, 2022.
COSTA, Regina Machado. Estudo da eficiência da poliimida aromática como meio filtrado em um filtro de mangas para processo de sinterização de uma indústria siderúrgica. Tese de conclusão de curso, Universidade Federal de São Carlos, 2020.
DA CUNHA, Anderson Gois Marques, José Luiz Alves, and Emanuel Ferreira Leite. Siderurgia 4.0: dimensão inteligente e sustentável. Brazilian Journal of Development, Vol.7, n.4, 2021, pp. 37087-37103. DOI:10.34117/bjdv7n4-259
Daniel, B. T. F. Avaliação da altura do leito de sinterização de finos de minério de ferro em um reator vertical de leito fixo para a produção de sínter. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2018.
FEIPE, Rafaela Farinha. Produção e caracterização de sínter de minério de ferro com a incorporação de 12% de carepa de laminação utilizando moinha de carvão vegetal como combustível. Tese de conclusão de curso, Universidade Federal do Pará, 2019.
FURMANSKI, L. M. Estudo e utilização da carepa de laminação de aço em processo de obtenção de sulfeto ferroso. 115p. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, 2016.
LOPES, Aline, et al. Estudos da influência da basicidade e do teor de feo do sinter na zona de amolecimento e fusão do alto forno. ABM WEEK, Rio de Janeiro, 2016.
MOURÃO, Marcelo, et al. Introdução a siderurgia. ABM. São Paulo, 2007.
