Estudo da redução-fusão de misturas autorredutoras de carepa e coque de petróleo com vistas à utilização em fornos elétricos a arco

Abstract

Devido à inerente geração de resíduos as usinas de fabricação de aço vêm, buscando alternativas ambientalmente sustentáveis para a destinação de seus resíduos. Neste sentido os processos de redução-fusão de misturas autorredutoras se apresentam como uma alternativa promissora. Nesse trabalho buscou-se entender os fenômenos envolvidos durante as etapas de redução e fusão de misturas autorredutoras de carepa (resíduo) e coque de petróleo em forno mufla, em condições que buscam uma aproximação da prática em fornos elétricos. Utilizou-se coque de petróleo como agente redutor para a redução dos óxidos de ferro da carepa, segundo a reação FeO + C = Fe + CO. Foram preparadas amostras de 50g de mistura, na proporção de 85%-15% e 90%-10% de carepa e coque de petróleo, respectivamente. A mistura foi introduzida no forno na temperaturas de 1300°C e submetida ao aquecimento até a temperatura de 1500°C, com interrupção dos ensaios nos tempos de 2, 4, 6, 8 e 12 minutos. Após ensaio realizou-se análises de perda de massa, bem como análises dos produtos formados através de via úmida, difração de raios-X, análises visuais e analisador de carbono (LECO). Foram necessários oito minutos de ensaio para se atingir a máxima conversão das amostras e a redução dos óxidos de ferro, a qual ocorre majoritariamente no estado sólido. Após a máxima perda de massa foram necessários mais 4 minutos (tempo de incubação) de ensaio para se atingir a total fusão das amostras. O comportamento de fusão das misturas está diretamente relacionada ao processo de carburação do ferro. A carburação direta foi apontads como o mecanismo principal para o aumento de carbono no ferro.

Due to the rising generation of waste steelmaking plants have recently seeking environmentally sustainable alternatives for the disposal of their waste. In this sense the process of smelting reduction using self-reduction mixtures plays a promising alternative. This study aimed to understand the phenomena involved during the stages of reduction and melting of self-reduction mixtures of scale (residue) and petroleum coke in a muffle furnace under conditions to approach the industrial practice of electric arc furnaces. Petroleum coke was used as a reducing agent for reducing iron oxide scale, according to the reaction FeO + C = Fe + CO. Samples of 50g of the mixture were prepared in the proportion of 85% -15% and 90% -10% of scale and petroleum coke, respectively. The mixture was introduced into the furnace at temperatures around 1300°C and heated to a temperature of 1500 ° C, with test interruption times of 2, 4, 6, 8 and 12 minutes. Mass loss and visual analysis were carried out after testing as well as analysis of the products formed by the wet way, X-ray diffraction, carbon analyser (LECO) and morphological analysis. It took eight minutes of testing to achieve maximum conversion of the samples and the reduction of iron oxides, which occurs mostly in the solid state. After the maximum mass loss took another 4 minutes (incubation time) to achieve a total melting of the samples. The melting behavior of mixtures is directly related to the process of carburization of iron. The direct carburization was appointed as the main mechanism for the increase of carbon in iron.