Avaliação da resistência à oxidação de tijolos de MgO-C em oxicombustão e combustão a ar

Abstract

A indústria siderúrgica busca continuamente por melhorias voltadas ao desempenho de materiais refratários, economia de combustível, desenvolvimento de eficiência energética e uso de combustíveis alternativos como forma de reduzir seus custos de produção e melhorar sua competitividade no mercado global. Nesse sentido, a tecnologia de oxicombustão apresenta vantagens importantes sobre a combustão convencional, especialmente nas reduções do consumo de combustível e emissões gasosas. Entretanto, antes de seu uso na indústria siderúrgica, é essencial saber se a alteração do sistema de queima pode levar a um aumento no desgaste dos refratários óxido-carbono. No presente trabalho, quatro tipos de tijolos de MgO-C foram queimados em duas condições de combustão em forno semi-industrial simulando o aquecimento de uma panela de aço, sendo estas oxi-combustível e arcombustível. Os sistemas de combustão foram avaliados quanto ao consumo de combustível e emissão de gases poluentes. Já os tijolos queimados foram analisados por perda de massa e espessura da camada descarbonizada, além de fases e microestrutura formadas nesta camada. Os resultados mostram uma expressiva economia de aproximadamente 45% de combustível com o uso da tecnologia de oxicombustão. Da mesma forma, as emissões de CO2 diminuíram proporcionalmente ao combustível não queimado. Observaram-se poucas diferenças nas propriedades dos tijolos queimados nos dois sistemas, que podem ser melhor explicadas pelas diferenças intrínsecas das amostras. O tijolo com 12% de carbono e antioxidante Al apresentou a maior resistência à oxidação entre todos os investigados. Os fatores mais importantes para o uso do sistema oxi-combustível são a implementação de um sistema de controle adequado e o uso de equipamentos próprios para o uso de O2. A seleção correta das propriedades microestruturais refratárias, incluindo a utilização de aditivos antioxidantes, também influencia positivamente na performance dos tijolos.

Steel industry continuously seeks improvements in the performance of refractory materials, fuel savings, energy efficiency developments and the use of alternate fuels, as a way of reducing production costs and improving its competitiveness, which is very important in a market characterized by global competition. In this way, the oxycombustion technology has important advantages over conventional combustion, such as the reduction of fuel consumption and gaseous emissions. However, before its use in the steel industry, it is essential to know if the alteration of the firing system can lead to an increase in the wear of the oxide-carbon refractories. In the present work, four types of MgO-C bricks were fired under oxy-fuel and air-fuel conditions in a semi-industrial furnace, simulating the heating of a steel ladle. The combustion systems were evaluated in fuel consumption and gas emissions. The fired bricks were evaluated for weight loss, thickness of the decarbonized layer, and phases and microstructure formed in this layer. The results show an expressive fuel saving when use the oxy-combustion technology, approximately 45% of fuel was economized. At the same way, the CO2 emissions were decrease proportionally to the unburned fuel. There were few differences in the properties of the bricks fired in the two systems, that can best be explained by the intrinsic differences of the samples. The brick with 12% carbon and Al antioxidant showed the highest oxidation resistance among all investigated. The most important factor for the use of the oxy-fuel system is to implement the appropriate control system and the use of equipment suitable for the use of O2. The correct selection of refractory microstructural properties, including the use of antioxidant additives, also positively influences the performance of the bricks.