Caracterização de poeiras geradas em fornos elétricos a arco e seu estudo quando aglomeradas na forma de pelotas auto-redutoras.

• Ano de defesa: 1998
• Autor(a) principal: Mantovani, Mário Cesar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Electric furnace; Electric steelworks dust; Forno elétrico; Pellets; Pelotas; Poeira de aciaria elétrica
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-11122024-083223/

A poeira coletada pelo sistema de limpeza de gases de aciarias elétricas constitui um problema quanto ao seu descarte. Uma possível maneira de reaproveitar os elementos contidos nesse material particulado (Fe, Zn, Pb, tec.) é aglomerá-lo na forma de pelotas auto-redutoras, com o objetivo de utilizá-las em fornos cuba, rotativos, soleira rotativa ou até mesmo adicioná-las ao forno elétrico a arco. O presente estudo iniciou-se com a caracterização de poeiras geradas em usinas diferentes bem como em condições diferentes. Para tal finalidade foram usadas várias técnicas de caracterização, onde foi possível constatar que a poeira gerada em fornos elétricos arco é um material de granulometria fina com partículas predominantemente esféricas e de constituição muito complexa, tendo como principais elementos o Fe, Zn e Mn. A análise por difração de raio-X mostrou que na poeira com baixo teor de Zn o composto predominante é uma solução sólida de espinélios de ferro (ferrita de zinco, magnetita, ferrita de manganês). No momento, na medida em que o teor de zinco aumenta há um correspondente aumento de zinco na forma de ZnO. Quanto ao estudo do comportamento a frio das pelotas auto-redutoras, este consistiu no acompanhamento da evolução da resistência à compreensão a frio até 28 dias de cura, em função da quantidade de aglomerante (cimento Portland) e também do teor de umidade inicial das pelotas após a pelotização. Os melhores resultados de resistência àcompressão a frio foram obtidos pelos lotes de pelotas auto-redutoras contendo 5% de cimento Portland, em virtude do poder aglomerante deste aditivo. Além disso, estes resultados estiveram ligados à porcentagem inicial de umidade das pelotas, que no presente estudo esteve na faixa de 12 a 13%. Dentre os estudos do comportamento durante o aquecimento das pelotas auto-redutoras, um deles consistiu na realização de ensaios para o estudo da crepitação (choque térmico), ) onde uma pelota era levada da temperatura ambiente até a temperatura de ensaio (700\'GRAU\'C). Os resultados mostraram que a ocorrência simultânea da queda na porcentagem de umidade das pelotas (12mm de diâmetro) e o aumento na resistência à compressão após secagem, fizeram com que o índice de crepitação diminuísse principalmente para pelotas com 3 e 5% de cimento Portland, dando uma demonstração de haver uma correlação entre o índice de crepitação e as variáveis porcentagem de umidade e resistência mecânica da pelota. Ainda em relação ao comportamento durante o aquecimento, foram executados ensaios visando o estudo do inchamento e da resistência à compressão após aquecimento das pelotas auto-redutoras. Tal ensaio consistiu na interrupção de um ciclo térmico numa determinada temperatura, sendo em seguida feita a medição da variação volumétrica ocorrida na pelota, bem como sua resistência à compressão após aquecimento. Os resultados mostraram que pelotas sem aglomerante, 3 e 5% de cimento portland (pelotas com12 mm de diâmetro) não apresentaram inchamento catastrófico, quando submetidas ao ciclo térmico 1 (temperatura máxima de 1255\'GRAU\'C), além também de apresentarem boas resistências à compressão durante e após o final do ciclo térmico. De outro modo, pelotas com 5% de cimento Portland ao passarem pela temperatura de 1059\'GRAU\'C (ciclo térmico 2), o que não foi feito quando empregou-se o ciclo térmico 1 (neste caso utilizou-se uma temperatura de 1124\'GRAU\'C), apresentaram uma variação volumétrica aparente (inchamento) superior a 30%. Essa maior variação de volume aparente apresentada por pelotas submetidas ao ciclo térmico 2 foi devido a formação intensa de filamentos, que mesmo ao final do ciclo térmico ainda foram encontrados em regiões próximas ao núclo das pelotas. Em outros ensaios também visando o estudo do inchamento e resistência à compressão após aquecimento mediante a aplicação de um ) ciclo térmico foram analisadas pelotas compostas por uma poeira de aciaria elétrica com alto teor de fêrro total (53%) e baixo teor de Zn (2,4%). Tais pelotas apresentaram uma variação de volume aparente (inchamento) muito semelhante ao apresentado pela pelotas com menor teor de ferro total (30%) e alto teor de Zn (27%). Dessa forma, constatou-se que a presença do Zn seja em altos ou baixos teores não influiu no fenômeno de inchamento das pelotas. De outro modo, pelotas com maior teor de ferro total (53%) e baixo teor de Zn(2,4%), ao final do ciclo térmico 3 (temperatura máxima de 1195\'GRAU\'C), apresentaram uma resistência à compressão superior ao de pelotas com menor teor de ferro total (30%). Isto se deveu à grande concentração de vazios (maior porosidade) encontrada em pelotas com baixa concentração de ferro total (alto teor de Zn), pois praticamente toda a massa de elementos volatilizáveis foi extraída das pelotas submetidas até final do ciclo térmico 3 (temperatura máxima de 1195\'GRAU\'C). Por fim, ao serem analisadas pelotas sem aglomerante, 5% de cimento Portland e 12% de CaC\'O IND.3\' (pelotas com 27% de Zn) submetidas ao ciclo térmico 3, foi possível obter 99% de remoção do zinco ao final do ciclo térmico. Além disso, tanto a água oriunda da decomposição das fases hidratadas do cimento Portland, bem como o C\'O IND.2\' oriundo da decomposição do Cac\'O IND.3\' promoveram a gaseificação do carbono, contribuindo para que em temperaturas intermediárias do ciclo térmico 3 fosse possível a obtenção de valores superiores de remoção do Zn quando comparados aos valores obtidos por pelotas sem aditivos.