Estudo da utilização de biomassa em substituição parcial ao carvão mineral utilizado no processo de fabricação do ferro gusa em alto-forno

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Hot metal desulfurization by marble waste and fluorspar

The objective of this paper is to present an analysis of the use of residual marble mixtures in the pig iron desulfurization process. The study involved the use of: marble waste, fluorspar, lime, and hot metal. Four mixtures were made and added to a liquid hot metal - with known chemical composition - at a temperature of 1450ºC. The mass of each element was calculated from its chemical analysis and compared with an industrial mixture. All of the four mixtures used in the experiments were stirred by a mechanical stirrer. Samples were collected by vacuum sampling for times of 5, 10, 15, 20, and 30 minutes, and analysis was performed to check sulfur variation in the bath with time. The results were analyzed and they verified that it was possible to use marble waste as a desulfurizer.

Estudo da substituição da fluorita por alumina ou sodalita e de cal por resíduo de mármore em escórias sintéticas dessulfurantes.

A siderurgia vem sofrendo transformações que buscam inovação e matérias-primas alternativas. Dentro deste contexto, o uso de resíduos industriais para a formação de escórias sintéticas é tido como alternativa na busca de novos materiais e rotas de reaproveitamento de resíduos. Portanto, este trabalho teve como objetivo estudar o uso de escórias sintéticas na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, aço e ferro fundido. Assim como, propor a utilização da sodalita e da alumina em substituição à fluorita e o resíduo de mármore em substituição à cal convencional. Inicialmente, o resíduo foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: análise química, análise granulométrica, área de superfície específica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Os resultados da caracterização mostraram que aproximadamente 90% das partículas do resíduo de mármore estão abaixo de 100m e sua área superficial foi de 0,24m²/g. Através da difração de raios-X foi observado que o resíduo é composto por CaCO3, MgCO3 e SiO2. Na sequência, foram feitas simulações com o software Thermo-Calc para obter dados termodinâmicos das fases presentes nas misturas e compará-los com os resultados experimentais. Além disso, também foram calculados dados de capacidade de sulfeto (Cs), partição de enxofre (Ls) e basicidade ótica () das misturas iniciais. Posteriormente, foram realizados os ensaios experimentais em escala laboratorial para ferro-gusa, ferro fundido e aço, respectivamente nas temperaturas de 1400°C, 1550°C e 1600°C. Nos ensaios de dessulfuração do aço e do ferro-gusa, utilizou-se um rotor de alumina com o objetivo de favorecer a agitação no metal e aumentar a remoção de enxofre. Na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, constatou-se que a fase sólida de CaO é a responsável pela remoção de enxofre e que a presença das fases silicato tricálcio e aluminato tricálcio (3CaO.SiO2 e 3CaO.Al2O3) limitam a reação, sendo maiores suas concentrações nas escórias que utilizaram o resíduo de mármore e sodalita, devido a presença de SiO2 e Al2O3 nestas matérias-primas. Já para o aço e o ferro fundido, que foram estudados com escórias à base de CaO e Al2O3, observou-se que o aumento da fase líquida favoreceu a dessulfuração. Verificou-se que a dessulfuração no ferro fundido foi por escória de topo e no aço por um processo misto, onde a fase líquida e fase sólida participaram da dessulfuração.

Caracterização de resíduos industriais visando a seu aproveitamento na fabricação de aço

Esse trabalho consiste na caracterização do resíduo de mármore, lama fina de aciaria e borra de alumínio, para averiguar a viabilidade técnica da utilização de tais resíduos na dessulfuração e desfosforação de ferro-gusa líquido. A caracterização desses resíduos foi feita através de análises químicas, granulométricas, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura (MEV) com micro análise por Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X (EDS). A lama fina de aciaria apresenta um teor de FeO de 84,90%, o resíduo de mármore apresentou um teor de 61,5% de CaO e 33,9% de MgO e a borra de alumínio apresentou 36,5% de Al metálico e 62% de Al2O3. A granulometria do resíduo de mármore apresentou um tamanho de grão médio igual 42,810 µm. Já, na borra de alumínio, o tamanho médio foi de 101,803 µm. A lama fina de aciaria LD apresentou, em torno de 54,7% de sua granulometria, entre 0,15 e 0,075mm. Esses resultados apontam para a viabilidade técnica da utilização desses materiais na dessulfuração e desfosforação do ferro-gusa.

Sistemas de produção de carvão vegetal existentes no Brasil: uma análise de viabilidade econômica

O carvão vegetal tem um papel de destaque entre as biomassas consumidas no Brasil. Seu uso em larga escala na indústria siderúrgica para a produção de ferro gusa fez do país um dos maiores produtores e consumidores mundiais de carvão vegetal. A matéria-prima abundante, bem como a falta de preocupação com fatores ambientais e sociais, permitiu no passado que se atentasse apenas ao fator econômico; e a tecnologia de produção deste combustível/insumo se desenvolveu muito pouco ao longo de quase toda a sua história no Brasil até os anos mais recentes. Nas duas últimas décadas, quando se intensificou a preocupação social e ambiental e esses fatores ganharam relevância na análise da viabilidade de projetos tanto a serem implantados, quanto já existentes, a produção de carvão vegetal passou a ser identificada como extremamente rudimentar e impactante ao meio ambiente e sociedade onde se localiza. Neste trabalho buscou-se analisar a viabilidade econômica de quatro sistemas de produção de carvão existentes no Brasil. O sistema mais rudimentar, comumente chamado de “rabo quente”, um sistema ainda de alvenaria, com um pouco mais desenvolvimento tecnológico conhecido como forno retangular, e dois sistemas que utilizam fornos metálicos para buscar menor tempo do processo de carbonização (devido ao mais rápido resfriamento do sistema) e que têm, ambos, uma preocupação ambiental maior e buscam emitir menos poluentes e oferecer uma condição de trabalho mais adequada, refletindo também positivamente sob o aspecto sócio-ambiental. Percebe-se que em termos de implantação, obviamente, os sistemas que envolvem um pouco mais de tecnologia são bem mais dispendiosos em investimento inicial, porém, há resultados animadores do ponto de vista de retorno do investimento e possibilidades de agregação de valor que tendem a atrair o investimento especialmente dos grandes grupos siderúrgicos consumidores, que têm se preocupado cada vez mais em investir tanto na produção de matéria-prima, com grandes áreas de reflorestamento, quanto na produção sustentável do carvão vegetal.

Liberação de micronutrientes de uma escória aplicada em um Argissolo Vermelho-Amarelo cultivado com mudas de goiabeira (Psidium guajava L.)

Os micronutrientes são importantes na nutrição das plantas, especialmente em solos tropicais com baixa concentração devido ao intemperismo. Como fonte alternativa de micronutrientes, tem-se a escória, resíduo da indústria de produção de ferro-gusa e aço. Assim, objetivou-se avaliar a escória como fonte de micronutrientes para mudas de goiabeira. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com cinco repetições. As doses de escória foram aplicadas objetivando elevar em meia, uma vez, uma vez e meia, duas vezes e duas vezes e meia a saturação por bases do solo igual a 70%, correspondendo a 1,68; 3,36; 5,04; 6,72 e 8,40 g por vaso, além da testemunha sem aplicação. Após 90 dias de incubação da escória com o Argissolo Vermelho-Amarelo, cultivaram-se mudas de goiabeira (cv. Paluma) por 110 dias em vasos com 2,8 dm-3 de substrato, em viveiro telado, em Taquaritinga-SP, no período de outubro de 2000 a abril de 2001. A escória promoveu um efeito favorável na reação do solo e na disponibilidades de Zn, Cu, Mn e B do solo. Houve efeitos quadráticos nas concentrações de Zn, Cu e Mn do solo, que, por sua vez, estiveram associadas às doses de escória superiores a 5,8; 6,3 e 7,5 g por vaso, respectivamente, enquanto, para o B, esse efeito foi linear. A saturação por bases do solo, entre 51 e 55%, resultou em maior disponibilidade dos micronutrientes Zn, Cu e Mn no solo, ao passo que, para o B, esse valor foi de 65%. da mesma forma que ocorreu no solo, a aplicação da escória apresentou efeitos quadráticos nos teores de Zn, Cu e Mn da parte aérea e das raízes das mudas de goiabeira, enquanto, para o B, esse efeito foi linear. Concluiu-se, portanto, que a escória se comportou como material corretivo da acidez e como fonte de micronutrientes.

Efeito da escória de siderurgia na nutrição e desenvolvimento inicial de eucalipto

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Estudo da combustão de carvões e misturas com o coque verde de petróleo injetadas em altos fornos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Dinâmica espaço-temporal e quantificação dos danos e perdas da murcha de Ceratocystis em eucalipto na produção de carvão vegetal

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

A aplicação da avaliação do ciclo de vida para análise dos aspectos ambientais que envolvem a reciclagem de sucatas nas usinas siderúrgicas

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Siderurgia e carvoejamento na Amazônia: drenagem energético-material e pauperização regional

O trabalho analisa a implantação, no último quartel do século XX, na Amazônia oriental brasileira, de indústria voltada à produção de ferro-gusa destinado ao mercado internacional de insumos siderúrgicos. Demonstra que, nos anos 1980, o discurso estatal anunciou as plantas industriais deste segmento como elemento estratégico de modernização econômica da região. Tal postura justificou a concessão de benefícios fiscais, creditícios e de infraestrutura a 22 empresas de siderurgia e metalurgia. No âmbito da dimensão ambiental, o estudo demonstra que a produção de ferro-gusa recorre a processos marcados por baixa eficiência energética e que deles resultou o acesso, sem prudência ecológica, a estoque de biomassa da floresta amazônica, com ampliação da pressão antrópica sobre ela. O estudo evidencia que o plantio de grandes áreas de floresta para produzir carvão vegetal não se concretizou, manteve-se tão-somente como retórica desprovida de base realista. Quanto à dimensão econômica, o estudo indica que as limitações de a indústria de ferro-gusa impulsionar processos de modernização vinculam-se, dentre outros aspectos, ao fato de ela ter na demanda de carvão vegetal o principal elo de articulação com a sociedade e com a economia da região. Tal demanda é suprida por centenas de fornecedores e, por meio dela, a indústria controla a margem de lucro e comprime os custos de produção transferindo custos privados para a sociedade. O estudo demonstra, ainda, que o padrão de atuação deste segmento empresarial vincula-se a condicionamentos econômicos e institucionais: a implantação de florestas energéticas exige investimentos de longo prazo, somados às grandes oscilações no preço do ferro-gusa e a dinâmicas institucionais que abrem possibilidade de se acessar, ilegalmente, biomassa de florestas primárias. Isso levou o segmento a recorrer, historicamente, ao suprimento de carvão vegetal produzido, sobretudo, a partir da biomassa de florestas primárias e não da silvicultura. Com base em tais evidências, o trabalho conclui que a predição estatal de impulso regional modernizante não se materializou. A causa principal foi a inexistência de competências sociais para regular a transformação de matéria e energia em mercadorias, e esta produção teve seus fundamentos marcados pela degradação social e ambiental. Assim, atuou em sentido contrário ao discurso estatal: acelerou a transferência energética, material e de valores para outras regiões. Drenagem energético-material que não foi compensada, nem pela capacidade de a região equilibrar as perdas com importações de produtos, nem pela implementação de dinâmicas eficazes para a industrialização da região.