Reciclagem de poeira de aciaria: estudo da redução da poeira de aciaria LD, elétrica e ferrita de zinco.

Abstract

Resumo Uma grande quantidade de poeiras e fumos contendo óxidos de ferro, zinco, alumínio, cálcio, chumbo, magnésio e cádmio são habitualmente gerados durante a produção do aço em usinas siderúrgicas semiintegradas. Processos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos têm sido desenvolvidos para o tratamento da poeira de aciaria elétrica (PAE). O processo Waelz, que recupera parte destes resíduos por meio de reações metalúrgicas de redução e oxidação em um forno rotativo, é uma tecnologia de destaque empregada para a recuperação dos metais voláteis, e tem sido a mais usada nos últimos 40 anos. Neste trabalho, foi realizado um estudo termodinâmico do processo Waelz, visando à otimização das condições metalúrgicas necessárias para garantir a recuperação dos metais voláteis (em especial zinco), de forma a assegurar a minimização de impactos ambientais e maximização de opções de processamento para a recuperação do zinco contido. As variáveis cinéticas foram estudadas por meio da execução de uma serie de 6 experimentos, englobando os principais fatores do processamento, tais como: tipo de redutor e tempo/temperatura de processamento. Também foi avaliado o comportamento mecânico das pelotas para cada formulação. Caracterizações por meio de microscopia eletrônica com microanálise via EDS, difração de raios X, fluorescência de raios X, análise granulométrica a laser, resistência à compressão, porcentagem de matéria volátil, carbono fixo e cinzas foram empregados. Palavras-chave: Pelotas autorredutoras; Recuperação do zinco; Tratamento de resíduo de aciaria; Processo Waelz. Abstract A high amount of residues such as dust and fumes containing iron oxides, zinc, aluminum, calcium, lead, magnesium and cadmium are usually generated during the steel production in steel mills, which produce it from scrap melting. Hydrometallurgical and pyrometallurgical processes have been developed to the treatment of electric arc furnace dust (EAF). The Waelz process, that recovers part of these residues through metallurgical reactions of oxidation and reduction in a rotary kiln, is a leading technology used for the recovery of volatile metals, and has been widely used over the past 40 years. In this work, an initial thermodynamic and kinetic study of the Waelz reduction process was conducted, aiming to optimize the metallurgical conditions needed to ensure the recovery of volatile metals (especially zinc) and therefore assure the minimization of environmental impacts and maximization of more sustainable processing options and with higher added value due to the increase of zinc recovery from the dust and metallurgical residues. Kinetic variables were studied by running a series of six experiments, covering the main processing variables such as content and type of the binder, content and type of the reducer and processing time/temperature. The behavior and thermomechanical properties will also be assessed. There were used characterizations by electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray fluorescence, particle size analysis with laser, compressive ...

Microstructural, thermochemistry and mechanical evaluation of self-reducing pellets using electric arc furnace (EAF) dust containing zinc for Waelz process

“…Dust and powders collected in the de-dusting systems from the EAF is primarily composed by iron and zinc oxides, followed by lead, copper, nickel, calcium and magnesium oxides. The iron might be present as magnetite (Fe 3 O 4 ), wustite (FeO), hematite (α-Fe 2 O 3 and/or -Fe 2 O 3 ) or in its metallic form (Fe) [8] while zinc is found in its metallic form (Zn (s) ), zinc oxide (ZnO (s) ) and zinc ferrite (ZnO.Fe 2 O 3(s) ).…”

Estudo da influência da sinterização de minérios de ferro na redução por hidrogênio.

“…intrínseca, a hematita primária favoreceu as reações sólido-gás no interior das amostras (10) . (60,72) . (73) .…”

“…Desta forma, a menor quantidade de silicato encontrada nas amostras com carvão vegetal favoreceu o aumento da redutibilidade. tornando a cinética mais lenta (60) .…”

Utilização de carvões provenientes de biomassas como fonte de energia renovável na autorredução de briquetes confeccionados com poeira de aciaria LD, elétrica e ferrita de zinco.

“…Esta operação é considerada a 2º maior geradora de resíduos de uma planta siderúrgica integrada e corresponde a 27% do total produzido. Junca (2014), cita que a poeira do processo LD é gerada através do sopro do oxigênio em contato com o ferro gusa formando gotas que são desprendendidas do banho e arrastadas para fora do reator por meio do sistema de despoeiramento. De acordo com Mendes (2009) O gás emerge do banho arrastando consigo materiais particulados.…”

“…Nestes testes, a Ea variou entre 214,3kJ/mol a 500,2kJ/mol. Já a redução com biomassa com casca de eucalipto apresentou somente os mecanismos de reação química e difusão como seguidoras da lei de Arrhenius, com Ea entre 166,2 a 343,6kJ/mol para carvão de casca de eucalipto Junca et al (2016). também encontrou que o limite de fases pode ser o mecanismo controlador na redução de pelotas de ferrita de zinco.…”