Pré-tratamento e eficiente de gusa liquido para satisfazer a demanda de baixos teores de enxofre e fósforo.

Disponibilidade limitada de minério de alta qualidade, assim como preços altamente voláteis dessas qualidades seletivas tem influenciado inexoravelmente as condições de operações produtoras de ferro por alguns anos, levando a uma crescente demanda por pré-tratamento de gusa líquido para posterior processamento ou fundição de lingotes. Teores de enxofre, silício, fósforo e carbono são normalmente ajustados em pré-tratamentos de gusa líquido ou unidades de refino.

Desde os anos 8, a qualidade de matérias-primas e combustíveis usados em fabricação de ferro e aço tem piorado de forma crescente. Esta tendência mundial têm levado a uma qualidade deteriorada de gusa líquido, em termos de maiores teores de impurezas. Ao mesmo tempo, fabricantes de aço tem se deparado com a crescente demanda por aço puro com baixos e ultrabaixos teores, em particular, de enxofre e fósforo.

A reduzida disponibilidade de matérias-primas e combustíveis especiais com baixos teores de elementos indesejados e nocivos, e acrescente pressão para abaixar os custos de produção, através da aquisição de matérias-primas baratas, tem levado a um círculo vicioso. No passado fabricantes de aço do Ocidente, em geral, reagiam a este desafio, otimizando suas instalações, melhorando o grau de automação, introduzindo agitação de fundo em conversores a oxigênio (BOF), e elevando a produtividade de suas unidades de produção para recordes cada vez maiores. Mas estes esforços chegaram ao fim, e um avanço adicional só pode ser obtido por conceitos alternativos.

Em contraste, fabricantes japoneses de aço optaram por um diferente trajeto bastante radical, se concentrando em intenso ou pré-tratamento de gusa líquido, aproveitando os benefícios da baixa temperatura de tratamento. Como resultado, eles estabeleceram uma maneira diferente, porém competitiva, de fabricar aço. Este é o momento certo para recordar os conceitos e resultados do pré-tratamento de gusa líquido e investigar quais as chances podem ser proporcionadas pela aplicação dessas tecnologias ao método convencional de fabricação de aço.

Enxofre em gusa líquido de alto-forno (BF) advém essencialmente de combustíveis, como coque, carvão e óleo. Com a exceção de alguns graus muito específicos de aço, enxofre é indesejável e precisa ser removido. Embora o alto-forno seja uma unidade muito eficiente para dessulfuração e capaz de remover, normalmente, 85% da adição total de enxofre, 15% permanecem no gusa líquido produzido. Isto é ainda demasiado para satisfazer os requisitos da fabricação de aço. Portanto, dessulfuração adicional se faz necessária fora do BF.

Nos dias atuais, dessulfuração de gusa líquido é realizada pelos seguintes pelos seguintes métodos:

• Injeção de agentes de dessulfuração em panelas torpedo;
• Injeção de agentes de dessulfuração em panelas abertas;
• Adição de agentes de dessulfuração em panelas abertas, usando o sistema de agitação com impelidor KR;
• Dessulfuração na panela de aço;

Os custos para remover 1kg de enxofre por diferentes procedimentos é calculado ser de:

• 27 US$, se executado no alto-forno;
• 10,5 US$, se feito por tratamento de gusa liquido em panela;
• 177 US$, se feito no conversor a oxigênio (BOF).
• 64 US$, se feito na panela de aço.

A comparação de custos mostra claramente que dessulfuração de gusa líquido é mais econômica que o esforço da remoção de enxofre no alto forno [2]. Este tópico foi debatido em detalhes [4]. O conversor a oxigênio (BOF) é a unidade mais cara para realizar dessulfuração, e dessulfuração de aço só deve ser realizada, se necessário.

Dessulfuração de gusa líquido por tecnologia de injeção é realizada por injeção profunda de reagentes em pó, como cal, carboneto de cálcio, magnésio, barrilha, ou suas misturas, em panelas (panelas torpedo, panelas de baldeação, ou panelas carregadoras de BOF). Lanças revestidas com refratário são imersas profundamente no gusa líquido, enquanto os reagentes são injetadas em alta velocidade, usando principalmente nitrogênio como gás condutor em modo mono-, co-, ou multi-injetor.

Dessulfuração eficiente requer intensa misturarão ação de reagentes, metal e escória. Isto é alcançado com uma mistura de gás/sólido profundamente injetada numa panela. Um nível mínimo de banho de 1,5 m deve ser assegurado, a fim de maximizar o tempo da permanência das partículas no banho. Dessulfuração por injeção em panelas abertas é mais eficiente, se comparada a panelas torpedo, devido a seus formatos desfavoráveis. O consumo de reagentes em torpedos é aproximadamente 15-25% superior, quando comparado ás panelas abertas.