Title

Desenvolvimento de um modelo dinâmico para avaliação da desfosforação do ferro-gusa

Development of a Dynamic Model for Evaluating Hot Metal Dephosphorization

Authorship

BROSEGHINI, FELIPE COSTA; RAMOS, SIMÃO VERVLOET; OLIVEIRA, JOSÉ ROBERTO DE; GRILLO, FELIPE FARDIN

BROSEGHINI, FELIPE COSTA

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RAMOS, SIMÃO VERVLOET

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OLIVEIRA, JOSÉ ROBERTO DE

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GRILLO, FELIPE FARDIN

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DOI

10.5151/2594-5300-43066

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Abstract

Este trabalho avaliou o processo de desfosforação do ferro-gusa em escala de laboratório por meio de um modelo dinâmico baseado na metodologia da Zona de Reação de Equilíbrio Efetivo (EERZ). Dados experimentais de quatro misturas desfosforantes com diferentes teores de CaO e FeO foram utilizados para a validação do modelo. Os cálculos termodinâmicos foram realizados considerando o equilíbrio metal–escória, a transferência de massa e a homogeneização da escória. O modelo foi capaz de reproduzir o comportamento experimental de remoção de fósforo, capturando a rápida queda inicial do teor de fósforo seguida da estabilização progressiva do processo em tempos de tratamento mais longos. Entre as misturas avaliadas, a DP3 apresentou a maior eficiência de desfosforação, devido ao equilíbrio mais adequado entre a basicidade da escória e o potencial oxidante. A análise termodinâmica indicou a formação de escórias multifásicas contendo fase líquida e fases sólidas ricas em fósforo, principalmente 7CaO·2SiO2·P2O5, evidenciando a importância da fixação do fósforo em compostos sólidos estáveis. Os resultados demonstraram que a eficiência da desfosforação depende do equilíbrio entre o teor de FeO, a fração de escória líquida e a formação de fases sólidas estáveis. A metodologia EERZ mostrou-se uma ferramenta eficiente para prever o comportamento da desfosforação.

This work evaluated the hot metal dephosphorization process at laboratory scale through a dynamic model based on the Effective Equilibrium Reaction Zone (EERZ) methodology. Experimental data from four dephosphorizing mixtures with different CaO and FeO contents were used for model validation. Thermodynamic calculations were performed considering metal–slag equilibrium, mass transfer, and slag homogenization. The model was able to reproduce the experimental phosphorus removal behavior, capturing the rapid initial decrease in phosphorus content followed by the progressive stabilization of the process at longer treatment times. Among the evaluated mixtures, DP3 presented the highest dephosphorization efficiency due to the more suitable balance between slag basicity and oxidizing potential. Thermodynamic analysis indicated the formation of multiphase slags containing liquid phase and phosphorus-rich solid phases, mainly 7CaO·2SiO2·P2O5, highlighting the importance of phosphorus fixation in stable solid compounds. The results demonstrated that dephosphorization efficiency depends on the balance between FeO content, liquid slag fraction, and formation of stable solid phases. The EERZ methodology proved to be an efficient tool for predicting dephosphorization behavior.

Keywords

Dephosphorization, Dynamic Model, Multiphase Slag

Dephosphorization, Dynamic Model, Multiphase Slag