Title

ESCÓRIAS COM ALTA ALUMINA PARA DESSULFURAÇÃO - UMA AVALIAÇÃO TERMODINÂMICA

HIGH ALUMINA SLAGS FOR DESULFURIZATION - A THERMODYNAMIC EVALUATION

Authorship

Toledo, Paulo Vinícius Vieira; Melo, Gilberson Mendonça Storck de; Berlini Filho, Carlos; Bock, Miguel Liska; Costa, Afrânio Márcio; Castro, José Adilson de; Silva, André Luiz Vasconcellos da Costa e

Toledo, Paulo Vinícius Vieira

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Melo, Gilberson Mendonça Storck de

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Berlini Filho, Carlos

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Bock, Miguel Liska

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Costa, Afrânio Márcio

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Castro, José Adilson de

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Silva, André Luiz Vasconcellos da Costa e

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DOI

10.5151/2594-5300-39938

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Abstract

O controle estrito da composição química é uma etapa crítica no processo siderúrgico para produzir produtos de aço de alta qualidade. Aplicações mais sofisticadas requerem concentrações mais baixas de elementos residuais, como enxofre e gás dissolvido. Assim, entender a termodinâmica da dessulfuração é essencial para otimizar o processo. Neste trabalho, uma avaliação de escórias do sistema CaO-(MgO)-SiO2-Al2O3 é realizada por meio da aplicação de termodinâmica computacional, utilizando o software ThermoCalc com TCOX12 e Slag3. As propriedades da escória, como fases em equilíbrio, viscosidade e capacidade de sulfeto, são calculadas em função da concentração de óxidos ácidos na escória (Al2O3 e SiO2). Além disso, o impacto das mudanças na atividade da alumina nas propriedades da escória e capacidade de sulfeto de escórias saturadas em CaO e seu efeito na desoxidação e, portanto, no processo de dessulfuração é avaliado. Cálculos indicaram que ao aumentar a atividade da alumina a capacidade de sulfeto diminui e deteriora as condições para atingir a dessulfuração profunda, mesmo com CaO saturado em escória líquida. Observou-se que a dessulfuração é favorecida pelo aumento da concentração de alumínio dissolvido, o que implica no fornecimento de alumínio para manter as condições favoráveis ao longo do processo de refino. As propriedades da escória e os parâmetros calculados estão de acordo com os valores relatados na literatura, indicando a adequação da termodinâmica computacional na avaliação das propriedades necessárias de escórias adequadas para a elaboração da estratégia de dessulfuração.

Strictly controlling chemical composition is a critical step in the steelmaking process to produce high-quality steel products. More sophisticated applications require lower concentrations of residual elements, such as sulfur and dissolved gas. Thus, understanding the thermodynamics of desulfurization is essential for optimizing the process. In this work, an evaluation of slags from the CaO-(MgO)-SiO2-Al2O3 system is carried out by applying computational thermodynamics, using the software ThermoCalc with TCOX12 and Slag3 databases. Slag properties such as phases in equilibrium, viscosity and sulfide capacity are calculated as functions of the concentration of acid oxides in the slag (Al2O3 and SiO2). Also, the impact of alumina activity changes on the slag properties and sulfide capacity of slags saturated in CaO and their effects on deoxidation and hence the desulfurization process is evaluated. Calculations indicated that by increasing the alumina activity the sulfide capacity decrease and deteriorates the conditions to reach deep desulfurization, even with CaO saturated in liquid slag. It was observed that desulfurization is favored by increasing the dissolved aluminum concentration, which implies supplying aluminum to keep favorable conditions along the refining process. The slag properties and parameters calculated are consistent with values reported in the literature, indicating the adequacy of computational thermodynamics in evaluating the required properties of slags suitable for designing the strategy for desulfurization.

Keywords

dessulfuração; termodinâmica computacional; alumina; capacidade de sulfeto

Desulfurization; Computational Thermodynamics; Alumina; Sulfide Capacity