Title

Vibrobriquetagem a frio de coprodutos siderúrgicos: Uma rota sustentável para a economia circular e descarbonização em reatores metalúrgicos

Vibro-briquetting of steel industry co-products: A sustainable route for circular economy and decarbonization in metallurgical reactors

Authorship

PERRONE, GUIDO; GERVASI, MORENO; ASSIS, PAULO SANTOS; RAMOS, SILVINA; PERRONE, GREGORIO; COTA, KLEVER BRAGANCA FERREIRA; FERNANDES, IAN MENDONÇA

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DOI

10.5151/2594-5327-43418

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Abstract

A transição da indústria siderúrgica global em direção à descarbonização impôs severas restrições aos processos térmicos tradicionais de preparação de carga, levando à desativação gradual das plantas de sinterização devido às suas altas emissões de gases de efeito estufa. Esse cenário cria um gargalo crítico para a reciclagem interna de coprodutos finos e ultrafinos, que frequentemente são enviados a aterros industriais, resultando em perdas operacionais e severos impactos ambientais. Sob a perspectiva da economia circular e sustentabilidade, este trabalho apresenta uma avaliação metalúrgica e operacional da tecnologia de aglomeração a frio por vibroprensagem (vibrobriquetagem) como uma rota estratégica para viabilizar o conceito de siderurgia sem resíduos (Landfill‑Free) e fortalecer a simbiose industrial por meio da reutilização de lamas, poeiras, carepas e finos de coque. Baseado em dados conceituais consolidados, o estudo analisa os mecanismos cinéticos e termodinâmicos envolvidos na introdução desses aglomerados em duas rotas de processamento. Na rota integrada de alto‑forno, as vibrobriquetas autorredutoras otimizam o ciclo da microatmosfera gasosa interporos, reduzindo o consumo específico de combustível (coke rate) em até 15% e protegendo a integridade estrutural do coque contra o ataque da reação de Boudouard. Na rota semi‑integrada de forno elétrico a arco (EAF), a co‑aglomeração resolve o arraste mecânico de finos de DRI e HBI pelo fluxo de gás, promovendo uma espumação eficiente da escória utilizando ajustadores minerais reciclados, o que aumenta o rendimento metálico global e reduz o consumo específico de energia. Os resultados confirmam que a vibrobriquetagem atua como uma ponte ecológica e metalúrgica viável. Ao operar a temperaturas abaixo de 50 °C com cura a frio, o processo elimina o consumo térmico direto durante a fabricação e mitiga as emissões de dióxido de carbono nos Escopos 1, 2 e 3, convertendo passivos ambientais crônicos em matérias‑primas de alto valor para o complexo siderúrgico.

The transition of the global steel industry toward decarbonization has imposed severe constraints on traditional thermal burden preparation processes, leading to the gradual phase-out of sintering plants due to their high greenhouse gas emissions. This scenario creates a critical bottleneck for the internal recycling of fine and ultrafine co-products, which are frequently sent to industrial landfills, resulting in operational losses and severe environmental impacts. Under the perspective of circular economy and sustainability, this work presents a metallurgical and operational evaluation of cold-agglomeration technology by vibropressing (vibro-briquetting) as a strategic route to enable the concept of zero-waste steelmaking (Landfill-Free) and strengthen industrial symbiosis through the reuse of sludges, dedusting dusts, mill scales, and coke breeze. Based on consolidated conceptual data, the study analyzes the kinetic and thermodynamic mechanisms involved in the introduction of these agglomerates into two processing routes. In the integrated Blast Furnace route, self-reducing vibrobriquettes optimize the interpore gas microatmosphere cycle, reducing specific fuel consumption (coke rate) by up to 15% and protecting structural coke integrity against the attack of the Boudouard reaction. In the semi-integrated Electric Arc Furnace (EAF) route, co-agglomeration resolves the mechanical carry-over of DRI and HBI fines by the gas flow, promoting efficient slag foaming using recycled mineral adjusters, which increases global metallic yield and reduces specific energy consumption. The results confirm that vibro-briquetting acts as a viable ecological and metallurgical bridge. By operating at temperatures below 50 °C with cold curing, the process eliminates direct thermal consumption during manufacturing and mitigates carbon dioxide emissions across Scopes 1, 2, and 3, converting chronic environmental liabilities into high-value raw materials for the steelmaking complex.

Keywords

Economia circular, Sustentabilidade, Vibrobriquetagem, Coprodutos siderúrgicos, Descarbonização, Aglomeração de finos de minério

Circular economy, Sustainability, Vibropressing, Steel industry co-products, Decarbonization, Fine ore agglomeration