Segundo LUZ et alii (2002), briquetagem consiste na aglomeração de partículas finas por meio de pressão, com auxílio ou não de um aglutinante, permitindo a obtenção de um produto não só compactado, porém com forma, tamanho e parâmetros mecânicos adequados. A redução de volume do material, em alguns casos, além dos benefícios tecnológicos, permite que materiais finos possam ser transportados e armazenados de forma mais econômica.
A escória sintética briquetada, tem como vantagens apresentar alta velocidade de formação de escória associada a um custo mais baixo de produção, ser pouco higroscópica e ser projetada com composição química ajustada aos teores de MgO de saturação, nas temperaturas dos tratamentos de refino secundário, para minimizar o desgaste ao material refratário.
Outra vantagem da escória sintética briquetada é que por apresentar elevada velocidade de formação de escória, permite a formação quase que instantânea de uma camada líquida protetora do arco voltaico durante o tratamento no forno-panela. Assim, obtém-se uma operação com arco submerso que é muito benéfica ao rendimento. Na figura 3.10 são apresentados briquetes utilizados como escorificantes, produzidos na empresa Solvi Insumos, no município de Timóteo, Minas Gerais.
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Figura 3. 10 - Briquetes aplicados como escorificantes.
A resistência mecânica do briquete para abastecimento em silos é um fator relevante no processo de fabricação. Testes realizados pela Solvi Insumos vêm sendo realizados resultando em materiais com resistências satisfatórias. Logo, pode-se afirmar que este problema tem sido resolvido dentro de certas condições operacionais que vai depender de cada aciaria.
A seqüência de operações para obtenção da escória sintética briquetada envolve etapas de preparação de matérias-primas, abastecimento em silos, dosagem, mistura dos insumos, briquetagem, cura e embalagem.
Após a realização de classificação granulométrica, todos os materiais passam por uma planta de secagem que tem por objetivo retirar a umidade do material. Concluída a etapa de preparação de matérias-primas, todos os insumos são analisados quimicamente para garantir um produto dentro das faixas de composição química desejados. Após o resultado de análise química, os materiais seguem para a planta de beneficiamento, onde os mesmos são ensilados de acordo com o tipo de material.
Já no processo de produção, os materiais são pesados e dosados, encaminhados para o misturador e em seguida para a máquina briquetadeira, conformando a mistura em briquetes de diversas formas, de acordo com a necessidade de cada cliente e com elevada
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homogeneidade física e química. Os ligantes orgânicos utilizados são compostos moleculares que fazem ligação de hidrogênio entre si. Constituem ligantes para o processo de briquetagem: resinas do tipo fenólicas, amidos, melaço em pó, cimentos dentre outros e ligantes inorgânicos como exemplo, bentonita e silicato de sódio. Na figura 3.11, pode-se entender o fundamento da briquetagem onde a máquina briquetadeira proporciona à mistura uma forma definida, de acordo com as necessidades de uso.
Figura 3. 11 - Diferentes formas de aglomeração (Adaptado de LUZ et alii., 2002).
A cura consiste em deixar os briquetes estocados para eliminação da água liberada. Para acelerar a cura, utiliza-se um forno com temperatura controlada promovendo redução significativa de tempo. Após a cura, o material adquire resistência mecânica e tem condições de ser transportados em caçambas, correias transportadoras e ensilagem.
Ao ser utilizado no refino secundário de aço, a escória sintética tem as funções de promover a dessulfuração do aço; reduzir o tempo de tratamento no forno-panela; controlar a quantidade, tamanho e morfologia de inclusões; reduzir o “pick up” de nitrogênio e hidrogênio; melhorar o rendimento energético; proteger o revestimento refratário e reduzir as perdas de temperatura nos tratamentos de refino secundário do aço. (CAMPOS, 2009)
A escória sintética briquetada é dotada de elementos químicos desoxidantes que oferecem as condições termodinâmicas necessárias à obtenção de baixos teores de enxofre. Portanto, se as condições cinéticas do processo estiverem ajustadas (vazão de argônio que garanta a
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maximização da taxa de dissipação de energia), serão obtidos percentuais de dessulfuração na faixa de 85 a 90%. A composição química do briquete pode variar dependendo da qualidade de aço exigida e o tipo de desoxidação adotada, do objetivo do tratamento, do tipo de revestimento refratário da panela e das características da própria escória: viscosidade, temperatura líquidos, existência de óxidos instáveis que constituem fontes de oxigênio durante o tratamento.
A utilização da escória sintética briquetada possibilita a redução do tempo de tratamento no forno-panela em função da maior velocidade de formação de escória, notavelmente observada em corridas utilizando-as. Tal redução representa uma economia de energia, uma vez que o tempo de exposição ao arco voltaico diminui, com redução no consumo de energia elétrica. Além disso, o ruído característico do forno-panela é sensivelmente reduzido o que comprova a redução de energia e atesta a maior velocidade de formação de escória. Neste caso, a proteção ao aço líquido do contato com o ar atmosférico é de fundamental importância para a redução da queda de temperatura durante o tratamento.
A composição química do briquete é projetada para formar uma escória de volume e composição química final, de forma a preservar o revestimento refratário, seja formando a cobertura do metal líquido na panela, seja garantindo o arco submerso durante toda a operação no forno-panela. Assim, é possível garantir um aumento significativo na vida das panelas pela formação de uma capa superficial protetora, aderida ao revestimento da panela e pelo balanceamento de MgO na escória cuja função é minimizar o ataque químico provocado pela escória. Portanto, a partir da prática de utilização da escória sintética briquetada obtém-se comprovada redução de custos e melhoria da qualidade do aço líquido. (CAMPOS, 2009) Em função de algumas características da escória sintética como temperatura de fusão, viscosidade, baixa atividade de alumina e elevada capacidade de enxofre, são obtidas vantagens que vão desde a aceleração da velocidade de dissolução, até os elevados resultados metalúrgicos de dessulfuração e limpidez do aço. Por apresentar uma camada protetora homogênea, a escória formada constitui uma importante barreira à absorção de nitrogênio e hidrogênio pela atmosfera. Tal fato pode ser comprovado pela elevada velocidade de formação da escória que, após sua adição, leva apenas o tempo de vazamento e posicionamento no forno panela para ter sua completa dissolução líquida antes de iniciar o tratamento neste mesmo forno panela. Com isso, promove-se uma significativa redução do tempo de tratamento. (BARÃO, 2008)
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A composição química das escórias sintéticas tem grande importância, pois alterações na composição química de suas matérias-primas podem comprometer a qualidade do material, fazendo com que o refino secundário seja também comprometido. Portanto, a escolha da fonte de matéria-prima e análises químicas periódicas são essenciais no processo de fabricação do material.