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By Rafaela Pacheco Malvão dos Santos

O enxofre no aço é, normalmente, um residual indesejável, afetando negativamente propriedades como ductilidade tenacidade, conformabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão. Desde os anos 1970 a prática mais comum é dessulfurar o gusa fora dos altos-fornos, evitando, sempre que possível, a dessulfuração do aço em forno panela. Isto permite vazamento de gusa com teores de enxofre mais elevados do alto-forno, reduzindo os custos de produção desde reator. Termodinamicamente, a dessulfuração do gusa é favorável, devido as condições redutoras e a interação do enxofre com o carbono. Operacionalmente, o gusa pode ser dessulfurado em carros torpedos ou em panelas de transferência, através da adição de diversos reagentes. Para controlar o processo de dessulfuração é necessário conhecer a cinética do processo. Este trabalho descreve estudos iniciais para a melhoria do modelo de controle da dessulfuração em carro torpedo na CSN através da injeção de carbureto de cálcio em pó.

Aug 16, 2017

By Rafaela Pereira Batista

O consumo de refratário na produção de aço é parte significativa no custo de produção. Por este motivo, é usual nas aciarias a oxigênio empregar os processos de slag splashing e slag coating, visando à formação de uma camada de escória sobre o refratário de MgO-C. Os dois procedimentos diferem, principalmente, pelo seu objetivo: o slag splashing visa a proteção do revestimento como um todo, enquanto o slag coating busca proteger principalmente o fundo do conversor e as ventaneiras do sopro combinado. Para a efetividade destes processos, é necessário adequar a escória para que a camada formada resista a temperatura e condições do processo, seja compatível quimicamente com o refratário e tenha boa aderência ao tijolo do forno. Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um modelo matemático que orienta quanto a adição para o tratamento do revestimento refratário do conversor pela projeção de escória.

Oct 30, 2017

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Gerson Evaristo de Paula Júnior, Beatriz Fausta Gandra

A eficiência na redução dos minérios de ferro no alto-forno é governada pela estrutura e permeabilidade das camadas de carga. A zona granular do alto-forno é a região onde a carga mantém a sua estrutura estratificada, decorrente do carregamento, sob a forma de grãos sólidos. Nessa região, as condições de permeabilidade determinam o perfil de distribuição do gás e, consequentemente, a eficiência térmica e química do reator. Na Usiminas, foi desenvolvido um ensaio de permeabilidade que permite avaliar a perda de carga em leitos formados pelas matérias-primas utilizadas nos altos-fornos, buscando as condições mais favoráveis ao fluxo gasoso. A partir deste ensaio, foi possível avaliar cargas compostas exclusivamente por sínter, pelota ou minério granulado, ou ainda combinações binárias entre estes. O sínter apresentou a maior perda de carga, seguido da pelota e do minério granulado. Apesar disso, o sínter foi o material que permitiu maior acréscimo de vazão do gás. Os ensaios realizados indicaram que 5% de material com granulometria menor que 5 mm é o limite para a concentração de finos do sínter, situação em que foi observado acréscimo de aproximadamente 50% na resistência à passagem dos gases para as velocidades correspondentes àquelas dos altos-fornos. O leito de melhor permeabilidade foi formado por 95% de sínter e 5% de pelota, seguido pelo de 100% de sínter, sem diferença significativa entre essas condições. Em geral, a combinação de sínter e pelota é mais benéfica para a permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

O sistema ferro-oxigênio alumino tem sido investigado há muitos anos em função de sua importância para a indústria do aço. Uma grande fração de todo o aço plano produzido é de aço de baixo carbono acalmado ao alumínio, não apenas pelo baixo conteúdo de oxigênio residual em solução que pode ser obtido mas, também, pela importância do alumínio residual na formação de AlN, ferramenta importante no controle de estrutura e textura obtidas. O sistema Fe-O é relativamente bem compreendido e quantificado, da mesma forma que o sistema Fe-Al. Entretanto, há discrepâncias significativas na quantificação do comportamento do sistema Fe-Al-O havendo, ainda, bastante controvérsia com respeito a equilíbrios importantes. Assim, o objetivo deste trabalho é (a) realizar uma revisão crítica dos experimentos e avaliações termodinâmicas principalmente do equilíbrio Al-Fe-O–Al2O3 (b) avaliar os métodos atualmente usados para descrever este equilíbrio e (c) apresentar recomendações sobre os dados, com base em sua confiabilidade e consistência.

Aug 16, 2017

By Lucas Andery Reis

No processo de beneficiamento mineral, a moagem é o último estágio da etapa de cominuição de minérios responsável pela redução das partículas à liberação do mineral a ser concentrado nos processos subsequentes. Um problema presente nesse processo é a moagem em excesso do material, que aumenta a potência consumida na moagem, dificulta a recuperação das partículas muito pequenas nas etapas de concentração e prejudica a operação de filtragem do processo de pelotização por entupimentos ocasionados pelo material mais fino do que o especificado. Para melhorar o desempenho da moagem e reduzir seu custo operacional, se faz necessário estudar estratégias de controle adequadas que controlem melhor as diversas variáveis existentes nesse processo. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar um simulador de circuito de moagem com o intuito de comparar o desempenho da planta sendo controlada por controle clássico (PID), que é amplamente utilizado em circuitos de moagem, e por controle preditivo por modelo (MPC), que é aplicado em uma camada acima dos PIDs. Foi possível concluir que o circuito de moagem sendo controlado por MPC obtém melhor desempenho do que o PID, possibilitando trabalhar com as variáveis mais próximas de seus limites ótimos de operação.

Oct 30, 2017

By Sérgio de Azevedo Penchel Júnior

A Votorantim Metais possui dois Smelters de Zn situados no estado de Minas Gerais, Brasil, um na cidade de Três Marias e outro na cidade de Juiz de Fora. A unidade de Juiz de Fora tem se caracterizado ao longo dos anos pela mudança de estratégia no que diz respeito a obtenção de matérias-primas, buscando oportunidades em materiais secundários ricos em Zn, em substituição ao concentrado de Zn, tornando-se ao longo do tempo cada vez mais uma unidade recicladora. O cemento é um material gerado na Hidrometalurgia do Zn, mais precisamente na etapa de purificação, e é composto basicamente por Zn, Cu, Cd, Co, Pb e Tl. A solução purificada, produzida após esta etapa é direcionada a eletrólise para produção de zinco eletrolítico. Atualmente em Juiz de Fora, todo cemento gerado é destinado a uma área específica da hidrometalurgia para seu tratamento e recuperação de Zn e Cd. Os demais metais são perdidos e dispostos na barragem de rejeitos. Na planta de Três Marias não existe área específica para tratamento desse material, e dessa forma, todo ele é estocado em depósito especial. O objetivo desse estudo é avaliar e propor uma rota alternativa de processo que permita uma maior recuperação de metais dos cementos de TM e JF, utilizando os ativos da planta de tratamento de cementos de JF levando dessa forma a redução da geração de resíduos enviados para as barragens de uma forma economicamente viável.

Aug 17, 2017

By João Paulo Melo Silva

No beneficiamento de itabiritos pobres (%Fe˜44,0) um dos principais desafios para as usinas de tratamento é a produção de concentrado dentro das especificações de qualidade e com menor custo. Nas usinas de beneficiamento a moagem é a operação unitária com o maior custo. Além disso, a moagem secundária é a operação unitária na qual a granulometria do concentrado é adequada às especificações para a etapa de flotação cleaner e para o transporte em mineroduto. Dessa forma, o aumento da eficiência energética no circuito de remoagem permite reduzir os custos e aumentar a eficiência do circuito de flotação cleaner. Amostragens de rotina e testes de bancada realizados com amostras coletadas no concentrador I indicaram oportunidade de aumentar a eficiência energética (kWh/t) da remoagem e reduzir a granulometria na alimentação da flotação. Com esse objetivo, foram realizadas alterações no circuito de remoagem do pré-concentrado da flotação mecânica do concentrador I da Samarco. Essas alterações consistiram em moer todo o pré-concentrado em circuito fechado reverso e não mais em dois estágios, sendo um em circuito aberto e outro em circuito fechado. Essas alterações realizadas no circuito permitiram aumentar a eficiência energética do circuito de remoagem, reduzir o consumo energético em 9,3% e adequar as granulometria e grau de liberação para a etapa subsequente de flotação.

Aug 16, 2017

By Bryan de Barros Soares

O aço carbono é um material amplamente empregado na indústria petrolífera devido sua elevada resistência mecânica e baixo custo. Entretanto, este material não possui boa resistência à corrosão. Neste contexto a predição da taxa de corrosão é de extrema importância para estimar a durabilidade desses materiais. Atualmente isto é feito com base em dados de ensaios de perda de massa em um único tempo de imersão, estimando-se a taxa de corrosão. Contudo, para converter os dados de perda de massa em taxas de corrosão é imprescindível que os ensaios sejam conduzidos em diferentes tempos de imersão e que haja linearidade entre perda de massa e tempo. Neste trabalho a corrosão do aço carbono em meios saturados com CO2 foi investigada através de ensaios de perda de massa em três tempos de imersão diferentes, com o objetivo de avaliar essa linearidade. Dos quatro meios corrosivos estudados, um não apresentou linearidade entre PM e tempo de imersão, sendo portanto incorreto extrapolar os dados para taxa de corrosão. Os resultados comprovaram que a extrapolação de dados de PM para taxas de corrosão não pode ser aplicada sem uma prévia verificação da linearidade entre perda de massa e tempo de imersão.

Aug 16, 2017

By Luana De Lucca de Costa

O forjamento a quente em matriz aberta é, atualmente, o processo mais utilizado para a fabricação de peças de grande porte. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada, através do método de elementos finitos, para análise do processo de forjamento em matriz aberta de um eixo vazado e escalonado aplicável em aerogeradores. A partir de um billet cilíndrico vazado de aço AISI 4140, pesando 1 kg, é simulado o processo de forjamento objetivando a obtenção de geometria final apresentada. Utiliza-se matrizes superior e inferior em formato côncavo, e um mandril de manipulação com inclinação de 1,15°. A cinemática da simulação numérica, que inclui 4 passes com um número total de 30 cursos, é avaliada. Ao comparar a geometria apresentada com a obtida observa-se que o alongamento longitudinal da forma final é obtido. A partir da análise da temperatura, pode-se concluir que o reaquecimento deve ser realizado após cerca de 45 s, no final de cada série de 5 cursos.

Aug 8, 2018

By André Oliveira Galon, Elton Volkers do Espírito Santo, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Raphael Mariano de Souza

Para atender a demanda do mercado por aços com teores de fósforo cada vez menores, dominar os métodos desfosforantes mais eficientes é fundamental. Desse modo, o uso da termodinâmica computacional é extremamente importante, uma vez que as simulações vias softwares representam um caminho rápido, seguro e eficiente para se obter resultados no campo da aciaria. No presente trabalho foi proposto com uso do FactSage 7.2 a análise da eficiência de desfosforação de diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, B2O3 e barrilha; que foram adicionados a uma mistura desfosforante padrão de 70g, nas simulações a massa total foi mantida constante em 70g e a porcentagem em peso usada dos fluxantes na mistura foi de 5 e 10%. Como tem-se em literatura que é possível correlacionar o fator de desfosforação (FDeP) com a eficiência, após o cálculo do FDeP feito através das simulações do FactSage, foi feita a correlação com a eficiência para se saber qual o fluxante era o mais eficiente e qual era o efeito do aumento da porcentagem em peso dos fluxantes na mistura desfosforante. A fluorita mostrou-se o fluxante mais eficiente seguido da barrilha, e a maior eficiência era atingida quando a porcentagem em peso dos fluxantes era de 5%.

Oct 1, 2019

By Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By Juan Enrique Alvarez Ogusko

Rotas hidrometalúrgicas para o beneficiamento do minério de cobre vem sendo estudadas a fim de substituir o processo tradicional por pirometalurgia. No entanto, o uso de soluções lixiviantes como o ácido sulfúrico e a amônia são considerados ambientalmente desfavoráveis ao processo e descarte. Além disso, durante a lixiviação do cobre também ocorre a lixiviação do ferro. O uso de glicina como agente lixiviante é uma alternativa de baixo impacto ambiental já que é um aminoácido capaz de ser metabolizado por organismos vivos. Na lixiviação, a glicina apresenta a capacidade de formar um complexo quelante apenas com o íon Cu2+. Esse trabalho buscou avaliar a capacidade de lixiviação de um minério de cobre concentrado proveniente do Peru. Para isso, três concentrações de glicina em meio aquoso foram avaliadas nas temperaturas de 25ºC (48 horas de contato) e 60ºC (duas horas de contato). O pH da solução foi mantido entre 10,5 e 11 com adição de hidróxido de sódio. Foi possível lixiviar acima de 30% do cobre usando 0,8M de glicina na solução e em ambas as temperaturas de estudo. Além disso, a lixiviação do ferro ficou abaixo de 0,6% mostrando a seletividade da glicina para o cobre durante a lixiviação.

Oct 30, 2017

By Thales Botelho

Em função das condições desejadas no processamento do aço no Forno Elétrico a Arco (FEA), a escória final tem teor elevado de FeO, contém fósforo e pode ter, ainda, alto teor de alumina. Para controlar o consumo de desoxidantes, formar uma escória adequada no forno panela (FP) e evitar a reversão de fósforo, é importante minimizar a passagem da escória do FEA para a panela, no vazamento. Assim, é essencial conhecer a quantidade de escória passante para o controle e previsão adequados do processamento no FP. Neste trabalho é apresentada uma metodologia para, através de um balanço de massa levando em conta medidas de composição realizadas durante o processo, determinar a quantidade de escória passante e o volume de escória no final do processamento no FP. É empregado um método numérico simples e demonstra-se que os resultados obtidos são suficientemente adequados para melhor conhecimento e controle do processo por parte do engenheiro responsável, possibilitando gerar informações precisas para cálculos de correções (exemplo: formulação de uma nova escória sintética, correção de desgaste de refratários, ajuste de basicidade, etc.).

Aug 17, 2017

By Carlos Alexandre Cavalcante de Sousa

A energia elétrica é uma das formas de energia mais utilizadas pela sociedade. Com a modernização dos meios de produção e o aumento populacional, a sua demanda cresce cada vez mais. Por este motivo, existe uma grande necessidade de fazer o transporte dessa energia de forma eficiente. O desenvolvimento de novos materiais para serem utilizados como cabos de transmissão e distribuição é de suma importância. O presente trabalho visa estudar a liga de alumínio Al-0,05%Cu-0,40%Fe-0,30%Si-0,22%Zr para transmissão de energia elétrica. A liga foi obtida por fundição direta em lingoteira metálica em formato de "U". As pernas correspondentes ao perfil foram seccionadas, usinadas e separadas em dois grupos, o primeiro sem tratamento térmico e o segundo com tratamento térmico. Após esta etapa os corpos de prova foram submetidas ao processo de laminação a frio para os diâmetros de [2,7; 3,0; 3,8 e 4,0] mm e encaminhados para a caracterização elétrica e mecânica. Verifica-se que o tratamento térmico de 150ºC/2h melhorou a condutividade elétrica para o diâmetro de 3,0 mm. Após a aplicação dos testes de termorresistividade para o diâmetro de 3,0 mm, constata-se que para ambas as orientações, tanto a liga sem quanto com tratamento térmico se enquadram como termorresistentes..

Oct 30, 2017

By Maria Auxiliadora Mendes Aguiar

O sistema de flotação de minério de ferro consagrado no Brasil desde 1977 é a flotação catiônica reversa, na qual deprimem-se os minerais-minério de ferro e flota-se a ganga silicática. Em termos de reagentes, o amido é utilizado como depressor de minerais de ferro e a amina como coletor de quartzo e espumante. Teoricamente, espera-se que o aumento da dosagem de amina eleve a flotabilidade do quartzo. Entretanto, a realidade industrial tem mostrado um comportamento contrário. Este fato tem sido explicado pela formação de clatratos - termo utilizado para denominar o composto molecular formado pela adesão das moléculas de amina no interior das moléculas de amido, que resulta na depressão do quartzo. Em laboratório, a avaliação da flotabilidade de minerais puros pode ser feita através de ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado. O objetivo do presente trabalho é verificar a flotabilidade do quartzo utilizando-se diferentes dosagens de amina e amido. Para isso, ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado foram realizados em faixa de pH entre 6 e 12. Identificou-se a dosagem de reagentes que favoreceu a formação dos clatratos.

Aug 1, 2018

By Bruna Goulart Bartosiaki

A fabricação de aços com elevada qualidade interna esta correlacionada diretamente ao entendimento de como inclusões não-metálicas se comportam ao longo de cada etapa do processo. Neste estudo, amostras de aço foram coletadas em uma planta industrial, logo após o vazamento e ao final do tratamento em forno-panela, e submetidas à análise via MEV/EDS automatizado. A evolução da composição química das inclusões nas amostras foi representada sob a forma de diagramas ternários e remetida as suas morfologias. A análise automatizada permite a obtenção de dados estatísticos das inclusões varridas, que compreendem faixas de tamanho, número de inclusões e composição química média. Verificou-se que, dependendo dos desoxidantes utilizados e da oferta de oxigênio no banho, ocorrem diferentes morfologias de inclusões. Inicialmente, as inclusões formadas encontram-se na faixa de composição rica em alumina e, à medida que o banho é submetido à agitação, há a modificação da sua composição química para faixas ricas em CaO e SiO2. Durante esta etapa ocorre a redução na população de inclusões, já que inclusões aluminosas são ricas em fase sólida, o que facilita sua remoção, além disso, a agitação do banho favorece a interação entre as próprias inclusões. O comparativo entre a caracterização das inclusões e os parâmetros do processo, durante o refino secundário, permitiu verificar como cada variável contribui para o controle inclusionário.

Jul 30, 2018

By Alan Alves Vieira

Uma das maneiras mais eficientes de aumentar a campanha dos refratários de conversores é o uso de técnicas de slag splashing e slag coating. Nestes processos, antes de sua execução, a escória de fim de sopro é modificada pela adição de materiais contendo, principalmente, MgO. Escórias de conversor contendo alto teor de FeO tem, como fase de equilíbrio mais provável a magnesiowustita (MW). Este estudo visa determinar se, nos curtos tempos de processo em conversor, e sempre a temperaturas bastante inferiores ao ponto de fusão do MgO, ocorre a dissolução do MgO e a saturação da escória em MW ou se a escória se mantém fora de equilíbrio. Os resultados indicam que a MW é formada e, em muitos casos, sua composição pode ser prevista com razoável precisão através de cálculos de equilíbrio por termodinâmica computacional.

Oct 30, 2017

By Vinicius de Oliveira Fidelis Sales

O presente trabalho tem como por objetivo a busca por uma solução eletrolítica capaz de eletropolir, eficientemente, amostras de ferro puro (>99,8% Fe). A finalidade de se utilizar o ferro é devido o interesse em suas propriedades biocompativeis e a sua possível aplicação biomédica, sendo utilizado em dispositivos biodegradáveis. Ligas à base de Fe, Mg e Zn estão ganhando importância devido às vantagens que elas oferecem, em comparação com as tradicionais (AISI316L, L605), sendo a capacidade, de se degradarem a principal caracteristica. A escolha do eletropolimento, como técnica de modificação de superfície, deve-se a sua capacidade em polir o material tornando o seu relevo mais homogêneo, garantindo um pré-tratamento adequado ao material em diversas aplicações, como por exemplo o tratamento com o plasma. Um dos grandes diferenciais desta técnica é que pode ser utilizada em materiais com geometria complexa. Foram realizados testes utilizando um grupo de 4 soluções presentes na literatura e analisados os seus efeitos em amostras de ferro puro. Com os resultados obtidos pelas análises de Microscopia Óptica, Microscópio de Força Atômica e Ângulo de Contato foi possível verificar que a solução 2C obteve o eletropolimento mais efetivo, apresentando assim as características desejadas.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Martins Barbosa

A água é utilizada em processos industriais desde o começo da era industrial. Sua utilização é variada, desde como matéria prima, até como utilidades. Muito se discute a respeito da qualidade da água para descarte e seus possíveis danos ambientais, mas é importante mostrar que, além disso, existe um impacto financeiro ao trabalharmos com a má qualidade da água industrial. Este trabalho propõe demonstrar a influência da qualidade da água nos processos industriais, através da avaliação do resultado da instalação de um filtro de água na tubulação de entrada de um trocador de calor.

Aug 17, 2017

By Luiz Flávio Pereira Costa

O quartzo contido no concentrado, medido pelo teor de SiO2, é um dos principais itens de controle de qualidade do concentrado produzido em usinas de beneficiamento de minério de ferro. Nas usinas de beneficiamento da Samarco Mineração S/A o processo de concentração é realizado em etapas de flotação reversa de quartzo. São utilizadas tanto células mecânicas quanto colunas de flotação. A especificação do concentrado final produzido na usina de beneficiamento é obtido em uma etapa de flotação em colunas (3 colunas; 3,6mX14m). Com o objetivo de melhorar a performance desta etapa de flotação em colunas foram identificadas algumas oportunidades de melhoria, a saber: substituição dos spargers por slan jet; redistribuição e reposicionamento dos borbulhadores; substituição de chapéu chinês e do distribuidor de polpa equalizando a alimentação das colunas; otimização dos parâmetros de processo (vazão de ar e camada de espuma); realização de testes de flotação em bancada com amostras do fluxo que alimenta as colunas variando a dosagem de coletor. Nos testes em bancada uma éter-amina foi utilizada como coletor de quartzo. Os testes de bancada mostraram a possibilidade de reduzir o teor de SiO2 no concentrado de forma significativa aumentando a dosagem de coletor até 75g/t. A partir das modificações no sistema de aeração, distribuição da alimentação das colunas e com a adição de coletor, a taxa de redução de SiO2 passou de 20% para 40%.

Aug 16, 2017