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By P. P. Kim, M. Tangstad, T. A. Larssen

"The kinetics of MnO and SiO2 reduction in SiMn slags based on Assmang/Comilog ore and HCFeMn (highcarbon ferromanganese) slag were investigated between 1500 and 1650°C under a CO atmosphere. The results showed that charges containing HCFeMn slag had relatively faster reduction rates than those without. The difference in the driving force for MnO reduction was insignificant among the SiMn slags at 1500°C, which implies a low contribution of the driving force for reduction rate. The slag viscosities were also rather similar, around 1 poise at 1500°C, which could not explain the different reduction rates. Instead, the different charges containing various sulphur contents are believed to give rise to the varying reduction rates. The estimated activation energies for MnO reduction were around 500–920 kJ/mol for charges containing HCFeMn slag, and between 250–300 kJ/mol for those without. Based on the estimated kinetic parameters, the considered rate models were able to describe the reduction of MnO and SiO2 in SiMn slags between 1500 and 1650°C. IntroductionManganese ferroalloys such as ferromanganese (FeMn) and silicomanganese (SiMn) are important ingredients in steel production due to the beneficial effects of manganese on the physical properties of steel. Mn enhances the strength, toughness, and hardness of steel products, and both Mn and Si are used as deoxidizers to prevent the development of porous structures (International Manganese Institute, 2014; Olsen, Tangstad, and Lindstad, 2007; Subramanyam, Swansiger, and Avery, 1990; Tomota et al., 1987).The thermodynamic background of manganese ferroalloys is well established (Olsen, Tangstad and Lindstad, 2007), but kinetic information is rather scarce, especially for the SiMn process (Tranell et al., 2007; Tore-Andre Skjervheim, 1994). The absence of kinetic information makes it more difficult to understand the reduction mechanisms of MnO and SiO2. It is not clear how different raw materials affect the SiMn process. The main metal-producing reactions in the SiMn process are described by Equations [1] and [2]:"

May 1, 2019

By T. C. Alex, S Srikanth, Premchand

It has been suggested that reduction of the iron and manganese phases as far as FeO and MnO is preferred for the complete liberation and selective reduction of the copper, nickel and cobalt oxides in manganese nodules. The oxygen partial pressure/temperature regime suitable for this purpose has been delineated. Free-energy minimisation and thermogravimetric results indicate that the requisite conditions can be achieved if more than 10% of neutral oil is used at temperatures greater than 923 degrees C. Neutral oil content, temperature and roasting time have been optimised to maximise leaching recoveries of Cu, Ni and Co: up to 96% of Cu and Ni and up to 85% of Co can be recovered if 15% of neutral oil is used as a reductant at 973 K for 90 min

Jun 21, 1905

By A. R. Udupa

The reduction roasting behavior of chalcopyrite has been investigated using various combinations of a desulfurizing agent, i.e., CaO or Na2CO3, and a reductant, i.e., CO, H2 or C. Using these, combinations the sulfur is removed from the mineral as CaS or Na2S rather than SO2 as is the case with conventional copper smelting and converting. The laboratory reduction ex¬periments were conducted using thermogravimetric analysis (TGA) and boat tests of mixed combinations of fine particulate reactants subjected to a continuous gas stream. The degrees of metallization were determined by both weight loss and chemical analysis methods and the products examined using optical and scanning electron microscopy and electron probe microanalysis. The percent reduction after one hour at 900°C ranged from 60% to 94%. From these data It was possible to provide postulations as to the controlling reduction mechanisms.

Jan 1, 1983

By Thomas P. Battle

Ilmenite (iron titanate) is the source of over 90% of all the titanium produced in the world today. At some point during production of titanium dioxide or titanium metal the iron impurity must be removed. Too often it becomes a waste instead of a product. DuPont and MINPRO have developed a solid-state process which separates the iron and titanium components of ilmenite into different high-purity powders, which can be separated using conventional mineral processing techniques. The main reactor in this process is a unique high-temperature ball mill, where the iron segregates from the ilmenite lattice with the assistance of catalytic quantities of He\. The results of lab, pilot plant, theoretical, and scale-up studies are presented and discussed.

Jan 1, 1996

By N. A. Jabit

The dissolution behaviour of ilmenite in acid solutions has been studied by many researchers to improve the leaching efficiency. Most studies which utilized natural ilmenite from different origins resulted in different reactivity due to the alteration caused by the weathering process. Previous researchers have suggested that the greater reactivity shown by some ilmenite samples towards sulphuric acid may be a result of the mineral being relatively unaltered. In the present study a rotating synthetic ilmenite disc of 2.2 cm diameter was subjected to leaching studies in hydrochloric acid. The dissolution rates of iron and titanium from synthetic ilmenite were determined in hydrochloric acid solutions (4 M to 9 M) over a temperature range of 50 to 80°C. Results show that the rate of dissolution of both iron and titanium increased with the increase in acid concentration. However, the rates decreased with time and obeyed a parabolic rate law indicating the blockage of the surface by an insoluble product. The rates of dissolution of both iron and titanium were higher in the presence of SnCl2 and remained unaffected with time indicating the reductive role of SnCl2 which inhibits the formation of surface blocking solids. Application to natural ilmenite is also discussed.

Jan 1, 2014

By Hiroaki Kawamura, Takeshi Yoshikawa, Kazuki Morita, Yutaka Yanaba

"To develop an alternative metallurgical process for phosphorus removal in the production of solar-grade silicon (SOG-Si), slag treatment of metallurgical-grade silicon (MG-Si) was conducted, followed by acid leaching. Phosphorus-doped silicon alloy or MG-Si containing certain amounts of phosphorus and calcium was reacted at 1723 K and 1773 K with CaO--CaF2 of several compositions. Phosphorus removal from the molten silicon into the slag phase was confirmed by reduction to phosphide ions, P3-, and phosphate ions, P3-. These ions were separately determined using a wet chemical analysis method developed by ourselves. The highest phosphorus distribution ratio obtained was 2. 7 after reaction for 18 h with 17.5 mass% CaO--CaF2 slag. We then conducted acid leaching of the silicon and achieved removal of a large fraction (over 90 % ) of the phosphorus, which was much higher than that obtained by ordinary oxidizing slag treatment.IntroductionIn recent years, the production of solar cells has been increasing rapidly. Because of this, the demand for solar-grade silicon (SOG-Si) has also been growing rapidly. The development of lower-cost mass production processes is therefore needed to provide silicon feedstock. Phosphorus is one of the impurities in metallurgical-grade silicon (MG-Si). Because of its large segregation coefficient (kp = 0.35) [l ], it is difficult to remove phosphorus using a solidification refining process. Vacuum melting is considered to be a promising method for removing phosphorous from MG-Si [2], but the issues of high cost and large energy consumption have still to be resolved.Slag treatment is often used to remove impurity elements by oxidizing reactions during general oxidation refining processes. For example, phosphorus in molten steel is removed into a slag phase as phosphate ions, PO4 3-l-, by the following reaction:"

Jan 1, 2013

By Haotian Xue

A new process to extracted antimony directly from stibnite concentrate by reductive sulfur-fixation smelting in sodium molten salt has been presented. The influences of sodium salt content and composition, ferric oxide addition, temperature and time was investigated, respectively. The optimum conditions was determined as follows: W????: ??concentrate=40%, W??alt: ????concentrate =88.75%, WFe2O3 :Wconcentrate =55.13%, W??aCl: ????alt=40%, 1123K, 1h. Under above-mentioned optimum conditions, the average direct recovery ratio of antimony can reach 91.48%, and the main chemical composition of obtained crude antimony is Sb 94.31%, Fe 4.436%, Pb 0.502%, Au 0.0236%. In comparison to traditional antimony pyrometallurgical process, the smelting temperature of present process is reduced from 1423~1473K to 1123~1173K. During the smelting operation, SO2 emision can be avoided completely due to sulfur-fixation as FeS. Furthermore , S0 can be obtained when the molten slag is handled by water leaching with conditions of 323K, L/S=5/1, 2h.

Jan 1, 2014

By Denise Freire Duarte

Desclassificações de corridas por elementos fora da faixa de especificação do tipo do aço que está sendo produzido impactam negativamente nos indicadores da empresa. É esforço contínuo os projetos de melhoria e ações implantadas para a redução dessas desclassificações. Quando uma corrida é desclassificada, há um custo para refazer a corrida perdida, ocorre um processo de reclassificação que fica em estoque aguardando aplicação, perde-se tempo e pontualidade na produção entre outros impactos. Portanto identificar a causa raiz do problema e atuar em ações efetivas e bem implantadas são as chaves para a resolução do problema e melhoramento do processo. O fósforo é um elemento que deve ser controlado pois é item de norma para atendimento às especificações pois impactam na fragilização do material. Este trabalho mostra a análise realizada na busca da causa raiz das ocorrências das desclassificações de fósforo.

Oct 30, 2017

By Bruno Vidal de Almeida

A campanha dos refratários à base de carbono aplicados como revestimento de trabalho de diversos equipamentos siderúrgicos depende da soma de diversos fatores como resistência à corrosão, resistência à oxidação do carbono, estabilidade termomecânica, entre outros. Durante a etapa de aquecimento inicial de revestimentos refratários novos ocorre a oxidação prematura do carbono presente no revestimento refratário, reduzindo a vida útil do revestimento precocemente. Para reduzir a oxidação precoce do carbono foi desenvolvido um novo coating cerâmico que atua como uma eficiente barreira física, reduzindo o contato do oxigênio da atmosfera de aquecimento com o carbono presente no refratário. O coating desenvolvido possui uma fase ligante com pega química ativada termicamente e possui como carga refratária um composto sílico-aluminoso com elevada estabilidade térmica. Os resultados laboratoriais de avaliação de desempenho revelaram que com a aplicação do novo coating desenvolvido reduz-se a oxidação prematura do carbono em até 77% e elevase a vida útil do revestimento em alguns casos em até 15%. O coating desenvolvido revelou possuir excelente desempenho quanto a proteção do refratário MgO-C contra a oxidação do carbono que ocorre durante a etapa de aquecimento de equipamentos com refratários novos, comprovando sua aplicabilidade em diversos equipamentos siderúrgicos que possuem revestimentos refratários à base de carbono.

Aug 17, 2017

By Carlos Vinícius Domingos de Carvalho

As perdas geradas nos processos de uma Aciaria contribuem de forma significativa para a perda metálica do processo. Eventualmente, mesmo com uma operação correta, do ponto de vista de características do produto, pode ocorrer comprometimento do ponto de vista econômico, e uma forma de redução direta dos custos e aumento de performance é a redução das perdas geradas no processo. Desta forma, tornou-se importante realizar um estudo para reduzir as perdas metálicas na Aciaria. Foi utilizado a metodologia Seis Sigma, sendo estratificadas as perdas por processo na Aciaria, onde as maiores perdas na rota dos processos de Lingotamentos Contínuos foram: perda no Distribuidor (24,7%), corte de sequência (17,5 %), retorno de corrida por baixa temperatura do aço na panela (16,3 %); perda por obstrução da válvula da panela (8,8 %). A perda metálica foi reduzida em 50,8%. Além da redução expressiva das perdas, houve uma grande contribuição em relação à compreensão dos modos de falhas para apropriação correta das perdas, tornando as informações mais seguras e facilitando o tratamento de possíveis falhas no processo.

Oct 30, 2017

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O sistema de detecção de rompimento de pele monitora a estabilidade da transferência de calor no molde. Quando é observado desvio de temperatura no molde, esse sistema aciona um alarme e reduz a velocidade de lingotamento para evitar um possível rompimento de pele. Durante a redução de velocidade, alguns aços podem sofrer alteração dimensional e agarramento de placa no veio, podendo ocasionar a interrupção da série. O aço ultrabaixo carbono com alto teor de silício e alumínio, aplicado a indústria elétrica, apresenta esse comportamento. Para melhorar a estabilidade de lingotamento reduziu-se 10% do teor de alumínio no aço. Em termos práticos, o que se observou foi a melhora na estabilidade operacional, pela redução de aproximadamente 83,7% dos alarmes falsos de rompimento de pele. A adequação do projeto de liga do aço não alterou as suas propriedades eletromagnéticas.

Jul 30, 2018

By Hugo Leandro Rosa

A CBMM aplicou aços micro ligados ao nióbio em dois tipos de caçambas de carregadeiras de rodas que operam na usina de Araxá, Brasil. O objetivo foi avaliar os benefícios destes aços relacionados com redução dos custos, aumento da produtividade e vida útil dos componentes. Uma das máquinas analisadas coleta peças quentes de ferro nióbio para carregamento dos silos do britador. O uso de um aço ferramenta de alta resistência e resistente ao desgaste solucionou os problemas de deformação, desgaste e rachaduras durante o serviço, aumentando a vida útil da caçamba em cerca de 190%. A outra máquina avaliada foi uma carregadeira de rodas que opera na mina de minério de nióbio. O novo desenho com aços de alta resistência mecânica e resistente ao desgaste reduziu o peso em 14%, correspondendo ao incremento na capacidade de carga. A carga extra possibilitou um aumento na produtividade dos caminhões de 42 toneladas. Com os novos materiais, as trincas anteriormente encontradas na caçamba da pá carregadeira foram eliminadas, enquanto foi mantida a resistência ao desgaste antes oferecida pelo aço revestido com carbeto de cromo reduzindo também os custos de investimento em 7%.

Aug 17, 2017

By Anderson José Beber

O trabalho apresenta os resultados da aplicação de um novo oxidante moderado em uma grande torre de resfriamento utilizada em sistema de geração de energia de uma grande usina no sul do Brasil. Esta torre de refrigeração utiliza água de efluente tratado (tratamento terciário Esgoto doméstico) como fonte de reposição. Com aplicação desta nova tecnologia, houve uma melhoria tanto no controle microbiológico como na taxa de corrosão. Além disso, a planta foi capaz de aumentar o ciclo de concentração, resultando em economia de água, produtos químicos e menor geração de efluente, possibilitando economia superior a R$ 500.000/Ano, aplicando conceito de reuso.

Oct 30, 2017

By Lidiane da Paixão Carvalho

Foi estudada uma forma de reduzir o custo de produção de aços que atendem a norma NBR 6656 LNE 38 (ou LNE 380) na Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). Esses materiais são utilizados em peças de conformabilidade crítica principalmente para indústria automotiva. Na CSN, o Forno Panela tradicionalmente faz parte da rota obrigatória de fabricação desses materiais constituindo um “gargalo” de produção. Efetuou-se uma análise da composição química, então empregada para os aços e das propriedades mecânicas resultantes, e então se buscou uma nova composição que atendesse a norma e que permitisse outra rota de produção. Percebeu-se que uma redução no teor de manganês em relação ao normalmente utilizado propiciava uma melhor adequação à norma, além de permitir o uso de uma rota alternativa que maximizava a produção e permitia reduzir custos.

Jul 30, 2018

By Douglas Luciano da Silva Oliveira

Em uma linha de decapagem contínua, o tempo de parada da entrada para realização da solda é um dos fatores que mais afeta a produtividade. Estratificando-se o tempo total dessa parada, parte significativa é composta pelo tempo de centelhamento, que é um dos parâmetros fundamentais da soldagem a topo por centelhamento. Adicionalmente, a energia elétrica e o gás natural, consumidos durante o processo de soldagem, contribuem para onerar o custo de transformação da BQD. A fim de reduzir esse tempo e os custos de transformação, avaliou-se, através de análise metalográfica, ensaios de embutimento e dureza, a qualidade de juntas soldas com tempos reduzidos e sem o uso do sistema de depleção de oxigênio, para aços de baixo carbono, de acordo com referências da literatura. Com base nos resultados obtidos, foi possível reduzir o tempo médio de solda em 5s em materiais com espessuras superiores a 2,50mm e eliminar a necessidade do uso de gás natural em todos os aços da GRADE 0, o que representa em torno de 76% das bobinas produzidas nas LDCs.

Aug 8, 2018

By Carlos Alexandre Gonçalves de Moura

O trabalho se baseia na redução do retorno parcial de aço por temperatura na Aciaria LD com foco em análise estatísticas do processo, melhorias no projeto alinhado ao plano de manutenção dos componentes mecânicos e elétricos do sistema de aquecimento de panelas. Para análise do problema foi elaborado um estudo utilizando Lean Six Sigma através do DMAIC, analisando as condições de processo, procedimento operacional e plano de manutenção dos equipamentos. Como resultado do trabalho obteve-se uma redução em 58% no retorno parcial em panelas de aquecedor.

Jul 30, 2018

By Manuel Enrique Rodriguez Blanc

A média do tempo tap to tap para refino de uma corrida de ferroníquel era 280 minutos. O objetivo do projeto é alcançar média de 240 minutos. Realizado análise das principais perdas de tempo do processo de refino de ferroníquel, análise dos tempos e métodos do processo de amostragem de ferroníquel e brainstorming com os operadores. A partir destas informações foi realizada revisão na receita de refino de ferroníquel com a utilização de cálcio silício ao invés de alumínio para desoxidar a escória e teste com sensores de silício (sem utilização de CAPEX) e proposto para CAPEX utilização de espectrômetro de emissão atómica/óptica para reduzir tempo de espera por resultados de laboratório. A revisão da receita reduziu o tempo tap to tap de corridas sem sucata para 211 minutos.

Oct 30, 2017

By Alisson Paulo de Oliveira

Incentivado pela diversificação dos produtos em aço, a demanda por graus cuja composição química esteja próxima da faixa peritética, tais como os aços HSLA (High Strength Low Alloy) e AHSS (Advanced High Strength Steel), tem aumentado. As crescentes exigências nas propriedades mecânicas e a redução de custo nas ligas são as razões para que esses aços sejam projetados próximos à faixa peritética, com o teor de carbono entre 0,09 e 0,16%. A produção de placas do aço ASTM A588-B, com o teor de carbono visado igual a 0,10%, apresentava expressiva variação do Nível de Aço no Molde (Ou Mould Level Fluctuation, MLF), aumentando a probabilidade de ocorrência de “Break-Out” (Rompimento de Pele) e a redução da qualidade de superfície das placas, com eventual ocorrência de Trincas Longitudinais. Outra limitação é a impossibilidade de troca de largura das placas, dependente da estabilidade do processo de Lingotamento Contínuo. Serão discutidas as ações tomadas visando a redução do MLF, baseada em alterações no Projeto de Liga, a comparação entre variáveis-chave do processo de Lingotamento Contínuo de Placas em dois cenários de Projeto de Liga além dos impactos em características de Propriedades Mecânicas do produto laminado, no caso bobinas processadas em Laminador Steckel.

Oct 30, 2017

By Manoel Inácio dos Reis Neto

Substituição das atuais lâmpadas de Vapor Metálico/Sódio/Mercúrio de 440 W por lâmpadas com a tecnologia de iluminação através de indução magnética em uma das Salas Fornos da CBA (Companhia Brasileira de Alumínio do grupo Votorantim Metais). As principais vantagens dessa tecnologia são a alta eficiência e o longo ciclo de vida sem significativas depreciações luminosas, diminuindo drasticamente o ciclo de troca e a necessidade de manutenção permanente. Além disso, há uma redução significativa no consumo de energia elétrica de aproximadamente 51% e de 100% no custo de manutenção por um período de 11 anos, contribuindo para a melhoria da eficiência energética da fábrica com uma prática simples e sustentável.

Jul 31, 2018

By L. Muhr, Y. -T. Tang, M. -O. Simonnot, B. Laubie, R. -L. Qui, Z. Chour

"Agromining aims at recovering metals from different secondary resources with hyperaccumulating plants. These natural plants can selectively concentrate metals at very high level and can be transformed to produce commercial compounds. The classical strategy to recover metals from hyperaccumulator plants is based on hydrometallurgy. It consists of: i) burning the plant to obtain ash, which is a very rich bio-ore without organic matter, ii) transferring the target element(s) into aqueous solution by acid leaching and iii) purifying the leach liquor to obtain the target element(s) in the desired form. This method has enabled us to obtain nickel salts, nickel oxide, zinc and cadmium from different plants. However, it is not possible to apply this approach to recover rare earth elements (REEs) from the fern D. dichotoma, growing on mine tailings in South China. Actually, this plant is very rich in silicon: plant burning gives an amorphous ash, very stable despite severe leaching conditions. Therefore, the strategy has been changed and processes are currently developed to extract REEs by direct leaching of the biomass, without burning the plant. Several conditions (i.e. leaching solutions) have been investigated, showing that a good extraction yield was obtained with HNO3 0.5 N (around 84%). This yield was increased to 99% by adding a complexing resin into the leaching solution. After two-steps of elution, results have shown that is possible to recover 75% of the REEs at 81% purity.INTRODUCTION The demand of rare earth elements (REEs) (including 15 lanthanides, yttrium and scandium) has been growing sharply over the past years, because of their industrial applications. REEs are essential elements for emerging technologies, and are used for example in permanent magnets, lamp phosphors or rechargeable batteries. China is the main producer, and the market supply became tense in 2010 when this country decided to limit exports of these elements. Exploitable mineral resources, as well as REE separation capacity are concentrated in a few countries (e.g. USA, Australia, Malaysia, France), which increases the supply risk. Therefore, these elements are considered as critical raw materials (CRM) for many countries and especially for EU (Fortier and Gambogi, 2017)."

Jan 1, 2018