Investigação da influência do teor de SiO2 nas propriedades termofísicas de escórias industriais de forno-panela

• Autor(a) principal: Bellé, Matheus Roberto
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/225649
• topic: Dióxido de silício; Escória de aciaria; Ladle furnace slags; Viscosity; Density; Surface tension

As escórias metalúrgicas de aciarias utilizadas no forno-panela devem possuir propriedades termofísicas, tais como viscosidade, densidade e tensão superficial adequadas para que possam cumprir suas funções eficientemente. A necessidade de uma maior compreensão do comportamento dessas escórias em processos envolvendo altas temperaturas é de extrema importância, mas ainda não existe uma base sólida e confiável de conhecimento, pois as escórias apresentam comportamentos distintos em função de sua composição química e da temperatura. O presente trabalho tem como objetivo geral investigar a influência do teor de SiO2 sobre as propriedades termofísicas de um grupo de escórias manipuladas a partir de matérias-primas comerciais. A metodologia implementada neste trabalho se deu pela confecção de cinco escórias, contendo 1, 5, 10, 15 e 20% em massa de SiO2, seguida pela pré-fusão das mesmas e consequente realização de experimentos de reometria com pêndulo rotativo e Método da Pressão Máxima de Bolha. Paralelamente, simulações via termodinâmica computacional (Factsage) e utilização de modelos matemáticos foram empregados como ferramentas auxiliares na interpretação dos resultados. Os resultados indicaram que o aumento do teor de SiO2 foi responsável pelo aumento da viscosidade e redução da densidade e tensão superficial das escórias investigadas. Escórias com 1 e 5% de SiO2 eram heterogêneas em 1650 °C e, a fase sólida presente apresentou pouca influência na viscosidade em temperaturas elevadas, porém causou mudança abrupta no comportamento durante o resfriamento. O SiO2 agiu como estabilizador da fase líquida, por outro lado acarretou na formação de fases complexas e espinélios conforme o resfriamento. Os resultados obtidos experimentalmente são satisfatórios e apresentam concordância com as simulações computacionais e literatura. Os modelos matemáticos empregados apresentaram resultados com comportamento similar aos experimentos, porém houve divergência nos valores em função de suas abordagens simplificadas. A simulação termodinâmica computacional foi uma importante ferramenta na interpretação dos resultados experimentais.