[pt] As pelotas de minério de ferro têm suas propriedades fortemente dependentes da natureza das fases escorificadas que se formam durante o processo de queima. Neste trabalho são apresentados os resultados de uma das pesquisas que compõem o projeto cooperativo entre a Samarco e o Grupo de Siderurgia do DEMa / PUC-Rio, envolvendo a possibilidade de utilização de minérios de ferro portadores de fósforo (pellet feed), na produção de pelotas para redução direta. Com este objetivo foram geradas amostras de escórias sintéticas de mesma composição que as das pelotas RD comerciais, as quais foram submetidas a condições experimentais análogas as do processo industrial. Inicialmente a ciclos térmicos em forno tipo pot-grate e, posteriormente, em escala laboratorial, usando forno de mufla, seguido de etapas de resfriamento em velocidades distintas. Foi possível então constatar que velocidades mais altas de resfriamento, aplicadas na etapa final dos ciclos térmicos, produziam escórias sintéticas sensivelmente amorfas, o que levou a conclusão que as fases escorificadas das pelotas RD também se apresentariam como estruturas não cristalinas. Finalmente, por meio de teste especificamente desenvolvido para a análise seletiva de fósforo em fases oxídicas, conseguiu-se obter uma maior eficiencia na mensuração deste elemento quando dissolvido em escórias amorfas, o que viabilizou a medida das quantidades de fósforo que efetivamente migraram para as mesmas, quando se submetiam as amostras de pellet feed a diferentes temperaturas, variados tempos de residencia e distintas basicidades. Por fim, foi possivel concluir ser o incremento de basicidade do pellet feed um fator de significativa melhoria para o transporte e a dissolução do fósforo pelas escórias, em particular quando submetidos a temperaturas superiores a 900 graus Celsius. / [en] Iron ore pellets have their properties strongly dependent on the nature of the phases present in the slags formed during pelletization. In this work are presented the first results of a research program involving the utilization of phosphorous bearing iron ores in the production of DR pellets (Direct Reduction pellets). Aiming at this, synthetic slags, produced with same composition of the gangue of a commercial DR pellet, were submitted to operational conditions similar to those of the industrial pelletizing process, but performed in a pot-grate reactor and in a laboratory furnace. The obtained slags samples were cooled at different rates, permitting to observe that at high cooling rates the slags obtained were amorphous, suggesting the occurrence of a similar amorphous structure for the slags present in the DR pellets. Finally, tests developed for a selective analysis of phosphorous in oxide phases, showed better efficiency when applied to amorphous slags than in crystalline ones. Further, the behavior of the phosphor dissolution in the obtained slags during the heating of pellet feed samples was evaluated. In this phase different temperatures, resident times and basicities were tested using a laboratory furnace. The results indicated improvements in the phosphor dissolution with the basicity increase when temperatures above 900 Celsius degrees were applied.

[pt] O presente trabalho teve como objetivo central, a modelagem termodinâmica computacional de escórias contendo TiO2 através do modelo termodinâmico quase-químico estatístico de Kapoor-Frohberg- Gaye. Neste contexto, os seguintes pseudo-binários foram investigados: Al2O3-TiO2, MgOTiO2, MnO-TiO2 e FeO-TiO2. Os resultados das otimizações demonstraram a possibilidade de emprego do referido modelo para uma descrição quantitativa do comportamento termodinâmico destes sistemas. Tanto os diagramas de fases quanto os dados de atividade química foram avaliados e satisfatoriamente descritos pelo modelo. Adicionalmente, ficou evidente a necessidade de correção dos modelos de energia de Gibbs (G) dos óxidos mistos presentes em cada um dos sistemas. As correções determinaram, para a faixa de temperatura onde os dados termodinâmicos foram otimizados, desvios relativos em G inferiores a 1%, sendo perfeitamente aceitáveis, levando-se em consideração comparações entre valores de energia de Gibbs disponíveis na literatura. Os resultados do presente trabalho foram comparados com os obtidos por Erickson e Pelton (1992). Nesta última referência os autores empregaram o modelo de Pelton e Blander (1986), em essência muito similar ao modelo utilizado no presente trabalho. As comparações evidenciaram que os dois modelos podem fornecer uma descrição quantitativa equivalente para o comportamento termodinâmico experimental. / [en] The present work has the main goal of modeling liquid oxide mixtures (slags) by using the Kapoor-Frohberg-Gaye modified quasi- chemical model. In this context the thermodynamic behavior of the following systems was studied: Al2O3-TiO2, MnO-TiO2, MgO-TiO2 and FeO-TiO2. The optimization results confirmed that the Kapoor-Frohberg-Gaye model can in fact be used for the quantitative description of the thermodynamics of all the investigated systems. Phase diagrams and chemical activity data were assessed and satisfactorily described by the model. It was evident that the Gibbs energy (G) of the mixed oxides had to be modified. However, the relative energy corrections for the Gibbs energy was equal or less then 1%, for the temperature range between where the thermodynamic data was optimized, which is quite acceptable, taking into account comparisons of Gibbs energy values from the current literature. Comparisons were done with the results from Erickson e Pelton (1992), which used a modified quasi-chemical model proposed by Pelton e Blander (1986), very similar to the model used in the present work. The comparison shows that the two models can offer an equivalent quantitative description of the experimental thermodynamics.

[pt] A indústria siderúrgica no Brasil gera atualmente cerca de 5 milhões de toneladas/ano de escória de aciaria LD. Estudos preliminares recentes têm mostrado ser promissora a produção de cimento mediante tratamentos térmicos e modificações químicas capazes de gerar fases com propriedades pozolânicas com resistência a compressão semelhantes às do cimento Portland. Dentro deste contexto o presente trabalho teve como objetivo investigar a viabilidade de utilização da escória LD na produção de um cimento Portland classe E por meio de ajuste químico composicional e tratamentos térmicos da escória ainda liquida utilizando análises químicas por ICP-OES e testes de resistência à compressão segundo a norma NBR 7215. Além disso, a presente pesquisa realizou estudo de correlação utilizando várias gamas de misturas e um fator de correlação entre os corpos de prova especificados pela norma (5x10cm) e corpos de prova menores (1x2cm), a fim de adequar um equipamento mais apropriado ao projeto. Os resultados mostraram que a mistura formada por 75 por cento Cimento Portland II F-32 e 25 por cento Novo Clínquer (escória de LD química e termicamente tratada) e a mistura com a relação 50-50 desses mesmos materiais, foram as que atenderam plenamente a condição exigida pela norma para a resistência à compressão dos Cimentos Portland Tipo II, Classe E, decorridos 28 dias de cura. Além disso os resultados mostraram viabilidade na correlação dos corpos de prova, dessa forma sendo possível a realização dos testes mecânicos com corpos de prova com dimensão de 1x2 cm. / [en] Nowadays the steel industry in Brazil generates about 5 million tons of LD steel slag annually. Recently some studies with its use in cement production have shown promise, once that after heat treatment and chemical modifications it can present phases with similar hydraulic properties to Portland cement and equivalent compressive strength as well. In this context, the present work aimed to investigate the feasibility of using LD slag for production of a Portland cement Class-E, in the face of chemical modifications of the liquid slag followed by a fast-cooling heat treatment and chemical analysis carried out by ICP-OES techniques and also a compressive strength test according to the NBR 7215 standard. In addition, based on the results of the compression test and to optimize the amount of material used, a correlation study was carried out between specimens in accordance with the standard (5X10cm) and smaller specimens (1X2cm), in order to use an appropriate lab compressive machine. The results showed that the mixtures using 75 percent Portland II Cement F-32 and 25 percent Novo Clinquer (chemical and heat-treated LD slag) and that one with 50-50 ratio using the same materials, were the mixtures that fully satisfied the minimum compressive resistance condition required by the NBR standard, concerning Type II Class Portland Cements, after 28 days of curing. In addition, the results showed feasibility in the correlation of specimens, thus making it possible to perform mechanical tests with specimens with a dimension of 1x2 cm.

[pt] Uma grande quantidade de subprodutos é gerada por indústrias, surgindo a necessidade de encontrar um destino para estes resíduos. A escória de cobre proveniente do processo abrasivo é um exemplo que, após os ciclos de jateamento, é descartada no meio ambiente. A utilização desse resíduo na pavimentação pode ser uma alternativa de destino, além de evitar possíveis impactos ambientais. Esta pesquisa apresenta o estudo da incorporação da escória de cobre pós-jateada ao solo natural de Sergipe e cimento Portland. Os materiais utilizados foram solo areno-argiloso, escória proveniente de processo de jateamento e cimento de alta resistência inicial. O programa experimental envolveu ensaios de caracterização física, compactação, índice de suporte califórnia, dosagem físico-química, resistência à compressão simples, resistência à tração, módulo de resiliência, durabilidade, permeabilidade, análises químicas, mineralógicas e microscopia de varredura. O programa computacional SisPav foi utilizado para simular o dimensionamento das camadas do pavimento com o material pesquisado. Ficou constatado um teor de cimento entre 7 e 9 por cento para melhoramento do solo, onde a adição de escória proporciona uma estabilização granulométrica com redução de cerca de 3 por cento de cimento, em relação ao compósito solo-cimento. A mistura com 30 por cento de escória e 5 por cento de cimento alcançou maiores picos de resistência, maior módulo de resiliência, baixa perda de massa, mesma resistência à tração em relação à mistura de solo-cimento sem escória, bem como redução da permeabilidade em relação ao solo puro. Os resultados possibilitaram indicar o emprego da escória de cobre pós-jateada em misturas com solo-cimento para aplicação em base de pavimentos, contribuindo em uma ação mitigadora dos impactos ao meio ambiente com um fim mais nobre a esse resíduo. / [en] A large amount of by-products is generated by industries, becoming needed to find a destination for these wastes. Copper slag from the abrasive process is an example, which, after the blasting cycles, is discarded into the environment. The use of this residue in the paving can be an alternative destination, besides avoiding possible environmental impacts. This research presents the study of the incorporation of post-blasted copper slag to the natural soil of Sergipe and Portland cement. The materials used were sand-clayey soil, slag from blasting process and cement of high early strength. Laboratory tests carried out involved geotechnical characterization, compaction, california bearing ratio, physic-chemical dosage, unconfined compressive strength and tensile strength, resilient modulus, durability test, permeability test, chemical and mineralogical analysis and microscopy. The computer program SisPav was used to simulate the design of pavement of the researched material. It was observed a cement content between 7 and 9 percent for the soil and that the slag provides a granulometric stabilization with reduction of about 3 percent of cement, in relation to the soil-cement. The mixture with 30 percent of slag and 5 percent of cement reached highest strength and resilient modulus, lowest mass loss, same tensile strength compared to the mixture without slag, and reduced permeability compared to natural soil. The results indicate the use of post-blasted copper slag in mixtures with soil-cement for application in the base of pavements, contributing in a mitigating action of the impacts to the environment with a more noble purpose to this residue.