A compatibilização do desenvolvimento tecnológico com desenvolvimento sustentável é um dos desafios para o meio técnico-científico nos dias atuais. Dentro deste contexto, a reciclagem de resíduos, tal como a escória de aciaria elétrica, oriunda da indústria siderúrgica e que poderá ser reciclada pela indústria cimenteira, é vista como uma oportunidade de preservação de recursos naturais e do meio ambiente, uma vez que ao substituir o cimento Portland por escória micronizada, ocorrerá, principalmente, a economia de jazidas de pedra calcária, menos poluição de gás carbônico para a atmosfera, além de se evitar a estocagem em bota-foras de pilhas de escória na siderúrgica, o que pode causar, em função de um inadequado manejo ambiental, contaminação ao meio ambiente. Porém, um dos desafios tecnológicos da utilização da escória de aciaria elétrica como material cimentício é a sua expansibilidade. Esta pesquisa tem como objetivo estudar a viabilidade técnica da utilização da escória de aciaria elétrica micronizada como material cimentício, obtido através do processo de moagem por micronização, visando garantir a estabilização da escória em relação ao fenômeno de expansão, bem como melhorias nas características do resíduo Principalmente através dos ensaios de granulometria a laser e de avaliação de expansão, ficou evidenciado que a moagem da escória de aciaria elétrica pelo processo de micronização garantiu a sua estabilidade. Foram estudadas argamassas de traços 1 : 1,5, 1 : 3,0 e 1 : 4,5 com substituição de 0%, 10% e 34% de cimento Portland por escória de aciaria elétrica micronizada. Em relação à resistência mecânica à compressão, o desempenho apresentado pelas argamassas que utilizaram a escória de aciaria elétrica micronizada foram inferiores às argamassas de referência, porém os resultados encontrados nos ensaios são satisfatórios para atender às exigências de um cimento Portland Em relação aos aspectos de durabilidade, foram avaliados o desempenho em relação à absorção de água e à penetração de íons cloretos. Para a propriedade de absorção de água, a substituição nos mesmos traços de argamassas e teores de escória de aciaria elétrica micronizada mencionadas anteriormente, os resultados obtidos apresentaram desempenho superior às argamassas de referência. Do ponto de vista de penetração íons cloretos (ASTM C 1202, 1997), verifica-se que para os traços mais pobres (1 : 3,0 e 1 : 4,5) e que requerem respectivamente maiores relações água/aglomerantes, a adição de escória de aciaria elétrica micronizada ao CPV ARI RS nos teores de 10% e 34%, respectivamente, é o principal fator que contribui para o aumento da carga passante das argamassas e consequentemente a redução da capacidade de resistir à penetração de íons cloretos. Já para o traço mais rico (1 : 1,5) que requer menor relação água/aglomerante, a adição de escória de aciaria elétrica micronizada ao CPV ARI RS, no teor de 10%, é o principal fator que contribuiu para a diminuição da carga passante, em relação à argamassa referência, consequentemente aumentando a capacidade da argamassa de resistir à penetração de íons cloretos. Para o teor de substituição de 34% de escória de aciaria elétrica micronizada ao CPV ARI RS, houve aumento da carga passante de 16,72% em relação à argamassa referência. De acordo com os critérios da ASTM C 1202, a substituição de 10% e 34% de escória de aciaria elétrica micronizada ao CPV ARI RS, classificou o traço 1 : 1,5 e os traços 1 : 3,0 e 1 : 4,5, respectivamente, como sendo de moderada e de elevada penetração de íons cloretos.

[pt] O presente estudo foca o comportamento da redução da ferrita de zinco produzida em laboratório e a contida nos pós de aciaria elétrica (PAE) pelo CO puro e misturas COCO2, esta última tomada como exemplo de um caso real. Este trabalho se iniciou com a caracterização dos principais compostos presentes no PAE (óxido de ferro (III), óxido de zinco e ferrita de zinco) usando técnicas, metodologias e equipamentos para caracterizações térmica (ATD-ATG), estrutural (DRX), microscópica (MEV-MET analise de EDS), física (porosidade do briquete, massa especifica, tamanho médio e área superficial específica das partículas) e química. Constatou-se que as partículas dos materiais estudados são predominantemente de geometria esférica e, em particular o estudo via MET da ferrita de zinco, revelou aglomerados micrométricos e homogêneos tipo clusters, formados por partículas arredondadas e constituídas por alguns monocristais com tamanhos da ordem de 100 nm. Com a finalidade de estudar a cinética de redução da ferrita de zinco, foram realizados ensaios de redução por CO puro e misturas gasosas formadas por: 75 por cento CO-25 por cento CO2 e 50 por cento CO-50 por cento CO2 nas temperaturas de 1073, 1173, 1223, 1273 e 1373K. O tempo máximo de redução foi de 105 min. Os resultados obtidos permitiram propor uma sequência cinética de redução, ao longo da qual os principais produtos de redução da ferrita de zinco foram caracterizados via MEV, visando estabelecer a fenomenologia/morfologia da redução. Conclui-se que a fenomenologia morfológica e cinética da redução da ferrita de zinco, embora complexa, é similar a da redução dos óxidos de ferro, dependendo das composições gasosas, temperatura e tempo de reação. O estudo morfológico permitiu constatar que a redução da ferrita de zinco evidencia sua decomposição nos óxidos constituintes (ZnO e Fe2O3), na faixa de 1073 a 1273K e a redução sequencial do óxido de zinco e dos óxidos de ferro. Os típicos produtos sólidos da redução são: óxido de zinco (ZnO), wüstita (FeO), óxidos mistos do tipo (Zn, Fe)O e ferro metálico. O estudo cinético estabeleceu ainda que ocorre uma rápida redução do óxido de zinco, liberando zinco gasoso, evidenciando a seguinte sequência de redução: primeiramente, o óxido de zinco se reduz, seguido dos óxidos de ferro. Isto ocorre significativamente nas temperaturas entre 1223 e 1373K. Estabeleceu-se um modelo geral de redução da ferrita de zinco usando a metodologia de superfície resposta (RSM), que envolveu o planejamento estatístico fatorial 3(4) para avaliar a influência dos fatores preestabelecidos sobre a (porcentagem) Redução (temperatura e tempo de reação, composição gasosa, e massa da amostra). Os modelos cinéticos que melhor ajustaram os mecanismos de redução foram: o modelo de reação química de interface-simetria esférica, seguido pelo modelo exponencial de reação contínua, representados por: [1 - raiz cúbica de (1 -alfa)] = kt e −ln(1 -alfa) igual a kt , respectivamente. O modelo de reação química de interface - simetria esférica, representado por: [1 - raiz cúbica de (1 - alfa)] = kt foi o que melhor adequou-se à redução da ferrita de zinco sintética. Os parâmetros cinéticos obtidos foram: (a) 100 por cento CO: Ea de 55,60 kJ/mol e A igual a 8,833 mHz; (b) 75 por cento CO-25 por cento CO2: Ea igual a 88,21 kJ/mol e A igual a 127,74 mHz; (c) 50 por cento CO-50 por cento CO2: Ea igual a 95,21 kJ/mol e A igual a 193,37 mHz; De maneira similar, no caso da redução da ferrita de zinco presente no PAE, o modelo que melhor representou o processo, também foi o modelo de reação química de interface - simetria esférica, representado por: [1 - raiz cúbica de (1 - alfa)] igual a kt , sendo, Ea (energia de ativação aparente) e A (constante pré-exponencial de Arrhenius), os parâmetros cinéticos obtidos: (d) 100 por cento CO: Ea igual a 52,34 kJ/mol, e A igual a 4,98 mHz; (b) 75 por cento CO-25 por cento CO2: Ea igual a 66,70 kJ/mol e A igual a 76,06 mHz; (c) 50 por cento CO-50 por cento CO2: Ea igual a 86,28 kJ/mol e A igual a 289,59 mHz. A comparação entre as energias de ativação aparente, permitiu concluir que tanto a redução da ferrita de zinco sintética como a redução dos Pós de Aciaria Elétrica-PAE, tiveram como etapa controladora da reação global a redução dos óxidos de ferro, particularmente para a redução com 100 por cento CO. No caso da redução com misturas COCO2, isto não foi observado para a ferrita de zinco sintética, embora possa ser válida para os Pós de Aciaria Elétrica-PAE, considerando seu baixo teor de zinco. Assim, para o caso da redução da ferrita de zinco por misturas CO-CO2, propõe-se como etapa controladora a redução simultânea do óxido de zinco e dos óxidos de ferro. / [en] This work deals with the behavior of the synthetic zinc ferrite reduction as well as a case study for the same process using electric arc furnace dusts (EAFD). These processes were conducted under pure CO atmosphere and CO-CO2 gas mixtures. The research here reported onsets with the characterization of the compounds present in EAFD - Iron (III) oxide, zinc oxide and zinc ferrite - using techniques, methodologies and equipments for thermal characterization (DTA-TGA), structural (XRD), microscopic (SEM-TEM coupled to EDS), physical (briquette porosity, specific gravity, average size and particle specific surface) and chemical analysis. It was found that the studied materials particles showed predominantly spherical geometry and in particular, the TEM scans in the zinc ferrite, reveled cluster type micrometric and homogeneous agglomerates formed from single crystal round particles having the size of circa 100 nm. Aiming at the study of the kinetics of the zinc ferrite reduction experiments were conducted using synthetic and EAFD materials submitted to pure CO gas and mixtures of it with CO2 in the following proportions: 75 per cent CO-25 per cent CO2 e 50 per cent CO-50 per cent CO2. The runs were conducted at the temperatures 1073, 1173, 1223, 1273 e 1373K and the maximum reaction time was 105 min. The obtained results permitted the proposal of a kinetic reduction reaction chain. In the course of the study, also, the main zinc ferrite reduction products were characterized by the SEM analysis. This analysis also permitted the observation of phenomenological and morphological correlations during the process. It was concluded that the morphological and kinetic zinc ferrite reduction, in spite being a complex process, it is similar to iron oxides reduction, meaning, dependent on the gaseous compositions, temperature and reaction times. The morphological prism permitted to propose that the zinc ferrite reduction denounces its instantaneous decomposition in their constituent oxides (ZnO and Fe2O3) when submitted to temperatures in the range of 1073 to 1273K and also the sequential reduction of zinc and iron oxides. The typical reduction products were zinc oxide (ZnO), wüstite (FeO) and mix oxides type (Zn, Fe) O and metallic iron. Again, the kinetic study established that a rapid reduction of the zinc oxide occurs, as compared to the other present oxides, through the sequence: firstly the zinc oxide reduction takes place, and this is followed by the iron oxides reduction. The last processes occur significantly for temperatures in the range of circa 1223 to 1373K. A general model of the zinc ferrite reduction by the gaseous mixture of CO-CO2 was proposed using the response surface methodology (RSM) for the factorial analysis 3(4). This was done evaluating the effect of the following variables: temperature, reducing atmosphere composition, specimen mass and reaction time over the (percentage)Reduction. The kinetic models that presented the better adjustment for the reduction were the boundary chemical reaction model for spherical symmetry (BCRM ss) with the equation [1 - cubic root (1 - alfa)] equal kt and the model of simple exponential continuous reaction obeying the relation: − ln(1 - alfa) equal kt . The kinetic parameters obtained (Ea, apparent activation energy, and A, Arrhenius preexponential frequency fator) were for the first model, that is synthetic zinc ferrite: (a) 100 per cent CO gas: Ea equal 55,60 kJ/mol & A equal 8,83 mHz; (b) 75 per cent CO-25 per cent CO2: Ea equal 88,21 kJ/mol and Aequal 127,74 mHz; (c) 50 per cent CO-50 per cent CO2: Ea equal 95,21 kJ/mol and A equal 193,37 mHz. And for the second material, zinc ferrite contained in the EAF dusts: (a) 100 per cent CO gas: Ea equal 52,34 kJ/mol and A equal 4,98 mHz; (b) 75 per cent CO-25 per cent CO2: Ea equal 66,70 kJ/mol and A equal 76,06 mHz; (c) 50 per cent CO-50 per cent CO2: Ea equal 86,28 kJ/mol and A equal 289,59 mHz. The comparison between the apparent activation energy obtained from the best fitting kinetic models permitted to conclude that the zinc ferrite reduction as well as the electric arc furnace dusts reduction global reactions rates are controlled by iron oxides reduction, this in particular for the case of the reduction with 100 per cent CO. As for the reduction with the CO-CO2 gas mixtures, this was not observed for the synthetic zinc ferrite, although, for the reduction of the electric arc furnace dust, this could be the case due to their low zinc content. Considering these facts and the experimental results of this work, it is suggested that the zinc ferrite reduction by CO-CO2 gas mixtures has the global reaction rate controlled simultaneously by the reduction of both zinc and iron oxides.

O uso de escoria de aciaria, principal subproduto das industrias siderúrgicas do processo de conversão do ferro gusa em aço, como matéria-prima na produção de cimento Portland a partir de substituições de parte da escoria de alto forno, apresenta benefícios econômicos e ecológicos, visto que um resíduo industrial tornar-se-á matéria-prima na fabricação do cimento, reduzindo custo de energia, material e depósitos para estocagem de resíduos. Para tal estudo, a escória de aciaria foi submetida a refusão e a diferentes taxas resfriamento, com o objetivo de formar escorias com diferentes graus de cristalinidade. Após resfriamento foram conformados corpos de prova com adição ao cimento Portland de 0; 1,8; 3,6 e 5,4% em peso de escoria de aciaria. Foram determinados tempo de início e final pega, resistência a compressão após 3, 7, 28 e 91 dias da conformação dos corpos de prova, expansibilidade a quente e a frio. Os resultados confirmam que a escória de aciaria apresenta potencial para ser utilizada na indústria cimenteira. A verificação da influência da adição das escorias dará suporte para a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) decidir quanto a viabilidade da mudança do processo atual de resfriamento e quanto a destinação do resíduo. / The use of steel slag, the main byproduct of the steel industries of the process of converting pig iron into steel as raw material for the production of Portland cement by replacing part of blast furnace slag, offering economic and ecological benefits, as that an industrial - waste becomes the raw material in cement production, reducing energy costs, equipment and tanks for storage of waste. For this study, steel slag was subjected to remelting and cooled at different rates, with the goal of forming slag with different degrees of crystallinity. After cooling, specimens with addition to Portland cement of 0, 1,8; 3,6 and 5,4% steel slag were conformed. Were determined the start time and end handle, compressive strength after 3, 7, 28 and 91 days of conformation, hot and cold expandability. The results confirm that the steel slag has the potential to be used in the cement industry. The verification of the influence of the addition of slag will support the National Steel Company (CSN) on the feasibility of changing the current cooling process and the allocation of the new waste.

Este trabalho tem por objetivo estudar o aproveitamento do pó de aciaria elétrica (PAE) na sinterização de minério de ferro visando a eliminação de zinco. Primeiramente, foi feita uma caracterização física e química do resíduo através de análises químicas, granulométricas, morfológicas e de difração de raios-X. O minério de ferro, principal componente do processo de sinterização, foi caracterizado através de análise química, granulométrica e de umidade. Em seguida, foram fabricadas micropelotas de 3,0 a 5,0mm de diâmetro compostas por 70% de PAE e 30% de moinha de coque, que foram classificadas por peneiramento e secas em esfufa. Depois de aglomerado, o resíduo foi incorporado na sinterização de minério de ferro em diferentes proporções, condições de processo e formas de adição (micropelotas, undersize da micropelotização com granulometria entre 1,0 e 2,0mm, ou mistura de PAE e coque em pó). A cada processo de sinterização foram retiradas amostras de sínter, os materiais foram analisados através de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), macroscopia e análises químicas por espectrofotometria de absorção atômica para verificar o teor de zinco. Amostras de misturas não sinterizadas também foram submetidas a análises químicas para determinar a quantidade inicial de zinco, ou seja, verificar a quantidade de zinco contido na mistura antes do processo de sinterização. Mediante a comparação do teor de zinco das amostras não sinterizadas com os sínteres, foi possível determinar a eliminação de zinco nos ensaios realizados. Aproximadamente 92% de zinco foi eliminado (junto com os gases de saída) com a incorporação de 10% de micropelotas na mistura a sinterizar. Os resultados mostraram que a eliminação do metal no processo é proporcional à relação redutor/resíduo. / The aim of this work was to study the use of electric arc furnace dust (EAFD) in iron ore sintering process aiming zinc elimination. Firstly, physical and chemical characterizations of the waste were made using X-ray diffraction, microscopy, chemical and size analyses. Iron ore is the main component of the sintering process, this material was characterized by chemical, size and humidity analyses. After, micropellets composed of EAFD 70% and coke breeze 30% with diameters of 3.0-5.0 mm were produced, then they were dried in kiln and classified by sieving. The pellets were incorporated into the iron ore sintering charge using differents proportions, process conditions and addition forms (micropellets, undersize with diameters of 1.0-2.0 mm, or a mixture of EAFD and coke breeze). Sintered samples were collected in each sintering process. These materials were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), macroscopy and chemical analysis using atomic absorption spectrophotometry in order to determine the zinc content. Samples of not sintered mixtures were also characterized by chemical analysis aiming the determination the initial amounts of zinc, i.e. in order to check the zinc amounts present in the mixture before the sintering process. The comparation between the zinc contents of sintered samples and not sintered allowed to determine the elimination of zinc during the experiments. About 92% of zinc was eliminated (along with the output gas) with the incorporation of 10% of micropellet in the sintering mixture. Results showed that the zinc elimination in the process is proportional to the ratio reducer/waste.

A produção de aço necessita de etapas e gera resíduo, dentre eles tem-se a escória de aciaria. No estado do Espírito Santo, Brasil, a mineração de granito é uma das principais atividades econômicas gerando o resíduo de serragem de granito. Nesta pesquisa, busca-se o reaproveitamento destes resíduos, de modo a minimizar possíveis problemas ambientais, apontar a viabilidade técnica do seu uso e reciclá-los por meio de utilização na produção de cimento. Alguns dos principais componentes das escórias de aciaria, tais como, o óxido de cálcio, óxido de magnésio e o ferro metálico sofrem transformações químicas em presença de umidade, que provocam expansão volumétrica da escória. Este fenômeno aliado a reatividade da escória tem dificultado sua utilização. Este trabalho é uma contribuição ao estudo do aproveitamento da escória de aciaria, que passa a ser chamada de ss (steel slag) e do resíduo da serragem de granito, que passa a ser chamado gsw (granite sawing waste), oriundo da extração de granito. Os resíduos estão disponíveis em quantidades nos pátios das siderúrgicas e nas áreas de mineração do granito, respectivamente. Para o reaproveitamento foi realizada a caracterização física, química e mineralógica dos resíduos. Diferentes dosagens de misturas foram produzidas com ss e gsw de forma a permitir avaliação das propriedades obtidas nestas misturas visando sua utilização na produção de cimento. Desenvolveu-se misturas nas quais busca-se a basicidade na escória de aciaria, compreendida entre 4 e 5, para valores próximos ao da escória de alto-forno, na faixa de 0,9 a 1,5 cuja utilização na produção de cimento já está normatizada desde 1991 (NBR 5735, ABNT 1991). Misturas com basicidade entre 0,9 a 4 foram pesquisadas e selecionou-se a mistura com basicidade 1,2 para ser utilizada na produção de cimento. Ao longo da pesquisa foi necessária a produção de 3(três) tipos de cimento até se equacionarem os problemas técnicos e operacionais que surgiram ao longo da mesma. Suas propriedades foram medidas e comparadas com as do cimento contendo escória de alto-forno. As análises dos resultados obtidos para o cimento produzido com a mistura são apresentadas e indicam o potencial de utilização dos resíduos como elementos de adição ao cimento apesar da heterogeneidade dos materiais. / Steel making requires production stages and generates waste, such as steel slag. In the State of Espirito Santo, Brazil, granite mining is one of the main economic activities, wich generates granite sawing waste. This study aims at reusing these two types waste in order to minimize possible environmental problems; point out the technical feasibility of their use; and recycle them by using in cement. Some of the main components of steel slag, such as calcium oxide, oxides, and metallic iron undergo chemical transformations in the presence of humidity, wich cause slag volume expansion. This phenomenon, combined with slag reactivity, has made its use difficult. This study is a contribution to the study on reusing steel slag (ss) and granite sawing waste (gsw) deriving from granite mining. These types of waste are available in large amounts in the yards of steelmaking plants and granite mining areas, respectively. In order to reuse waste, physical, chemical and mineralogical characterizations were carried out. Different mix proportions were made with ss and gsw so as to allow the evaluation of the properties obtained from these mix designs, aiming at their use in cement production. The tests sought steel slag basicity between 4 and 5, for values close to those of blast-furnace slag ranging from 0.9 to 1.5, whose use in cement production has been standardized since 1991 ( NBR 5735, ABNT 1991). Mix designes with basicity between 0,9 and 4 were studied, and a mix with basicity 1.2 was chosen to be used in cement production. Throughout the investigation, 3 types of cement needed to be made until all the technical and operational problems arising were solved. Their properties were measured and compared to those of blast-furnace cement. The analyses of the achieved results for the cement made with that mix are presented and they show the potential use of these types of waste as admixture elements to cement, despite material heterogeneity.

A redução no volume de resíduos produzidos, industriais e agrícolas, vem se tornando uma exigência constante em todos os processos de produção. A falta de espaço físico para a disposição destes resíduos, a contaminação ambiental causada por eles, além da necessidade de preservação dos recursos naturais não-renováveis e da diminuição do consumo de energia e emissão de poluentes, tornam a reciclagem e a reutilização dos resíduos uma alternativa bastante atraente. A construção civil apresenta-se como um setor bastante apto à utilização de técnicas de reaproveitamento de resíduos, provenientes das mais diversas indústrias. Além de todos os benefícios ambientais, este reaproveitamento, pela construção civil, pode gerar recursos financeiros, bem como, possibilita a melhora das características de alguns materiais de construção, e pode diminuir o custo de construção, fator importante, quando se avalia o déficit de habitacional existente no Brasil. Neste trabalho, desenvolveu-se um estudo baseado no aproveitamento de escória de aciaria elétrica, resíduo gerado a partir da reciclagem do aço, empregada como agregado para concreto de cimento Portland, em substituição total ou parcial dos materiais convencionais. Os resultados obtidos apontaram para a viabilidade de utilização deste resíduo como agregado. / The reduction on the volume of produced wastes, from industries or agriculture, is becoming a current demand in all production processes. The lack of space to dispose these wastes, the environment contamination caused by them, besides the necessity to preserve the non-renewable natural resources, to reduce energy consumption and greenhouse gas emission , are making wastes recycling and reutilization an interesting alternative. The civil construction presents itself as a field quite able to utilize techniques to reuse wastes from different industries. Besides all the environmental benefits, this reuse by the civil construction can create new profits, as well as, the improvement of the characteristics of some construction materials and it can also decrease the costs of the construction, which is a major factor, considering the Brazilian habitation deficit. In the present work a study was developed based on the reutilization of the electric arc furnace slag, a metallurgic waste from the steel recycling process, employed as an aggregate to the concrete of Portland cement, totally or partially replacing the conventional materials. The obtained results indicate this waste reutilization viability.

O setor siderúrgico, assim como os demais setores da indústria, vem buscando alternativas para a redução dos custos de produção e aumento de produtividade. Em aciarias elétricas, os principais custos de produção do aço podem ser divididos, de forma simplificada, entre o custo dos insumos e o custo das matérias primas. Os refratários estão entre os cinco maiores custos na produção do aço em usinas semi-integradas. Entretanto, o conhecimento detalhado da microestrutura e do comportamento desses materiais ainda é bastante restrito aos seus fabricantes. Tendo em vista a importância dos refratários na produção do aço, este trabalho teve como objetivo gerar conhecimento acerca de sua microestrutura e comportamento em operação, com foco na diminuição do consumo e maximização dos lucros da empresa. Para tal, com o intuito de conhecer detalhadamente sua microestrutura e prever seu desempenho, foram realizadas análises de caracterização em laboratório e testes que simularam as condições de operação. Após os testes laboratoriais, os materiais selecionados foram testados em operação em forno elétrico a arco, buscando encontrar o melhor conjunto de materiais sob o ponto de vista de estabilidade do processo e custo de refratários. O cenário que apresentou melhores resultados em relação à performance e ao consumo específico foi a configuração A, onde foram utilizados os tijolos A, massa de soleira X, massa de reparo K e canal EBT P. Além disso, a substituição do tijolo C pelo tijolo A gerou uma redução de custo de 40%, e o conhecimento gerado com a caracterização do canal EBT proporcionou uma redução de 29,9% no preço desse item. / The steel industry, like other sectors of the industry, is seeking alternatives to reduce production costs and increase productivity. In electric steelworks, the main steel production costs can be divided, in a simplified way, between the cost of inputs and the cost of raw materials. Refractories are among the five largest costs in steel production in semi-integrated mills (mini-mills). However, detailed knowledge of the microstructure and behavior of these materials is still quite restricted to their manufacturers. Given the importance of the refractories in the production of steel, this study aimed to generate knowledge about their microstructure and behavior in operation, focusing on the reduction of consumption and maximization of profits. For that, in order to know in detail the microstructure and predict its performance, characterization analyzes and tests simulating the operating conditions were performed in the laboratory. After laboratory tests, the selected materials have been tested in operation in electric arc furnace, seeking to find the best set of materials from the point of view of stability of the process, and cost of refractories. The scenario that best results presented, in terms of performance and the specific consumption, was Configuration A, where bricks A, ramming mix X, repair mix K and EBT P were used. Moreover, the replacement of Brick B by brick A, generated a cost reduction of 40%, and the information gathered with the characterization of EBT, reduced the price of that item by 29.9%.

Os componentes automotivos em geral devem atender a especificações rigorosas de propriedades mecânicas, requisitos de limpeza inclusionária, entre outros. Enxofre e alumínio são elementos adicionados ao banho líquido de aço que desempenham um papel importante na obtenção destas propriedades. Porém, eles que dificultam o processo de produção por lingotamento contínuo por favorecerem a formação de partículas sólidas de alto ponto de fusão, que podem causar a obstrução das válvulas de lingotamento e dificultar o processo de desenvolvimento de aços com alta limpeza inclusionária. O objetivo do presente trabalho foi estudar a composição química do aço DIN 38MnSiVS6, focando nos elementos químicos que afetam a formação e remoção de inclusões, assim como a composição química da escória e outros parâmetros da aciaria como a temperatura e a lingotabilidade do processo de produção em escala industrial. Neste estudo, foi avaliada a hipótese de melhoria da lingotabilidade e da limpeza do aço através da alteração da etapa de adição de enxofre e também da quantidade de adição de cálcio Amostras de aço retiradas ao longo do processo foram analisadas através de microscopia ótica e eletrônica de varredura e também por ultrassom por imersão. Os dados de composição química foram sobrepostos a janelas de lingotabilidade e as características das escórias foram avaliadas por simulação termodinâmica. Foram avaliadas as correlações entre os resultados das diferentes técnicas de análise e com as referências de literatura. A hipótese de redução da quantidade de cálcio se mostrou satisfatória tanto para a melhoria da lingotabilidade quanto para a limpeza do aço. Porém, a alteração da etapa de adição de enxofre necessita de mais testes para comprovar sua eficiência. Dentre as técnicas empregadas, o uso do microscópio eletrônico de varredura acoplado a um sistema automatizado de análise de inclusões (ASPEX) se mostrou como uma ferramenta vantajosa por fornecer uma ampla gama de informações que podem auxiliar no entendimento da lingotabilidade e da limpeza inclusionária do aço. / Automotive components in general must meet stringent specifications of mechanical properties, inclusionary cleanliness requirements, among others. Sulfur and aluminum are elements added to the liquid steel bath which play an important role in obtaining these properties, but which hinder the production process by continuous casting by favoring the formation of solid particles of high melting point, that can cause the nozzle clogging and hamper the development process of steels with high inclusionary cleanliness. The aim of the present work is to study the chemical composition of the DIN 38MnSiVS6 steel, focusing on the chemical elements that affect the formation and removal of inclusions, as well as the chemical composition of the slag and other parameters such as temperature and castability in an industrial scale production process. In this study, the hypothesis steel cleanliness improvement was evaluated by changing the stage of sulfur addition as well as the amount of calcium addition. Steel samples collected throughout the process were analyzed by optical and scanning electron microscopy, and by immersion ultrasound. The chemical composition data were superimposed on liquid windows and the slag characteristics were evaluated by thermodynamic simulation. The correlations between the results of the different analysis techniques and the literature references were evaluated. The hypothesis of reduction in the amount of calcium was satisfactory both for the improvement of the castability and for the cleanliness of the steel, but the change of the sulfur addition stage requires more tests to prove its efficiency. The scanning electron microscope coupled with an automated inclusion analysis system (ASPEX) has proved to be an advantageous tool to provide a wide range of information that can help in the understanding of the castability and cleanliness of steel.

Na fabricação de aço pelo processo de aciaria elétrica há geração de vários tipos de resíduos, dentre estes, as poeiras de aciaria. Este resíduo possui como principais constituintes os elementos Fe, O e Zn, sendo considerado perigoso na maioria dos países. Além destes elementos, a presença do cloro provoca interferência deletéria na maioria dos processos de reciclagem ou incorporação do PAE em outros materiais. Por este motivo, o cloro representa um obstáculo à ampliação das possibilidades de destinação ou reciclagem destas poeiras. Este trabalho propõe uma nova tecnologia hidrometalúrgica para a redução do teor de cloro solúvel das poeiras para teores menores que 0,3% (b.s). Esta técnica..., de modo a possibilitar a aplicação de um processo especialmente desenvolvido de lixiviação aquosa, que evita a necessidade de agitação e equipamentos especiais. O principal objetivo foi reduzir o teor de cloretos das poeiras utilizando uma baixa relação sólido:líquido, em um processo de maior sustentabilidade e menor utilização de energia e recursos hídricos. Nos ensaios foram utilizadas poeiras previamente caracterizadas em seus principais elementos e provenientes de três usinas semi-integradas, cada uma com um perfil produtivo diferente e com teores de cloro médio variando de 2,01 a 5,26% (b.s). Foram testadas duas variantes principais desta nova tecnologia, em temperatura ambiente e a 60°C. Os resultados alcançados demonstraram a possibilidade de redução do teor de cloro solúvel das poeiras acima de 90%, com uma relação sólido:líquido de até 1:0,43. Também foi possível a geração de soluções concentradas de sais que atingiram até 20% em massa de concentração, em temperatura ambiente, sem necessidade de evaporação. A fácil obtenção destas soluções concentradas potencializa a aplicação e o desenvolvimento futuro de novas tecnologias para recuperação dos sais de poeiras de aciaria elétrica, principalmente sais de potássio. O material residual, com teor de cloro reduzido, possui melhor qualidade e aptidão para ser utilizado como matéria-prima em novos ou tradicionais processos de reciclagem e incorporação em outros materiais. / The Electric steelmaking generates several types of wastes, among them the electric arc furnace dust – EAFD. This residue has as main constituents the elements Fe, O and Zn, being considered dangerous in most countries. In addition to these elements, the presence of chlorine causes deleterious interference in most of recycling processes or incorporation in other materials. For this reason, chlorine represents an obstacle to increase the possibilities for disposal or recycling these dusts. This work proposes a new hydrometallurgical technology to reduce the soluble chlorine content of these dusts to lower levels than 0.3 wt% (dry basis). This technique is based on … to enable the application of a specially designed aqueous leaching process, that avoids the need for special equipment and stirring. The main objective is to reduce the chloride content of dusts using a low solid:liquid ratio in a process of greater sustainability and lower use of energy and water resources. In the tests, dusts previously characterized in main elements were used. These dusts come from three semi-integrated plants, each one with a different production profile and average chlorine content ranging from 2.01 to 5.26 wt% (dry basis). Two main variants of this new technology were tested at room temperature and 60°C. The results showed the possibility of reducing soluble chlorine content of dusts at levels above 90%, with solid:liquid ratio up to 1: 0,43. It was also possible to generate concentrated salt solutions, reaching up to 20 wt% concentration of salts, at room temperature, without evaporation. These concentrate solutions are easily obtained and potentialize the application and future development of new technologies for recovery of electric arc furnace dust salts, especially potassium salts. The residual material with low chlorine content, has better quality and suitability for use as raw material in new or traditional recycling processes and incorporation in other materials.

O Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo sólido originado na fabricação de aços em Fornos Elétricos a Arco (FEA), classificado como resíduo perigoso pela ABNT NBR 10004- 2004. Isto porque ele contém metais nocivos ao meio ambiente (como chumbo e cádmio), embora seja constituído, em sua maior parte, pelos elementos ferro, zinco e oxigênio. Devido aos custos onerosos para disposição e por tratar-se de resíduo perigoso, a indústria procura pela possibilidade de retorno ao processo produtivo do aço. Uma das alternativas é a reintrodução na aciaria elétrica através de aglomerados autorredutores como parte da carga do FEA. Neste trabalho, são produzidas misturas autorredutoras contendo PAE e coque de petróleo, apresentando as correspondentes caracterizações químicas e físicas. Através de ensaios termogravimétricos é feita uma avaliação do comportamento destas misturas, mostrando a possibilidade do emprego desta técnica na aferição prática do teor ótimo de coque, em aglomerados. Além disto, foram produzidas pelotas autorredutoras através do uso de um disco laboratorial, sendo as pelotas submetidas a testes físicos e mecânicos, com uso de aglomerantes e também testes de autorredução em fornos mufla e em aparato experimental. Como resultados destes experimentos pode-se concluir que o cimento Portland ARI e a combinação de cal hidratada com cinza de casca de arroz possuem melhor resistência a compressão frente aos outros ligantes utilizados. O grau de metalização obtido para a maior parte das amostras não passou de 35%. A remoção de zinco foi de aproximadamente 85%, para temperatura de 1100 ºC, com 45 minutos e com 10% de coque de petróleo. Isto indica a possibilidade de enriquecimento da nova poeira gerada em zinco. Fato este que agrega valor para tratamento do resíduo em outros processos externos. / The Electric Arc Furnace Dust (EAFD) is a solid waste generated by electric steelmaking, in Electric Arc Furnaces (EAF), being considered a hazardous waste by the Environmental Protection Agency. That is because of its harmful metals, although it is composed, in majority, by elements iron, zinc and oxygen. Due to high costs involved for its disposal and because it is a hazardous waste, industry seek for the possibility of returning the EAFD back to the steelmaking process. One of the alternatives is by reintroduction via electric meltshop through self-reducing agglomerates as part of the furnace burden. In this work, self-reducing mixtures of EAFD and petroleum coke were produced, showing as result corresponding chemical and physical characterizations. Using thermogravimetric tests, an evaluation of the mixtures behavior was carried out, demonstrating the possibility of using this technique in a practical measurement of optimal content of coke, in agglomerates. Furthermore, selfreducing pellets were pelletized using a laboratorial disc, with these agglomerates being tested in physical and mechanical strength essays, with different binders employed and also selfreduction tests in vertical electric furnace and experimental apparatus. As part of the results it could be concluded cement and the combination between hydrated lime and rice husk ash achieved the best results, in compressive strength, comparing to other binders. The metallization degree for almost all samples achieved a maximum of 35%. Zinc removal, for temperatures around 1100 ºC, in an experiment of 45 minutes and using 10% of petroleum coke, was approximately 85%. It indicates the dust to be enriched with zinc. This fact adds value to the waste for treatment in other processes.