PT85097B - Processo de dessulfuracao de ferro em fusao e processo de fabrico do respectivoagente dessulfurador - Google Patents

Description

Processo de dessulfuração de ferro em fusão e processo de fabrico do respectivo agente dessulfurador^,f para que

SKW TROSTBERG AKTIENGESELLSCHAFT e THYSSEN STAHL AKTIENGESELLSCHAFT, (Inventores: Walter Meichsner, DrWerner Gmohling, Manfred Tutte e Dr. Karl-Heinz Peters), pretendem obter privilégio de invenção em Portugal.

RESUMO presente invento refere-se ao processo de fabrico de um agente dessulfurador de banhos de ferro em fusão, constituído por carboneto de cálcio técnico, carvão seco com um te or de voláteis de pelo menos 15$ em peso que liberta pelo me nos 80X.PTN de gás por kg de carvão ao ser introduzido no banho e, eventualmente, magnésio finamente dividido- Os carvões adequados para a produção deste agente dessulfurador são a lenhite, o carvão de chama viva, a hulha ou carvões gordos. 0 fabrico do agente dessulfurador, de acordo com o invento, segue um processo em que se adiciona carvão seco a carboneto de cálcio prevlamente triturado e se efectua a moagem conjun. ta da mistura até que 90/ do material tenha uma granulometria inferior a 200 )>m. 0 magnésio finamente dividido pode encontrar-se regularmente disseminado no agente dessulfurador ou ser armazenado e fluidizado em separado da mistura carboneto/ /carvão na tubagem de transporte ou na lança, durante a insn fiação, eventualmente a intervalos de tempo variáveis.

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Ref: SKW 1354/1355

-2MEMÓRIA DESCRITIVA presente invento refere-se a um processo de dessulfuração de banhos de ferro em fusão, fora do alto forno, assim como a um processo de fabrico do respectlvo agente dessulfura dor. Por banho de ferro em fusão entendem-se banhos de gusa ou de ferro fundido de fundição no estado líquido A dessulfuração da gusa fora do alto-forno, nas colheres de transporte ou de transferência, tornou-se entretanto uma técnica corrente. Como agentes desulfuradores preferenciais afirmaram-se as misturas à base de carboneto de cálcio visto que estes produtos proporcionam, de uma forma económica, uma rápida dessulfuração da gusa assim como um teor, final em enxofre, baixo- Como produto altamente vantajoso tem-se mostra do uma mistura constituída por 2o a 90$ em peso de carboneto de cálcio técnico e carbonato de cálcio, de preferência tritu rados e 2 a 2 00 em peso de carbono disseminado nessa mistura, sendo a mistura de carbonato de cálcio/carbono de granulometria fina conhecida pelo nome de Diamidkalk (DE-PS 17 5θ 250).

Através da patente DE-AS 25 31 047 ficou a conhecer-se um processo de dessulfuração de gusa em que se utiliza como agente dessulfurador uma mistura de carboneto de cálcio e nitrocarbonato de cálcio ou calcáreo a que se junta alumínio ou magnésio em pó numa proporção de 0,5 a 3,50 peso relativamente aos compostos de cálcio·

Na patente US - 3 99θ 625 descreve-se um agente dessulfurador constituído por uma combinação de calcáreo com outros componentes como magnésio e na patente TTS - 4 266 969 também se recomenda a utilização de calcáreo juntamente com um material contendo carbono e um gás de transporte não oxidante.

Estes agentes dessulfuradores já conhecidos têm a desvan tagem de originar grandes quantidades de escória que, em espe. ciai nas colheres torpedo” (colheres de transporte por caminho de ferro) mas também no caso de colheres abertas, dão lugar a depósitos e incrustações indesejáveis que, englobando quantidades apreciáveis de ferro, provocam perdas consideráveis de metal.

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-3já foi também sugerido misturar no carboneto de cálcio» em vez de carbonato de cálcio, um aditivo que à temperatura do banho de ferro em fusão liberte hidrogénio (DE-PS 22 52 796). TTm agente dessulfurador deste tipo na prática, não se mostrou apropriado porquanto, nitidamente a libertação de hl. drogénio não se fazia de forma a provocar uma dispersão sufi, ciente do carboneto de cálcio no banho de ferro em fusão.

É também conhecido, o processo de utilizar no tratamento de ferro fundido de fundição, um dessulfurador em conjunto com carbono, Por exemplo sob a forma de breu, carvão de sangue, carvão de couro, mas estes tipos de carvão não contêm praticamente quaisquer voláteis (vejam-se as referências às técnicas actuais na patente DE-PS 17 58 250) ·

Havia portanto que desenvolver um agente dessulfurador à base de carboneto de cálcio que, por um lado, não introduzisse no banho mais elementos a juntar à escória e, por outro lado, ao ser introduzido no banho de ferro em fusão, desenvol, vesse uma quantidade de gases suficientemente grande para pro vocar a dispersão do carboneto de cálcio, proporcionando também, consumos favoráveis, tempos de tratamento reduzidos e te ores finais em enxofre, baixos.

objectivo anterior atingiu-se insuflando no banho de ferro em fusão um gás que transporta, fluidizado, um agente dessulfurador finamente dividido, constituído por uma mistura de carboneto de cálcio técnico e carvão seco que contém, pelo menos, 15% em peso de materiais voláteis e a© dar entra da no banho liberta um volume de gases correspondente a, pelo menos, 80JLN, (litros em condições normais de pressão e temperatura) de gás por kg. de carvão.

Por carboneto de cálcio técnico, entende-se a qualidade deste produto vulgar no comercio que contém 65 a 85% em peso de CaCg sendo o restante constituído essencialmente por calcáreo· 0 teor em carboneto de cálcio técnico do agente dessulfurador, objecto do presente invento, pode variar entre limites muito afastados. Os teores em outros componentes va riarão correspondentemente . De preferência, utiliza-se um agente dessulfurador que contenha 50 a 98% em peso de carbo-

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-4neto de cálcio e 5θ ^a 2% em peso de carvão. Especialmente ade quado é um agente dessulfurador que contenha 80 a 96% em peso de carboneto de cálcio e 2o a 4% em peso de carvão· agente dessulfurador, de acordo com o presente invento, pode conter ainda magnésio. São preferíveis as misturas contendo 47,5%/^m’i?eso, de carboneto de cálcio, 5θ ^a 2% em peso de carvão seco e 2 a 40% de magnésio.

Como carvão prefere-se um tipo de carvão que, na forma de produto seco, ao ser introduzido pneumaticamente no banho, onde fica sujeito a velocidades de aquecimento de lcP a 10^ ^çc/s, liberte cerca de 90% em peso dos seus componentes voláteis em menos de 60 s, de preferência menos de 40 s. Quanto maior for o teor em materiais voláteis do carvão maior será, em geral, a eficácia do agente dessulfurador. De preferência empregam-se portanto carvões que contenham, pelo menos, 25% em peso de vo láteis.

De preferencia utilizam-se carvões que, quando secos, de senvolvam, ao serem introduzidos no banho de ferro em fusão, um volume de gases correspondente a, pelo menos, 15o£.N/kg. Os carvões que satisfazem estas condições são, em particular, lenhite, carvão de chama viva, carvão de gás de queima, hulha e carvões gordos (veja-se a tabela 1).

Se se mostrar conveniente podem também utllizar-se mistu ras de duas ou mais variedades de carvões com elevados teores em voláteis.

grau de humidade do carvão seco deve ser, de preferência, inferior a 0,5% em peso, a fim de se evitar a formação de acetileno por reacção com o carboneto de cálcio. Conseguem-se estes graus de secagem por meio de dispositivos vulgares no comércio como os secadores de fluxo helicoidal, os secadores de transporte de partículas num fluxo gasoso ou os secadores trituradores ou ainda por secagem sob vácuo em aparelhos simples onde se faz simplesmente revolver 0 material a secar.

magnésio a utilizar deve apresentar uma granulometria inferior a 1 mm. De preferencia, utiliza-se magnésio já moído com dimensões de partículas de 500 nm e muito especialmen66 2J2

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-5te dá-se preferência a magnésio com uma granulometria de 350 ^m.

Pode mostrar-se conveniente adicionar à mistura dessulfuradora uma quantidade entre 1 e 10% em peso de fluorite, por exemplo, para interferir favoravelmente nas propriedades da es_ cória que se forma durante a dessulfuração. De preferência, adicionam-se à mistura 2 a 6% em peso de fluorite. Em substi tuição da fluorite pode optar-se pela adição de subprodutos da produção de alumínio (como o pó separado nos moinhos de bolas) constituído por um material que contém óxido de alumínio, em percentagens que podem ir ate 30% em peso.

A produção do agente dessulfurador, a que se refere o pr£ sente invento, segue um processo em que se junta o carvão seco ao carboneto de cálcio previamente fraccionado ou moído, intro duzindo-se em seguida a mistura num moinho que os moi até ao grau de finura desejado. Pode ser conveniente realizar esta operação em ambiente de gás inerte sob pressão a fim de retirar imediatamente do aparelho de mistura ou moagem quantidades de acetileno, mesmo que diminutas, que eventualmente se formem. Pode também proceder-se à moagem separada do carvão e do carbo neto de cálcio, juntando-os posterioemente.

Os componentes do agente dessulfurador de acordo com o presente invento, são, com excepção do magnésio, lntensivamente misturados e moídos a graus de finura em que, pelo menos, 90% em peso da mistura tenha uma granolumetria <200 Um, de preferência mesmo 90% em peso tenha uma granolumetria <100 ^.m e 40 a 65% em peso uma granolumetria <50 j\m. Desvios não muito pronunciados destes valores têm influência insignifican te sobre o efeito de dessulfuraçãoNuma forma de concretização especialmente conveniente adiciona-se magnésio de forma doseada à mistura constituída por carboneto de cálcio e carvão, de modo a que o agente dessulfurador assim constituído, seja introduzido pneumaticamente, sob a forma de uma mistura homogénea, no banho de ferro em fusão. De preferência, devem afinar-se, o teor em carbone to de cálcio técnico entre 47,5 ® 95 >5% ^em P®so, mais conven£ entemente entre 66 e 86% em peso, o teor em carvão seco entre

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e 2% em peso, mais convenientemente entre 2o e 4·% em peso e o teor em magnésio de granulometria fina entre 2,5 e 40% em peso, mais convenientemente entre 10 e 30% em peso. Por outro lado, mostrou-se frequentemente apropriado armazenar e fluidizar a mistura de carboneto/carvão, depois de produzida, em separado do magnésio e só reunir estes componentes na tubagem de transporte ou na lança, introduzindo-os simultaneamente no banho. Este processo de fluidlzação independente e insuflação conjunta da mistura fluidizada (coinjecção) tem a vantagem de se poder utilizar o magnésio em formas mais gros. seiras.

agente dessulfurador, de acordo com o presente invento, na forma fluidizada, por meio de um volume de gases da ordem dos 3 a 30 N//kg de agente, deve ser insuflado no banho de fer ro em fusão, à maior profundidade possível. 0 caudal de alimentação de agente deverá ser de 10 a 100 Kg/min ; de preferên_ cia deverá trabalhar-se com caudais entre 30 e 80 kg/min de agente dessulfurador.

Como gás de transporte do agente dessulfurador utilizam-se, de preferência, gases não oxidantes como o árgon ou azoto puros ou em mistura ou, em alternativa, ar seco.

agente dessulfurador do presente invento, assim como o seu processo de produção, apresentam vantagens sensíveis em relação aos agentes até agora conhecidos. Assim o carvão, independentemente do seu baixo teor em cinzas, não introduz no banho praticamente quaisquer outros componentes que vão constituir escória. Deste modo pela aplicação do presente invento, a quantidade de escória formada é muito inferior à que se obtém quando se utilizem carbonato de cálcio ou hidróxido de cálcio como aditivos libertadores de gases.

Em comparação com os aditivos conhecidos que actuam por libertação de hidrogénio e anidrido carbónico, o carvão tem a vantagem de desenvolver uma quantidade de gases suficiente, imediatamente após a sua introdução no banho de ferro em fusão e, por consequência, provocar uma dispersão completa do carboneto de cálcio finamente dividido e do magnésio, no

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Ref: SKW 1354/1555 banho. Assim, o efeito do agente dessulfurado?, de acordo com o presente invento, supera o das misturas dessulfuradoras convencionais à base de carboneto de cálcio·

Em comparação com as misturas dessulfuradoras conhecidas com teores de magnésio de 50$ P©so e mesmo mais, o agente do presente invento tem a vantagem enorme de os tempos de tratamento do banho de ferro em fusão serem fortemente reduzidos designadamente de forma mais marcada do que seria de esperar pela capacidade de reacção do magnésio e do carboneto de cálcio.

agente dessulfurador do presente invento adequa-se per feitamente aos processos de insuflação descritos para a dessul furação de gusa tanto em colheres abertas como em colheres tor pedo.

Além disso, os reduzidos consumos de gás de insuflação proporcionam vantagens consideráveis. A composição do agente dessulfurador garante uma disseminação suficiente que assegura um elevado grau de utilização do agente dessulfurador.

TTtilizando-se o processo de dessulfuração do presente in_ vento e o processo de produção do respectivo agente dessulfurador consegue-se um aumento significativo do grau de dessulfuração e concomitantemente um consumo muito inferior de agen te dessulfurador para se obter um mesmo efeito de dessulfuração.

Empregando-se o agente dessulfurador do presente invento, os tempos de tratamento do banho são curtos, de modo que o ar refecimento do banho é também diminuto- A quantidade de escó ria formada é reduzida, pelo que as perdas em ferro ao retirá-la são insignificantes.

Os exemplos seguintes esclarecem em pormenor o conteúdo do presente invento· exemplos

Na tabela 2 dão-se nas linhas 1 e 2 os resultados obtidos com agentes dessulfuradores vulgares à base de carboneto de cálcio e Dlamidkalk” em colheres abertas. A linha 10 diz respeito a um agente dessulfurador conhecido composto

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Ref: SKW 1554/1555 por 50$ ^em P®so de magnésio e 50$ ®m peso de ”pó de moinho de bolas” (AlpOp + Al).

Nas linhas 5 a 9 ® 11 a 13 dão-se os resultados obtidos com o agente dessulfurador do presente invento em colheres abertas.

Os resultados apresentados na tabela 3 foram os obtidos em dessulfurações efectuadas em colheres torpedo com as misturas referidas nas linhas 1 a 6.

Tanto, quando se trabalhe em colheres abertas como em co lheres torpedo, os agentes dessulfuradores do presente invento superam os agentes correntemente utilizados.

As abreviaturas utilizadas na tabela 2 significam:

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GaD 8515

Carboneto

teor inicial em enxofre da gusa em fusão teor final em enxofre da gusa em fusão índice da efectividade da dessulfuração (quociente da quantidade consumida de agente dessulfurador pela diferença entre os teores inicial e final em enxofre do banho de gusa em fusão) x 100 85$ em peso de carboneto técnico + 15$ em peso de ”Diamidkalk” carboneto de cálcio técnico $ em peso (Segue Tabela 1)

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Refí SKW 1354/1355

TABELA	1	% de componentes voláteis	quantidade de gases libertos iAg	duração do de senvolvimento dos gases (s
Lenhite cia	ma-	50 - 60	450 - 550	7
Lenhi te	dur	a 45”5θ	375 - 450	8
Carvão de chama viva	4o - 50	350 - 450	30
Carvão gás de que ima	de	35 “ 4o	275 - 350	30
Hulha		28 - 35	200 - 275	40
Carvão do	gor-	19 - 28	80 - 200	4o - 60
Diamidkalk	35 - 40	I50 - 190	104

As percentagens de voláteis apresentadas na tabela anterior para as diferentes variedades de carvões foram colhidas no manual Rompps Ghemie-Lexicon” 82. edição 1983, volume 3, pági, na 2142.

A quantidade de gases libertada em 1/kg e a quantidade de gases que se liberta por um aquecimento muito rápido do carvão ate à temperatura da gusa.

Por componentes voláteis da Diamidkalk” entende-se o COp liberto pela decomposição do carbonato·

A duração do desenvolvimento dos gases indica o tempo necessário para que 90$ dos gases se libertem.

(Seguem Tabelas 2 e 3)

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Ref: SKW 1354/1355

Tabela 2 Dessulfuração em colher aberta

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1) Co-injecção 3) Valor médio de 12 experiências

2) Média de 500 tratamentos 4) Valor médio de 20 experiências

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Ref: SKW 1554/1555

Claims (17)

1. -12- RE I V I N D I CAÇOES1^. - Processo de fabrico de um agente dessulf urador de banhos de ferro em fusão à base de carboneto de cálcio para insuflação, no estado fluidizado, por meio de um gás, num banho de ferro em fusão, caracterizado por o agente dessulfurador ser constituído essencialmente por carboneto de cálcio téc nico e um carvão seco que contenha, pelo menos, 15$ em peso de voláteis e que à temperatura do banho de ferro em fusão liberte, pelo menos 8o$PTN (litros nas condições normais de pressão e temperatura) de gás por kg de carvão.
2. 2L - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente dessulfurador obtido conter 5° ^a 98% em pe so de carboneto de cálcio e 50 a 2% em peso de carvão.
3. 5-. - Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o agente dessulfurador conter 80 a 96% em peso de carboneto de cálcio e 2o a 4% em peso de carvão.

   42. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o agente dessulfurador produzido ter uma composição tal que lhe confira a capacidade de libertar 90% em peso do seu teor em voláteis num espaço de tempo inferior a 60 s, de preferência inferior a 4o s, durante o qual o carvão á levado à temperatura do banho de ferro em fusão à razão de 10^ a 10^ ^eC/s.

   5-· - Processo de fabrico de acordo com qualquer das rei^ vindicações anteriores caracterizado por os componentes voláteis do carvão se libertarem à temperatura do banho de ferro em fusão em menos de 10 s.

   62. - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reíL vindicações anteriores, caracterizado por o agente dessulfurador conter também magnésio.
4. 7⁵· - Processo de fabrico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o teor em carboneto de cálcio ser de 67,5% ^a 95 >5% P®so, o teor em carvão ser de 50 ^a 2% em pe. 80 e o teor em magnésio ser de 2 ,5 a 40% em peso.

   82. - Processo de fabrico de acordo com as reivindica-

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   Ref: SKW 1354/1555 ções 6 ou 7, caracterizado por o teor em carboneto de cálcio ser de 66 a 86% em peso, 0 teor em carvão seco ser de 20 a 4% em peso e o teor em magnésio finamente dividido ser de 10 a 30% em peso.
5. 9- . - Processo de fabrico de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado por se utilizar um carvão que ao ser introduzido num banho de ferro em fusão liberte 150JZPTN de gás por kg de carvão.
6. 10- Processo de fabrico de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado por o grau de humidade do carvão seco utilizado ser inferior a 0,5% ^em peso.
7. 11¢. - Processo de fabrico de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado por o carvão seco utilizado conter pelo menos 25% em peso de voláteis.
8. 12?. - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por 0 carvão utiliza do ser lenhite.
9. 13?. - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o carvão utilizado ser escolhido entre o grupo composto por carvões de chama vi, va, carvões para produção de gás de queima e carvões para pro dução de gás (hulha).
10. 14*. - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por pelo menos 90% em peso da mistura apresentar uma granulometria inferior a 200 /m.
11. 15⁵· - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por pelo menos 90% em peso da mistura apresentar uma granulometria inferior a 100 e 40 a 65% em peso uma granulometria inferior a 50 /m.
12. 16*. - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a mistura conter

    1 a 10% em peso de fluorlte.
13. 17*. - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a mistura conter

    2 a 6% e» peso de fluorite.

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    -1418*. - Processo de fabrico de acordo com qualquer das reivindicações anteriores de 1 a 17, caracterizado por ae secar o carvão, se adicionar este de forma doaeada ao carboneto de cálcio previamente partido e se moer a mistura num moinho até ao grau de finura desejado.
14. 19⁹· - Processo de dessulfuração de ferro em fusão, caracterizado por o agente dessulfurador fabricado de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 17, ser insuflado no banho sob a forma fluidizada com uma quantidade de 3 a 30ÍPTN de gás por kg de agente.

    2o*. - Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por o agente dessulfurador ser introduzido no banho a um caudal de 10 a 100 kg/min.
15. 21*. - Processo de acordo com as reivindicações 19 ou 20, caracterizado por se utilizar como gás de transporte, pelo menos, um gás não oxidante do grupo constituído pelo azoto, árgon metano e propano.
16. 22*. - Processo de acordo com as reivindicações 19 a 21, caracterizado por se armazenarem em separado 0 magnésio finamente dividido e a mistura carboneto-carvão, se fazer a sua fluidização em separado e se proceder à sua reunião na tubagem de transporte ou na lança.
17. 23-. - Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por se variar o teor em magnésio da mistura, durante a insuflação.