7 Escória, Notas de estudo de Cultura

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Escória

A escória é o resultado da combinação dos fundentes com a ganga do minério e com as cinzas do carvão, sendo obtida no estado líquido e na parte inferior do alto forno. Seus constituintes mais importantes são: CaO, MgO, SiO2 e Al2O3. A escória do alto forno é responsável pela eliminação dos elementos indesejados da carga enfornada, mas está intimamente ligada a produtividade, consumo de carvão, qualidade do ferro e estabilidade da marcha operacional. Por isso a porcentagem dos elementos, a temperatura e viscosidade dos compostos presentes devem ter uma faixa determinada para cada tipo de escória.

Ponto de fusão As escórias não apresentam ponto de fusão característico, mas se solidificam e fundem numa faixa de temperatura, dependendo da composição dos constituintes presentes É importante que a escória tenha uma diferença pequena entre a temperatura de início e final da fusão ( menor zona de amolecimento e fusão) e que a escória esteja completamente líquida nas temperaturas de fabricação do gusa.

Fluidez Para que a escória escoe com facilidade e haja boa transferência da massa, a escória deve ter Baixa viscosidade. A escória além de líquida deve ser suficientemente fluida para maior eficiência da produção do gusa. A fluidez da escória é fortemente influenciada pela sua composição química e temperatura.

Dessulforação e desfosforação A escória deve ter uma alta capacidade de remoção de enxofre quando nos forno a coque, e alta capacidade de remoção do fósforo quando nos forno a carvão vegetal. A remoção dos elementos alcalinos (Na2O eK2O) também é importante para evitar a formação de cascões no interior do forno. Este elementos alcalinos reagem bem com escórias mais ácidas. Quando não devidamente removidos, reagem com o refratário da parede do forno, formando massa de material não fundido que é chamado cascão.

Volume O volume de escória deve ser o menor possível desde que não prejudique as condições de drenagem da escória e da dessulfuração quando necessário. Uma operação com menor volume de escória acarreta uma diminuição do consumo de carvão vegetal, mas torna-se perigosa, pois diminui a margem de tolerância da escória com relação as oscilações de temperatura e da composição química da escória. A quantidade de escória depende da qualidade do carvão e do minério, sendo que quanto melhor a qualidade destes insumos, menor a quantidade de escória e melhor a operação do forno.

Viscosidade A viscosidade é uma propriedade física que mede a capacidade de escoamento de um fluído. Uma escória muito viscosa é aquela que tem grande resistência ao escoamento e a escória pouco viscosa é aquela que flui com facilidade. A viscosidade pode ser medida através de viscosimetros ou ser estimada com auxílio de diagramas de iso-viscosidade. A viscosidade da escória é fortemente

Fatores que influenciam a viscosidade

O aumento dos óxidos básicos (CaO e MgO) frente à quantidade de Sílica provoca diminuição da viscosidade. O MgO tem um potencial de fluidez um pouco maior que o CaO. O Al2O3 tem um efeito similar a SiO2 na escória, ambos colaboram para o aumento da viscosidade. Na faixa de basicidade binária de 0,7 a 0,95, utilizada no alto forno, um aumento na basicidade causa um decréscimo na viscosidade. Esta escória apresenta-se líquida na temperatura mais baixas que as escórias básicas, no entanto mesmo fluidas escoam com maior dificuldade.

Alumina A Alumina apresenta um comportamento similar a sílica com relação a viscosidade provocando aumento desta viscosidade Alumina até 20% provoca um aumento na campo de estabilidade da escória Acima de 20% a alumina apresenta redução no campo de estabilidade, diminuindo os níveis de segurança da escória quanto as oscilações químicas A porcentagem usual de alumina na escória esta na faixa entre 12 e 15%, sendo limitada à 20%, acima do qual aumenta a viscosidade.

MgO Para altos fornos a carvão vegetal cuja escória é ácida, o MgO tem efeito fluidizante. A substituição parcial de CaO por MgO provoca uma diminuição da viscosidade final das escórias A porcentagem usual de MgO está na faixa de 5 a 7%, o que permite uma maios variação da soma SiO2+Al2O3 sem risco de obter escórias viscosas.

Classificação visual

Análise da escória Uma amostra de escória é retirada a cada corrida para análise visual e química.  Visual: a coloração da escória do alto forno, quando solidificada, é capaz de indicar o índice de basicidade ou acidez desta. Verde=acida; Branca=básica; Cinza=acidez média 0,75; Preta=oxidada (oxido de ferro).  Química: assim como no caso do metal, uma análise química da escória possibilita confirmar a qualidade desta, e quais os elementos devem ser enfornados para acerto de sua composição.

Escória verde  (^) Verde Clara Cor verde ao solidificar Líquida a temperatura de 1350 a 1400 Boa fluidez e escoamento Caracterizado por ter um teor de SiO2 um pouco mais elevado. Normalmente objetivado no alto forno a CVR, pela remoção de álcalis.  (^) Verde escura Cor verde escura ao solidificar Baixa fluidez e dificuldade de escoamento Algaraviz melado Indicio de queda da temperatura do forno, normalmente abaixo de 1330 graus Teor de SiO2 muito elevado

Escória queimada  Queimada Cor preta (alto teor de FeO). Temperatura do gusa abaixo de 1300 Indica que a redução esta prejudicada, pode ser indicio de um principio de marcha fria  Silicosa Cor esverdeada Muito viscosa com bastantes linhas Baixa fluidez e alta viscosidade com dificuldade de escoamento