Substituição do Cloreto de Mercúrio nas Análises de Teor de Ferro em Amostras do Alto Forno

Substituição do cloreto de mercúrio nas análises de teor de ferro em amostras do alto forno

Replacing the mercury chloride in the analysis of iron content in samples of the blast furnace

Brenda Aparecida Silva1; Lilian Mara Nascimento da Silva2

Ivana Silva Lula3 (Orientadora)

Maíra Moreira Morais4 (Professora Coordenadora da Disciplina de TCC)

Engenharia Química - 1.º semestre de 2016

Centro Universitário de Belo Horizonte - UniBH, Belo Horizonte, MG

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Resumo: Na indústria siderúrgica, a determinação do teor de ferro em matérias primas, produtos e subprodutos é muito importantes para a eficiência do processo. Atualmente na empresa Vallourec as análises são realizadas através um método que utiliza cloreto de mercúrio, no entanto, devido a restrições de sua venda por motivos ambientais, faz-se necessário um método livre de poluição por mercúrio. De acordo com a norma ABNT NBR ISO 9507 (2003) é necessário determinar o teor de ferro total em minério de ferro utilizando o cloreto de titânio (III) como redutor juntamente com o cloreto de estanho. Para a produção do ferro gusa no alto forno, além do minério de ferro é necessário a utilização de fundentes, são eles, o quartzo, a dolomita e o calcário. Esses minerais possuem baixa concentração de ferro, com isso, as análises dos mesmos foram realizadas através de adaptações da norma. O pó do coletor e a lama, que são os subprodutos gerados no alto forno, possuem teores que se enquadram na faixa de concentração aplicável à norma. Desta forma, as análises desses subprodutos foram realizadas com algumas alterações do procedimento descrito na norma, a fim de verificar a possibilidade de utilização deste método para tais subprodutos.

Palavras-chave: Analise de teor de ferro. Indústria siderúrgica. Cloreto de mercúrio. Cloreto de titânio.

Abstract:
In the steel industry, the determination of iron in raw materials, products and by-products is very important for process efficiency. Currently the company Vallourec analyzes are performed by a method using mercuric chloride, however, due to restrictions on its sale for environmental reasons, it is necessary a pollution-free method for mercury. According to the standard ISO 9507 (2003) it is necessary to determine the total iron content in iron ore by using titanium (III) chloride as a reduction with tin chloride. For the production of pig iron in the blast furnace, in addition to iron ore using fluxes it is necessary, they are, quartz, dolomite and limestone. These minerals have low iron concentration, therefore, the analysis of these were made using adaptations of standard. The collector of dust and mud, which are the by-products generated in the furnace, have levels that fall in the concentration range applicable to the standard. Thus, these tests byproducts were performed with some modification of the procedure described in the standard, in order to verify the possibility of using this method for such products.

Keywords: Analysis of iron content. Steel industry. Mercuric chloride. Titanium chloride.

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1 Introdução

A siderurgia baseia-se na produção e transformação do minério em aço, através de processos químicos e físicos de tratamento de materiais. É um dos ramos da indústria de maior importância para os demais, pois processa a matéria-prima necessária para todos os outros setores da indústria e da economia mundial (MACHADO et al., 2003).

A indústria siderúrgica passou a servir de padrão medidor do desenvolvimento das nações. Desde então, são consideradas fortes as nações dotadas de elevadas capacidades de produzir e comercializar produtos siderúrgicos e seus insumos (MACHADO et al., 2003).

O processo de produção do ferro gusa exige rigoroso controle de qualidade em todos os processos, o que garante um produto de alto índice de pureza que atende a diversos padrões químicos de composição, adequados às necessidades específicas de cada cliente (OSÓRIO et al., 2008).

A quantificação de ferro presente na maioria dos minérios ainda é um objeto de investigação. Nos últimos anos, o uso de diversos mecanismos de determinação foram empregados, como a microscopia óptica, técnica que está se tornando usual para acessar a composição mineralógica destes minérios. Um operador experiente é capaz de identificar por luz de todas as fases refletidas, com uma incerteza de mais ou menos 5% absoluto. A quantificação é feita por meio da contagem, de pelo menos, 500 partículas e, em seguida, converte-se a percentagem volumétrica em peso, utilizando a densidade teórica de cada fase (FERREIRA, 1993).

A técnica feita por meio de contagem tem algumas desvantagens, como, por exemplo, um tempo relativamente longo para a análise, cerca de duas a três horas por amostra. Além disso, o resultado é de alguma forma dependente da preparação da amostra, operador e efeitos de estereológicos (BANCROFT, 1973).

Outra técnica analítica que é utilizada no estudo de compostos de ferro no minério é a espectroscopia Mössbauer. Nesse método a identificação é baseada na comparação de um dos parâmetros hiperfinas derivados com os indicados na literatura para amostras bem caracterizadas, ao passo que a quantificação baseia-se nas áreas relativas obtidas para cada um dos componentes. A principal vantagem desta técnica em relação à microscopia óptica é que não há nenhuma necessidade de se conhecer as densidades das fases envolvidas. Por outro lado, toma geralmente entre 5 a 12 horas para se obter o espectro, o que faz com que esta técnica não seja adequada para fins de rotina industrial (TORÍBIO et al., 2001).

Apesar de estas técnicas apresentarem eficácia na determinação do teor de ferro, o procedimento analítico mais utilizado é a titulação, utilizando-se cloreto de mercúrio, que além de baixo custo, apresenta uma resposta rápida e a preparação das amostras é relativamente simples. Como o cloreto de mercúrio é um composto muito poluente, o objetivo deste trabalho foi propor uma análise de teor de ferro com o cloreto de titânio como substituto ao cloreto de mercúrio para determinar o teor de ferro presente nas amostras do alto forno (lama, pó do coletor, dolomita).