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The steel industry is going through transformations aiming at innovation and use of alternative raw materials. In this context, the use of industrial waste in the production of synthetic slag is considered an important option on the search for new materials and waste reuse. Therefore, the aim of this work was to study the use of synthetic slags at the desulfurization of hot metal, steel and cast iron. It was proposed the use sodalite and alumina instead of fluorite and the use of marble waste instead of lime. Marble waste was characterized by chemical analysis, particle size analysis, specific surface area, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), analysis with energy dispersive spectroscopy (EDS). The characterization results showed that almost 90% of the particles are smaller than 100 μm and its specific surface area was 0.2406m2/g. The XRD has showed the presence of compounds such as CaCO3 and MgCO3 and SiO2. Further, simulations using Thermo-Calc were performed in order to obtain thermodynamic data of the present phases, and to compare with experimental data. Furthermore, sulfide capacity (Cs), sulfur partition (Ls) and optical basicity (ʌ) were determined. The experimental procedures were carried out at 1400°C, 1550°C and 1600°C for hot metal, cast iron and steel, respectively. In addition, steel and hot metal tests were performed using an alumina rotor to raise the desulphurization. In hot metal desulphurization, solid CaO phase was responsible for sulfur removal. Furthermore, 3CaO.SiO2 and 3CaO.Al2O3 phases limited the reaction, being their concentration higher in the slags with marble waste and sodalite, due to the presence of SiO2 and Al2O3 in these raw materials. Slags composed mainly of CaO and Al2O3 were used in steel and cast iron desulphurization. It was observed that when increasing liquid phase, the reaction of desulphurization was favored. Besides, it was found that cast iron desulfurization occurs by top slag mechanism and steel desulfurization by a mixed process where the liquid phase and solid phase have influence on the desulfurization. Keyword: Desulfurization, marble waste, fluorspar SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS  X LISTA DE TABELAS  XV 1 INTRODUÇÃO  1 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA  3 2.1 MERCADO MUNDIAL DE AÇO  3 2.2 PROCESSOS DE DESSULFURAÇÃO  4 2.3 TERMODINÂMICA DA DESSULFURAÇÃO  7 2.4 MODELOS EMPÍRICOS TERMODINÂMICOS PARA O PROCESSO DE DESSULFURAÇÃO  11 2.4.1 Basicidade ótica  11 2.4.2 Capacidade de sulfeto  13 2.4.3 Partição de enxofre  15 2.5 PARÂMETROS TERMODINÂMICOS E CINÉTICOS PARA O PROCESSO DE DESSULFURAÇÃO  17 2.5.1 Importância da desoxidação para o processo de dessulfuração  17 2.5.2 Influência de fases líquidas e sólidas em escórias dessulfurantes de ferro-gusa e aço  21 2.5.3 Viscosidade de escórias  28 2.6 ESCÓRIAS À BASE DE CaO-Al2O3  31 2.7 ESTUDOS SOBRE A SUBSTITUIÇÃO DA FLUORITA EM ESCÓRIAS DESSULFURANTES  36 2.8 CINÉTICA DO PROCESSO DE DESSULFURAÇÃO  38 2.9 USO DO RESÍDUO DE MÁRMORE EM ETAPAS DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE AÇO  43 2.10 TERMODINÂMICA COMPUTACIONAL APLICADA AO PROCESSO DE DESSULFURAÇÃO.  44 3 OBJETIVOS  45 4 MATERIAIS E MÉTODOS  46 4.1 AQUISIÇÃO DOS MATERIAIS E EQUIPAMENTOS  47 4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS  50 4.2.1 Análise química  50 4.2.2 Análise granulométrica  50 4.2.3 Difração de raios-X  51 4.2.4 Microscopia eletrônica de varredura e EDS  51 4.2.5 Análise de superfície específica e de porosidade  51 4.3 PREPARAÇÃO DAS MISTURAS DESSULFURANTES  52 4.3.1 Preparação de misturas dessulfurantes de aço  52 4.3.2 Escórias sintéticas dessulfurantes de ferro-gusa 55 4.3.3 Escórias sintéticas dessulfurantes de ferro fundido  56 4.4 ETAPAS DO PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL  58 4.4.1 Aparato experimental utilizado da dessulfuração de ferro-gusa e aço . 59 4.4.2 Aparato experimental utilizado na dessulfuração de ferro fundido  62 4.5 CÁLCULOS TERMODINÂMICOS E CINÉTICOS  65 4.5.1 Cálculos termodinâmicos por modelos de Cs, Ls e Λ  65 4.5.2 Simulações termodinâmicas computacionais  66 4.5.3 Cálculo de eficiência dessulfurante  67 4.5.4 Cálculo de viscosidade  68 4.5.5 Cálculo da constante de velocidade (k)  68 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO  70 5.1 CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO DE MÁRMORE, CaO, Al2O3, CaF2 e SODALITA.  70 5.1.1 Análise Química  70 5.1.2 Análise Mineralógica por difratometria  71 5.1.3 Análise termogravimétrica do resíduo de mármore  72 5.1.4 Análise Granulométrica e Área Superficial Pelo Método de BET  72 5.1.5 Análise Microscópica Eletrônica de Varredura com EDS.  74 5.2 ANÁLISES DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS  75 5.2.1 Avaliação dos resultados encontrados para escórias dessulfurantes de ferro-gusa  76 5.2.1.1 Análise dos resultados experimentais com o uso das misturas dessulfurantes de ferro-gusa  76 5.2.1.2 Análise dos parâmetros termodinâmicos de basicidade ótica, capacidade e sulfeto e partição de enxofre  77 5.2.1.3 Análise dos testes experimentais através da termodinâmica computacional.  79 5.2.1.4 Efeito dos compostos sólidos 3CaO.SiO2 e 3CaO.Al2O3 na taxa de dessulfuração  84 5.2.1.5 Efeito da viscosidade das misturas iniciais  85 5.2.1.6 Efeito da fração de fase líquida e sólida em escórias dessulfurantes de ferro-gusa  86 5.2.1.7 Metodologia de análise para prever a eficiência das misturas dessulfurantes de ferro-gusa  90 5.2.1.8 Cálculo da constante de velocidade (k).  94 5.2.2 Avaliação dos resultados encontrados para as escórias dessulfurantes no ferro fundido  96 5.2.2.1 Análise dos resultados experimentais com o uso das misturas dessulfurantes de ferro fundido  96 5.2.2.2 Resultados dos cálculos de Cs, Ls e Λ para as misturas dessulfurantes de ferro fundido  98 5.2.2.3 Utilização da termodinâmica computacional na análise dos resultados da dessulfuração de ferro fundido  101 5.2.2.4 Efeito da fase líquida e da fase sólida na dessulfuração de ferro fundido ..

Estudo da substituição da fluorita por alumina ou sodalita e de cal por resíduo de mármore em escórias sintéticas dessulfurantes.