Estudo termodinâmico de escórias dessulfurantes através de simulação computacional

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dc.contributor.advisorColeti, Jorge Luís
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2535507778166167
dc.contributor.authorGonzaga, Igor Augusto Dias
dc.contributor.refereeColeti, Jorge Luís
dc.contributor.refereeSilva Neto, Almir
dc.contributor.refereeAssis, Carlos Frederico Campos de
dc.date.accessioned2026-01-13T17:41:27Z
dc.date.available2026-01-13T17:41:27Z
dc.date.issued2025-12-16
dc.description.abstractA crescente demanda por aços com teores ultrabaixos de enxofre tem impulsionado o desenvolvimento de escórias dessulfurantes mais eficientes. Neste trabalho, investigou- se o comportamento termodinâmico de cinco composições sintéticas de escórias, formuladas com variações controladas de CaO, Al₂O₃, SiO₂, MgO e CaF₂, a partir do sistema CaO–Al₂O₃–SiO₂. As simulações foram conduzidas no programa FactSage 8.3 utilizando os bancos de dados FToxid e FTmisc, avaliando-se inicialmente a formação de fases das escórias isoladas e, posteriormente, o equilíbrio metal–escória para aço SAE 1020, em uma relação de 10 g de escória por 1 kg de aço. Foram investigados teores de oxigênio dissolvido de 10, 100 e 1000 ppm e temperaturas de 1450°C, 1500°C, 1550°C e 1600°C, permitindo determinar o enxofre de equilíbrio e a eficiência teórica de dessulfuração. Os resultados mostraram que, entre as composições avaliadas, a Escória 5 com 60% CaO, 20% Al₂O₃, 4% SiO₂, 8% MgO e 8% CaF₂ apresentou o melhor desempenho, alcançando os menores teores de enxofre de equilíbrio e as maiores eficiências teóricas de dessulfuração. De forma geral, a maioria das escórias obteve eficiência superior a 90% nas condições simuladas. Observou-se ainda que teores elevados de oxigênio dissolvido prejudicam significativamente o processo, enquanto o aumento da temperatura apresenta efeito levemente desfavorável nas simulações, embora fatores cinéticos reais possam compensar essa tendência. Conclui-se que a termodinâmica computacional é uma ferramenta robusta para otimização de escorificantes, permitindo prever tendências de desempenho e reduzir custos experimentais no refino do aço.
dc.description.abstractotherThe growing demand for ultra–low-sulfur steels has intensified the development of more efficient desulfurizing slags. In this study, the thermodynamic behavior of five synthetic slag compositions was investigated, formulated with controlled variations of CaO, Al₂O₃, SiO₂, MgO and CaF₂ based on the CaO–Al₂O₃–SiO₂ system. Simulations were carried out using the FactSage 8.3 software, employing the FToxid and FTmisc databases. Initially, the phase formation of the isolated slags was evaluated, followed by metal–slag equilibrium calculations for SAE 1020 steel, using a ratio of 10 g of slag per 1 kg of steel. Dissolved oxygen contents of 10, 100 and 1000 ppm and temperatures of 1450°C, 1500°C, 1550°C and 1600°C were analyzed to determine the equilibrium sulfur content and the theoretical desulfurization efficiency. Among the compositions evaluated, Slag 5 (60% CaO, 20% Al₂O₃, 4% SiO₂, 8% MgO and 8% CaF₂) demonstrated the best performance, achieving the lowest equilibrium sulfur levels and the highest theoretical desulfurization efficiencies across all temperatures and dissolved oxygen contents. Overall, most slags exhibited efficiencies above 90% under the simulated conditions, highlighting the strong influence of basicity and CaO activity on sulfur removal. The results also showed that higher dissolved oxygen levels significantly impair desulfurization, while increasing temperature had a slightly unfavorable effect in the simulations, although real kinetic factors may counteract this trend. The study concludes that computational thermodynamics is a powerful tool for optimizing desulfurizing slags, enabling prediction of performance trends and reducing experimental costs in secondary steel refining.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2539
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentDepartamento de Metalurgia e Química
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.subjectTermodinâmica computacional
dc.subjectDessulfuração de aços
dc.subjectFactSage
dc.subjectEngenharia Metalúrgica
dc.titleEstudo termodinâmico de escórias dessulfurantes através de simulação computacional
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso da Graduação

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