Moagem de escória de aço: soluções pioneiras em moagem para materiais de construção sustentáveis

Sescória de aço é um resíduo industrial da fabricação de aço em conversores e fornos elétricos a arco, composto principalmente de silicato de cálcio e ferrita de cálcio.
É responsável por cerca de 141 TP3T da produção de aço bruto. As escórias de aço contêm cerca de 501 TP3T de minerais como silicato tricálcico (C3S) e silicato dicálcico (C2S), que possuem propriedades hidráulicas.
Atualmente, a moagem fina de escórias de aço como aditivos para cimento ou concreto é uma forma importante de obter alto valor agregado. No entanto, devido à ferrita de cálcio, às fases de RO e ao ferro metálico, a escória de aço é difícil de moer. Ao moer até 400 m²/kg ou mais, os moinhos de bolas tradicionais aumentam significativamente o consumo de energia. Portanto, a China vem explorando tecnologias e equipamentos de moagem mais eficientes em termos de energia.

Características de moagem da escória de aço

A escória de aço se forma em altas temperaturas (acima de 1580 °C), onde absorve impurezas como Fe2O3 e MgO, formando grandes cristais. A análise petrográfica mostra que os principais componentes minerais na escória de aço são o silicato tricálcico em forma de placa e o silicato dicálcico esférico ou arredondado. Em seguida, vêm as fases de ferrita de cálcio e RO. O silicato tricálcico pode atingir um tamanho máximo de 1998 μm, com partículas de MgO em suas inclusões variando de 142 a 271 μm. O ferro metálico em escórias de aço aparece principalmente como inclusões esféricas, com um tamanho típico de 100–300 μm e até 3 mm no máximo. O silicato dicálcico também pode atingir um tamanho de partícula de 943 μm.

Por meio de estudos comparativos das fases refratárias e das propriedades de cimentação da escória de aço, constatou-se que os componentes refratários na escória de aço são aluminato de cálcio e solução sólida de ferro e magnésio. Essas fases apresentam baixa reatividade de hidratação. Por outro lado, o silicato tricálcico (C3S) e o silicato dicálcico (C2S) na escória de aço apresentam melhor moabilidade, ligeiramente superior à da escória. No entanto, sua reatividade de hidratação é significativamente menor do que a da escória. O C3S e o C2S na escória de aço dissolveram uma quantidade considerável de íons estranhos.

Portanto, para ativar as propriedades de cimentação hidráulica do C3S e C2S na escória de aciaria, a escória deve ser finamente moída até atingir uma alta finura. Isso causará distorção na estrutura mineral, reduzirá a cristalinidade e diminuirá a energia de ligação dos cristais minerais. Como resultado, a reatividade é aumentada, permitindo uma maior taxa de incorporação de escórias de aciaria em cimento e concreto.

Tecnologia de moagem de escória de aço

Processo de moagem com moinho de bolas como equipamento de moagem final

O moinho de bolas é um dispositivo tradicional para moagem de materiais após britagem mecânica simples. Com os avanços contínuos na tecnologia de moinhos de bolas, ele agora é capaz de moer substâncias duras, como escórias de aço. Os moinhos de bolas oferecem grande adaptabilidade e uma ampla taxa de britagem. Eles permitem moagem e secagem simultâneas. A estrutura é simples e a manutenção é fácil. Os moinhos de bolas possuem boa vedação, operação estável e desempenho confiável. Essas características os tornam amplamente populares, especialmente na moagem de cimento. Sua história é quase tão longa quanto a própria indústria cimenteira.

O moinho de bolas permite o ajuste das especificações do meio de moagem e dos materiais com base nas propriedades do material. Isso permite a moagem de escória de aço dura. No entanto, a moagem de pó de escória de aço com uma área superficial específica de 400 m²/kg consome cerca de 100 kW·h/t. Apesar de suas vantagens, o moinho de bolas apresenta desvantagens significativas: possui uma configuração cara, desgaste severo, baixa eficiência e alto consumo de energia.

Na produção de cimento, o consumo de energia por tonelada de cimento é de nada menos que 70 kW·h, sendo que apenas cerca de 51TP·T dessa energia são utilizados para aumentar a área superficial do material. A maior parte dessa energia é convertida em calor e energia sonora, que são desperdiçados. O alto consumo de energia e as perdas significativas na moagem limitam o desenvolvimento de moinhos de bolas na área de moagem de escória siderúrgica.

Por esse motivo, a indústria de retificação se concentra em melhorar a eficiência da retificação. Visa reduzir o consumo de energia e minimizar o desgaste do aço. Isso impulsiona a pesquisa e o desenvolvimento de novos equipamentos e tecnologias de retificação.

O processo combinado de moagem de prensa de rolos e moinho de bolas

O processo combinado de moagem com prensa de rolos e moinho de bolas consome menos energia do que o uso apenas do moinho de bolas. O consumo de energia por tonelada de pó de escória de aço com uma área superficial específica de 400 m²/kg é de cerca de 80 kW·h/t.
Entretanto, o sistema ainda enfrenta alguns problemas que limitam a produção contínua, como acúmulo de ferro metálico, baixa eficiência de secagem, baixa eficiência de classificação e controle de alimentação da prensa de rolos.
No entanto, isso demonstra que a tecnologia de moagem combinada é mais vantajosa do que a tecnologia de moagem de estágio único para moagem de escória de aço.

Conclusão

Em conclusão, a moagem de escória de aço desempenha um papel crucial na valorização da escória de aço, transformando-a em materiais úteis para a produção de cimento e concreto. Tecnologias avançadas de moagem, como sistemas combinados de prensa de rolos e moinho de bolas, oferecem economias significativas de energia e maior eficiência. No entanto, desafios como acúmulo de ferro e baixa eficiência de classificação ainda existem. O desenvolvimento e a otimização contínuos das técnicas de moagem liberarão ainda mais o potencial da escória de aço em diversas aplicações industriais.

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