Enriquecimento com oxigénio na siderurgia e nas fundições

Conversor a oxigénio

O documento de referência sobre as melhores técnicas disponíveis (BREF) da UE para a produção de ferro e aço, publicado em 2013, descreve o conversor LD como um reator em forma de pera revestido de refratário, no qual se faz descer uma lança de oxigénio arrefecida a água; por esta lança, sopra-se oxigénio puro (acima de 99%), vindo de uma unidade de separação de ar, sobre o gusa líquido. Um ciclo abrange a carga da sucata e do gusa líquido, o sopro de oxigénio, a recolha de amostras e o registo da temperatura, e o vazamento, e o documento refere que as aciarias modernas produzem até 380 toneladas de aço num ciclo de 30 a 40 minutos.

Forno de arco elétrico e alto-forno

Nos fornos de arco elétrico, o mesmo BREF diz que as lanças de oxigénio e os queimadores de oxicombustão são cada vez mais usados para ajudar as primeiras fases da fusão. O oxigénio injetado juntamente com carbono granulado gera uma escória espumosa; o oxigénio também descarbura o banho e remove elementos indesejados como o fósforo e o silício; e o oxigénio injetado no topo do forno reage com o CO e os hidrocarbonetos (pós-combustão).

No alto-forno, o BREF descreve um sopro de ar quente, enriquecido com oxigénio, injetado ao nível dos algaravizes com agentes redutores auxiliares, e regista o enriquecimento do vento quente com oxigénio e a injeção de oxicarvão nos algaravizes das instalações de alto-forno da UE.

Cubilotes nas fundições

O BREF de 2024 para as forjas e fundições descreve o enriquecimento com oxigénio do ar de combustão do cubilote, feito diretamente na alimentação do vento, por injeção no leito de coque ou pelos algaravizes. No cubilote de vento frio, dá uma temperatura de combustão do coque mais alta e, face ao funcionamento normal, o seu uso contínuo permite uma destas melhorias: uma temperatura do metal mais alta com o mesmo consumo de coque, um menor consumo de coque para uma dada temperatura do metal, ou uma maior produção de um cubilote existente através de uma taxa de fusão mais alta.

• Nível de oxigénio, nos cubilotes de vento frio: a mistura de ar oxidante contém normalmente 22% a 25% de oxigénio, um enriquecimento de 1% a 4%.
• Aumento esperado da temperatura de vazamento para uma dada carga de coque, face ao funcionamento convencional com vento frio e uma fila de algaravizes: 15 °C com enriquecimento do vento, 85 °C com injeção no leito de coque (o cadinho) e 40 °C com injeção pelos algaravizes.
• Cubilotes de vento dividido: a taxa de fusão aumenta cerca de 6,8% e a temperatura de vazamento cerca de 20 °C por cada 1% de enriquecimento direto com oxigénio.
• Prática: quase todos os cubilotes de vento quente europeus injetam oxigénio pelos algaravizes e, nos cubilotes de vento frio, o BREF diz que o enriquecimento com oxigénio pode ser considerado a técnica corrente.

O BREF acrescenta que a justificação económica do uso de oxigénio tem de ser estabelecida caso a caso.

Queimadores de oxicombustão

Na oxicombustão, o ar de combustão é substituído total ou parcialmente por oxigénio puro. O BREF de 2024 para as fundições refere que a oxicombustão total pode trazer poupanças de energia até 50% e reduzir o volume de gases de escape até 72%. Descreve também uma fundição alemã com um cubilote de vento quente de 24 t/h em que seis queimadores de oxicombustão aumentaram a taxa de fusão em 20% e reduziram o consumo de coque em 6%, com base em resultados de longo prazo.

ULTRAOX VSA e fornos industriais

O catálogo Industrial 2026 da Ultra Controlo inclui a metalurgia entre as mais de 40 indústrias servidas pelos seus sistemas de ar comprimido, gases e vácuo. O ULTRAOX VSA, a central de oxigénio industrial da Ultra Controlo, inclui os fornos industriais entre as suas aplicações. Fornece oxigénio de 75% a 95% a 50 kPa, com um sobrepressor (booster) de oxigénio adicional a pedido para pressões mais altas, e os seus sete modelos fornecem 18 a 240 m³/h a 93% de oxigénio. Essa gama de pureza fica abaixo do oxigénio acima de 99% que o BREF da siderurgia descreve para o conversor LD; ver geradores de oxigénio industriais.