Forno de Ferrossilício: Um Forno Elétrico Industrial de Alta Energia
O forno de ferrossilício representa um tipo de forno elétrico industrial conhecido por seu consumo substancial de energia. Ele compreende uma ampla gama de componentes, incluindo a carcaça do forno, tampa, revestimento, rede curta, sistema de resfriamento a água, sistemas de exaustão de fumaça e remoção de poeira, carcaça do eletrodo, sistema de pressão e elevação do eletrodo, sistema de carga e descarga, controlador, dispositivo de queima, sistema hidráulico, transformador e vários equipamentos elétricos. A seleção de materiais refratários para esses componentes também é altamente exigente.
Utilizado principalmente para produzir ferrossilício, ferromanganês, ferrocromo, tungstênio e ligas de silício-manganês, o forno de ferrossilício opera continuamente, caracterizado por alimentação sequencial e sangria intermitente de escória de ferro. Dado seu alto consumo de energia, otimizar a eficiência energética e aumentar a produção são cruciais para estender a vida útil do forno, reduzir os custos de produção e minimizar os poluentes residuais de resíduos. Abaixo está uma visão geral das estratégias de seleção de materiais refratários adaptadas a diferentes zonas de temperatura de reação dentro do forno de ferrossilício, servindo como referência para os profissionais da indústria.
Zonas de Temperatura e Seleção de Materiais Refratários
- Área de Pré-aquecimento de Novo Material:
- A camada superior, com aproximadamente 500 mm de profundidade, experimenta temperaturas que variam de 500°C a 1000°C devido ao fluxo de ar de alta temperatura, calor de condução do eletrodo, combustão da carga superficial e calor de resistência da corrente de distribuição da carga. Tijolos de argila são recomendados para revestir esta área devido às suas propriedades térmicas adequadas.
- Área de Pré-aquecimento:
- Após a evaporação da água, a carga desce e passa por transformações preliminares, incluindo a transformação do cristal de sílica e a expansão do volume, o que pode levar à rachadura ou ruptura. Com temperaturas em torno de 1300°C, tijolos de alto teor de alumínio são ideais para alvenaria nesta seção.
- Área de Sinterização:
- Atuando como a carcaça do cadinho, esta zona opera em temperaturas entre 1500°C e 1700°C, onde o silício líquido e o ferro caem no banho de fusão, sinterizando a carga. Dada a baixa permeabilidade ao ar, blocos quebrados devem ser usados para restaurar a ventilação de gás e aumentar a resistência. Tijolos de carboneto de silício de grafite meio são adequados para alvenaria devido à sua resistência à erosão em alta temperatura.
- Área de Redução:
- Esta área testemunha reações químicas intensas, com temperaturas do cadinho variando de 1750°C a 2000°C. A parte inferior da cavidade do arco está principalmente envolvida na decomposição de SiC, geração de silício férrico e reações envolvendo Si2O líquido e C. Tijolos de carvão cozido de grafite meio são recomendados para alvenaria nesta zona de alta temperatura.
- Área do Arco:
- Localizada na cavidade inferior do eletrodo, esta área experimenta temperaturas superiores a 2000°C, representando a zona de calor mais alta e a principal fonte de distribuição de temperatura do forno. A profundidade de inserção do eletrodo, normalmente mantida em 400 mm-500 mm do fundo do forno, influencia significativamente a distribuição da temperatura. Tijolos de carvão cozido de grafite meio também são usados para alvenaria nesta área de temperatura extremamente alta.
Considerações Adicionais
- Camada Permanente: Concreto fosfatado ou tijolos de argila podem ser usados para a camada permanente, proporcionando integridade estrutural duradoura.
- Porta do Forno: Concreto de corindo ou tijolos de carboneto de silício pré-colocados são adequados para fundir a porta do forno, garantindo durabilidade e resistência ao calor.
Em conclusão, selecionar tijolos e concretos refratários apropriados e ecologicamente corretos para revestir o forno de ferrossilício é crucial, levando em consideração fatores como tamanho do forno, temperatura e grau de erosão. Essa abordagem estratégica garante desempenho ideal, vida útil prolongada e impacto ambiental reduzido.
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