Comparação de Agentes Dessulfurantes na Aciaria: Abordagens com CaC₂, Mg e Base CaO
O controle do enxofre é um dos desafios metalúrgicos mais importantes na aciaria moderna. De aços para tubulações que exigem ppm de enxofre de um dígito a chapas automotivas que requerem conformabilidade estável, a escolha do agente dessulfurante impacta diretamente a limpidez alcançável, a economia do processo e a segurança operacional. Três famílias de reagentes dominam a prática industrial: carboneto de cálcio (CaC₂), magnésio metálico (Mg) e tratamentos de escória à base de óxido de cálcio (CaO). Cada uma traz vantagens e limitações distintas que as aciarias devem avaliar em função de suas condições específicas de produção e tipos de aço visados.
A dessulfuração com carboneto de cálcio opera pela reação CaC₂ + [S] → CaS + 2C, com o sulfeto de cálcio flutuando para a interface escória-metal. O método atinge 80–95% de eficiência de dessulfuração a temperaturas de gusa de 1300–1450°C e pode reduzir o enxofre a menos de 0,005%. A principal vantagem do CaC₂ é sua controlabilidade e previsibilidade — a reação transcorre de forma estável, sem a violenta vaporização e projeção associadas à injeção de magnésio. O gás acetileno co-gerado da reação com umidade residual cria uma agitação benéfica do banho, melhorando a transferência de massa. Entretanto, o CaC₂ requer armazenamento e manuseio cuidadosos livres de umidade, e sua natureza higroscópica significa que a qualidade do reagente deve ser verificada no recebimento por meio de testes de rendimento de gás.
A dessulfuração à base de magnésio é mais agressiva e atinge uma remoção mais profunda do enxofre — abaixo de 0,002% com técnicas de co-injeção otimizadas. A reação Mg + [S] → MgS produz sulfeto de magnésio que ascende à fase escória, mas o baixo ponto de ebulição do magnésio (1090°C) causa vaporização explosiva nas temperaturas da gusa, criando intensa turbulência no banho. Essa turbulência melhora a mistura, mas também gera projeções e fumos significativos, exigindo projeto robusto da lança e extração eficaz de fumos. O maior custo por quilograma do magnésio é parcialmente compensado por taxas de injeção mais baixas — 1 kg de magnésio remove aproximadamente 1,3 kg de enxofre, quase o triplo da capacidade estequiométrica do CaC₂. Para especificações de enxofre ultrabaixo abaixo de 0,002%, o Mg frequentemente é a única opção viável em etapa única.
A dessulfuração à base de cal no forno-panela segue a reação escória-metal (CaO) + [S] → (CaS) + [O]. Sua força motriz depende de alta atividade de CaO, alta basicidade da escória (CaO/SiO₂ acima de 2,5) e baixo potencial de oxigênio mantido pela desoxidação com alumínio. Embora mais lenta e menos eficiente que os métodos por injeção para gusa, a dessulfuração em fase escória é parte integral do refino secundário, onde opera simultaneamente com a remoção de inclusões, desoxidação e homogeneização de ligas. Sua principal vantagem é a integração — não é necessária estação de dessulfuração separada — e utiliza a mesma cal virgem já presente no sistema de escória.
As aciarias adotam cada vez mais estratégias híbridas em vez de depender de um único reagente. Uma abordagem comum em dois estágios começa com injeção de CaC₂ no carro-torpedo ou panela de transferência para reduzir o enxofre de 0,030–0,050% para 0,005–0,010%, seguida de refino de escória no forno-panela para acabamento abaixo de 0,003%. Para os tipos mais exigentes, a co-injeção CaC₂ + Mg atinge a dessulfuração mais profunda, usando o CaC₂ como moderador que amortece a reação violenta do magnésio. A escolha ideal depende, em última análise, do nível inicial de enxofre, da especificação alvo, do equipamento disponível e do custo total do reagente mais a infraestrutura de manuseio.
