Análise de propriedades de briquetes de resíduos industriais



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ANÁLISE DE PROPRIEDADES DE BRIQUETES DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS

F.M. de Souza(1) C. C. Lopes(1)*, C. B. Fonseca(1), C. N. dos Santos(2)



camilacristinelopes@gmail.com

1Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, UnilesteMG

2Universidade Federal Fluminense, UFF, Volta Redonda, RJ, Brasil
RESUMO

A escória de aciaria é um subproduto gerado durante a produção do aço, podendo ser oriunda de diferentes processos, tais como as geradas nos fornos, convertedor (MRPL), arco elétrico (FEA), entre outros. Uma alternativa sustentável para a utilização destes resíduos é na forma de briquetes no qual estão sendo analisadas para verificar a possibilidade da utilização na etapa de pré-tratamento de ferro-gusa. Este trabalho teve como objetivo estudar a resistência à compressão simples, variação de porcentagem em massa de resíduos e a densidade de cada um deles. Na preparação dos briquetes foram utilizados dois tipos de cimentos, como aglutinantes e os ensaios de resistência compressão, ao impacto, absorção de água e densidade foram realizados. Observou-se que a densidade do pó do convertedor MRPL é menor que a do fino metálico. Os aglutinantes interferem na resistência à compressão medida nos briquetes.

Palavras-chave: Resíduos industriais. Caracterização. Resistência à compressão.



INTRODUÇÃO

O mundo, impulsionado pelo capitalismo e suas estratégias de marketing, observa o aumento exponencial da produção industrial para atender a demanda do mercado, acompanhado de sérios riscos à manutenção do meio ambiente e da qualidade de vida das gerações presentes e vindouras(1).

Os resíduos sólidos industriais e urbanos merecem cada vez mais atenção de especialistas e do poder público dos países que se dedicam ao trabalho de melhoria da qualidade ambiental. As indústrias tradicionalmente responsáveis pela maior produção de resíduos perigosos são as metalúrgicas, as indústrias de equipamentos eletro-eletrônicos, as fundições, a indústria química, a indústria de couro e borracha. A questão do gerenciamento dos resíduos implica primeiramente em uma mudança de comportamento por parte de toda a comunidade. O gerenciamento e a minimização na produção de resíduos são atitudes ambientais responsáveis e devem ser práticas corriqueiras em indústrias, necessitando do comprometimento das chefias e de todo o pessoal envolvido com as atividades de produção, para que o programa tenha chance de sucesso(2).

Pesquisas visando agregar valor aos resíduos sólidos industriais vêm sendo realizadas como forma de minimização dos impactos ambientais causados pela disposição destes resíduos em aterros. Na indústria siderúrgica, dentre os resíduos em potencial pode-se destacar as poeiras e lamas de alto-forno e de aciaria(3).

Este trabalho consiste de uma caracterização e análise de algumas propriedades de briquetes confeccionados com o resíduo industrial - pó do convertedor MRPL(Refino de Metal por Lança). Foram utilizados dois tipos de aglutinantes o cimento Portland comum e cimento Tropical, utilizado como rejunte na construção civil. Os briquetes foram submetidos a uma avaliação sobre a influência desses aglutinantes nas suas propriedades, visando encontrar uma política de descarte para resíduos produzidos nas etapas do processo de produção do aço.

MATERIAIS E MÉTODOS
A realização do trabalho foi possível devido ao entendimento de parte do processo de produção do aço com a visita a uma siderúrgica da região do Vale do Aço. Os resíduos utilizados foram doados pela siderúrgica visitada.

Os corpos de prova (CPs) foram confeccionados seguindo as normas exigidas para quem trabalha com resíduos industriais. A Tab. 1 apresenta a identificação dos constituintes dos briquetes.




Nome do resíduo

Tipo de resíduo

Local em que o resíduo foi coletado

MRPL

Poeira

Filtros de mangas do convertedor MRPL

Tipos de aglutinantes

Sigla

Nome dado ao aglutinante

Tropical

Cimento Tropical

Portland

Cimento Portland

Tabela 1. Identificação do resíduo e dos aglutinantes utilizados.
Uma primeira receita foi feita para a confecção de corpos de provas com percentual de 35%, 50% e 75% de MRPL, em forma de cilindros com as dimensões de 5cm por 10cm. Como aglutinante utilizou-se o cimento Portland e um pouco de água para facilitar a etapa de mistura dos componentes. As proporções são apresentadas na Tab. 2.


Porcentagem dos briquetes

Quantidade dos resíduos (MRPL)

Quantidade do aglutinante

(Cimento Portland)

Forma cilíndrica










CP1 (35%)

1kg

350 g

Forma cilíndrica










CP2 (50%)

1kg

500 g

Forma cilíndrica










CP3 (75%)

1kg

750 g

Tabela 2. Quantidade de material utilizado para fabricar CPs com o cimento.
Uma segunda receita foi feita utilizando o mesmo percentual de 35%, 50% e 75% de MRPL, também em forma de cilindros com as mesmas dimensões, como aglutinante utilizou-se um outro tipo de cimento - o Tropical, o qual é utilizado na construção civil como rejunte em cerâmicas. Foi utilizado um pouco de água para facilitar a etapa de mistura dos componentes. As proporções são apresentadas na Tab. 3.


Porcentagem dos briquetes

Quantidade dos resíduos (MRPL)

Quantidade do aglutinante

(Cimento Tropical)

Forma cilíndrica










CP1 (35%)

1kg

350 g

Forma cilíndrica










CP2 (50%)

1kg

500 g

Forma cilíndrica










CP3 (75%)

1kg

750 g

Tabela 3. Quantidade de material utilizado para fabricar CPs com o cimento Tropical.
Um processo muito utilizado para reaproveitamento dos resíduos industriais é a briquetagem, a qual foi utilizada nesse trabalho. Os CPs depois de confeccionados foram submetidos aos ensaios de densidade, resistências a compressão, impacto e absorção de água (umidade). Foi utilizada uma máquina de ensaio de compressão no laboratório do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais – Unileste, para a realização do ensaio de compressão. A Fig.1 apresenta um CP antes e depois de ser submetido ao ensaio de impacto.

RESULTADOS E DISCUSSÃO
Análise de densidade
Com relação aos valores de densidade os CPs contendo o pó e cimento Portland apresentaram uma densidade maior que os CPs contendo o pó e cimento Tropical. As Tab. 4 apresenta os valores pesados para cada amostra e o valor da densidade obtido para cada um dos CPs.





Amostras_____(35%)'>Amostras




(35%)

(50%)

(75%)

Portland

Tropical

Portland

Tropical

Portland

Tropical

Peso da amostra (g)

253 g

193,5 g

293 g

214,5 g

279,5 g

225,5 g




Amostras




(35%)

(50%)

(75%)

Portland

Tropical

Portland

Tropical

Portland

Tropical

Densidade (g/cm3)

1,28

0,98

1,49

1,09

1,42

1,14

Tabela 4. Resultados dos pesos e densidades dos CPs com os diferentes tipos de aglutinantes.
Acredita-se que esses valores estão relacionados com a alta densidade que o cimento Portland apresenta.
Ensaio de Compressão
A Tab. 5 apresenta os resultados obtidos para a resistência a compressão dos CPs contendo MRPL e cimento Portland. Os CPs contendo cimento Tropical não suportou a carga nem de 1MPa. Os valores obtidos pelos CPs com cimento são considerados expressivos, quando comparados com outros tipos de briquetes confeccionados com o mesmo pó porém com outros tipos de aglutinantes(4).





Amostras

(35%)

(50%)

(75%)

Tropical

Portland

Tropical

Portland

Tropical

Portland

Resistência a compressão (MPa)

0


27,44

0

32,5

0

25,83

Tabela 5. Resistência à compreensão em MPa.
Resistência a ação da água

Os valores obtidos para o teste de absorção de água estão apresentados na Tab. 6. A mesma apresenta o peso médio das amostras secas e úmidas, bem como a porcentagem de umidade. Observa-se pela Tab. 6, que os CPs com aglutinante - cimento Tropical apresentam uma menor resistência a ação da água. Por outro lado o cimento Portland é definido como um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob a ação de água, o que impede de serem obtidos para esse tipo de cimento valores altos da porcentagem de umidade.







Amostras

(35%)

(50%)

(75%)

Tropical

Portland

Tropical

Portland

Tropical

Portland

Peso da amostra úmida (g)

263,5

284,0

283,5

299,0

273,5

286,5

Peso da amostra seca (g)

193,5

253,0

214,5

293,0

225,5

279,5

% de umidade

36 %

12%

32%

2%

22%

2,5%

Tabela 6. Demonstrativo do resultado de resistência a ação da água.
Os valores apresentados (Tab. 6), no que diz respeito aos CPs de 35% e 50%, podem estar relacionados com a boa homogeneidade ou não dos CPs confeccionados. A presença de mais ou menos poros ao longo dos CPs podem ter contribuído para a diferença na porcentagem de umidade.
Resistência ao Impacto

Após serem submetidos a ensaios de queda livre os CPs com Tropical não apresentaram resistência ao impacto (Tab.7). Um resultado esperado, visto que na sua totalidade os CPs são constituídos por materiais cerâmicos, os quais espera-se que apresentem baixa resistência ao impacto.







Amostras

(35%)

(50%)

(75%)

Tropical

Portland

Tropical

Portland

Tropical

Portland

nº de quedas livre que suportou

0

> 3

0

> 3

0

> 3

Tabela 7. Resistência ao impacto.


A alta resistência ao impacto dos briquetes com cimento Portland, pode estar relacionada com a facilidade que o mesmo tem de se tornar uma pasta homogênea, capaz de endurecer e conservar sua estrutura.

Figura 1. Ensaio de impacto de um CP com aglutinante Tropical.


CONCLUSÃO
As análises de algumas propriedades nesse trabalhou mostraram que é perfeitamente possível realizar a briquetagem deste tipo de resíduo, mostrando ser uma alternativa viável para agregar valor a este resíduo, bem como praticar uma política de gestão e sustentabilidade do mesmo. Os valores obtidos sugerem que diferentes aglutinantes geram modificações nas propriedades dos briquetes.

O valor desse trabalho consistiu em mostrar que é importante para a indústria conhecer os resíduos por ela gerados.


AGRADECIMENTOS

Aos técnicos dos laboratórios do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais. A aluna do curso de Engenharia de Produção do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais; Paloma Duarte que passou a integrar a equipe para finalização desse trabalho. Aos alunos do curso de Engenharia Metalúrgica; Célio Marcondes Pereira e Paulo Luciano Aparecido Brandão pelo companheirismo e apoio na execução desse trabalho e ao engenheiro Hélio Braz Loss, funcionário da APERAM, por ter permitido a visita à usina, cedido os resíduos e permitido continuar seu trabalho.



REFERÊNCIAS

1. RODRIGUES, S. C., PEIXOTO, J. A. A., XAVIER, L. S.. Gestão Sustentável de resíduos industriais - um exemplo de cadeia verde de suprimentos no setor de reciclagem. VII Congresso Nacional de Excelência em Gestão 12 e 13 de agosto de 2011. ISSN 1984-9354.


2. NASCIMENTO, T. C. do; MOTHÉ, C. G.. Gerenciamento de resíduos sólidos industriais. Revista Analytica. Fevereiro/Março 2007. Nº27.
3. DIAS, F. O., CAUX, A. C. P. S., SANTOS, R., SOBRINHO, P. J. N..Reciclagem de lama de aciaria através de aglomeração para utilização em altos-fornos. Redução do Minério de Ferro e Tecnologia Mineral,Vila Velha- Espírito Santo, 2011.
4. LOSS, Hélio. Utilização de pós do desempoeiramento no ciclo produtivo da Aciaria. 2010.126f. Dissertação de Mestrado - Curso do Programa de pós-graduação em Engenharia. - Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, Coronel Fabriciano, 2010.

ABSTRACT
The steelmaking slag is a byproduct generated during the production of steel, and can be from different processes, such as those generated in the furnaces, converter (MRPL), electric arc (FEA), among others. A sustainable alternative to the use of these wastes is in the form of briquettes which are being analysed to check the possibility of using the pre-treatment step in pig iron. This work aimed to study the simple compressive strength, percentage change in mass of waste and the density of each one of them. In the preparation of briquettes were used lime and molasses, as binders and compression resistance testing, the impact, water absorption and density were held. It was observed that the dust density converter MRPL is greater than that of thin metal. Binders interfere in compressive strength measured in briquettes.


Keywords: industrial waste. Characterization. Compressive strength.

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