Análise de propriedades de briquetes de resíduos industriais



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BRIQUETES A PARTIR DE PÓS GERADOS NO CICLO PRODUTIVO DA ACIARIA

C. C. Lopes(1)*, F.M. de Souza(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 geração de resíduos no ciclo produtivo do aço tem sido objeto de estudo e muitas pesquisas. A diminuição de custos e danos ambientais, conseqüentemente, com ganhos sociais, através de um reaproveitamento de resíduos gerados no ciclo produtivo da aciaria estão sendo metas para qualquer empresa no ramo da siderurgia. A escória gerada durante a produção do aço, podendo ser oriunda de diferentes processos vem sendo reaproveitada na forma de briquetes. Este trabalho teve como objetivo estudar algumas propriedades dos resíduos do ciclo produtivo da aciaria, um pó gerado pelo convertedor MRPL e um fino metálico, designado como escória de aciaria. Foram utilizados dois tipos de aglutinantes, cal hidratada e melaço e realizados os ensaios de resistência compressão e densidade ambos de acordo com os documentos normativos. Observou-se que as diferentes porcentagens dos aglutinantes com o mesmo percentual em massa dos pós interferem nas propriedades apresentadas pelos briquetes confeccionados.

Palavras-chave: Resíduos industriais. Pó MRPL. Propriedades.



INTRODUÇÃO

Encontrar aplicações para rejeitos industriais ao invés de descartáveis vem ganhando importância no atual modelo de gerenciamento ecológico das empresas. As companhias siderúrgicas, em especial, enfrentam dificuldades para manejar a grande quantidade de resíduos, de diferentes composições, gerada pelo processo de fabricação de aço. O descarte desses resíduos acarreta enorme gasto energético para o transporte do material e o controle de áreas adequadas para depósito, além de sofrer crescente pressão social para sua diminuição e, futuramente, total eliminação do processo(1).

A siderurgia gera uma quantidade enorme e diversificada de resíduos sólidos, dentre eles a escória de aciaria, que é formada nos processos de oxidação do aço. A composição desta escória depende da matéria-prima, tecnologia de produção do aço e até do revestimento do forno. Atualmente a escória de aciaria é utilizada na produção de cimento e também como base para pavimentos e composição de agregados(2).

A gestão dos resíduos inclui medidas voltadas ao aumento da eficiência dos processos, de modo a reduzir sua geração e dar-lhes destinação adequada, priorizando sua recuperação, reutilização ou reciclagem. Um dos processos mais utilizados para a aglomeração de partículas é o processo de briquetagem(3), pois apresenta baixos custos de produção se comparado com processos típicos de aglomeração como a sinterização ou a pelotização.

Visando encontrar uma política de descarte para resíduos produzidos nas etapas do processo de produção do aço, este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de propriedades tais como resistência a compressão, densidade, dentre outras, de briquetes utilizando dois tipos de resíduos; pó do convertedor MRPL (Refino de Metal por Lança), típico de produção de aços carbonos ligados e aços elétricos e escória de aciaria e ainda dois diferentes tipos de aglutinantes; cal e melaço.


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 (Fig. 1).

Figura 1. Resíduos industriais doados (a) pó do MRPL (b) escória de aciaria.


Os corpos de prova (CPs) foram confeccionados seguindo os cuidados necessários para quem trabalha com resíduos industriais.


Nome do resíduo

Tipo de resíduo

Local em que o resíduo foi coletado

ES

Escória de aciaria

Planta de recuperação de metálicos da escória

MRPL

Poeira

Filtros de mangas do convertedor MRPL

Tabela 1. Identificação dos resíduos.
Foram confeccionados 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 cal e um pouco de água para facilitar a etapa de mistura dos componentes. As proporções são apresentadas na tabela 2.


Porcentagem dos briquetes

Quantidade dos resíduos (MRPL)

Quantidade do aglutinante

(Cal)

Forma cilíndrica










CP1 (35%)

1kg

350g

Forma cilíndrica










CP2 (50%)

1 kg

500g

Forma cilíndrica










CP3 (75%)

1kg

750g

Tabela 2. Quantidade de material utilizado para fabricar CPs somente com pó do MRPL.
Os CPs confeccionados apresentaram o aspecto como mostra a figura 2. Para produção dos corpos de prova foram utilizadas as etapas do processo de briquetagem.

Figura 2. CPs confeccionados na forma cilíndrica. Pó do MRPL + cal.


Depois de confeccionados os CPs, foi realizada análise de densidade onde obtive-se o quociente entre o peso do briquete e o volume, obtido a partir de suas dimensões. Foram obtidos também as resistências a compressão, impacto e absorção de água (umidade). Para avaliação da resistência à compressão os briquetes foram submetidos à pressão contínua até que o mesmo frature. O ensaio foi realizado na máquina de ensaio de compressão no laboratório do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais – Unileste (Fig. 3).

Figura 3. Ensaio de compressão.


A resistência ao impacto foi avaliada por meio de ensaios de queda livre a que os corpos foram submetidos. E a resistência à ação da água foi avaliada de acordo com o ganho de massa obtido pelo briquete, após a imersão em um recipiente com água.
RESULTADOS E DISCUSSÃO

Análise de densidade

Os briquetes foram pesados e a tabela 4 apresenta os valores obtidos depois da análise.




Amostra__Peso_da_amostra_úmida_(g)__Peso_da_amostra_seca_(g)__%_de_umidade'>Amostra__Densidade(g/cm_3_)'>Amostra__Peso(g)'>Amostra

Peso(g)

CP1 (35%)

227,5

CP2 ( 50%)

243,0

CP3 (75%)

251,0

Tabela 4. Resultados das amostras pesadas.


Feito os cálculos os valores de densidade obtidos estão na Tab. 5. As densidades dos CPs apresentaram valores bem próximos, não importando a porcentagem diferente do resíduo.

Amostra

Densidade(g/cm3)

CP1(35%)

1,15

CP2( 50%)

1,23

CP3 (75%)

1,27

Tabela 5. Resultados das densidades calculadas.

Resistência a ação da água

A Tab. 6 apresenta os valores de análise de umidade. O peso médio das amostras secas e úmidas, bem como a porcentagem de umidade.




Amostra

Peso da amostra úmida (g)

Peso da amostra seca (g)

% de umidade

CP1 (35%)

243,5

227,5

7

CP2 ( 50%)

258,0

243,0

6

CP3 (75%)

306,0

251,0

22

Tabela 6. Demonstrativo do resultado da análise de umidade.

Os valores apresentados, 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.


Ensaio de Compressão
A Tab. 7 apresenta os resultados obtidos para a resistência a compressão dos CPs contendo MRPL e cal. Com o aumento da porcentagem do pó do convertedor, houve um aumento da resistência à compressão. Por apresentar uma granulometria pequena, o pó confere ao briquete uma boa resistência à compressão, que ao comparar com outros tipos de briquetes(4).



Amostra

Resistência (MPa)

CP1(35%)

9,8

CP2( 50%)

2,94

CP3 (75%)

5,48

Tabela 7. Resistência à compreensão.
Resistência ao Impacto

Após serem submetidos a ensaios de queda livre os CPs não apresentaram resistência ao impacto. 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.

Os mesmos procedimentos citados acima foram realizados com a proporção em massa de 50% de MRPL e 50% de escória de aciaria, utilizando como aglutinante o melaço. Porém CPs não secaram homogeneamente, ficando as extremidades secas e o interior úmido, além disso alguns CPs transbordaram nas forma em que foram colocados, impossibilitando a execução dos testes.

CONCLUSÃO
Com este trabalho de pesquisa foi comprovada a possibilidade de utilização dos resíduos industriais como briquetes para uma possível aplicação em situações que requerem baixa densidade, alta resistência ao impacto, bem como baixa resistência a compressão. A melhor combinação deve ser definida em função da geração de resíduos, devendo ser respeitadas as relações estabelecidas.A maior importância para a utilização dos resultados obtidos neste trabalho está relacionada com a gestão de resíduos industriais, bem como com a possibilidade de utilização de desses resíduos como matéria prima para uma destinação adequada, prevenindo uma possível contaminação do meio ambiente.
AGRADECIMENTOS

Aos técnicos dos laboratórios do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais. Aos alunos do curso de Engenharia Metalúrgica do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais; 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. FERREIRA, E. B., ZANOTTO, E. D., SCUDELLER, L. A. M., Nano vitrocerâmica de escória de aciaria. Quim. Nova, Vol. 25, No. 5, 731-735, 2002.



2. FILEV, R.. Escória de Aciaria. Disponível em: http://www.reciclagem.pcc.usp.br/ escoria_de_aciaria.htm acesso em: 05 de julho 2011.
3. CARVALHO, E.A., BRINCK, V. Briquetagem. Centro de Tecnologia Mineral do Ministério da Ciência e Tecnologia. Rio de Janeiro, 2004.
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 generation of waste in the production cycle of steel has been the subject of study and research. The reuse of waste generated in the production cycle of the steel mill has been a goal for any company in the steel industry. This work aimed to study some properties of waste of the productive cycle of steelmaking, a dust generated by converter and a thin metallic MRPL, designated as steelmaking slag. We used two types of binders, hydrated lime and molasses and the compression resistance and density tests both in accordance with normative documents. It was observed that the different percentages of agglutination with the same percentage of bulk powders interfere in properties presented by made-up briquettes.


Keywords: industrial waste. MRPL Powder. Properties.



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