Análise teórica de algumas propriedades de briquetes produzidos com resíduos de aciaria



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ANÁLISE TEÓRICA DE ALGUMAS PROPRIEDADES DE BRIQUETES PRODUZIDOS COM RESÍDUOS DE ACIARIA

K. A.M.B.GONÇALVES(1), C. B. FONSECA(1), C. N. dos SANTOS(2)



karina_barcelosmartins@hotmail.com

1Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, UnilesteMG

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

RESUMO
A transformação do minério de ferro em produtos de aço salientando também os subprodutos e produtos intermediários é resultante de diversas etapas de produção na siderurgia. A produção de aço é capaz de gerar diferentes resíduos siderúrgicos como os pós e finos, lamas, escórias e carepas. O conhecimento do ciclo produtivo do aço e dos resíduos ligados a esse processo nos permite estimar algumas propriedades. Uma alternativa utilizada em algumas usinas siderúrgicas para a reciclagem dos pós é a fabricação de briquetes. A pesquisa tem como objetivo produzir briquetes com os resíduos, PC (poeira do convertedor MRPL), FM (fino metálico) e resina isoftálica. Após confecção destes briquetes foi realizado em laboratório a análise de densidade, umidade e resistência a compressão. As amostras com maior concentração de pó do MRPL apresentou uma maior densidade e para o ensaio de compressão não apresentaram alterações no resultado.

Palavras-Chaves: Aciaria. Resíduos. Briquetes.



INTRODUÇÃO

A produção de aço é uma atividade de grande potencial para geração de crescimento econômico e social de uma região e país. A siderurgia é a indústria produtora de aço para atender à demanda de diferentes setores. A transformação do minério de ferro em produtos de aço, gera subprodutos ou produtos intermediários do ciclo produtivo do aço. Os principais resíduos siderúrgicos brasileiros são: pós finos, lamas, escórias, carepas e outros provenientes das fases redução, aciaria e laminação de uma siderurgia. A gestão dos resíduos inclui medidas voltadas ao aumento da eficiência dos processos, de modo a reduzir sua geração durante o processo de produção de aço bem como dar destinação adequada, priorizando sua recuperação, reutilização ou reciclagem(1).

As aplicações de tecnologias de reciclagem exigem o estudo da viabilidade econômica do processo, pois os custos envolvidos de recuperação não podem exceder os custos de beneficiamento do produto, obtendo desta forma, uma boa relação custo benefício para a cadeia produtiva. Uma alternativa de reaproveitamento de resíduos e na forma de briquetes que e uma técnica muito barata e simples que consiste nas etapas de preparação, mistura, compactação e cura, atendendo a forte cobrança da sociedade e dos órgãos ambientais para que os resíduos gerados não sejam depositados em aterros e uma preocupação crescente com a sustentabilidade do setor siderúrgico(2) .

A necessidade de recuperar partículas finas originadas no processo de beneficiamento de minérios ou de resíduos provocou o desenvolvimento da tecnologia de aglomeração. A aplicação de tecnologias apropriadas e ecológicas, com a redução da utilização de recursos naturais, de desperdício, da geração de resíduos e poluição, é uma ação de prioridade mundial(3). O resíduo é transformado em um subproduto que pode ser consumido pela própria usina siderúrgica.

Este trabalho tem como objetivo geral produzir um briquete com os finos gerados no desempoeiramento do MRPL e os finos metálicos das escorias do fluxo produtivo dos aços carbonos especiais e elétricos e avaliar suas propriedades mecânicas.
MATERIAIS E MÉTODOS

Este trabalho teve as seguintes etapas: visita a uma siderurgia da região do Vale do Aço, coleta dos resíduos, confecção dos corpos de prova e ensaio de compressão.

Os resíduos utilizados (Tab. 1) foram doados pela siderurgia onde foi realizada a visita, eles podem ser classificados como poeira (PC) e fino metálicos (FM).

Tabela 1 – Identificação de Resíduos.

Para produção dos corpos de provas foi utilizado à resina isoftálica. A resina isoftálica são resinas de poliésteres de alto peso molecular, ou seja, cadeias muito longas, tais cadeias conferem ao produto final uma maior resistência mecânica, pois absorvem melhor aos impactos.

Segue abaixo tabela (Tab.2) com as respectivas quantidades para fabricação dos CPs (corpos de provas).


Tabela 2. Quantidade de material utilizado para fabricar CPs.

Foram confeccionados sete corpos de provas com percentual de 75% de PC e 25% de FM, sendo que, quatro na forma de briquetes e três com a forma cilíndrica (Fig. 1).

Análise de densidade

A análise de densidade foi realizada pelo método de picnometria. O método de picnometria consiste na determinação da densidade real de materiais sólidos, mediante a medição indireta da massa e do volume do sólido em balão volumétrico de fundo chato. O picnômetro foi substituído pelo béquer devido tamanho das amostras. Foi analisado dois briquetes e os equipamentos utilizados foram: balança Filizola modelo MF-I , béquer de 600 ml marca Satélite e água destilada.



Análise da umidade

Este procedimento consiste em pesar uma porção de 5g da amostra e colocá-la para secar em uma estufa a uma temperatura de 100ºC por um período de 90 minutos. Esta análise objetiva a determinação do teor de água contido em uma amostra. Os equipamentos utilizados para a análise foram: balança Shimadzu, modelo AW 220, estufa J.Prolab, modelo SE2 e o dessecador com Sílica Gel



Ensaio de compressão

O ensaio de compressão é utilizado para determinar a resistência do briquete a esforços compressivos, durante a estocagem. No ensaio, o briquete é submetido à pressão contínua até que o mesmo frature. A Fig. 1 apresenta um CP durante o ensaio de compressão.



Figura 1. (a) CPs antes do ensaio de compressão (b) Corpo de prova durante o ensaio de compressão.



RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os briquetes foram pesados e apresentaram respectivamente os valores 128g e 130,5g. A Tab. 3 apresenta os valores obtidos, bem como os valores dos demais instrumentos utilizados para medição.



Tabela 3. Resultados das amostras pesadas.

Com o auxílio de uma equação matemática que considera a massa da amostra, massa do picnômetro contendo a água + a amostra e a massa do picnômetro com água apenas, todas medidas em gramas, foram calculadas as densidades. A Tab. 4 apresenta os resultados obtidos para a densidade em g/cm3.

Tabela 4. Resultados das densidades calculadas.


Os valores das densidades encontradas para os briquetes são bem comparáveis com os valores obtidos nos materiais de referência(1). Pode-se observar que o aumento de pó do convertedor MRPL na composição dos briquetes gerou uma diminuição da densidade de aproximadamente 40%, uma vez que o PC é menos denso que FM.

A amostra 1 (PC) pesou 5,003g e a amostra 2 (FM) pesou 5,005g. Para obter a porcentagem de umidade utilizou-se uma equação matemática que considera a massa da amostra seca e massa da amostra molhada. A Tab.6 apresenta os valores obtidos.



Tabela 6. Resultado da análise de umidade.

Considerando os valores de umidade encontrados para esses finos(1), a porcentagem de umidade do PC confere bem com o esperado, porém houve um aumento na porcentagem do FM. Acredita-se que o FM poderia não estar 100% seca, e o valor da sua pesagem pode ter interferido nesse valor.

O valor encontrado para a resistência a compressão desse CPs foi de 2,45MPa. No que diz respeito ao valor esperado para materiais briquetados o resultado obtido pode ser considerado bom.


CONCLUSÃO
Foi possível confeccionar os briquetes a partir de resíduos industriais. Os valores de densidade apresentados estão relacionados com a diferença dos resíduos industriais utilizados. Observou-se que o pó do convertedor MRPL é mais fino que a escória e quanto maior a quantidade do pó do convertedor no briquete, menor a densidade. No teste de umidade o fino metálico apresentou maior umidade que o pó do convertedor MRPL. A contribuição da resina isoftálica para as características e propriedades apresentadas pelos briquetes não foi investigada detalhadamente, mas acredita-se que esse aglutinante ajudou para uma maior compactação dos resíduos briquetados. Estes fatos são indicativos da possibilidade de usar tais materiais para a pavimentação, por exemplo.

AGRADECIMENTOS

A FAPEMIG pelo financiamento desse trabalho de iniciação científica. Aos técnicos dos laboratórios do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais.

A engenheira de materiais Cinthia Brito Fonseca, a professora Dra. Cláudia Santos pela orientação desse trabalho e ao engenheiro Hélio Braz Loss, funcionário da APERAM, por ter permitido a visita a usina, cedido os resíduos e permitido continuar seu trabalho.

REFERÊNCIAS

1. 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.

2. NASCIMENTO, T. C. do; MOTHÉ, C. G.. Gerenciamento de resíduos sólidos industriais. Revista Analytica. Fevereiro/Março 2007. Nº27.
3. RIZZO, E. M. S.. Introdução aos Processos Siderúrgicos – ABM – Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais alto-forno. Porto Editora, 2003-2011. Disponível em http://www.infopedia.pt/$alto-forno.

4. COSTA, J. S. da, MARTINS, C. A., BALDO, J. B..Argamassa De Alvenaria Usando Agregado Reciclado Da Indústria De Piso Cerâmico. Cerâmica Industrial, 10 (4) Julho/Agosto, 2005.



ABSTRACT

The transformation of iron ore into steel products also stressing the byproducts and intermediate products is resulting in various stages of production in the steel industry. Steel production is able to generate different waste as steel powders and thin, sludge, slag and scale. Knowledge of the steel production cycle and waste associated with this process allows us to estimate some properties. One alternative used in some steel plants for the recycling of the powders is the manufacture of briquettes. The research aims to produce briquettes with waste, PC (dust converter MRPL), FM (thin metal) and isophthalic resin. After making these briquettes was performed in laboratory analysis density, moisture content and compressive strength. Samples with higher dust concentration of MRPL showed a greater density and the compression test showed no change in the result.



Keywords: Steelmaking. Waste. Briquettes.



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