DESCRIÇÃO DOS RESÍDUOS SIDERÚRGICOS Escória de Alto Forno

A produção de aço deriva uma série de resíduos industriais. Dentre os vários tipos de resíduos, a escória de alto forno (EAF) é oriunda da produção de ferro-gusa nos altos fornos (IAB, 2018). No que diz respeito a caracterização físico-química desse agregado de alto forno, conforme explicitado nos estudos desenvolvidos por Siqueira (2008), e Rebelo et al. (2012) e Pimentel et al. (2019), os autores relataram ser uma ferramenta importante sobre esse material, pois possibilita estabelecer a correlação com os materiais e processos empregados na fabricação do aço.

Tendo em vista que a escória de alto forno é um subproduto da produção do ferro de primeira fusão, o estudo de Pimentel et al. (2019) descreve que o material vem a ter características não metálicas e composto por uma combinação química das impurezas (gangas) do minério de ferro, somando-se com o calcário dolomítico e as cinzas do carvão mineral ou vegetal.

A respeito disso, o resíduo do alto forno possui aglomerado de cálcio (Ca), silício (Si), alumínio (Al), magnésio (Mg), e pequenas quantidades de ferro (Fe), titânio (Ti) e manganês (Mn) (REBELO et al, 2012). E acordo com Pinto (2010), os parâmetros físicos como o peso dos diferentes materiais usados na produção do aço, o consumo específico do coque juntamente com os dados empíricos da operação, devem serem levados em conta em uma análise detalhada sobre o material. Em razão disso pode-se verificar a influência destes na composição química do resíduo.

Ressalta-se que o processo para a separação da escória do ferro-gusa é feito através da diferença de densidade, em que “a massa específica da escória é muito menor que a do ferro-gusa, cerca de, respectivamente, 2,8 g/cm³ e 7,0g/cm³, a escória derretida

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flutua no topo do ferro-gusa também derretido, e pode ser drenada separadamente”

(SIQUEIRA, 2008, p. 48). O ferro-gusa líquido passa por canais de drenagem nos quais a separação ocorre por densidade, transferindo o resíduo para tanques, resfriando-se.

O tamanho de suas partículas e estrutura variam em função da velocidade de resfriamento da EAF na água ou no ar. Ao ser resfriada bruscamente, a EAF adquire estrutura vítrea e forma granular, apresentando propriedades hidráulicas latentes;

mas, se o processo empregado for o resfriamento lento, a escória cristaliza, formando um produto sem atividade hidráulica, constituído por silicatos e alumínios silicatos cálcicos (REBELO et al., 2012; p. 883)

Além disso, pode-se dizer que, esse resfriamento do resíduo de forma brusca com jatos d’água, solidifica-o em formato granular e amorfa de silicatos de Ca, Mg e Al. No entanto, quando o mesmo é resfriado vagarosamente em condições ambientes, resulta na consolidação de um material rígido e cristalino com coloração cinza (LIN et al., 2017;

SADEK, 2014).

Escória de Aciaria

Outro resíduo proveniente da produção de aço nas siderúrgicas, trata-se da escória de aciaria ou também denominado de agregado de aciaria (IAB, 2018). Ademais, esse resíduo é derivado do processo de refino sob o beneficiamento do aço, em que podem serem realizados a fornos a oxigênio, chamados de Lins-Donawitz - LD, ou elétrico por meio dos arcos elétricos – FEA (FERREIRA, 2010; YELLISHETTY et al, 2011).

Devido os diferentes modelos de produção no refino do aço, as pesquisas de Salviano (2010), Rodrigues et al (2012), Januzzi (2014), Wally et al (2015) e Andrade (2018), procuraram caracterizar físico-quimicamente esse resíduo, correlacionando-o com os insumos utilizados no processo sob o beneficiamento do aço.

Dentro do processo da refinaria, a conversão do ferro-gusa em aço líquido se tem por meio dos fornos da aciaria, onde ocorre a redução do carbono contido no ferro-gusa líquido ou sólido e remoção simultânea das impurezas (ALVES, 2008). Com o fim do processo, a escória por ser menos densa fica sobrenadante ao aço no interior do forno (FERREIRA, 2010). Após isso, o aço é despejado em um recipiente por meio do bico do conversor seguindo a rota de produção do aço, a escória é vazada em um carro-torpedo e desviada até o pátio de deposição para o resfriamento a jatos d’água ou ao ar livre (JANUZZI, 2014).

A composição química do resíduo depende de vários fatores como o tipo do forno utilizado no processo de beneficiamento do aço, a matéria-prima empregada - ferro-gusa, sucata e fundentes (calcário) – bem como a especificação do aço produzido e o método de resfriamento do resíduo (ANDRADE, 2018). Diante disso, em fornos a oxigênio (LD), a

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escória apresenta somente caráter oxidante, enquanto nos fornos elétricos (FEA), devido ao forno panela, exibe particularidades oxidantes e redutoras, e na qualificação feita por Salviano (2010), Rodrigues et al (2012) e Wally et al (2015), pode-se caracterizar físico-quimicamente o resíduo a partir dessas propriedades.

Destaca-se que o conversor LD gera entre 45 a 150 kg de escória oxidante por tonelada de aço bruto produzido, dependendo do tipo de conversor LD utilizado;

com relação ao EAF utilizado, podem ser geradas entre 80 a 150 kg de escória oxidante por tonelada de aço bruto produzido (OLIVEIRA et al., 2018. p. 2010).

Em ambos fornos, o subproduto gerado é constituído por uma mistura de diferentes óxidos de cálcio, ferro, alumínio, magnésio e manganês, além disso, silicatos de cálcio e magnésio, além de possuírem alta resistência e durabilidade (ALMEIDA, 2016; AZEREDO, 2018). O estudo de Wally et al (2015) ainda acrescenta que a constituição química do agregado de aciaria é resultante das impurezas contidas nos insumos utilizados na sua produção, assim como também do material refratário presente nas paredes dos fornos.

Pó de Exaustão

Outro resíduo industrial oriundo do processo da refinaria nos fornos elétricos na produção de aço é conhecido pó de exaustão, pó de aciaria ou mesmo pó de despoeiramento, por possuir agregados em frações mais finas (IAB, 2018). A composição físico-química desse resíduo foi caracterizado por Telles (2010), Ramos (2013) e Silva (2018), aonde ressalvam que os particulados estão presentes intrinsecamente com as emissões gasosas, que são liberadas pelo forno elétrico (FEA) ao sistema de desempoeiramento.

O meio filtrante utilizado nas siderúrgicas tem como finalidade o controle da poluição do ar, além disso, faz parte integrante do processo industrial (CARVALHO, 2018). E, por esse meio, o seu funcionamento se fundamenta na entrada do ar sujo – gases da fusão e particulados - pois o seu transporte passa por filtros constituídos de materiais naturais ou sintéticos, denominados de mangas. Visto isto, as partículas ficam retidas e o ar sai limpo para a atmosfera (STATHOPOULOS et al, 2013).

Telles (2010) ressalta que a fração do pó de exaustão é composta essencialmente de partículas esféricas e de granulometria fina. Sendo a maioria dos elementos identificados neste resíduo são o ferro, zinco, cálcio, cromo, manganês, silício, alumínio, níquel, cádmio, chumbo (SILVA, 2018). Ademais, ressalta-se que na siderurgia, em seu processo de refino primário sob o aço, são produzidos 15 a 20 kg de pó de exaustão a cada tonelada de aço (LOBATO, 2014).

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Ainda nesse contexto, Silva e Mambrini (2016) acrescentam que a composição do pó de despoeiramento pode ser amplamente variável devido aos fatores: (i) tipo de forno;

(ii) calor produzido na aciaria; (iii) impurezas da sucata metálica como borrachas, tintas e polímeros. Diante disso, Buzin, Heck e Vilela (2017), descrevem que neste resíduo apresentam também composições em cloretos, fluoretos, sulfatos, sulfetos e compostos orgânicos voláteis.