APLICAÇÃO DE RESÍDUO PROVENIENTE DO PROCESSO DE DESEMPOEIRAMENTO DO MRP-L EM TIJOLOS
(A. L. Pereira, A. V. M. Cardoso, F. M. Dias)
Avenida Paladium, 156, apartamento 303, Ipatinga, Minas Gerais, CEP 35160-272 Prefeitura Municipal de Ipatinga, Usiminas, Centro Universitário do Leste de Minas
Gerais - Unileste
RESUMO
Os resíduos industriais tem sido objeto de estudo no que tange o seu reaproveitamento para diminuir os transtornos das empresas em termos de deposição e principalmente para o meio ambiente. O pó coletado durante o desempoeiramento de convertedores MRP-L, da Aperam South America não possui aplicação específica, o que resulta na geração de passivo ambiental. Por outro lado, tijolos são amplamente utilizados na construção civil e dentro de sua composição são utilizadas matérias-primas com granulometria próxima ao do rejeito. Este projeto apresenta a utilização desse rejeito em substituição da argila na fabricação de tijolos, em frações de peso de 5, 10, 15 e 20%. Estes tijolos foram ensaiados por método de compressão axial, absorção de água e densidade segundo documentos normativos. O resíduo se mostrou apto a substituir a argila, pois apresentou absorção de água abaixo do máximo especificado e tensão de ruptura acima do limite que comprometa sua aplicação.
Palavras-chave: resíduo, desempoeiramento, argila, compressão. INTRODUÇÃO
O MRPL consiste em um convertedor de injeção de gases (O2 e gás inerte)
para a fabricação de aços. Tem um sopro combinado e a injeção dos gases se dá pela lança e através de elementos de injeção localizados no fundo do mesmo. (1)
Para impedir a poluição, unidades de desempoeiramento tais como instalações para lavagem de gases, câmara dos sacos de filtragem e precipitadores eletrostáticos podem compor o sistema de limpeza de gases. A importância dada a limpeza dos gases por determinada usina pode diferir consideravelmente, mas é digno mencionar que atualmente, os órgãos governamentais e a própria comunidade têm forte participação neste assunto.
devido ao processo de descaburação do metal liquido, período em que ocorre a maior formação de poeira.
Esta poeira em suspensão é removida do ambiente utilizando-se um sistema de filtros-manga, que são lavados, e, os sólidos retidos e a água utilizada irão dar origem à lama de aciaria. Esta lama é bombeada para espessadores e em seguida filtrada em um filtro prensa. As tortas obtidas são transportadas por uma esteira para serem carregadas em caminhões para uma área de deposição. (2)
Geração de pós do desempoeiramento do MRPL
O pó do MRPL é um subproduto gerado durante o processo de sopro com oxigênio para o refino do aço cuja granulometria é inferior a 0,149 mm e rico em óxidos de ferro (cerca de 70% em massa) e apresenta entre 10 e 20% de cálcio. (3)
Cerâmica vermelha
Os blocos cerâmicos, ou tijolos, como são popularmente conhecidos, são um dos componentes básicos de qualquer construção de alvenaria, seja ela de vedação ou estrutural. Os tijolos são produzidos a partir da argila, geralmente sob a forma de paralelepípedo, possuem coloração avermelhada e apresentam canais/furos ao longo de seu comprimento.
O solo-cimento é um material obtido através da mistura homogênea de solo, cimento e água, em proporções adequadas e que, após compactação e cura úmida, resulta num produto com características de durabilidade e resistências mecânicas definidas. A Tab. 1 traz a caracterização física e mecânica esperada da cerâmica vermelha.
Tab. 1 – Caracterização física e mecânica de cerâmica vermelha.
Ensaios Requisitos
Absorção de água Absorção máxima
Média dos corpos de prova 20%
Individual dos corpos de prova 22%
Resistência à compressão Carga mínima Média dos corpos de prova 2,0 MPa Individual dos corpos de prova 1,7 MPa
MATERIAIS E MÉTODOS
Após coletadas as amostras, elas foram caracterizadas por ensaio granulométrico, análise química via úmida, densidade pelo método picnômetro, caracterização do resíduo quanto à potencialidade de riscos ambientais. Tijolos foram produzidos com frações de resíduos de 5, 10, 15 e 20% em relação ao seu peso e tijolos tradicionais (areia, cimento, argila e água) servirão como padrão de comparação. O produto obtido passará por ensaios de absorção de água, densidade, e resistência à compressão axial, segundo o documento normativo NBR 15270-3.
As amostras foram coletadas na Aperam South America. O resíduo é oriundo do processo de desempoeiramento secundário do convertedor MRP-L. Dois grandes exaustores retiram do equipamento as partículas povurolentas e as deposita em um grande silo do qual o material é encaminhado para o pátio de resíduos da empresa por meio de transporte via caminhões. No momento do descarregamento do material, foram coletadas as amostras em diferentes dias e horários, para se garantir um universo amostral adequado para após a caracterização ter conhecimento preciso da composição do material.
Caracterização do resíduo
Após coletadas as amostras, elas foram caracterizadas segundo os seguintes procedimentos:
Granulometria;
Análise química via úmida;
Densidade pelo método Picnômetro;
Caracterização do resíduo quanto à potencialidade de riscos ambientais (NBR 10005 e 10006, 2004).
Fabricação de corpos de prova
Para análise do material foram fabricados 10 corpos de provas no total, 2 para cada traço para manter uniformidade nos ensaios. A Tab. 2 traz o traço padrão para
Tab. 2 – Traço para tijolo solo-cimento
Areia Argila Resíduo Cimento
Corpo de prova 1 7,500 7,500 0,000 1,000
Corpo de prova 2 7,500 7,125 0,375 1,000
Corpo de prova 3 7,500 6,750 0,750 1,000
Corpo de prova 4 7,500 6,375 1,125 1,000
Corpo de prova 5 7,500 6,000 1,500 1,000
Caracterização do produto final
Para a realização dos ensaios foram utilizados os seguintes documentos:
NBR 10834, de outubro de 1994. Bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural;
NBR 10836, de outubro de 1994. Bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural - Determinação da resistência à compressão e da absorção de água;
NBR 12025 - MB 3361, de dezembro de 1990. Solo-cimento - Ensaio de compressão simples de corpos-de-prova cilíndrico.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O resultado da granulometria do RDC apresentou um tamanho médio de 0,25 mm com todas as partículas menores que 0,85 mm, como pode ser observado na Tab. 3.
Tab. 3 – Granulometria do resíduo RDC.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0,85 mm 0,30 mm 0,18 mm 0,15 mm 0,10 mm Panela Retido 0% 27% 17% 9% 20% 27% Acumulado 0% 27% 44% 53% 73% 100%
Analisando a Tab. 4 podemos perceber que encontrados na composição do resíduo óxido de cromo, sílica, magnésia, cal, ferro na forma metálica, magnetita, hematita e óxido ferroso. Cal e sílica são compostos utilizados na construção civil, e o óxido de cromo é um importante material refratário, além de resistente ao desgaste, talvez por isso o resíduo estudado possa ser acrescentado em porções volumétricas à argila sem comprometer o desempenho dos tijolos.
De acordo com Nolasco-Sobrinho (2004), a densidade depende do modo de acomodação das partículas durante o ensaio. O resíduo apresentou uma densidade de 3,96 g/cm³. Considerando uma densidade do aço de 7,8 g/cm³, podemos concluir que o teor metálico do RDC é de 51%.
Tab. 4 – Análise química via úmida do resíduo RDC.
Elementos analisados (%) Mo 0,0150 Ni 0,0170 Ti 0,0230 Zn 0,0280 Mn 0,0583 Al2O3 0,4120 Cr2O3 0,6880 SiO2 2,1850 MgO 5,3250 CaO 16,930 FeTOTAL 50,970
A Tab. 5 mostra, de acordo com NBR 12235, os limites de tolerância para classificação do resíduo quanto à potencialidade de riscos ambientais. O RDC é classificado como resíduo classe I – resíduo perigoso.
Tab. 5 – Caracterização amostra quanto à potencialidade de riscos ambientais. Elemento classificatório Limite de tolerância Resultad
o
Extrato solubilizado cromo total 0,05 máx. 153
Extrato solubilizado fluoreto 1,5 máx. 8,34
Extrato solubilizado sulfato 250 máx. 545
A Tab. 6 mostra os resultados obtidos pelo ensaio de compressão axial dos corpos de prova que devem apresentar tensões de ruptura mínimas de 1,7 MPa e média de 2,0 MPa para cada traço.
Tab. 6 – Tensão média de ruptura
Corpo de prova Tensão média de ruptura (MPa)
CP 1 3,175 (+0,312)
CP 2 2,625 (+0,041)
CP 3 2,075 (+0,324)
CP 4 2,400 (+0,310)
CP 5 2,675 (+0,613)
O ensaio de absorção de água obteve uma média de 5,1 %, abaixo do limite estabelecido pelos documentos normativos. A densidade obtida pode ser vista na Tab 7.
Tab. 7 – Densidade
Corpo de prova Densidade (g/cm³)
CP 1-1 1,913 CP 1-2 1,935 CP 2-1 1,972 CP 2-2 1,978 CP 3-1 1,931 CP 3-2 1,932 CP 4-1 1,929 CP 4-2 1,934 CP 5-1 2,004 CP 5-2 2,010
CONCLUSÕES
A densidade apresentada para o resíduo mostra um teor metálico de 51%. Foram encontrados teores de Fe total que possibilitam à utilização desses resíduos em substituição a carga metálica do MRP-L. Este resíduo foi classificado como “classe I – resíduo perigoso”, necessitando desta forma tratamento e disposições especiais.
Os valores obtidos no ensaio de compressão axial mostram que frações de resíduos podem ser adicionadas em até 20% da massa total sem comprometer as propriedades físicas e mecânicas, portanto o resíduo está apto a substituir argila na produção de blocos solo-cimento. A densidade média é de 1,955 g/cm³ e a taxa de absorção de água é 5,1%, abaixo do limite estabelecido pela norma.
Por ser um processo de fácil assimilação, utilizando somente materiais locais, não necessitando de energia de qualquer natureza para sua produção, a tecnologia do solo-cimento certamente se constitui no processo que permitirá uma verdadeira revolução nas construções rurais e urbanas brasileiras, pois associa um baixo custo a uma elevada qualidade.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos à FAPEMIG o fomento a esta pesquisa, à Aperam South America pelo fornecimento do resíduo e ao Centro Universitário do Leste de Minas Gerais – Unileste pela disponibilidade dos laboratórios e equipamentos para ensaios.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo-cimento - Ensaio de compressão simples de corpos-de-prova cilÍndrico, NBR 12025 MB 3361:1990. Rio de Janeiro, 1990.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural - Determinação da resistência à compressão e da absorção de água, NBR 10836:1994. Rio de Janeiro, 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural, NBR 10834:1994. Rio de Janeiro, 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Procedimento para obtenção de extrato solubilizado de resíduos sólidos, NBR 10006:2004. Rio de Janeiro, 2004.
Coimbra, D.L. Convertedor MRPL da ArcelorMittal Timóteo. Programa Curso para Tecnicos. Timoteo, 2008.
IBS. Relatório de Sustentabilidade de 2010. São Paulo. 2010.
LOSS, H. B. Utilização de pós do desempoeiramento no ciclo produtivo da aciaria. Centro Universitário do Leste de Minas Gerais - UnilesteMG. Coronel Fabriciano. 2010.
NOLASCO SOBRINHO, P. J. Reciclagem da poeira e lama geradas na fabricação de aço inoxidável. Universidade de São Paulo – USP. São Paulo. 2004.
Melo, V.A.R., Tolentino, M.V.C., Lameira, F.S., Brito, W., Tolentino, E., Santos, A.M.M. Vitroceramização do subproduto da exploração do itabirito
utilizando resíduos metalúrgicos como fonte de óxidos fundentes. 32a
Reuniao Anual da Sociedade Brasileira de Quimica. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2005.
APPLICATION OF WASTE FROM THE PROCESS OF DEDUSTING MRP-L IN BRICKS
ABSTRACT
Industrial waste has been studied regarding its reuse to reduce the inconvenience of companies in terms of deposition and especially to the environment. The collected during the dedusting of MRP-L converters, Aperam South America powder has no specific application, resulting in the generation of environmental liabilities. On the other hand, bricks are widely used in construction and in their composition materials with particle next to the tailings are used. This design features the use of such waste for the replacement of clay bricks, in weight fractions of 5, 10, 15 and 20%. These bricks were assayed by axial compression method, water absorption, density and second normative documents. The residue proved capable of replacing the clay, it showed water absorption below the specified maximum and breaking above the threshold voltage that compromises your application.
