AVALIAÇÃO DO EFEITO DA PRESSÃO E DA MASSA NA REMOÇÃO DA FRAÇÃO LÍQUIDA (ÓLEO E ÁGUA) PRESENTE NO RESÍDUO DA SERRAGEM DE ÁGATAS
Marcos Felipe Maule Bedin – marcosfbedin@hotmail.com
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Laboratório de Tecnologia mineral e Ambiental Av. Bento Gonçalves, 9500, Agronomia
91501-970 – Porto Alegre – Rio Grande do Sul Fernanda Vilasbôas– fernandavilasboas@gmail.com
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Laboratório de Tecnologia mineral e Ambiental
Ivo andre Homrich Schneider – ivo.andre@ufrgs.br
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Laboratório de Tecnologia mineral e Ambiental
Resumo: Soledade consolidou-se como centro estadual de industrialização, comercialização e exportação de pedras preciosas. As empresas beneficiam a ágata através das operações de serragem, tingimento, lixamento e polimento, produzindo diversos artefatos para comercialização. Nesses processos são gerados resíduos sólidos e líquidos, o que demanda em estudos para encontrar soluções para minimizar o impacto ambiental. Neste contexto, a etapa de serragem da ágata produz um resíduo sólido – o lodo oleoso que é composto basicamente por sílica (pó de ágata), óleo diesel (lubrificante utilizado na máquina de serra) e, muitas vezes, água (quando esta é empregada no processo de recuperação de óleo). Esse resíduo é enquadrado como Classe I – Perigoso, conforme da NBR 10.004, em virtude da quantidade de óleo associado. Assim, o objetivo do trabalho foi estudar, em escala de laboratório, a separação da parte líquida da parte sólida, através em um equipamento de compressão.
As principais variáveis avaliadas foram a pressão (2,0 MPa, 4,2 MPa e 6,4 MPa) e a massa de resíduo presente no equipamento (150 g, 225 g e 300 g). Observou-se que a remoção do fluido é altamente influenciada pela pressão aplicada. As maiores remoções da fração líquida ocorreram com 300g de amostra e pressão de 6,4 MPa. Em termos ambientais, o processo de separação permite a redução do volume e da massa do resíduo, proporciona melhores condições de manuseio e amplia o potencial de aproveitamento do resíduo, como por exemplo na incorporação de materiais cerâmicos.
Palavras-chave: ágata, remoção de óleo, resíduo sólido.
EVALUATION OF THE EFFECT OF PRESSURE AND WEIGHT FOR REMOVING THE LIQUID FRACTION (OIL AND WATER)
ASSOCIATED TO THE AGATE SAWDUST WASTE
Abstract: Soledade established itself in recent years as regional center of industrialization,
commercialization, and export of gems. Currently 170 companies remain active in the sector, processing
geodes by sawing, dyeing, sanding, and polishing; producing several artifacts for sale. These processes
generate solid and solid wastes, demanding actions to minimize the environmental impact. The sawing operation produces a solid residue (oily sludge). This residue is basically composed bysilica (agate powder), diesel oil (lubricant used in the saw machine), and often by water (used for oil recovery).This residue is classified as Class I – Dangerous, accordingly to NBR 10.004. In order to provide a solution, the present study aimed to separate the liquidf rom the solid phase using a pressure device. The main parameters considered were the pressure
(2.0 MPa, 4.2 MPa , and 6.4 MPa) and the amount of waste inside the equipment (150 g, 225 g, and 300 g). It was observed that liquid separations is highly dependent of the pressure applied. Best performance was reached with the pressure of 6.4 MPa and 300 g.. The process allows reducing volume and weight of waste and a better condition for handling and reuse of the material, such as incorporation in ceramics.
Keywords: agate, oil removal, solid waste
1. INTRODUÇÃO
O Brasil é reconhecido mundialmente pela diversidade de pedras preciosas em seu território, se destacando no cenário mundial por possuir uma das maiores e mais importantes Províncias Gemológicas do planeta, contribuindo com cerca de 60% das gemas de cor para o mercado internacional (IBGM, 2008).
No Rio Grande do Sul ocorrem várias reservas de ágata e de ametista em geodos nas rochas vulcânicas da Formação Serra Geral. Este fato torna o estado um dos principais fornecedoras dessas gemas (em quantidade e qualidade) para o mercado internacional (Juchem et al., 2009). O Arranjo Produtivo Local (APL) Gaúcho de Gemas e Joias é considerado um dos cinco principais aglomerados do setor no país. Destacando-se por seu potencial exportador e como importante fonte de emprego nas regiões onde se localiza (Batisti & Tatsch, 2008).
Soledade é a cidade pólo do Arranjo Produtivo Local de Pedras, Gemas e Jóias do Rio Grande do Sul. Consolidou-se nos últimos anos como o centro estadual de industrialização, comercialização e exportação de pedras preciosas, sendo reconhecido como “Capital das Pedras Preciosas” (Lei estadual nº 12.874/07). No município, 170 empresas continuam ativas no setor e estão associadas à APPESOL (Associação dos Pequenos Pedristas de Soledade) e/ou ao SINDIPEDRAS (Sindicato das Indústrias de Joalheria, Mineração Lapidação, Beneficiamento e Transformação de Pedras Preciosas do Rio Grande do Sul). Estas empresas beneficiam ágata através das atividades de serragem, tingimento, lixamento e polimento; produzindo diversos artefatos para comercialização. Nesses processos são gerados resíduos sólidos e líquidos, os quais têm sido alvo de ações para minimização do impacto ambiental.
A etapa de serragem da ágata, utiliza-se um grande volume de óleo para a lubrificação e refrigeração da máquina de corte/serragem. Nesta operação é gerado um resíduo sólido (lodo oleoso), popularmente chamado pelos empresários de “barro da serra”. Esse resíduo é composto basicamente por óleo diesel (lubrificante utilizado na máquina de serra) e sílica (pó da ágata) que, se não forem bem gerenciados, possuem um grande potencial de contaminação do meio ambiente (Tramontina et al., 1997). Atualmente, mais de 40 empresas associadas à APPESOL realizam o processo de serragem, resultando numa produção mensal de mais de 14.000 kg de lodo oleoso. Ainda, estima-se que o passivo do lodo nas empresas é superior a 51.000 kg (Vilasbôas et al., 2013). É freqüente a recuperação parcial de óleo pela mistura do pó com óleo em água. Após a agitação, o sistema é mantido em repouso e parte do óleo é recuperado por decantação. Neste contexto, o pó de ágatas residual encontra-se misturado com óleo e água (Figura 1).
O lodo oleoso e o lodo oleoso aquoso ficam acondicionados em tambores nas empresas, pois a
destinação adequada desse resíduo demanda em custos, sendo esse o principal motivo da maioria das
empresas armazenarem o resíduo. Esse resíduo é enquadrado como Classe I - Resíduo Perigoso - conforme a NBR 10004 (ABNT, 2004) e demanda soluções tanto do ponto de vista de gerenciamento do processo quanto da manutenção do passivo acumulado.
Visando buscar soluções para esta problemática, o presente estudo teve por objetivo tentar separar a fração líquida da parte sólida do lodo. Empregou-se uma amostra que foi submetida ao processo de recuperação de óleo diesel, de forma que continha óleo residual e água. Para tal, construiu- se um equipamento para a remoção de fluidos por compressão onde foram efetuados ensaios de laboratório variando a pressão e a massa de material em seu interior. A eficiência do processo foi monitorada pelo percentual de fluido removido.
Figura 1: Imagem do lodo oleoso obtido na serragem de ágatas (esquerda) e aspecto do lodo após a remoção parcial do óleo por via aquosa (direita).
2. Materiais e Métodos
A amostra do lodo oleoso (resíduo sólido) utilizada neste experimento foi coletada em uma máquina de serragem típica de uma empresa situada no município de Soledade-RS. A amostra passou por um processo de recuperação do óleo excedente, baseado em um procedimento empírico aplicado na região. A operação consistiu em misturar o lodo oleoso a água e agitar em uma betoneira por aproximadamente 30 min. Após, o resíduo foi colocado em um recipiente limpo e seco, sendo acondicionado em temperatura ambiente sem exposição ao sol.
No laboratório LEGG da UFRGS, a amostra do lodo oleoso foi pesada em balança de precisão
e separada nos seguintes pesos: 150 g, 225 g e 300 g. As amostras, antes de serem alocados no cilindro,
foram envoltas em tecido de TNT. A função do tecido era proporcionar a saída do fluido sem a perda
do pó de rocha. Todos os ensaios foram realizados em triplicata, em um equipamento automático de
compressão onde as amostras de lodo oleoso foram submetidas a diferentes pressões (2,0 MPa, 4,2 MPa
e 6,4 MPa). Imagens do equipamento estão apresentadas na Figura 2 e os detalhes construtivos na Figura
3.
Figura 2: Imagens do equipamento de compressão utilizado nos ensaios e do fluido removido.
Figura 3: Detalhes construtivos do equipamento (em centímetros) utilizado para a remoção do óleo.
Para quantificar a parte líquida separada da sólida, o líquido foi coletado em provetas, mensurado e pesado em uma balança de precisão. Análises de óleos e graxas foram efetuadas com extração em hexano em Soxhlet. A análise de umidade (teor de água) água foi realizada por gravimetria, por secagem em estufa a 105
oC.
As análises estatísticas foram realizadas pelo programa OriginPro 8. A Figura 4 apresenta um
diagrama do planejamento dos experimentos.
Figura 4: Planejamento experimental.
3. Resultados e Discussão
Para a determinação da eficiência do processo de separação do líquido da fase sólida foram consideradas a massa inicial do resíduo sem ser presando e a massa coletada nas provetas ao final de cada ensaio. Os valores de fluido coletado (uma mistura de água e óleo), expressos em gramas, após a execução dos ensaios, estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: Valores de remoção de fluido expressos em gramas
Pressão Massa
150 g 225 g 300 g
2 MPa 15,76 17,48 16,95 20,96 21,32 21,11 23,36 24,76 25,18
4,2 MPa 28,38 27,58 27,08 31,27 33,18 32,82 37,77 38,25 38,13 6,4 MPa 40,86 39,23 38,8 43,77 44,21 44,68 55,16 53,37 53,84
A Figura 5 apresenta um gráfico ilustrando os valores médios de percentagem de fluido
removido em função da pressão aplicada para as três quantidades de resíduo avaliadas. Observa-se que
as maiores remoções de fluido ocorreram com a pressão de 6,4 MPa, sendo que a maior remoção ocorreu
com 300 g de amostra e pressão de 6,4 MPa. Além disso, os resultados demonstram que há uma relação
linear e positiva entre a pressão e a massa de fluido removida, ou seja, quanto maior a pressão maior a
quantidade óleo/água removida
Figura 5: Porcentagem média de remoção da fração líquida em função das diferentes pressões.
Como forma de verificar se há diferenças estatísticas entre as pressões utilizadas e o peso das amostras, os resultados foram submetidos a uma análise de variância (ANOVA) com dois critérios de classificação (two way) usando o teste de Tukey como forma de verificar se as médias diferem entre si.
De acordo com Callegari-Jacques (2003), para que os resultados da ANOVA sejam válidos, é necessário que os dados apresentem uma distribuição normal. Com base dessa informação foi realizado uma análise de normalidade dos dados através do teste de Shapiro-Wilk (Tabela 2). Os dados possuem uma distribuição normal a uma significância de 0,05 uma vez que o valor calculado (0,95268) é maior que o valor tabelado (0,24883).
Tabela 2: Teste de normalidade pelo método de Shapiro-Wilk.
Após a confirmação da normalidade dos dados, os mesmos foram submetidos a uma análise ANOVA. Os resultados são demonstrados na Tabela 3. É possível afirmar que há diferença entre as variáveis do Fator A ( massa das amostras -150 g, 225 g e 300 g) e do Fator B (pressão - 2MPa, 4,2 MPa e 6,4 MPa) uma vez que o valor de F é maior que o valor de P. Com posse dessas informações, foi realizado o teste de Tukey visando identificar quais as médias que diferem significativamente entre si cujos resultados são demonstrados na Tabela 4.
Tabela 3: Resultado da análise estatística ANOVA.
0,00%
2,00%
4,00%
6,00%
8,00%
10,00%
12,00%
14,00%
16,00%
18,00%
20,00%
2 M P A 4 , 2 M P A 6 , 4 M P A
