Estudo de caracterização e avaliação da influência do tempo na redução carbotérmica do pó de aciaria elétrica

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo sólido gerado na coleta do material particulado no processo de fabricação do aço em forno elétrico a arco. A classificação segundo norma NBR 10004 para o mesmo é classe I – Perigoso, porque apresenta metais pesados (chumbo e cádmio) em sua constituição, que lixiviam em água excedendo os limites máximos estabelecidos por esta norma. Os elementos ferro e zinco são os constituintes majoritários presentes no PAE. O conhecimento da forma como estes elementos estão combinados é de suma importância antes do estudo de novas tecnologias para processamento do resíduo. Este trabalho teve como objetivos principais caracterizar química, física, estrutural e morfologicamente o PAE e avaliar a influência do tempo na redução carbotérmica deste resíduo. Na etapa de caracterização do PAE as seguintes técnicas foram utilizadas: análise granulométrica, análise química, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energia (EDS), análise digitalizada de mapeamento de raios-x, difração de raios-x (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Os experimentos de redução foram realizados em forno mufla na temperatura de 1050°C, em três tempos de redução: 15, 30 e 60 minutos. O agente redutor utilizado foi um carvão gaúcho, proveniente da mina de Faxinal, beneficiado e contendo 17% de cinza. A quantidade de carbono utilizada nos experimentos foi de 50% em excesso em relação a quantidade estequiométrica. O grau de metalização do ferro das amostras reduzidas foi avaliado via técnicas de análise química via-úmida e espectroscopia Mössbauer. O grau de remoção do zinco nas amostras reduzidas foi avaliado via técnica de análise química por Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma – ICP. Através da etapa de caracterização verificou-se que o ferro e o zinco são os elementos majoritários presentes no PAE, e estão combinados na forma dos seguintes óxidos: Fe3O4, ZnFe2O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4 e ZnO. Nos ensaios de redução verificou-se que inicialmente ocorre a redução dos óxidos de ferro. O máximo grau de metalização obtido no tempo de 60 minutos foi em torno de 50%. A análise estatística mostrou que objetivando maximizar a variável de resposta (grau de metalização) e garantir economia o tempo de 15 minutos se mostrou o mais adequado. Para as fases com zinco, verificou-se que após a decomposição da ZnFe2O4 e tempos maiores de redução teve início a redução da ZnO. Com 60 minutos na temperatura de 1050°C o grau de remoção do zinco foi de 95%.

Estudo do tratamento de inclusões com cálcio na fabricação do aço SAE 8620

O tratamento de modificação de óxidos (e sulfetos) com cálcio tornou-se usual na produção de aços de elevada limpeza interna. O conhecimento da composição química de inclusões, dependendo da composição do aço líquido, é requisito fundamental para garantir a lingotabilidade desses aços e propriedades mecânicas adequadas dependendo da aplicação dos mesmos. O objetivo deste trabalho foi o estudo da composição química de inclusões ao longo do processo de refino secundário, com enfoque no tratamento com cálcio. Para tanto, foram comparados dados experimentais (planta industrial) com simulações via termodinâmica computacional (software FactSage). A metodologia utilizada consistiu em: a) obtenção de dados experimentais para determinar os dados de entrada das simulações; b) utilizar os bancos de dados e a rotina de minimização da Energia de Gibbs do software FactSage, para calcular o equilíbrio entre as fases aço líquido (modelo associado) e inclusões (escória - modelo quase-químico modificado) e; c) comparar os resultados obtidos na planta industrial com os simulados via FactSage. O acompanhamento do processo de elaboração do aço na Gerdau Aços Especiais Piratini (AEP) foi fundamental para identificar eventuais desvios de processo, bem como para interpretar eventuais discrepâncias entre os resultados Na simulação de todas as provas, verificou-se que é fundamental um baixo desvio-padrão na análise dos elementos, se o objetivo é simular um padrão de elaboração de aço. Como resultado deste trabalho, verificou-se ainda que entre 10 e 14 ppm é a faixa ideal de cálcio para a formação de inclusões líquidas com teor mínimo de CaS, para os níveis de oxigênio, enxofre e alumínio do SAE 8620 na etapa final do processo de elaboração desse aço na AEP. É importante destacar que faixas mais amplas de cálcio podem ser utilizadas, dependendo do tipo de processo na aciaria e do tipo de produto requerido.

Reciclagem de pó de aciaria elétrica como matéria-prima na fabricação de materiais cerâmicos argilosos : controle das emissões atmosféricas de zinco

O pó de aciaria é um dos resíduos sólidos gerados pela indústria siderúrgica durante a produção de aço em forno elétrico a arco. Este trabalho tem por objetivo investigar a evolução de Zn na produção de materiais cerâmicos ao utilizar-se pó de aciaria como matéria-prima no processamento de massas cerâmicas à base de argilas vermelhas. Para tanto, foram preparadas massas cerâmicas contendo 0, 1, 5, 10, 20 e 30% em peso de pó de aciaria. Os corpos-de-prova, medindo cerca de 20x60x8 mm3, foram prensados e queimados em fornos elétricos tipo mufla, em laboratório. As temperaturas de queima foram de 850oC a 1050oC, taxa de aquecimento de 150°C/h e 300°C/h, em patamar de queima de 2 horas. Com o objetivo de avaliar as possíveis emissões atmosféricas geradas durante a queima, os corpos-de-prova foram dispostos em um reator de quartzo, com pressão abaixo da pressão atmosférica. As emissões gasosas assim coletadas eram lavadas e a água de lavagem foi analisada. Os resultados mostraram que Zn foi coletado nas águas de lavagens dos gases, não ficando totalmente imobilizado na estrutura cerâmica. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que quanto maior a taxa de aquecimento, maior a emissão de zinco nas águas de lavagem dos gases. O pó de aciaria é um dos resíduos sólidos gerados pela indústria siderúrgica durante a produção de aço em forno elétrico a arco. Este trabalho tem por objetivo investigar a evolução de Zn na produção de materiais cerâmicos ao utilizar-se pó de aciaria como matéria-prima no processamento de massas cerâmicas à base de argilas vermelhas. Para tanto, foram preparadas massas cerâmicas contendo 0, 1, 5, 10, 20 e 30% em peso de pó de aciaria. Os corpos-de-prova, medindo cerca de 20x60x8 mm3, foram prensados e queimados em fornos elétricos tipo mufla, em laboratório. As temperaturas de queima foram de 850oC a 1050oC, taxa de aquecimento de 150°C/h e 300°C/h, em patamar de queima de 2 horas. Com o objetivo de avaliar as possíveis emissões atmosféricas geradas durante a queima, os corpos-de-prova foram dispostos em um reator de quartzo, com pressão abaixo da pressão atmosférica. As emissões gasosas assim coletadas eram lavadas e a água de lavagem foi analisada. Os resultados mostraram que Zn foi coletado nas águas de lavagens dos gases, não ficando totalmente imobilizado na estrutura cerâmica. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que quanto maior a taxa de aquecimento, maior a emissão de zinco nas águas de lavagem dos gases.

Redução do impacto ambiental da escória de obtenção de chumbo por via secundária

O processo de produção de chumbo, a partir da reciclagem de baterias ácido-chumbo, gera uma grande quantidade de resíduo sólido durante a etapa de fundição, quando, então, o chumbo é recuperado na sua forma metálica. As impurezas presentes nas matérias-primas, juntamente com outros materiais adicionados para promover as reações necessárias ao referido processo, formam a escória proveniente de fornos de fundição de chumbo. Essa escória é um resíduo de alta alcalinidade, sendo essencialmente constituída de ferro, e com concentrações menores de enxofre, sódio e chumbo. Outros metais, que estão como impurezas nas matérias-primas, também são encontrados em pequenas concentrações. Por ser o resíduo de maior geração na indústria de reciclagem de baterias, em torno de 15 a 30% em massa do material que entra no forno de redução forma a escória, ter um alto custo econômico e representar um grande passivo ambiental relacionado à sua geração e disposição final, a escória é estudada neste trabalho. O objetivo geral desta pesquisa é o estudo da possibilidade de minimização do impacto ambiental ocasionado pela geração desta escória, focando-se tanto na minimização da sua geração, quanto da sua periculosidade em relação à norma brasileira NBR 10004 para a classificação de resíduos sólidos. A primeira etapa do trabalho constituiu-se da caracterização do resíduo quanto à sua composição química, efeito ambiental, composição mineralógica e estrutural. A caracterização química do resíduo envolveu a sua análise por espectrometria de emissão atômica; a caracterização quanto ao efeito ambiental envolveu ensaios de lixiviação e solubilização e análise do pH; a caracterização mineralógica foi feita por meio da difração de raios X e a caracterização estrutural foi realizada por microscopia eletrônica de varredura. Após, foram verificadas as condições operacionais do processo com o propósito de identificar possíveis modificações no mesmo. Paralelamente, partiu-se para a sua simulação no aplicativo FactSage versão 5.3.1, na qual foram modificadas as condições operacionais do processo para um melhor entendimento do mesmo e verificação do seu comportamento na busca dos dois objetivos principais do trabalho. Nesta etapa, observou-se que a adição de ferro poderia ser minimizada para gerar menos resíduo e as adições de carbonato de sódio e carbono sólido poderiam ser otimizadas para melhorar as características do extrato lixiviado do resíduo gerado. Finalmente, na etapa de melhoria do processo, buscou-se implementar novas condições operacionais nos fornos industriais e verificar o seu efeito nas características do resíduo gerado. Os resultados mostraram que é possível uma redução da geração de resíduo através da minimização da adição de ferro à carga do forno rotativo até um certo ponto, a partir do qual problemas operacionais começam a ocorrer. A minimização da periculosidade do resíduo também é possível pela otimização das adições de carbonato de sódio e carbono sólido à carga.

Modelagem numérica aplicada aos fenômenos de escoamento e mistura em modelos físicos de panelas de aciaria

Esse trabalho tem por objetivo geral o desenvolvimento de uma metodologia de modelagem numérica que represente o escoamento e o fenômeno de mistura em um modelo físico de panela de aciaria de base elíptica. Os objetivos específicos do trabalho são: o estudo dos coeficientes das forças de interação líquido-bolha, dos modelos de turbulência e da mudança do formato da base da panela de circular para elíptica. O escoamento e o fenômeno de mistura foram calculados através do método de Volume Finitos baseado em Elementos por meio do software CFX5.7 da Ansys. Dados da literatura e ensaios em modelo físico, realizados em laboratório, auxiliaram na validação dos modelos numéricos. O estudo dos coeficientes das forças de não-arrasto mostrou que os resultados da distribuição de ar ao longo da altura do banho mudam com a variação dos coeficientes. No final, coeficientes para 3 configurações de panelas em diferentes vazões de ar foram encontrados. Com relação ao estudo dos modelos de turbulência, observou-se que para a solução do escoamento e do fenômeno de mistura em uma panela de base circular, o k-ε é o modelo de turbulência mais indicado. Por outro lado, para uma panela de base elíptica, o modelo RSM mostrou-se o mais adequado. Finalmente, com relação ao estudo da mudança do formato da base da panela, observou-se que os tempos de mistura de uma panela de base elíptica são maiores que uma de base circular e aumentam à medida que a vazão de ar diminui.

Avaliação da escória de siderurgia e de calcários como corretivos da acidez do solo no cultivo da alface

O presente trabalho objetivou avaliar os efeitos da escória de siderurgia e dos calcários magnesiano e dolomítico, na produção de matéria seca da alface (Lactuca sativa L.) e as alterações na sua nutrição e em alguns atributos químicos do solo. Os tratamentos consistiram dos corretivos calcário magnesiano e dolomítico e escória de siderurgia, em três doses: 2,36, 4,72 e 7,08 g por vaso. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, com quatro repetições, em esquema fatorial 3x3+1 (três corretivos x três doses + testemunha). Todos os materiais corretivos aumentaram a produção de matéria seca da alface, porém destacaram-se os calcários, sendo que para a escória, a alta concentração do Mn na parte aérea limitou a produção. Na parte aérea da alface, os teores e quantidade acumulada de Ca, Mg e Cu aumentaram, e os teores de Mn e Zn não foram alterados com a aplicação dos corretivos. Todos os materiais corretivos foram eficientes na correção da acidez do solo, especialmente quando se utilizou calcário magnesiano. A escória de siderurgia não é o corretivo mais apropriado para a cultura da alface.

Efeitos da aplicação da escória de siderurgia ferrocromo no solo, no estado nutricional e na produção de matéria seca de mudas de maracujazeiro

A escória de siderurgia ferrocromo pode-se constituir em uma fonte alternativa de Ca e Mg, bem como em corretivo da acidez do solo, melhorando a sua fertilidade e o estado nutricional de culturas. Assim, objetivou-se avaliar os efeitos da escória de siderurgia ferrocromo nas alterações dos atributos químicos do solo, na nutrição e no desenvolvimento de mudas de maracujazeiro. Para tanto, instalou-se um experimento em condições de casa de vegetação, empregando-se as seguintes doses crescentes da escória: zero; metade; uma vez; uma vez e meia e duas vezes a dose para elevar a saturação por bases do solo a 80%, correspondendo às doses de: 0; 0,375; 0,750; 1,125 e 1,500 g dm-3, respectivamente. O substrato utilizado foi um Latossolo Vermelho distrófico, ácido (vasos com 2,8 dm³), que foi incubado com a escória de siderurgia, por 30 dias, para posterior semeadura do maracujazeiro, cultivando-as por 85 dias. A aplicação da escória de siderurgia ferrocromo promoveu a neutralização da acidez do solo. Entretanto, mesmo em doses relativamente baixas (360 kg ha-1), houve diminuição no acúmulo de nutrientes e na produção de matéria seca das mudas de maracujazeiro.

Liberação de micronutrientes de uma escória aplicada em um Argissolo Vermelho-Amarelo cultivado com mudas de goiabeira (Psidium guajava L.)

Os micronutrientes são importantes na nutrição das plantas, especialmente em solos tropicais com baixa concentração devido ao intemperismo. Como fonte alternativa de micronutrientes, tem-se a escória, resíduo da indústria de produção de ferro-gusa e aço. Assim, objetivou-se avaliar a escória como fonte de micronutrientes para mudas de goiabeira. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com cinco repetições. As doses de escória foram aplicadas objetivando elevar em meia, uma vez, uma vez e meia, duas vezes e duas vezes e meia a saturação por bases do solo igual a 70%, correspondendo a 1,68; 3,36; 5,04; 6,72 e 8,40 g por vaso, além da testemunha sem aplicação. Após 90 dias de incubação da escória com o Argissolo Vermelho-Amarelo, cultivaram-se mudas de goiabeira (cv. Paluma) por 110 dias em vasos com 2,8 dm-3 de substrato, em viveiro telado, em Taquaritinga-SP, no período de outubro de 2000 a abril de 2001. A escória promoveu um efeito favorável na reação do solo e na disponibilidades de Zn, Cu, Mn e B do solo. Houve efeitos quadráticos nas concentrações de Zn, Cu e Mn do solo, que, por sua vez, estiveram associadas às doses de escória superiores a 5,8; 6,3 e 7,5 g por vaso, respectivamente, enquanto, para o B, esse efeito foi linear. A saturação por bases do solo, entre 51 e 55%, resultou em maior disponibilidade dos micronutrientes Zn, Cu e Mn no solo, ao passo que, para o B, esse valor foi de 65%. da mesma forma que ocorreu no solo, a aplicação da escória apresentou efeitos quadráticos nos teores de Zn, Cu e Mn da parte aérea e das raízes das mudas de goiabeira, enquanto, para o B, esse efeito foi linear. Concluiu-se, portanto, que a escória se comportou como material corretivo da acidez e como fonte de micronutrientes.

Resposta de mudas de goiabeira à aplicação de escória de siderurgia como corretivo de acidez do solo

A escória de siderurgia pode constituir-se em uma fonte alternativa de Ca e Mg, bem como corretivo de acidez do solo, melhorando o estado nutricional de mudas de goiabeira, podendo contribuir para o sucesso da implantação de um pomar. O presente trabalho objetivou avaliar os efeitos da escória de siderurgia nas alterações dos atributos químicos do solo, na nutrição das plantas e no crescimento de mudas de goiabeira. Para tanto, instalou-se um experimento em Taquaritinga-SP, em condições de vasos, com doses crescentes de escória de siderurgia: zero; metade; uma vez; uma vez e meia; duas vezes e duas vezes e meia a dose para elevar a saturação por bases para 70%. Após 90 dias da incubação da escória no solo, procedeu-se o plantio das mudas de goiabeira (cv. Paluma), propagadas vegetativamente por estaquia, em substrato de um Argissolo Vermelho-Amarelo ácido (vaso com 2,8 dm³), cultivando-as por 105 dias. A aplicação de escória de siderurgia elevou os valores de pH, SB, V%, e as concentrações de Ca, Mg e P, diminuindo H+Al do solo. Nas mudas de goiabeira, houve aumento significativo na altura, no número de folhas, na área foliar, nas concentrações de Ca, Mg e P da parte aérea e das raízes das plantas e, conseqüentemente, na matéria seca da parte aérea e das raízes. Portanto, a escória de siderurgia mostrou-se viável na produção de mudas de goiabeira como corretivo de acidez do solo e fonte de nutrientes (Ca e Mg ).

Atributos químicos do solo, crescimento radicular e produtividade do arroz de acordo com a aplicação de escórias

Resíduos industriais são fontes alternativas de nutrientes para as plantas e sua utilização decorre da necessidade de diminuir o acúmulo dos resíduos nos centros de produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de escórias de siderurgia nos atributos químicos do solo, no desenvolvimento e na produtividade de grãos do arroz de terras altas irrigado por aspersão. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com três tratamentos constituídos de duas escórias, alto-forno (196 g kg-1 de Si) e aciaria (56 g kg-1 de Si), e a testemunha sem aplicação, com oito repetições. As escórias podem ser usadas como corretivo de acidez do solo e como fonte de silício. As alterações nos atributos químicos do solo estão relacionadas com a composição química das escórias. A escória de alto-forno proporcionou maior crescimento radicular em profundidade e melhor distribuição no perfil do solo e, conseqüentemente, maior produção de massa de matéria seca da parte aérea e produtividade de grãos de arroz.

Efeito de escória de alto forno no crescimento radicular e na produtividade de arroz

A utilização agrícola de resíduos industriais como fertilizantes decorre da necessidade de diminuir o efeito nocivo do acúmulo de nutrientes nos centros de produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de escória de alto forno no crescimento radicular e na produtividade do arroz de terras altas irrigado por aspersão. O experimento foi realizado no campo, adotando-se o delineamento experimental de blocos casualizados, com cinco doses de escória de alto forno (0, 2.550, 5.100, 10.200 e 15.300 kg ha-1) com quatro repetições. A utilização de escória melhorou a condição química do solo, aumentou o crescimento e a superfície radicular, diminuiu o diâmetro das raízes e elevou os teores de silício no solo e na planta, resultando em aumento da produtividade.

Atributos químicos, produção e qualidade do capim braquiária em solos corrigidos com calcário e escória silicatada

As pastagens constituem a base dos sistemas de produção de bovinos, o que evidencia sua importância e a necessidade de outras práticas de manejo que resultem em maior eficiência desses sistemas. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar os atributos químicos do solo (pH, Ca, Mg e H+Al), o potencial produtivo e a composição química do capim braquiária (Brachiaria decumbens Stapf) em solo corrigido com diferentes doses de calcário e escória silicatada. O experimento foi conduzido em ambiente protegido no período de 2006/2007, na UNESP de Ilha Solteira. Foram testadas cinco doses de calcário e escória silicatada, 0,0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 vezes a dose recomendada. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições. Avaliou-se a composição química do solo após incubação dos corretivos, o perfilhamento, a matéria seca, proteína, FDN (fibra em detergente neutro) e FDA (fibra em detergente ácido). Ambos os corretivos proporcionaram ao solo efeito positivo em relação ao pH e teores de cálcio e magnésio. As variáveis matéria seca e FDA não foram influenciadas significativamente pelos tipos e doses de corretivos.

Efeito da escória de siderurgia e calcário na disponibilidade de fósforo de um Latossolo Vermelho-Amarelo cultivado com cana-de-açúcar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeito residual da escória de siderurgia como corretivo de acidez do solo na soqueira de cana-de-açúcar

A escória de siderurgia, como material corretivo e efeito residual prolongado, pode beneficiar culturas de ciclo longo, a exemplo da cana-de-açúcar, minimizando a queda de produção ao longo do ciclo produtivo. Este trabalho objetivou avaliar diferentes níveis de saturação por bases, utilizando, como corretivo do solo, a escória de siderurgia, comparando-a com calcário calcítico, nas alterações de alguns atributos químicos do solo, bem como na resposta da soqueira da cana-de-açúcar. Para isto, realizou-se um experimento com a variedade SP 80-1842, durante o terceiro e o quarto corte, nos anos agrícolas 2000/01 e 2001/02. Os tratamentos, dispostos em blocos casualizados, em esquema fatorial com quatro repetições, constaram de duas fontes de corretivos, calcário calcítico e escória de siderurgia, e quatro níveis de correção, estimados pelo método da saturação por bases (V %): testemunha (sem correção) e com correção para V % de 50; 75 e 100, tendo sido tais corretivos aplicados na época do plantio da cana-de-açúcar. O calcário calcítico e a escória de siderurgia promoveram efeito residual benéfico, após 48 meses da aplicação, na correção da acidez do solo e na elevação do valor da saturação por bases; a maior dose de calcário causou efeito depressivo no perfilhamento, no número de colmos industrializáveis e na produção da cana-de-açúcar, fato não observado com uso da escória de siderurgia; a aplicação da escória de siderurgia e do calcário, em pré-plantio, promoveu efeito residual positivo na produção da soqueira de cana-de-açúcar.