CARACTERIZAÇÃO, TRATAMENTO E APROVEITAMENTO DE AREIA DE FUNDIÇÃO EM PROCESSO PRODUTIVO DE TINTA

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Stracke, M.P. (URI) ; Steffen, A.C. (URI)

Resumo

A areia de fundição de coloração preta com textura semelhante a um pó é um subproduto rico em sílica com inúmeras aplicações industriais. A areia de fundição foi obtida da metalúrgica candeia de Santa Rosa/RS. Neste trabalho objetiva-se caracterizar a areia de fundição e eliminar o carbono residual, através de processos químicos como a lixiviação ácida. A sílica branca é obtida através de um tratamento químico seguido por aquecimento que varia de 600 a 800°C. Como resultado obtiveram-se amostras de sílica branca que foram analisadas no DR-X, TGA e DSC. A sílica branca foi obtida com elevada pureza e atendeu os parâmetros exigidos para a formulação de tinta.

Palavras chaves

areia de fundição; sílica; tinta

Introdução

A Indústria proporciona um desafio a ser administrado, a quantidade e a diversidade de resíduos gerados, encontrando grandes dificuldades na disposição final dos resíduos gerados em seus processos, causando sérios problemas ambientais e crescentes incrementos nos custos industriais, por falta de soluções tecnológicas apropriadas e de instalações adequadas à eliminação dos resíduos. O setor de fundição apesar de consumir sucatas metálicas como matéria-prima, produz grandes volumes de resíduos sólidos. Os resíduos são compostos basicamente de escórias, poeiras diversas e areia descartada, entre outros. A areia descartada, corresponde ao maior volume de resíduos gerados pela indústria de fundição (BIOLO,2005). A indústria da fundição é conhecida atualmente como poluidora, talvez, pelo fato de ser confundida com o setor siderúrgico, ou também pelo fato de em décadas anteriores, despejarem seus poluentes na atmosfera, através dos seus fornos de fusão. Hoje, o grande problema das empresas de fundição são os seus resíduos sólidos, constituídos dos excedentes das areias usadas na confecção dos moldes e machos (KLINSKY, 2008). A possibilidade de reutilização da areia de fundição, além de evitar ao seu acondicionamento em aterros industriais e/ou comerciais, devolve-lhe algum tipo de valor para seu gerador ou para algum interessado que possa utilizá-la de forma adequada ( COSTA et al, 2012). A areia de fundição, que é utilizada para a confecção dos moldes de peças metálicas, classificada pela legislação brasileira (ABNT, 2004) como um resíduo não perigoso. O presente trabalho objetiva o reuso da areia de fundição na formulação de tinta.

Material e métodos

A metodologia deste trabalho consiste, em submeter esta cinza a um tratamento químico, utilizando ácido clorídrico, seguida por aquecimento controlado, em mufla, entre 600 e 800 °C, dependendo do processo. A partir destes processos pode-se obter uma sílica de alta pureza, variando de 99,5 a 99,66% de SiO2 e com superfície específica elevada, caracterizando uma boa reatividade.(8)As amostras obtidas a partir do tratamento com ácido clorídrico foram maceradas até virarem um pó fino, e então, foram analisadas no DR-X, TGA, DSC e MEV. Esse material após analisado foi encaminhado para a produção de tinta epóxi na empresa Mekal, pois o mesmo atendeu os parâmetros exigidos pela empresa. A formulação para a fabricação das amostras de tintas para o teste de desgaste seguiu o procedimento padrão da empresa para o produto comercial. O produto é uma tinta epóxi formulada com Resina Epóxi líquida, não modificada, de alta viscosidade, à base de Bisfenol A (componente A - onde as cargas foram dispersas), reticulada com Endurecedor de aduto de poliamina cicloalifática, modificado (componente B). A única variável no processo de fabricação das amostras foi a carga. Manteve-se a mesma proporção de carga usada na formulação, tanto para a amostra A, comercial (com quartzo), como para a amostra B (produzida com a sílica tratada – desenvolvida neste projeto). As amostras A e B foram aplicadas em dois tipos de substrato: o metálico (aço) e o concreto. Foram preparados de 6 a 10 CPs de cada tipo de substrato. Os ensaios de desgaste de um modo geral são realizados a partir do atrito de uma roda de desgaste sobre a superfície ou material que se deseja avaliar o comportamento.

Resultado e discussão

Os resultados das análises de DR-X, TGA, DSC e Mev indicam que a sílica encontrada experimentalmente a partir da areia da fundição é de alta pureza e estável. As análises de DR-X e MEV apresentaram elevados percentuais de sílica. A faixa de desgaste em média está entre 0,002 e 0,003 cm³, abrangendo a maior quantidade das amostras analisadas, tanto com carga de quartzo como com sílica. A dispersão nos resultados era esperada em função de que não houve controle de espessura da camada de tinta depositada sob as amostras. A variação da espessura do filme de tinta no substrato pode ser observada nas micrografias das amostras de aço obtidas pela técnica metalográfica, apresentadas nas figuras. A análise das amostras após o ensaio de desgaste também indica que a área superficial de desgaste não foi uniforme, ocorrendo variações significativas, principalmente nas amostras de concreto pela dificuldade de obter uma amostra padronizada dimensionalmente. Estas diferenças na área de desgaste também impactam nos valores de dispersão obtidos no volume de desgaste dessas amostras, pois se a área aumenta, aumenta também o volume de desgaste, induzindo a erros na análise. As Figuras mostram a superfície de um corte transversal das amostras de aço, onde pode ser visualizada a espessura do filme de tinta e a sua não uniformidade sob a superfície do substrato. Observa-se que em ambas as amostras a espessura do filme é bem variável. Contudo a sílica obtida a partir da areia de fundição pode ser utilizada como pigmento inerte (carga) em tinta epóxi da empresa MEKAL que tenham aplicação em pisos industriais ou similares que requeiram resistência ao desgaste, dessa forma contribuindo para diminuir o impacto ambiental.

Micrografia da amostra padrão de aço mostrando a variação na espessura do filme de tinta


Micrografia da amostra teste de aço mostrando a variação na espessura do filme de tinta

Conclusões

Os resultados das análises de DR-X, TGA, DSC-60 e MEV indicam que a sílica encontrada experimentalmente a partir da cinza da casca de arroz é de alta pureza e estável. Pode-se afirmar que a sílica obtida a partir do aproveitamento da areia de fundição pode ser utilizada como carga em tintas que tenham aplicação em pisos industriais ou similares que requeiram resistência ao desgaste, assim contribuindo para diminuir o impacto ambiental produzido por esse resíduo.

Agradecimentos

A URI CAMPUS DE SANTO ÂNGELO

Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR. 10004: Resíduos sólidos. Rio de Janeiro, 2004.
BIOLO, S.M. Reuso do resíduo de fundição areia verde na produção de blocos cerâmicos. 2005.162 f. Dissertação. (Mestre em Engenharia) - Programa de pós-graduação, Escola de Engenharia. Universidade Federal do rio Grande do Sul, Porto alegre. Dez.2005. Disponível em:< http://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/5947>. Acesso em: 03/02/2016.
COSTA, C.; PINTO, S.; VENTORINI, L. A.; VIEIRA, A. Areia descartada de fundição em substituição ao agregado fino em misturas asfálticas para pavimentação. 2012. Instituto Militar de Engenharia - IME.
KLINSKY, L. M. G. Proposta de reaproveitamento de areia de fundição em sub-bases e bases de pavimentos flexíveis, através de sua incorporação a solos argilosos. 2008. 189 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Transportes) - Universidade de São Paulo – Escola de engenharia de São Carlos.Disponível em: <http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18143/tde-07082008-162426/pt-br.php>. Acesso em: 03/02/2016.