TÍTULO: Caracterização química e estudo de possíveis aplicações para a lama gerada em alto-forno

AUTORES: Oliveira, F.R. (UFOP) ; Silveira, C.S. (UFOP) ; Assis, P.S. (UFOP)

RESUMO:Este trabalho visa, através da caracterização de um resíduo siderúrgico, a lama de alto-forno, fornecer subsídios para estudos que busquem um reaproveitamento da lama de forma que respeite as normas e condições ambientais e que traga ganhos econômicos para a siderúrgica. Foram realizadas análises em laboratório com a determinação das características químicas do material. As análises permitiram a obtenção de propriedades que indicam a possibilidade de reaproveitamento do subproduto na própria siderurgia ou mesmo em indústrias cerâmicas. Pelo fato de possuir traços de metais pesados em sua composição, a lama de alto-forno analisada não foi recomendada para uso em atividades que resultem em contato direto com o ser humano, como a agricultura.

PALAVRAS CHAVES: Lama de alto-forno; Resíduo; Caracterização química

INTRODUÇÃO:Os resíduos, em maioria, são no setor metalúrgico fonte de preocupação e gastos. De acordo com o processo e a composição do insumo, podem conter teores de metais pesados em sua composição, requerendo estudos mais aprofundados e monitoramento quando expostos ao meio. Conforme apontado por Almeida e Melo (2001) um dos grandes problemas dos resíduos está na forma de gerenciamento, sendo que uma parte significativa das indústrias independentes de gusa não dispõe de dados relativos à caracterização dos resíduos e, em geral, não existe uma preocupação quanto à destinação ambientalmente adequada. O domínio de tais características resulta em ganhos econômicos e ambientais para qualquer indústria. O alto-forno, principal equipamento em uso para a produção de ferro gusa, gera os seguintes resíduos sólidos no processo de interação entre gases e matéria-prima: escória, poeira e lama (ASSIS, 2008). A lama, estimada em 4% do total de resíduos gerados na fabricação do gusa, é co-produto resultante da etapa de lavagem da poeira do gás de alto-forno e da separação dos particulados sólidos. Desse modo, o presente trabalho tem por objetivo a caracterização química da lama de alto-forno de uma indústria siderúrgica não integrada, seguida de um estudo sobre as possíveis aplicações já apontadas na literatura. A dificuldade em se aplicar o material se dá pela sua complexidade, como a fina granulometria, alta umidade e possibilidade de metais pesados em sua composição. Pretende-se, assim, fornecer embasamento para estudos em que a lama possa ser reaproveitada de forma segura, sem contaminação ao meio, o que possibilitaria ganhos financeiros à usina, diminuiria a quantidade de áreas adquiridas para a estocagem e o descarte, além de reduzir a exploração de recursos naturais.

MATERIAL E MÉTODOS:O material de análise proveniente de uma siderúrgica de fabricação de ferro-gusa (não integrada) foi estudado através de cinco lotes, coletados em horários diferentes. Inicialmente realizou-se a análise química imediata, visando a determinação das seguintes propriedades: teor de umidade; teor de cinzas; teor de matérias voláteis; e teor de carbono fixo nas amostras. Como forma metodológica a análise baseou-se na NBR 8112/1983: Carvão Vegetal- Análise Imediata. Para análise geoquímica via Espectroscopia de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado – ICP/OES, utilizou-se para o preparo das amostras o método de digestão total descrito por Moutte (1990) apud Parra (2006). Finalizando a etapa de digestão total da lama contida nos frascos (Savilex), o material seguiu para a análise via Espectroscopia de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP/OES). Utilizou-se o aparelho da marca SPECTRO, modelo CIRUS, para determinação nos 5 lotes das concentrações dos elementos Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, S, Sb, Sc, Sr, Th, Ti, V, Y e Zn.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:Diante da análise química imediata, foram obtidos os valores em porcentagem para a umidade, cinzas, voláteis, e carbono fixo para as 5 amostras (Tabela 1). A alta taxa de carbono fixo registrada é vista como favorável para o reaproveitamento da lama em cozimentos de cerâmica, ou mesmo como parte do combustível utilizado na siderurgia. A baixa taxa de matéria volátil também pode ser considerada como positiva, visto que altas taxas podem diminuir a eficiência do processo em alto-forno. Como pontos negativos obtidos na análise imediata, estão os altos teores de umidade e de cinzas. O primeiro exigiria uma secagem primária, já o segundo, quando analisada a ação no alto-forno, pode trazer danificações à estrutura do mesmo, além de aumentar o consumo de combustíveis. Dentre os elementos presentes e quantificados na análise geoquímica via ICP (Tabela 2), pode ser observado um alto teor de ferro (Fe) nas amostras, com a média de 317326 mg/kg, de grande possibilidade para o reaproveitamento no próprio alto-forno. Em se tratando do reaproveitamento da lama na agricultura, ao compararmos os resultados com os teores máximos de metais pesados em corretivos e fertilizantes no Brasil, estudado por Silva (2007), podemos ressaltar que o chumbo (Pb), utilizado em quantidade máxima de 275 mg/kg foi identificado na lama de alto-forno no teor médio de 463,2 mg/kg. Já o cromo (Cr), encontrado com o máximo de 9,7 mg/kg apresentou na caracterização valor médio de 112 mg/kg. Tais resultados demonstram que esta lama dificilmente poderia ser utilizada na agricultura sem trazer contaminações. Para tal incorporação ser viável, teria que ocorrer em uma quantidade muito baixa a ser misturada com o solo, o que não seria interessante devido a pouca taxa de resíduo a ser reaproveitada.









CONCLUSÕES:A lama de alto-forno, resíduo de fina granulometria, mostrou alta complexidade devido aos elevados teores de cinzas e umidade, e composição química contendo elementos indesejados em altas concentrações, como metais pesados. Tais características dificultam o reaproveitamento deste subproduto em diversas áreas, como é o caso da agricultura. Por outro lado, foi possível a obtenção de propriedades como as altas taxas de ferro e carbono fixo que indicam a possibilidade de reaproveitamento do subproduto no próprio alto-forno, na forma de briquetes, ou mesmo em indústrias cerâmicas.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Carvão vegetal – Amostragem e preparação de amostras. ABNT NBR 6923. Rio de Janeiro: ABNT. 1981.

ALMEIDA, M. L. B.; MELO, G. C. B.. Alternativas de usos e aplicações dos resíduos sólidos das indústrias independentes de produção de ferro-gusa do estado de Minas Gerais. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 21, 2001, João Pessoa/ Pb. Saneamento ambiental: desafio para o século 21. Rio de Janeiro: Abes, 2001. p. 1 - 13.

ASSIS, C. F. C.. Caracterização de carvão vegetal para a sua injeção em alto-fornos a carvão vegetal de pequeno porte. 2008. 113 f. Dissertação (Mestrado) – UFOP, Ouro Preto, 2008.

MOUTTE J. Procedure for multiacid digestion of rocks and minerals géochimine. École des Mines de Saint Etienne, France, 1990, apud PARRA. 2006.

PARRA, R. R. Análise geoquímica de água e de sedimentos afetados por minerações na bacia hidrográfica do Rio Conceição – Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais – Brasil. 2006. 113p. Dissertação (Mestrado) – UFOP – Escola de Minas, Ouro Preto/MG, 2006.

SILVA, C. S. W.. Avaliação ambiental decorrente do uso agrícola de resíduos do sistema de limpeza de gases de uma indústria siderúrgica a carvão vegetal. 98p. UFV, agosto/ 2007.