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Title: Estudo e desenvolvimento de um processo de tratamento de resíduos siderúrgicos através da técnica de bombardeamento ultra-sônico.
Authors: Souza, Erivelto Luís de
metadata.dc.contributor.advisor: Araújo, Fernando Gabriel da Silva
Keywords: Resíduos industriais
Minérios de ferro
Reciclagem - indústria
Meio ambiente
Sustentabilidade
Issue Date: 2006
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: SOUZA, E. L. de. Estudo e desenvolvimento de um processo de tratamento de resíduos siderúrgicos através da técnica de bombardeamento ultra-sônico. 2006. 119 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2006.
Abstract: Este trabalho descreve um processo inovador de tratamento de resíduos siderúrgicos, principalmente lama grossa de aciaria, através de uma técnica inovadora e original que se baseia em uma associação de um bombardeamento ultra-sônico e uma agitação mecânica, com o objetivo de recuperar o conteúdo metálico desses resíduos. Tal processo já se encontra patenteado junto ao INPI. Durante o processo de fabricação do aço, em conversores LD, o ferro líquido projetado na atmosfera oxidante do conversor, solidifica-se sob a forma de pequenas esferas com uma gama variada de tamanhos. Entretanto, nem todas as esferas são perfeitas, pois algumas acabam por não conseguir completar sua esferoidização, devido às condições variadas de tamanho, velocidade de resfriamento e tensões superficiais. Quanto menor o tamanho das partículas esféricas, maior o grau de oxidação das mesmas, formando-se assim uma poeira que, em contato com a água de lavagem, gera um “cimento” ligante, que agrega as demais esferas, com partículas não metálicas inerentes à produção de aço (escória; coque; CaO; etc.). Esta “poeira” preenche inclusive as cavidades de algumas das esferas ocas. Após a lavagem dos gases, a “lama” formada conterá então microesferas de aço (completas e ocas) aglomeradas entre si e com as impurezas, através da ação agregante das partículas finas, aqui denominadas de “poeira”. Esta lama, considerada rejeito industrial, tem um certo custo de estocagem e manuseio. A técnica em questão consiste na aplicação de ondas ultra-sônicas sobre uma polpa, formada pela adição de água à lama grossa proveniente do classificador (parafuso). Este bombardeamento ultra-sônico, promove a dispersão das micropartículas ligantes da lama e, conseqüentemente, atua nas partículas maiores causando sua desagregação e limpando o interior das partículas ocas. Deve-se ressaltar que este processo mantém a integridade das partículas que compõem a lama. A aplicação de ondas ultra-sônicas em uma polpa constituída de materiais de diferentes densidades acelera a precipitação das partículas mais densas. Assim, torna-se necessário uma eficiente macroagitação desta polpa, de forma a manter as partículas em suspensão, permitindo a ação do bombardeamento ultra-sônico e o escoamento completo da polpa, sem entupimento. Após a desagregação, as partículas que compõem a polpa estarão completamente liberadas. A polpa é então encaminhada a uma etapa de concentração gravítica para a recuperação das partículas esféricas de elevado teor metálico (90 a 96% Fe). Os produtos finais das mesas de concentração (concentrados, misto e rejeito) atuam como bons indicadores de controle do processo de fabricação de aço. Esse material quando recuperado evita um impacto ambiental pela descarga de teores de ferro metálico no ambiente, que pode alterar as propriedades físicas e químicas do solo, afetando drasticamente os microorganismos que nele habitam. Este trabalho apresenta também um estudo enfatizado nos microorganismos que compõem a biota e são responsáveis pela capacidade de gerar vida no solo.
metadata.dc.description.abstracten: This Study describes an original recovery process for the metallic Fe present in the LD steel sludges through the application of ultrasonic waves. It is a very simple, economic and significantly efficient process. Its patent has been duly requested to INPI. During the steel manufacturing process utilizing LD converters, the liquid iron, which is shot into the oxidizing atmosphere of the converter, becomes solid under the form of small spheres widely ranging in size. Their spherical form is determined by a physical principle which rules liquid-gaseous interfaces: the bigger the mass, the smaller the surface area. However, not all spheres will be perfect, since they may not have their sphere-forming process complete, due to the varying conditions of size, cooling speed and surface tensions. The spherical particles bearing a size inferior to a critical value are submitted to a high oxidation degree, so forming dust which generates a bonding “cement” when it gets into contact with the wash water. This cement aggregates the other spheres with non-metallic particles, inherent to steel production (e.g. slag; coke; CaO; SiO2; etc.). This “dust” also fills the cavities of the unfinished spheres. After the gases are washed out, the so formed “sludge” will contain steel microspheres (both complete and unfinished), merged together and also with impurities, through the aggregating action of fine particles, which we name here “dust”. That sludge, considered industrial waste, poses a certain cost for its disposal and handing. Our process consists in applying ultra-sonic waves on the pulp formed by the addition of water to the coarse sludge which comes from the classifier. Such an ultrasonic bombardment pro-motes the dispersion of the bonding particles of the sludge and, consequently, acts over the bigger particles, causing their disaggregation and cleaning the interior of the hollow particles. It should be emphasized that this process keeps the integrity of the particles which constitute the sludge. The application of ultrasonic waves on a pulp constituted by materials of different densities speeds up the precipitation of denser particles. An efficient pulp macroagitation is therefore necessary, in order to keep the particles in suspension and so allowing the ultrasonic bombardment to take effect, as well as the complete flowage of the pulp without any choking. After the disaggregation, the particles which constitute the pulp will be completely liberated. The pulp is then taken to the spirals for concentration and washing out of the spherical particles bearing an elevated metallic content (90 a 96% Fe). The sludge composition and characteristics vary as the blow elapses and also according to the LD operation mode and the kind of steel manufactured. The final products from the concentrating spiral (concentrate, middlings and tailings) are good control indicators of the steel manufacturing process. This material when is recovered avoid an environmental impact that can be caused by discharge of high iron composition particles, that can change the physical and chemical properties of soil, attacking the microorganisms use to live in soil. These work piece show a soil microorganisms study, the biota, they are answerable for the capacity to bring life on the soil.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3355
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