aproveitamento de escória

APROVEITAMENTO DA ESCÓRIA DE ALTO-FORNO, DO MUNICÍPIO DE

MARABÁ, COMO MATÉRIA-PRIMA PARA FABRICAÇÃO DE MATERIAL CERÂMICO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁCAMPUS DE MARABÁ

FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS E MEIO AMBIENTE

DISCENTE: ANA CARLA DE MELO MOREIRAORIENTADOR: PROF. MSC. ALEXANDRE BURIL DE MACEDOCO-ORIENADOR: PROF. MSC. DENILSON DA SILVA COSTA

INTRODUÇÃO

Localização da área de estudo

O parque siderúrgico

A produção do ferro-gusa e da escória

Questão ambientais

INTRODUÇÃO

Localização da área de estudo

INTRODUÇÃO

O parque siderúrgico

Figura 2 - Complexo Siderúrgico de Marabá.Fonte: Costa e Silva (2008).

INTRODUÇÃO

A produção do ferro-gusa e da escória

Fonte: Costa e Filho (2004)

INTRODUÇÃO

A produção do ferro-gusa e da escória

Fonte: http://www.cdn.com.br/cdnportal/comunicacaocorporativa_saladeimprensa_interna.aspx?conteudo=2004

INTRODUÇÃO

Questão ambiental

OBJETIVOS

Descrever os possíveis impactos ambientais causados pelos rejeitos de indústria;

Analisar experimentalmente o processo de fabricação de material cerâmico utilizando escória de alto-forno e argila como matérias-primas;

 Desenvolver tecnologias alternativas que possibilitem

reciclar escória; Planejar os experimentos e analisar os resultados,

estatisticamente.

MATERIAIS E MÉTODOS

MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA

CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³

CURVA DE SECAGEM

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA

QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS

MATERIAIS E MÉTODOS

MATERIAIS E MÉTODOS

MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA

CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³

CURVA DE SECAGEM

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA

QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

CURVA DE SECAGEM (PONTO CENTRAL)

t (min)

M /

M0

0,972

0,976

0,980

0,984

0,988

0,992

0,996

1,000

0 50 100 150 200 250 300 350

Perda de massa em função do tempo na temperatura de 100 graus Celsius.

MATERIAIS E MÉTODOS

MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA

CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³

CURVA DE SECAGEM

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA

QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS

MATERIAIS E MÉTODOS

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

MATERIAIS E MÉTODOS

MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA

CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³

CURVA DE SECAGEM

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE

SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA

QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS(IPT e Santos, 1989)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA ARGILA

RESULTADOS E DISCUSSÃO

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA ESCÓRIA

nível mais baixo (-1) 63,5m (-200 +270) nível mais alto (+1) 127m (-100 +150)ponto central (0) 89,5m (-150 +200)

ANÁLISE DOS RESULTADOS ATRAVÉS DO PROJETO FATORIAL COMPLETO (2³)

Matriz de experimentos com os resultados das Variáveis de resposta

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

Matriz de experimentos com os resultados das Variáveis de resposta

NÃO HOUVE BOA REPRODUTIBILIDAD

E

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

EFEITOS ESTIMADOS

GRÁFICO DE BARRAS (DIAGRAMA DE PARETO)

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

Efeitos Estimados

0,0160297

-0,194494

0,6753855

-1,01949

-2,00051

7,522213

p = 0,10

X 1X 3

X 1X 2

X 2X 3

Temperatura(X 3 )

Diâmetro(X 1 )

Proporção(X 2 )

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Gráfico de barras dos efeitos individuais e combinados para TRF

LIMITE DE REJEIÇÃO DO TESTE DE HIPÓTESE NULA PARA 90% DE CONFIANÇA

ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA)

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

R² % de variações experimentais que podem ser explicadas pela análise de regressão.

GRÁFICO EM PAPEL DE PROBABILIDADE NORMAL

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

Gráfico dos efeitos em papel de probabilidade normal para a resposta TRF

OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

COEFICIENTES DE REGRESSÃO MÚLTIPLA PARA TRF

OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

Comparação entre os valores preditos pelo modelo e os valores experimentais para a resposta TRF

Valores Observados

Val

ores

Pre

dito

s

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

Distribuição dos resíduos para a resposta TRF

Valores Preditos

Res

íduo

s

-12

-8

-4

0

4

8

12

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

Superfície de resposta para TRF em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da Proporção de Escória (X2)

47,162 51,213 55,263 59,313 63,364 67,414 71,465 75,515 79,566 83,616 above

OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF

Superfície de resposta para TRF em função da temperatura de secagem (X3) e da Proporção de Escória (X2)

47,005 50,638 54,271 57,904 61,538 65,171 68,804 72,437 76,070 79,703 above

EFEITOS ESTIMADOS

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

GRÁFICO DE BARRAS (DIAGRAMA DE PARETO)

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

Efeitos Estimados

0,3096299

1,176594

1,57292

-2,06833

-2,53896

-13,859

p = 0,10

X 2 X 3

X 1 X 3

X 1 X 2

Temperatura(X 3 )

Diâmetro(X 1 )

Proporção(X 2 )

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

LIMITE DE REJEIÇÃO DO TESTE DE HIPÓTESE NULA PARA 90% DE CONFIANÇA

ANÁLISE DE VARIÂNICA (ANOVA)

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

GRÁFICO EM PAPEL DE PROBABILIDADE NORMAL

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

Gráfico dos efeitos em papel de probabilidade normal para a resposta AA

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

COEFICIENTES DE REGRESSÃO MÚTIPLA PARA AA

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

Distribuição dos resíduos para a resposta AA

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

Superfície de resposta para AA em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da Proporção de Escória (X2)

18,822 19,123 19,424 19,725 20,026 20,327 20,628 20,929 21,229 21,530 above

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

Superfície de resposta para AA em função da temperatura de secagem (X3) e do Diâmetro Médio das Partículas (X1).

19,756 19,840 19,925 20,009 20,094 20,179 20,263 20,348 20,432 20,517 above

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA

Superfície de resposta para AA em função da Proporção de Escória (X2) e da temperatura de secagem (X3)

18,734 19,026 19,318 19,610 19,903 20,195 20,487 20,779 21,072 21,364 above

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

EFEITOS ESTIMADOS

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

Gráfico de barras dos efeitos individuais e combinados para MEA

Efeitos Estimados

0,2886751

0,2886751

0,2886751

1,443376

2,598076

8,371579

p = 0,10

X 2X 3

X 1X 3

X 1X 2

Temperatura(X 3 )

Diâmetro(X 1 )

Proporção(X 2 )

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

GRÁFICO DE BARRAS (DIAGRAMA DE PARETO)LIMITE DE REJEIÇÃO DO TESTE DE HIPÓTESE NULA PARA 90% DE CONFIANÇA

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

ANÁLISE DE VARIÂNICA (ANOVA)

GRÁFICO EM PAPEL DE PROBABILIDADE NORMAL

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

Gráfico dos efeitos em papel de probabilidade normal para a resposta MEA

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

COEFICIENTES DE REGRESSÃO MÚLTIPLA PARA MEA

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

Comparação entre os valores preditos pelo modelo e os valores experimentais para a resposta MEA

Valores Observados

Val

ores

Pre

dito

s

1,60

1,62

1,64

1,66

1,68

1,70

1,72

1,74

1,76

1,78

1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

Distribuição dos resíduos para a variável de resposta MEA

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

Superfície de resposta para MEA em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da Proporção de Escória (X2)

1,645 1,654 1,662 1,671 1,679 1,688 1,697 1,705 1,714 1,723 above

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

Superfície de resposta para MEA em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da temperatura de secagem (X3)

1,669 1,673 1,676 1,679 1,682 1,685 1,689 1,692 1,695 1,698 above

MODELO ESTATÍSTICO

ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA

Superfície de resposta para MEA em função da Proporção de Escória (X2) e da temperatura de secagem (X3)

1,649 1,657 1,664 1,672 1,680 1,688 1,695 1,703 1,711 1,719 above

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na temperatura de secagem de 100º C, Diâmetro Médio das Partículas de 89,5 m e 35% de escória, o tempo de 120 minutos é suficiente para alcançar o equilíbrio, pois a umidade foi inferior a 0,1%;

Na característica Tensão de Ruptura à Flexão (TRF), observou-se um aumento crescente com o teor de escória;

  Observou-se uma diminuição da resposta Absorção de Água (AA), com o aumento do

Diâmetro Médio das Partículas, teor de escória e temperatura de secagem;  O aumento do Diâmetro Médio das Partículas e teor de escória proporcionam

aumento da Massa Específica Aparente (MEA) do material cerâmico;  Os modelos preditivos obtidos podem ser, satisfatoriamente, usados para estimar os

valores das respostas para as faixas utilizadas neste trabalho;  O uso controlado de escória misturado à argila para fabricação de produtos

cerâmicos é tecnicamente viável, demonstrando também viabilidade para ser uma alternativa eficiente na transformação de estéril de risco em subproduto.

OBRIGADA!