Dissertação Recup. Térmica

  • View
    650

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Dissertação Recup. Térmica

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAESCOLA POLITCNICAPROGRAMA DE PS GRADUAO EM ENGENHARIA-INDUSTRIAL - PEI DEPT DE ENGENHARIA AMBIENTAL DEA

MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

LUIZ ROGRIO NATIVIDADE LOPES

AVALIAO DA REDUO DOS RESDUOS SLIDOS DE AREIA RESINADA EM FUNDIO DE AO ATRAVS DE RECUPERAO TRMICA

SALVADOR 2009

UFBAUNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITCNICA PROGRAMA DE ENGENHARIA INDUSTRIAL - PEI MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO Rua Aristides Novis, 02, 6 andar, Federao, Salvador BA CEP: 40.210-630 Tels: (71) 3283-9800 E-mail: pei@ufba.br Home page: http://www.pei.ufba.br

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAESCOLA POLITCNICAMESTRADO PROFISSIONAL GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

LUIZ ROGRIO NATIVIDADE LOPES

AVALIAO DA REDUO DOS RESDUOS SLIDOS DE AREIA RESINADA EM FUNDIO DE AO ATRAVS DE RECUPERAO TRMICA

Salvador 2009

LUIZ ROGRIO NATIVIDADE LOPES

AVALIAO DA REDUO DOS RESDUOS SLIDOS DE AREIA RESINADA EM FUNDIO DE AO ATRAVS DE RECUPERAO TRMICA

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-graduao em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo, Escola Politcnica, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para a obteno do ttulo de Mestre. Orientador: Dr. Silvio Alexandre Beisl Vieira de Melo

Salvador 2009

L864

Lopes, Luiz Rogrio Natividade Avaliao da reduo dos resduos slidos de areia resinada em fundio de ao atravs de recuperao trmica / Luiz Rogrio Natividade Lopes. - Salvador, 2009. 94 f. :Il. color. Orientador: Dr. Silvio Alexandre Beisl Vieira de Melo Dissertao (Mestrado) - Universidade Federal da Bahia. Escola Politcnica, 2009. 1. Resduos industriais. 2. Impacto ambiental. 3. Fundio. I. Melo, Silvio Alexandre Beisl Vieira de. II. Ttulo. CDD:628.54

i

A Meus pais, que sempre me apoiaram em todos os projetos da minha vida. Minha esposa, que tem me estimulado e colaborado para meu desenvolvimento profissional e pessoal desde que a conheci. Minha filha, que tem me proporcionado foras para enfrentar os desafios desta etapa da minha vida.

ii

AGRADECIMENTOS

Primeiramente agradeo minha esposa, por me apoiar e por compreender eu ter dispensado mais tempo ao curso do que a ela durante a realizao deste trabalho. Ao meu orientador Dr. Silvio A. B. Vieira de Melo, pelo conhecimento que me passou e pela sua compreenso em momentos difceis durante o desenvolvimento desta dissertao. Ao Sr. Carlos Silva, pelo apoio tcnico fornecido por meio das longas conversas sobre o assunto. Ao engenheiro Paulo Schenekenberg, pela sua contribuio sobre o assunto tratado (fundio), pelo fornecimento de materiais e apoio tcnico. Ao engenheiro Eduardo Cesana, que me ajudou nos momentos de dvidas quanto ao processo de calcinao. Ao engenheiro Sidney Roberto de Andrade, que alm de fornecer informaes valiosas para a pesquisa, indicou caminhos para eu obter dados e conhecer opinies que muito contriburam para a concluso deste estudo. Ao engenheiro Roberto Lopes de Castro, que me esclareceu muitas dvidas e me indicou muitas fontes de conhecimento sobre resinas.

iii

RESUMO

Esta dissertao descreve o estudo realizado para avaliar os impactos ambientais num processo de fundio de aos carbono, ligas e inox no que se relaciona ao uso de areia com resina fenlica uretnica e apresenta algumas propostas para reduzi-los. A escolha desse tema se deve ao fato de o principal impacto ambiental gerado numa fundio ser proveniente do descarte de areia resinada. A metodologia de trabalho envolveu o levantamento de dados tcnicos do processo de fundio, suas caractersticas, e de dados sobre as avaliaes de impactos ambientais dessa atividade. Durante o processo de fundio, para que os moldes tenham a resistncia mecnica necessria, eles so confeccionados com areia e resina. O descarte posterior desse material causa um impacto ambiental significativo. O processo de recuperao trmica tem por objetivo diminuir o descarte de areia resinada fenlica a nmeros prximos de zero. Esta pesquisa compara os impactos ambientais da fundio, sem o processo de recuperao trmica e com o processo de recuperao trmica da areia, em particular os que ocorrem no processo de calcinao da areia resinada, tais como gerao de gases para atmosfera, gerao de calor, uso de combustvel etc. Os resultados deste trabalho demonstram de forma quantitativa as vantagens e desvantagens dessa tecnologia. O trabalho apresenta ainda sugestes de usos alternativos da areia resinada descartada, tais como: a fabricao de blocos na construo civil, uso em asfalto etc. Palavras-chave: Resduos industriais, impactos ambientais, fundio

iv

ABSTRACT

This work aims to study, evaluate and present proposals for the reduction of environmental impacts in a process of carbon and stainless steel casting focusing on the sand use with phenolic resin. The choice of this focus is due to the main environmental impact generated in a casting to be proceeding from the drawn resin from sand discharge. The methodology adopted in this work includes collecting process data with characteristics of the casting and evaluation of environmental impacts in order to understand the casting process, the sand recovery process and later its use to evaluate the environmental impacts.During the casting process the molds confectioned with sand and resin, to give the desired mechanical resistance, cause significative environmental impact due to their discharge. The objective of recovery process is to diminish the drawn phenolic resin from sand discharge to zero level. Both the environmental impact that is with and without thermal recovery process are evaluated and compared, particularly in the process of calcination of the drawn resin from sand, such as, generation of gases for atmosphere, heat generation, combustible. Suggestions also are presented alternative uses. Besides the evaluation of the environmental impacts in a casting with and without the process of sand recovery, the result of this work shows quantitatively the advantages and disadvantages of this technology. Alternatives are also presented to discharges, in order to minimize the environmental impacts even with them. Keywords: Industrial waste, environmental impacts, foundry.

v

LISTA DE TABELASTabela 1 - Composio qumica de areia de slica Tabela 2 - Amostras para ensaio de classificao resduo Tabela 3 - Volumes gerados de areia resinada Tabela 4 - Volumes de areia calcinada resinada Tabela 5 - Custo mensal de descarte de areia resinada Tabela 6 - Caractersticas de controle da areia nova Tabela 7 - Caractersticas de controle da areia recuperada mecanicamente Tabela 8 - Caractersticas de controle da areia recuperada termicamente 31 42 45 46 47 65 66 66

vi

LISTA DE QUADROSQuadro 1 - Caractersticas gerais da slica Quadro 2 - Caracterstica resina fenlica uretnica - Parte 1 Quadro 3 - Caracterstica resina fenlica uretnica - Parte 2 31 34 34

vii

LISTA DE FIGURASFigura 1 - Vista de fundio Figura 2 - Forno de induo Figura 3 - Vista da fbrica Figura 4 - Centros de usinagem Figura 5 - Grfico de produo mundial de fundidos 1994 Figura 6 - Grfico de participao mundial de produo de fundidos 1994 Figura 7 - Grfico de produo de fundidos no Brasil por regio 1995 Figura 8 - Grfico de produo de fundidos no Brasil de 1990 a 2002 Figura 9 - Grfico de produo de fundidos no Brasil por tipo de liga 2001 Figura 10 - Grfico de distribuio setorial de fundidos no Brasil 1995 Figura 11 - Fluxo resumido processo de fundio - sem recuperao da areia Figura 12 - Fluxo resumido processo de fundio - com recuperao da areia Figura 13 - Esquema explicativo de modelo/caixa de macho Figura 14 - Macro fluxo do processo de fundio de ao Figura 15 - Exemplos de modelos e caixas de machos Figura 16 - Modelo em caixa Figura 17 - Fabricao do molde Figura 18 - Molde e modelo (momento do destacamento) Figura 19 - Pintura do molde Figura 20 - Molde e macho no momento do fechamento Figura 21 - Fuso material proveniente de sucata e ligas para atender as especificaes Figura 22 - Vazamento do metal lquido no molde Figura 23 - Desmoldagem Figura 24 - Reao da areia a base de slica durante vazamento Figura 25 - Esquema reacional de polimerizao da resina fenlica Figura 26 - Fluxograma - Caracterizao e classificao de resduos Figura 27 - Planta do sistema de recuperao de areia Figura 28 - Sistema de recuperao mecnica 24 25 30 32 41 61 62 11 11 12 12 13 13 14 15 15 16 17 17 18 20 21 22 22 22 23 23 24

Figura 29 - Sistema de recuperao trmica

63

viii

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABIFA ABNT AFS ANDES CBUQ CONAMA EPA VMP

Associao Brasileira de Fundio Associao Brasileira de Normas Tcnicas Unidade de medida para definio granulomtrica dos gros de areia American Foundry Society Banco Nacional de Desenvolvimento Econmico e Social Concreto betuminoso usinado a quente Conselho Nacional do Meio Ambiente Environmental Protection Agency Valor mximo permitido

SUMRIO

I II III IV V VI VII VIII 1 2 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3

DEDICATRIA AGRADECIMENTOS RESUMO ABSTRACT LISTA DE TABELAS LISTA DE QUADROS LISTA DE FIGURAS LISTA SMBOLOS E ABREVIATURAS CAPTULO 1 INTRODUO CAPTULO 2 REVISO BIBLIOGRFICA CAPTULO 3 CARACTERIZAO DO PROBLEMA Processo de fundio Descrio do processo produtivo Etapas do processo produtivo Confeco do ferramental Preparao do ferramental Moldagem/macharia Fuso e vazamento Desmoldagem Acabamento Tratamento trmico CAPTULO 4 - INSUMOS E RESDUOS DO PROCESSO E SEUS IMPACTOS AMBIENTAIS Principais insumos da fundio Principais impactos ambientais Resduos slidos Efluentes lquidos Emisses gasosas

i ii iii iv v vi vii viii 1 4 11 16 19 19 19 21 21 24 24 25