Recuperação de Manganês, Ferro Eletrolítico, Magnésio e Escória

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Fluxograma - Anexo

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

RECUPERAÇÃO DE MANGANÊS, FERRO ELETROLÍTICO, MAGNÉSIO E ESCÓRIA SILICATADA PROVENIENTES DE ESCÓRIAS SIDERÚRGICAS

por

Aderaldo Gomes de Souza Lima,

Eugênio Santos Minêu Rocha e

Laelson Dourado Ribeiro

Monografia apresentada para cumprimento parcial das exigências para conclusão do

curso de Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais na Indústria

Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola Politécnica

da

Universidade Federal da Bahia

1999/2000

Aprovada por:

Dirigente da Comissão Fiscalizadora

___________________________________

___________________________________

___________________________________


Escola Politécnica - Departamento de Hidráulica e Saneamento

AGRADECIMENTOS

Ao CEPED – Centro de Pesquisas e Desenvolvimento e a Gerdau S/A - USIBA pela

oportunidade de aprimoramento profissional e pelo apoio e incentivo no

desenvolvimento deste trabalho.

Ao PhD Francisco A . de Oliveira Neto pela discussão do tema para este trabalho e

pelas orientações iniciais.

A nossa orientadora Profa . Dra. Iara Brandão pelas orientações durante a execução

dos trabalhos.

A Sobremetal que por acreditar que o tratamento de escórias no Brasil deve ser

objeto de estudos, pesquisas e desenvolvimento, colaborou intensamente com a

execução deste projeto.

Ao Professor Dr. Asher Kiperstok, pelos incentivos, estímulos e orientações, as quais

foram de grandiosa importância para desenvolvimento deste trabalho.

As nossas famílias que apesar das nossas ausências em certos momentos

importantes de nossa vida, nos deram apoio, motivação e compreensão, que foram

fundamentais para a conclusão deste trabalho.

A todos aqueles que de uma maneira direta ou indireta colaboraram com a

elaboração e finalização deste estudo.



RESUMO

O atual ciclo de crescimento econômico está intimamente atrelado aos aspectos dos

passivos ambientais industriais e fortemente condicionados ao uso dos recursos

naturais de forma pouco eficaz. Torna-se imperativo a adoção de estratégias de

desenvolvimento industrial que contemplem alternativas tecnológicas para reduzir os

impactos dos resíduos ao meio-ambiente, e preservar os recursos naturais, sem

comprometer o crescimento da atividade econômica. Deve-se superar a adoção de

medidas mitigatórias para buscar a implementação de um modelo de atividade

industrial baseado na conservação de energia e na reciclagem de materiais. O ideal é

proporcionar o desenvolvimento industrial com gerações mínimas de resíduos

tentando utilizar cada vez mais processos tecnologicamente limpos.

A Indústria Siderúrgica a nível mundial utiliza-se de processos que tem gerado

diversos tipos de resíduos sólidos além de diversos efluentes líquidos e gasosos.

Visando aumentar sua competitividade além de adequar-se as legislações ambientais

a indústria siderúrgica tem desenvolvido diversos processos para aproveitar seus

resíduos e efluentes em que, os efluentes possam ser tratados como sub-produtos,

adquirindo valor comercial.

Este trabalho visa desenvolver alternativas para aproveitamento de forma mais eficaz

para o meio ambiente além de economicamente viáveis, dos componentes existentes

nas escórias gerada na Gerdau S. A. – USIBA durante a produção de aço carbono

comum em forno elétrico, e na escória produzida na Eletrosiderúrgica Brasileira S.A. –

SIBRA, estas empresas estão localizadas na cidade de Simões Filho, que integra a

região metropolitana da cidade de Salvador capital do Estado da Bahia.

Atualmente a escória gerada na USIBA (cerca de 9000t/mês) é utilizada como sub-

base para rodovias e a escória gerada na SIBRA (cerca de 15000 t/mês) tem sido

usada como material para aterro industrial.



ABSTRACT

The current cycle of economical growth is intimately linked to negatives impacts on

the environment from the industrial activities besides the massive amount of waste it

generates in addition to strongly conditioned to the misuse of the natural resources. It

becomes imperative the adoption of strategies for the industrial development that

contemplate technological alternatives to reduce the impacts of the residues to the

middle-environment, and to preserve the natural resources, without affecting the

economical activity growth.

The adoption of mitigation measures as the main strategy to handle the residues

should be replaced by the execution of an industrial activity model, based on the

conservation of energy and the recycling of materials. The goal is to reach the

industrial development with a minimum generation of residues using a process that is

technologically clean and cleaner.

The Metallurgical Industry in the world has been using processes that generate

several types of solid residues as well as liquids effluents and gaseous emissions.

Seeking not only to increase its competitiveness but to adapt the industrial process to

the environmental legislation, as well, the metallurgical industry has been developing

several processes to take advantage of its residues and effluents where those

effluents can be treated as sub-products, acquiring commercial value.

The slags generated in GERDAU S. A. - USIBA (about 9000t / month) during the

production of common steel carbon in electric furnace are used as sub-base for

highways and the slags generated in Eletrosiderúrgica Brasileira S.A.-SIBRA (about

15000 t/month) are used as a material for industrial embankment.

This work tries to develop alternatives routes for reusing these byproducts, seeking

more effective processes not only for the industries but mainly for the environment;

While maintaining these alternative procedures economically viable.

Both companies, Gerdau and Sibra, are located in Simões Filho, a city, that integrates

the metropolitan area of Salvador city, the capital of the State of Bahia.

ÍNDICE

A. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1

B.IMPORTÂNCIA DO FERRO E DO MANGANÊS NAS ESCÓRIAS SIDERÚRGICAS4

B.1. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS E FÍSICAS....................................................... 4

B.2. ÍNDICES DE GERAÇÃO .................................................................................... 7

C. PROCESSAMENTOS DE ESCÓRIAS SIDERÚRGICAS DE ACIARIAS................. 7

C.1. TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DE ESCÓRIA .......................................... 9

C.1.1 RESFRIAMENTO........................................................................................... 10

C.1.2 RECUPERAÇÃO DO METAL ........................................................................ 11

C.1.3 BRITAGEM E PENEIRAMENTO..................................................................... 12

C.1.4 ARMAZENAMENTO ........................................................................................ 12

C.1.5. TRANSPORTES .............................................................................................. 12

C.2. CUSTOS DE PROCESSAMENTO DE ESCÓRIA............................................ 13

C.3. RELAÇÕES NA INDÚSTRIA DE ESCÓRIA..................................................... 14

C.4. ESCÓRIAS DE ACIARIAS ELÉTRICAS ........................................................... 16

D. ASPECTOS AMBIENTAIS, REGULAMENTAÇÕES, NORMAS E PROCESSAMENTO NO BRASIL .............................................................................. 17

D.1 ASPECTOS AMBIENTAIS .................................................................................. 17

D.2 - REGULAMENTAÇÕES E NORMAS.................................................................. 20

D.3 - PROCESSAMENTO NO BRASIL ...................................................................... 24

D.3. 1 - MOTIVAÇÕES DO MERCADO DE ESCÓRIA............................................... 25

D.3.2. – REUTILIZAÇÃO/RECICLAGEM DE ESCÓRIA DE ACIARIA ....................... 27

D.3.3- FATORES ECONÔMICOS .............................................................................. 28

D.3.4. – OUTRAS MOTIVAÇÕES............................................................................... 32

E. FLUXOGRAMA PARA OBTENÇÃO DAS ESCÓRIAS DO MANGANÊS NA SIBRA E DO FERRO NA USIBA............................................................................................ 36

E.1 – DIAGRAMA DE PRODUÇÃO DA SIBRA .......................................................... 36

E.2. - DIAGRAMA DE PRODUÇÃO DA USIBA........................................................ 38

F - TRABALHO EXPERIMENTAL.............................................................................. 39

F.1. – LOCAL DO DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA E OBJETIVOS: ................ 39

F.2 APRESENTAÇÃO DO TRABALHO..................................................................... 41

F.3. TESTES PRÁTICOS EM LABORATÓRIO ....................................................... 47

F.3.1. AMOSTRAS DOS 3 BAGS INDIVIDUAIS......................................................... 47

F.3.2. MATERIAL DA CAÇAMBA: ............................................................................ 51

F.4. TESTES NA MESA VIBRATÓRIA ...................................................................... 53

F.5. SEPARAÇÃO MAGNÉTICA .............................................................................. 67

F.6. TESTE DE LIXIVIAÇÃO ÁCIDA ( 1A . ETAPA )................................................ 70

G . CARACTERIZAÇÃO DAS ESCÓRIAS PROVENIENTES DA USIBA................... 73

G.1. ANÁLISE QUÍMICA DAS ESCÓRIAS................................................................. 73

G.2. TESTE DE LIXIVIAÇÃO ÁCIDA ( 2A . ETAPA ): ................................................. 76

H. AVALIAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS................................................ 83

I. CONCLUSÕES........................................................................................................ 88

J. RECOMENDAÇÕES:............................................................................................. 90

K. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 92

L. ANEXOS................................................................................................................. 94

RECUPERAÇÃO DE MANGANÊS, MAGNÉSIO, FERRO E ESCÓRIA SILICATADA PROVENIENTES DE ESCÓRIAS SIDERÚRGICAS:

A. INTRODUÇÃO

O atual ciclo de crescimento econômico está intimamente atrelado aos aspectos dos

passivos ambientais industriais e fortemente condicionados ao uso dos recursos

naturais de forma pouco eficaz. Torna-se imperativo a adoção de estratégias de

desenvolvimento industrial que contemplem alternativas tecnológicas para reduzir os

impactos dos resíduos ao meio-ambiente, e preservar os recursos naturais, sem

comprometer o crescimento da atividade econômica. Deve-se superar a adoção de

medidas mitigatórias para buscar a implementação de um modelo de atividade

industrial baseado na conservação de energia e na reciclagem de materiais. O ideal

é proporcionar o desenvolvimento industrial com gerações mínimas de resíduos

tentando utilizar cada vez mais processos tecnologicamente limpos.

As indústrias Gerdau + Sibra, ambas na RMS, Simões Filho, funcionando com base

neste velho paradigma, produzem juntas 24 mil tons / mês de escórias metálicas, as

quais estão sendo utilizadas para pavimentação e aterros sanitários. Visando a

geração de alternativas para este problema, este trabalho de pesquisa baseou-se na

utilização de clássicos processos de separação e classificação de bens minerais que

podem ser empregados no tratamento de diversos resíduos sólidos. A recuperação

de compostos de interesse econômico podem ser obtidos através de sucessivas

e/ou alternadas etapas de processamento físicos dependendo da natureza e

composição dos resíduos. Os princípios físicos e químicos da extração de metais

são geralmente empregados ao processamento de resíduos sólidos. As

características físico-químicas de diversos compostos mineralógicos presentes nos

resíduos sólidos e seus riscos ambientais correlatos, são fatores determinantes ao

emprego destas técnicas.

Desse modo os elementos básicos dos processos minerais devem ser utilizados

adequando-se às peculiaridades de tamanho, formato e outras propriedades dos

resíduos.

1

Sabe-se também que o resíduo tem valor agregado nulo antes de reciclado. Por

outro lado, tem a vantagem de possuir igualmente custo extrativo nulo se comparado

ao custo de extração do produto primário que seu reciclado irá substituir.

Com isso a tecnologia de reciclagem do resíduo deve ter custo e complexidade no

máximo igual a do beneficiamento do produto primário, visando a competitividade

econômica. Torna-se portanto imperativo viabilizar-se a aplicação de tecnologias

modernas e eficazes na recuperação de metais contidos nas Escórias mencionadas.

Jena e Brocchi (1), expõem uma abrangente revisão do emprego de técnicas de

pirometalurgia e hidrometalurgia ao tratamento de resíduos sólidos (escórias) da

indústria metalúrgica.

A NBR 5019/82 define escória como sendo um produto líquido ou pastoso produzido

durante operações pirometalúrgicas, geralmente contendo sílica, que se torna sólido

a temperatura ambiente.

Desse modo os elementos básicos dos processos minerais devem ser utilizados

adequando-se as peculiaridades de tamanho, formato e outra propriedades dos

resíduos.

O nosso trabalho será realizado através das seguintes etapas de processamento

(ver fluxograma em anexo):

♦ Moagem;

♦ Classificação;

♦ Beneficiamento em mesa vibratória;

♦ Separação magnética;

♦ Lixiviação ácida em duas etapas;

♦ Beneficiamento do magnésio;

♦ Beneficiamento do manganês em solução;

♦ Beneficiamento do ferro em solução.

Os produtos que poderão ser obtidos como resultado deste trabalho são os

seguintes:

Finos de escória para aplicação na industria cerâmica; 2

Liga de Manganês e Manganês eletrolítico para uso na fabricação de aços

ligados;

Ferro eletrolítico para uso na fabricação de pilhas;

Magnésio para ser utilizado na fabricação de fertilizantes fosfatado e/ou na

indústria como magnésio metálico;

Escória silicatada para uso na indústria agrícola (fertilizantes ou corretivos de

solo).

Para a obtenção destes produtos deverá ser usado como reagente o HCl (Ácido

Clorídrico) que é efluente das empresas do Pólo Petroquímico de Camaçari, o qual

atualmente é neutralizado e descartado na CETREL – Central de Tratamento de

Efluentes Líquidos em Camaçari – Bahia.

Sabe-se que o gerenciamento ambiental pode ser definido como a integração de

sistemas organizacionais e programas a fim de permitir:

• Controle e redução dos impactos no meio ambiente devido a operações e

produtos;

• Cumprimento das leis e normas ambientais;

• Desenvolvimento e uso de tecnologias apropriadas para minimizar ou eliminar

resíduos industriais;

• Monitoramento e avaliação dos processos e parâmetros ambientais;

• A eliminação ou redução dos riscos ao meio ambiente;

• A utilização de tecnologias limpas com o objetivo de minimizar os gastos de

energia e materiais;

• A melhoria do relacionamento com a comunidade e o governo;

• A antecipação de questões ambientais que possam causar problemas ao meio

ambiente, particularmente a saúde humana.

Como pode ser visto o trabalho proposto se interrelaciona com todos os aspectos

importantes da Gestão Ambiental, desta forma, não basta apenas falar-se em

tecnologia, mas sim, em tecnologias limpas que é conseguida através da

3

implementação de estratégias tecnológicas inovadoras baseadas na procura da

Ecoeficiência .

B. IMPORTÂNCIA DO FERRO E DO MANGANÊS NAS ESCÓRIAS SIDERÚRGICAS

A indústria siderúrgica mundial tem grande importância para o desenvolvimento

geral das nações, por que a mesma é a responsável pela produção de aço, material

cujo o uso é indispensável em diversos outros setores industriais.

A nível mundial a produção de aço têm atingido o valor de 800 milhões de toneladas

por ano dos quais o Brasil produz cerca de 27 milhões de toneladas por ano sendo o

oitavo maior produtor mundial.

A produção de qualquer tipo de aço só pode ser feita com a adição de materiais que

adequem a composição química do mesmo aos requisitos de qualidade

especificados pelos clientes. Entre os diversos tipos de materiais adicionados ao

aço, chamados de ferro-ligas, está o manganês, material que confere ao aço as

imprescindíveis qualidades de maior dureza e resistência ao atrito.

Tanto a produção de aço, como a produção de ferro-ligas a base de manganês,

durante os seus respectivos processos de produção, geram obrigatoriamente

diversos sup-produtos, sendo o principal deste as escórias.

As escórias são materiais cuja a composição química é constituída essencialmente

por óxidos tais como MnO, SiO2, CaO, MgO, Al2O3, P2O5, Na2O, K2O, FeO, além de

enxofre.

Segundo Resende e D’Abreu (2), na indústria siderúrgica as escórias representam

cerca de 75% do total de resíduos sólidos.

B.1. Características Químicas e Físicas A escória é gerada durante a produção no forno elétrico a arco (FEA). As

características da escória, como a densidade, porosidade e granulometria, são

influenciadas pela composição química e pelo método utilizado no resfriamento da

mesma.

4

Além disso, outros elementos afetam as características da escória tais como:

variações nas matérias primas, agentes contaminantes presentes na sucata

metálica, e requisitos específicos dos diferentes países com relação à produção de

ferro e aço. Ainda que, tendo em vista estas variações, seja difícil estimar a

composição da escória em cada país, uma faixa de composições (excluindo metal

incrustado), baseada em diversas fontes é apresentada na Tabela 1 para a escória

de aciaria geradas em alguns países .

5

Tabela 1 - Composição Química das Escórias de Aciaria (%)

Composição EUA UK Fran ça Alemanha Itália Japão Coréia Brasil

Óxido de Cálcio 35-45 36-46 40-50 24-53 35-45 26-45 35-45 28-50

Óxido de Magnésio 4-8 4-8 2-8 1-7 4-8 5-7 4-8 4-17

Dióxido de Silício 11-15 10-15 10-15 10-18 11-15 17-14 11-15 8-25

Óxido de Alumínio 6-10 1-3.5 1-2 1-9 6-10 1-13 6-10 0,8-13

Óxidos de Ferro 15-25 18-24(a) 15-25 14-30(a) 15-25 17-22 15-25 10-28(a)

Óxido de Manganês ND ND ND 2-8 ND 5-8 ND ND

Enxôfre (total) ND 0,1-0,2 ND ND ND 0,07-0,09 ND ND

Basicidade(b) >3 2,7-5,4 2,8-5,8 1,5-5,4 >3 2,2-3,1 >3 3,0-3,8

Fontes: USS 1985 e Featherstone 1998, Steel Slag Technical Committee, 1996; British Steel Plc, 1999; Centre Technique des

Producteurs de Laitiers, 1999; Merkblatt fur die Verwertung von Eisenhuttenschlacke im Strabenbau, 1998; ENCOSTEEL, 1997;

Nippon Kokan, 1981; Nippon Slag Assoc., 1997; Korean Iron and Steel Association, 1999; POSCO, 1999; USS, 1985;

Featherstone, 1998; estimativa da Arthur D. Little

ND= Não Disponível ferro total estimativa da Arthur D. Little baseada na composição; basicidade definida como (CaO+MgO)/SiO2 O teor de óxidos de ferro na escória de aciaria promove mais elevada dureza e densidade para o material.

6

A escória granulada tem uma estrutura química vitrificada (glass-like) com tamanho

de partículas uniforme (<1/8”) e densidade na faixa de 800 a 1.400 kg/m3. Escória

pelotizada é uma forma de escória granulada resfriada rapidamente, com qualidade

amorfa polida e uma faixa mais ampla de tamanhos de partículas (até ¾”). Este tipo

de escória é especialmente adequado para uso como agregado leve ou como

matéria prima para cimento de escória.

O método de resfriamento para a escória de aciaria elétrica usa como fluido frio o ar

atmosférico (>2400 kg/m3) e a densidade específica (>3) se devem ao elevado teor

de ferro, que faz com que a escória de aciaria seja dura e densa.

B.2. Índices de Geração A quantidade de escória gerada na produção siderúrgica é altamente variável e

depende principalmente das matérias primas alimentadas no forno e do tipo de

forno. A produção de escória não é informada rotineiramente na maioria dos países.

Usualmente, a quantidade de escória produzida é estimada pela quantidade de aço

e gusa produzidos e por taxas médias de geração de escória.

Nos fornos de aciaria, os índices de geração bruta de escória apresentam variação

mais ampla, porque são influenciados também pelo tipo de aço produzido. Na média

geral temos: conversores LD: 153 kg/t de aço bruto (de 105 até 224 kg/t); fornos

elétricos a arco: 127 kg/t de aço bruto (de 98 até 157 kg/t).

É importante notar que a produção bruta de escória não é necessariamente a

mesma que a produção líquida de escória porque os valores da produção bruta

representam a quantidade de escória vazada do forno, incluindo metal incrustado.

Depois da recuperação do metal, o resíduo final de escória pode ser reduzido

significativamente.

C. PROCESSAMENTOS DE ESCÓRIAS SIDERÚRGICAS DE ACIARIAS

Hoberg (3), cita que o tratamento físico dos resíduos industriais com base nos

princípios do processamento de minérios caracterizam-se pela economia e

praticidade de aplicação. Técnicas de classificação, podem ser empregadas na

concentração de metais de interesse ou na remoção de compostos ou metais tóxicos

7

e outras impurezas, à partir das diferenças de tamanho das partículas ou densidade

dos diversos constituintes de um resíduo sólido. Estes processos são operados em

meio líquido com emprego de equipamentos classificadores, tais como jigs e

ciclones. Já Toda (4), acrescenta que a extração de certos metais não ferrosos de

pós gerados durante a fabricação de aços especiais em fornos elétricos já é

praticada em escala industrial através do emprego de hidrociclones.

Beneficiamento ou tratamento de minérios ou de escórias consiste de operações

aplicadas aos bens minerais visando modificar a granulometria, a concentração

relativa das espécies minerais presentes ou a forma, sem contudo modificar a

identidade química ou física dos minerais ou metais. Há, no entanto, certos autores

que defendem que é um processamento no qual os minerais podem sofrer até

alterações de ordem química resultantes de simples composição térmica ou mesmo

de reações típicas geradas pela presença do calor.

Segundo Gilchrist (5), alguns métodos de reciclagem de pós e finos gerados nos

processos metalúrgicos, baseiam-se na aplicação de técnicas de aglomeração, tais

como as de pelotização e sinterização.

Segundo opinião de Maczek (6) e Anon(7), uma grande quantidade destes

processos industriais empregam fornos rotativos voltados a metalização de finos

siderúrgicos pelotizados enquanto que outros métodos produtivos empregam a

redução de pós e finos metalúrgicos em fornos elétricos para a produção de ferro-

ligas.

As práticas hidrometalúrgicas, segundo Barbosa e Jena (8), estão geralmente

associadas ao tratamento de complexos resíduos industriais. Alguns processos

tratam da recuperação de certos metais através de técnicas de lixiviação.

8

Tabela 2 - Propriedades principais :

Propriedades Aplicações Correspondentes

Resistência à carga /

compressão Concreto / asfalto / lastro / bases de estrada

Durabilidade da resistência Concreto / asfalto/lastro / bases de estrada

Drenagem livre Lastro / bases de estradas / preparação de terrenos

Partículas angulares

interligadas Concreto / asfalto / lastro

Resistência à derrapagem Concreto / asfalto

Inércia bases de estradas / preparação de terrenos

Basicidade / CaO contido Cimento / uso agronômico

Teor de P2O5 solúvel Uso agronômico / fertilizantes

C.1. Técnicas de Processamento de Escória O IBS (9) através da Figura 1 ilustra os vários passos do processamento da escória

de aciaria. Estes passos incluem vazamento, resfriamento, recuperação de metal,

britagem, peneiramento, armazenamento, e transporte.

Resfriamento Recuperação

de Metal

Britagem Peneiramento Estocagem e

Cura

Transporte Aplicações

• Bases de Estrada

• Asfalto • Enchimento • Reciclagem • Outros

Metal Reuperado

>150mm

Escória Aciaria

9

* Outras aplicações para escória de aciaria incluem: lastro ferroviário, tratamento de

esgoto, condicionamento de solo, e controle de gelo/neve nos países do hemisfério

norte.

C.1.1 Resfriamento

Três tipos de escória podem ser gerados, dependendo do método de resfriamento

utilizado:

Resfriada ao Ar, Expandida e Granulada (inclusive pelotizada)

A escória resfriada ao ar é formada pelo resfriamento lento da escória num poço

ao ar livre. Após sua solidificação, ela pode ser ainda mais resfriada pela adição de

água. A escória expandida é obtida pelo rápido vazamento da escória fundida em

poços de parede inclinada molhados no fundo, de forma a permitir que o vapor

penetre na escória enquanto líquida. Máquinas podem ser usadas para misturar a

escória com a água. O vapor e o ar aumentam a porosidade da escória, tornando o

agregado bastante leve. A escória granulada é produzida pelo resfriamento rápido

(ou têmpera) da escória líquida numa estrutura química vitrificada (glass-like). Jatos

d'água em alta pressão são lançados diretamente na saída da escória fundida. A

escória e a água são misturadas numa razão de 1 parte de escória para 6-10 partes

de água por massa (Levy, 1998). A escória pelotizada é uma variação da escória

granulada, na qual água corrente, num tambor rotativo, é utilizada para atomizar a

escória. A escória granulada é então empilhada para posterior transporte.

Os custos de processamento da escória (custos de capital e operacional), sua

demanda e valor de mercado, e outros fatores (como necessidade de espaço e

questões ambientais), afetam a decisão em relação ao tipo de escória a ser

produzido. As escórias resfriada ao ar e expandida são simples e baratas de

produzir, enquanto a escória granulada requer um elevado investimento de capital

devido ao custo dos equipamentos de granulação e controle de poluição. Os custos

de capital associados à pelotização de escória são menores do que os dos sistemas

de granulação, mas ainda assim são significativamente maiores do que os custos

para a produção de escória resfriada ao ar ou expandida.

10

A escória resfriada ao ar é adequada para uma série de aplicações como agregado,

enquanto os mercados para escórias expandida e granulada (inclusive pelotizada)

são limitados. A escória expandida pode ser usada em produtos leves de concreto.

Muito poucos outros agregados podem competir com as qualidades oferecidas pela

escória expandida e por isto este é considerado um nicho especial e o valor médio

de mercado é muito maior (freqüentemente 2 ou 3 vezes maior) do que o da escória

resfriada ao ar. A escória granulada é tipicamente usada como substituto parcial

para o clinquer de cimento Portland auferindo alto preço devido às propriedades

hidráulicas de escória e ao custo de operação do forno de clinquer. Como resultado,

o valor médio da escória granulada é significativamente maior do que o da escória

resfriada ao ar.

C.1.2 Recuperação do Metal

Depois que escória de aciaria está fria ela é fragmentada para recuperação do metal

incrustado. A maior parte do metal incrustado solidifica-se no fundo do pote de

escória. As peças maiores de metal serão separadas da escória solidificada e

britadas até pedaços (tamanhos) adequados para os procedimentos seguintes. Para

complementar a operação, a escória resfriada e o metal solidificado são

fragmentados pelo choque de uma bola de ferro fundido de 10 a 12 t de peso. Esta

bola (“drop ball”) pode estar ou pendurada por cabos do guindaste ou pode ser

deixada cair livremente quando o eletroímã que prende a bola no guindaste é

desenergizado.

A fração metálica é então extraída pela ação de uma série de tambores magnéticos,

peneirada, e então reciclada para altos fornos, fornos de aço ou para sinterização

em função da granulometria e do teor de metal contido. Peças com granulometria

menor que 150 mm são tipicamente de reciclagem em altos fornos, enquanto as de

maior tamanho são recicladas nos fornos de aciaria.

11

C.1.3 Britagem e Peneiramento

Britagem – pode ser definida como o conjunto de operações que objetiva a

fragmentação das escórias provenientes dos fornos elétricos levando-as a

granulometria compatíveis para a utilização direta ou para posterior processamento.

A britagem pode ser considerada como um dos primeiros estágios no

processamento de escória utilizando equipamentos apropriados para a redução de

tamanhos convenientes ou para a liberação de metais associados.

Peneiramento – é a separação de um material em duas ou mais classes, estando

estas limitadas a uma superior e outra inferior. O material retido na tela da peneira é

denominado oversize e o passante undersize

C.1.4 Armazenamento

As escórias de aciaria não recicladas na própria usina são normalmente estocadas

por um período de tempo antes de serem transportadas para seu destino final ou

reutilização. Este período de cura é necessário especialmente para a escória a ser

utilizada em aplicações definidas, para permitir sua pré-expansão, tendo em vista a

mudança de fase do silicato de cálcio e a hidratação da cal livre.

C.1.5. Transportes

A imensa maioria da escória é transportada por caminhões. No entanto, em alguns

casos, como para regiões que não dispõem de oferta local de escória nem de

materiais alternativos, pode ser econômico transportar a escória por maiores

distâncias por ferrovia ou hidrovia. De modo geral, o transporte de escória por

caminhão é econômico dentro de um raio de 50 milhas (80 km). O transporte por

ferrovia torna-se prático para distâncias maiores que 100 milhas (160 km) e o

transporte por hidrovias só se mostra econômico para grandes volumes e distâncias

longas ou para plantas localizadas junto a vias navegáveis.

12

C.2. Custos de Processamento de Escória

Para a escória resfriada a ar ou expandida os custos de capital requeridos para o

resfriamento são usualmente modestos uma vez que os investimentos são limitados

à implantação do poço de escória. O espaço requerido para o resfriamento e

estocagem de escória resfriada a ar e expandida é considerável e pode ser proibitivo

em algumas localizações. Alem disso, devido à natureza abrasiva da escória, o

equipamento de manuseio tem um custo de manutenção elevado. A vida do

equipamento é encurtada quando este é utilizado para separar pedaços de escória

que ficaram unidos durante o resfriamento e o vapor liberado durante a escavação

da escória resfriada cria uma atmosfera ácida que contribui para corroer o

equipamento. As operações de separação de metais, ajuste de tamanho e

carregamento associados com as escórias resfriadas a ar e expandidas, consistem

de equipamentos utilizados em operações de pedreiras e recuperação de terrenos e

não são altamente especializados.

Do ponto de vista econômico, considera-se que o custo envolvido na produção da

escória é devido à moagem , esta pode ter custo modesto porque o material tem

possibilidade de ser colocado no moinho já na forma granular. No entanto, este

processo é muito mais complicado e caro que a moagem do calcário , porque o

silício é muito abrasivo. Martelos e peneiras dos moinhos tem que ser feitos com

ligas especiais de aço e o desgaste obriga a trocas constantes. Por isto, o custo da

escória acaba sendo mais alto que o do calcário, porém os caminhões que levam

carvão às siderúrgicas são originários do cerrado e podem trazer escórias no

retorno, tornando o frete bem mais barato.

No entanto, a escória, tal como obtida atualmente, tem baixa solubilidade no solo, e

a correção deste fato via a sua moagem é muito onerosa, o que limita fortemente a

sua aplicação. Porém, quando a escória é resfriada bruscamente, tanto o Ca quanto

o Mg são obtidos na forma de compostos mais solúveis, o que melhora

sensivelmente o seu valor agronômico, além da sua mobilidade. Ainda assim, como

o material concorrente é o calcário, cujo preço é relativamente baixo e tem

ocorrências geograficamente bem distribuídas, há, similarmente, alguma limitação

de mercado, se bem que menos acentuada do que no caso da aplicação da escória

como agregado.

13

C.3. Relações na Indústria de Escória São três os agentes primários na indústria de escória:

Usinas siderúrgicas

Processadores de escória

Consumidores de escória.

Embora as técnicas requeridas para o processamento de escória não sejam

especializadas, sua aplicação não é relevante para as usinas, face às exigências da

própria produção de aço, prioridade natural das siderúrgicas. Consequentemente, as

empresas siderúrgicas terceirizam os serviços para companhias processadoras de

escória, incluindo manuseio, processamento e distribuição. De maneira a minimizar

manuseio e transporte de material, as instalações dos processadores de escória são

normalmente localizadas no terreno da própria usina siderúrgica.

Em geral o processador de escória cobra um valor em US$/tonelada para o

manuseio de escória na usina, inclusive seu deslocamento do forno para a área de

processamento, para seu resfriamento, granulação, e pela recuperação de metal. O

metal recuperado pode ser vendido de volta às usinas siderúrgicas, por um preço

pré-determinado, normalmente ligeiramente inferior aos preços de mercado da

sucata ferrosa. O processador é também responsável pela britagem e peneiramento

da escória antes de sua venda ao consumidor.

O processamento de recuperação de metálico e o peneiramento (quando efetuado)

das escórias de aciaria são realizados por terceiros contratados, ou empresas

especializadas, como no caso da SOBREMETAL e outras.

Na maioria das situações, o processador prepara a escória para atender as

especificações do consumidor de maneira a evitar manuseio desnecessário do

material. Entretanto, no caso de algumas aplicações especiais, o consumidor pode

precisar proceder a novos processamentos da escória antes de utilizá-la: é o caso,

por exemplo, do produtor de lã mineral que precisa refundir a escória e de usuários

que moem a escória antes de seu uso final.

Processador e consumidor da escória podem trabalhar intermitentemente (por

pedido) ou em base continuada (contrato). Por exemplo, seja o potencial consumidor

um empreiteiro de obras contratado para construir uma estrada estadual, este 14

consumidor vai consultar processador local com oferta de tipo de escória adequado

às suas necessidades. Normalmente, o consumidor visita as instalações do

processador para verificar seu estoque e, caso a granulometria da escória não

atenda às especificações do Estado contratante, este poderá determinar ao

processador para proceder a britagem e peneiramento adicionais. Por sua vez, um

fabricante de cimento pode assinar contrato com um processador estabelecendo

compras de quantidades determinadas de escória por um período (número de anos)

também estipulado no contrato.

15

C.4. Escórias de Aciarias Elétricas Segundo o IBS (13), as escórias de aciaria elétrica são geralmente vazadas no chão

ou em potes de escória, de onde são transportadas até galpões fechados ou áreas

abertas com baias para o resfriamento ao ar.

A fragmentação da escória se dá por boleio no guindaste e separação de grandes

placas de metálico por eletroimã. Segundo o IBS(9) a planta de separação

magnética e granulométrica da maioria das usinas brasileiras apresentam o seguinte

fluxograma:

TAMBOR MAGNÉTICO

CORREIA TRANSPORTADORA

metálico escória

desmetalizada

ESCÓRIA

GRADUADA

“METÁLICOS” Peneiras

Peneiras

ESCÓRIA

BRUTA

O custo do processamento da escória de aciaria, no Brasil, inclusive com graduação,

varia de usina para usina siderúrgica, mas os indicativos discutidos nas próprias

usinas e com a SOBREMETAL permitem admitir uma faixa de US$0,64 a 1,80/t.

Este valor dobra quando a britagem ou moagem em moinho de martelos é incluída

no processo. A este custo de processamento caberia adicionar o custo da

estocagem do material “cura” ou “expansão”, até que possa ser utilizado nas

aplicações em pavimentação de estradas.

16

Para os demais países, o procedimento de preparação de escória de aciaria é

similar ao realizado no Brasil, mas britagem e peneiramento (granulação) são

comumente praticados e, para determinados usos, a moagem em moinho de

martelos ou de bolas também é processada.

Os preços obtidos variam desde níveis desprezíveis (inferiores a US$ 1,00/t) quando

o material é utilizado para enchimento de terrenos (aterros): caso de Japão e Coréia

do Sul, que destinam 50% da escória de aciaria geradas para este fim, e também de

França país onde o consumo de escória de aciaria é restringido. Na venda de

escória de aciaria para pavimentação de estradas, produção de asfalto,

condicionamento de solos, a faixa de valores FOB obtidos é a seguinte, em US$/t:

EUA CANADÁ ALEMANHA

3,00 – 4,00 1,00 – 4,00 4,00 – 8,50

Fonte: IBS (9)

D. ASPECTOS AMBIENTAIS, REGULAMENTAÇÕES, NORMAS E PROCESSAMENTO NO BRASIL

D.1 Aspectos Ambientais Os impactos ambientais causados pelas empresas de mineração são notórios. De

maneira geral, o efeito da mineração sobre o meio-ambiente, considerando-se desde

a lavra até o tratamento de minério, é perceptível sentir, sobretudo, no meio físico

(fisiografia da região de lavra) e sobre a qualidade do meio (biota). A deposição de

rejeitos, a lavra predatória, a capacitação de água e os efluentes são alguns dos

problemas enfrentados nas minerações.

Brum (10), destaca que embora o Estado da Bahia seja o 4o produtor de bens

minerais no cenário nacional, existem nele poucos estudos ou dados sobre os

impactos no meio ambiente causados pela mineração e pelas industrias dela

dependentes, principalmente as metalúrgicas e de cerâmicas.

17

O desenvolvimento de alternativas tecnológicas para o aproveitamento de

determinados resíduos do setor mineral, pode resultar em aplicações de real

interesse econômico, com a recuperação de concentrados minerais importantes para

a industria metalúrgica e química.

A aplicação de técnicas de processamento mineral no tratamento de resíduos

sólidos, são eficazes na recuperação de certos metais, na adequação química e

física dos resíduos, visando sua reciclagem no processo industrial, na remoção de

metais tóxicos e para a obtenção de matérias-primas secundárias de ampla

aplicação e uso em diversos processos industriais.

O tratamento físico dos resíduos industriais com base nos princípios do

processamento de minérios, caracterizam-se pela economia e praticidade de

aplicação. Técnicas de classificação podem ser empregadas na concentração de

minerais de interesse ou na remoção de compostos tóxicos e outras impurezas, a

partir das diferenças de tamanho de partículas ou densidade dos diversos

constituintes de um resíduo sólido. Estes processos são operados em meio líquido,

com emprego de equipamentos classificadores, tais como, jigs e hidrociclones.

Os resíduos sólidos da metalurgia extrativa, dos metais ferrosos e não-ferrosos,

dentre estes, escórias metalúrgicas, pós de alto fornos e de fornos elétricos, carepas

e rejeitos, são alvos da constante aplicação de tecnologias convencionais, baseada

em técnicas de tratamento mineral, de pirometalurgica e/ou hidrometalurgica.

A preocupação com a reciclagem de materiais, não incorporados ao produto final de

uma indústria, constitui questão fundamental para os objetivos de desenvolvimento

sustentável de qualquer país. Em todo o Mundo, a Siderurgia é destacada como

setor industrial que gerencia, de forma satisfatória, os co-produtos, subprodutos e

resíduos gerados, reciclando-os no seu processo produtivo ou encontrando

aplicações que viabilizem a utilização dos materiais, em vez de sua simples

disposição.

No caso específico das escórias siderúrgicas geradas nos processos de fornos

elétricos a arco empregados na fusão e refino do aço, as usinas siderúrgicas

beneficiam a escória vazada dos fornos, de forma a adequá-la a diversas utilizações,

especialmente em segmentos da Construção Civil.

18

Na quase totalidade da utilização da escória, ela substitui recursos naturais não

renováveis, principalmente minérios cuja exploração impacta o meio-ambiente, seja

pela emissão de poeiras associada a seu processamento, seja pela contaminação e

assoreamento de cursos d’água próximos.

As crescentes preocupações ambientais mundiais quanto ao superaquecimento da

Terra ou ao buraco na camada de ozônio da atmosfera, resultarão certamente na

imposição de medidas restritivas ou imposição de taxas aos consumidores de

combustíveis e emissores de CO2. Eventos ou ações como o Protocolo de Kyoto

podem impactar diversos mercados potenciais da escória, por exemplo: a indústria

de cimento é uma das maiores fontes de emissão de dióxido de carbono (CO2). Uma

forma de reduzir essas emissões de CO2 nas fábricas de cimento seria substituir

parte da produção de clinquer pelo uso mais intensivo de escória.

Nas condições da indústria de cimento brasileira, a substituição de 60% do clinquer

por escória de alto forno, permite uma redução de CO2 da ordem de 494 kg/t de

cimento. E substitui o consumo de 1 t de calcário por cada tonelada de cimento

produzida ( 60% x 1,8 t / t).

São pelo menos quatro as vantagens de utilização de resíduos, especificamente da

escória, para as aplicações em que este material apresenta propriedades que a

fazem competir com recursos naturais:

A primeira e mais visível das contribuição ambiental da reciclagem, é a preservação

de recursos naturais, substituídos por escória, prolongando a vida útil das reservas

naturais e reduzindo a destruição da paisagem, flora e fauna.

A redução do volume de aterros, que nem sempre é considerada quando se analisa

o impacto ambiental da reciclagem. Disposição em pilhas e aterros concentram

substâncias químicas que aumentam o potencial de contaminação do lençol freático.

Ainda mais, dada a escassez cada vez maior de áreas para disposição, as pilhas e

aterros acabam por causar incômodos às comunidades vizinhas.

A utilização de resíduos muitas vezes permite a redução do consumo energético

para a produção de um determinado bem, porque muitas vezes os materiais já

incorporaram energia. Este é o caso da utilização da escória de alto forno e da cinza

volante como aglomerante na fabricação de cimento.

19

Ela muitas vezes permite também a redução da poluição emitida. No caso da

utilização de escória como adição ao cimento ocorrem ganhos tanto pela redução do

CO2 emitido conforme a reação seguinte:

CaCO3 → CaO + CO2

Regulamentações governamentais podem aumentar significativamente a quantidade

de escória e os mercados onde ela pode ser usada. Para isto, é preciso não

designar a escória como sendo um resíduo sólido perigoso já que esta classificação

pode limitar suas vendas e seu mercado potenciail, dada a conotação pejorativa

associada a este termo, diminuindo significativamente seu valor no mercado.

Caso a escória venha a ser admitida como co-produto da siderurgia, assim

reconhecida por regulamentações formais, o potencial de mercado pode ser

significativamente aumentado, inclusive com a implementação de incentivos para a

utilização da escória, de acordo com as políticas governamentais para a reciclagem,

como o exemplo é feito na Coréia do Sul.

No caso brasileiro, a conceituação de resíduo sólido necessita de uma atualização

excluindo aqueles materiais para os quais foram desenvolvidas tecnologias que

permitam sua utilização de forma ambientalmente adequada como matéria-prima ou

fonte de energia na própria atividade geradora ou por terceiros.

D.2 - REGULAMENTAÇÕES E NORMAS A utilização da escória é benéfica ao meio-ambiente por diversas razões, na medida

em que pode substituir minerais não metálicos cuja extração impacta o meio-

ambiente, como brita, areia, calcário, rocha fosfática, etc.

Primeiramente, o uso da escória reduz as necessidades de consumo destes

recursos naturais primários e não renováveis. Por outro lado, usar escória significa

reduzir a quantidade de material a dispor em aterros ou estocar em pilhas.

Adicionalmente, em algumas aplicações, o emprego de escória promove outros

benefícios ao meio-ambiente. Por exemplo: a escória usada na fabricação de

cimento substitui parcialmente o clínquer-calcário calcinado, reduzindo o consumo

de energia e as emissões de CO2.

20

Ainda mais: as questões ambientais associadas ao processamento e utilização de

escória são mínimas. Em alguns países a escória é considerada como resíduo

perigoso embora os impactos ambientais do processamento de escória são

semelhantes ou menos significativos que as operações de processamento dos

materiais competidores

Classificações e Legislações de caráter geral:

A Norma Brasileira NBR-10004 é a que define e classifica os resíduos sólidos

"quanto aos seus riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde pública, para que

estes resíduos possam ter manuseio e a destinação adequados".

Para efeitos desta Norma, os resíduos são classificados em:

a) resíduos classe I – perigosos

b) resíduos classe II – não inertes

c) resíduos classe III – inertes

Os resíduos classe I são aqueles que apresentam periculosidade (risco à saúde

pública/risco ao meio-ambiente) e/ou uma das características seguintes:

inflamabilidade

corrosividade

reatividade

toxidade

patogenicidade

São classificados como resíduos classe III – inertes: "quaisquer resíduos que,

quando amostrados de forma representativa, segundo NBR-10007 – Amostragem de Resíduos, e submetidos a um contato estático ou dinâmico com água destilada

ou deionizada, à temperatura ambiente, conforme teste de solubilização, segundo

NBR-10006 – Solubilização de Resíduos, não tiverem nenhum de seus

constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade

de água, conforme listadas".

21

As escórias siderúrgicas são classificadas como resíduos classe II – não inerte, na

medida em que não apresentam características de periculosidade e tendo em vista

que nos testes de solubilização necessários à sua classificação como inerte, o

material apresenta valores de alumínio, cromo e flúor que ultrapassam os limites

estabelecidos pela Norma.

Em 1997, as empresas siderúrgicas e o IBS - Instituto Brasileiro de Siderurgia

contrataram laboratório especializado para proceder a análise de diferentes escórias

e de materiais competitivos, aplicando as seguintes normas de procedimento:

• NBR 10005 – Lixiviação de Resíduos

• NBR 10006 – Solubilização de Resíduos

• NBR 10.007 – Amostragem de Resíduos

• NBR 10004 - Classificação de Resíduos Sólidos.

TESTES DE LIXIVIAÇÃO:

Para efeito da avaliação da periculosidade dos AGS, devem ser analisados os

seguintes parâmetros no extrato obtido no teste de lixiviação:

POLUENTE LIMITE MÁXIMO NO LIXIVIADO

(mg/L)

Arsênio 5,0

Bário 100,0

Cádmio 0,5

Chumbo 5,0

Cromo total 5,0

Fluoreto 150,0

Mercúrio 0,1

Prata 5,0

Selênio 1,0

22

Limite máximo no extrato obtido no teste de lixiviação” NBR 10004/1987.

TESTES DE SOLUBILIZAÇÃO:

Para efeito da definição da classificação dos AGS entre inerte e não-inerte, devem

ser analisados os seguintes parâmetros no extrato obtido no teste de solubilização:

POLUENTE LIMITE MÁXIMO NO EXTRATO

(mg/L) Arsênio 0,05

Bário 1,0

Cádmio 0,005

Chumbo 0,05

Cianeto 0,1

Cromo total 0,05

Fenol 0,001

Fluoreto 1,5

Mercúrio 0,001

Nitrato (mg N/l) 10,0

Prata 0,05

Selênio 0,01

Alumínio 0,2

Cloreto 250,0

Cobre 1,0

Dureza (mg CaCO3 / l) 500,0

Ferro 0,3

Manganês 0,1

Sódio 200,0

Sulfato (mg SO4 / l) 400,0

Zinco 5,0

Padrões para o teste de solubilização NBR 10004/1987.

23

D.3 - PROCESSAMENTO NO BRASIL

A produção siderúrgica, assim entendida a fabricação do aço e seus produtos finais,

caracteriza-se por operações complexas que podem iniciar-se na aglomeração e

redução do minério de ferro (usinas integradas) ou na refusão e refino de metálicos

adquiridos, como sucata e gusa (usinas semi-integradas). Grandes quantidades de

materiais são consumidos na produção, mas apenas 43% em peso resultam

incorporados ao produto siderúrgico final. A escória gerada nos processos

metalúrgicos de redução do minério e de refino do aço representa o item mais

importante de material resultante da produção siderúrgica não incorporado ao

produto final (27% em peso). Em 1998, as usinas siderúrgicas brasileiras produziram

um total de 8,7 milhões de toneladas de escória, das quais 82% foram objeto de

comercialização para terceiros com agregação de valor e/ou recicladas no próprio

processo produtivo das usinas.

Em termos globais, a siderurgia gera, em média, por tonelada de aço bruto

produzido cerca de 300 kg de escória, material que por muito anos foi considerado

simplesmente um resíduo do processo siderúrgico.

Nas últimas décadas, a sociedade vem se conscientizando de que os recursos

naturais são finitos e que, se mantida a “cultura de desperdício” antes vigente, a

sobrevivência das futuras gerações e do próprio planeta estaria ameaçada.

Busca-se, atualmente, o desenvolvimento em bases auto-sustentáveis, requerendo

mudanças nos conceitos sobre uso dos recursos naturais e padrões de consumo,

com o fortalecimento cada vez maior da “reciclagem” dos materiais.

Em consequência, vem ocorrendo total reformulação nos processos de produção,

substituindo-se matérias primas, insumos e combustíveis, assim como, do lado de

consumidor final, acentua-se a consciência da prioridade na aquisição de produtos

“verdes”, fabricados com materiais reciclados.

Com esta nova determinação da sociedade, a gestão do material não incorporado

ao produto siderúrgico final, inclusive a escória gerada no processo, transformou-se

em importante questão para as empresas siderúrgicas. Neste contexto, a utilização

da escória constitui alternativa atrativa, dos pontos de vista ambiental e mesmo

24

econômico, à sua simples estocagem em pilhas ou seu descarte em aterros, que

necessitam de áreas, representam custos adicionais e criam problemas ambientais

para as comunidades vizinhas.

As escórias siderúrgicas podem ser usadas numa ampla variedade de aplicações e

assim podem ser consideradas como um co-produto da atividade siderúrgica, com

potencial de gerar receita de vendas, oferecendo resultado econômico adicional às

usinas siderúrgicas, ao mesmo tempo que reduz o consumo de recursos naturais

não renováveis, já que substitui materiais provenientes do desmonte de morros e

mineração de calcários, rochas e outros materiais primários extraídos da Natureza,

cuja exploração causa impactos ambientais significativos.

D.3. 1 - Motivações do Mercado de Escória A destinação da escória de aciaria, produzida após sua desmetalização, apresenta

parcela significativa de utilização sem quase nenhuma agregação de valor ou

apenas estocagem e disposição.

No Brasil, a utilização de escórias de aciaria é restrita a aplicações cujo preço

máximo auferido é da ordem de US$ 1,62/t: bases e sub-bases de estradas

confinadas (cobertas com asfalto) ou não confinadas, pavimentação de estradas

vicinais, lastro para ferrovias (mercado de recente desenvolvimento) e outros usos

(artefatos de concreto).

25

Tabela 3: Aplicações Consolidadas de Escória de Aciaria:

Aplicação (Materiais Concorrentes) Vantagens da Escória Limitações Uso da

Escória

Bases de Estradas (Agregados naturais, como brita e areia)

Cria bases mais duráveis Drenagem livre Camadas mais finas (5%)

• Maior densidade

• Potencial da expansão (*)

Asfalto (Agregados naturais: brita, areia, calcário)

Alta estabilidade Resistência à derrapagem Maior período de retenção de calor Maior facilidade de compactação Camadas mais finas (5%)

• Pot. da Expansão (*)

• Maior consumo de Hidrocarbonetos

Lastro p/Ferrovias (Agregados naturais: brita, areia, calcário)

Estrutura vesicular Melhor ajustamento dos dormentes Melhor drenagem

Condicionamento Solos (Calcário agrícola/ Rocha Fosfática)

Teor calcário / micronutrientes Ausência de metais pesados Teor de P205 solúvel

Custo da moagem

Produção de Cimento (Clinquer / Escória de AF / Cinzas Pozolânicas)

Apenas menor custo

• Menor "cimentação"

• Teor de óxido de ferro

• Interferência no processo do clínquer (uso no forno)

(*) exige a "cura" da escória, para eliminar a presença de CaO e MgO livre.

26

A aplicação da escória de aciaria para fins agronômicos teria potencial em duas

utilizações:

como corretivo do solo, substituindo parcialmente o uso do calcário agrícola, cuja

produção em Araxá - MG é mais representativa da oferta do material; e como

matéria-prima para a produção de fertilizantes fosfatados, substituindo parcialmente

o fosfato natural proveniente também de Araxá - MG, e que contribui basicamente

com 4% P2O5 solúvel em ácido cítrico para efeito de fertilização do solo.

No 1º caso - venda direta de escória moída como corretivo de solo – a competição

com o calcário agrícola é medida por um índice agronômico chamado PRNT =

PODER RELATIVO DE NEUTRALIZAÇÃO TOTAL: 100% para o calcário e 83%

para a escória. A aplicação tem potencial de mercado nas regiões de cerrado e não

há contra-indicação para este uso da escória. No entanto, deve-se atentar para a

complexidade da comercialização (direta) e da logística de distribuição (e assistência

técnica) a uma venda muito dispersa.

D.3.2. – Reutilização/Reciclagem de Escória de Aciaria

Escória de aciaria também pode ser reciclada em altos fornos. Os benefícios desta

reciclagem inclui:

♦ Recuperação do ferro presente na escória (óxido de ferro corresponde a cerca de

25-30% da composição da escória);

♦ Reutilização de agentes de fluxo tais como CaO e MgO;

♦ A energia consumida no processo é diminuída uma vez que o calcário presente

na escória já foi calcinado;

♦ Recuperação do CO de alto valor presente nos gases de topo do alto forno (do

processo de calcinação já completado) que tem um maior poder calorífico; e

♦ Os custos de disposição de escória que são evitados, principalmente se as

possibilidades do mercado local são limitadas.

27

D.3.3 Uso da Escória para fins Agronômicos

Corretivo do solo

Além de pequenas quantidades de fosfato, magnésio e enxofre, a escória de aciaria

contém 35-45% de óxido de cálcio que a tornam aplicável como condicionador de

solos para restaurar o equilíbrio natural nos solos acidificados. A escória de aciaria

consiste de silicatos de cálcio e ferritas entre outros constituintes. A hidrólise destes

compostos em água e a presença de íons H+ ácidos produz íons divalentes (Ca+2 e

Mg+2) que se tornam parte do complexo de troca humus-argila no solo. O uso de

escória nesta aplicação é vantajoso sobre os corretores de solos convencionais uma

vez que a cal na escória de aciaria está quimicamente combinada com sílica, ferro e

manganês. Isto permite uma lenta liberação da cal para prevenir “queima” ou

reversão para carbonato. Uma vez que esta aplicação requer partículas finas (abaixo

de 4mm) e instalações para estocagem a seco, ela é freqüentemente feita sob

encomenda. A escória de aciaria é usada no condicionamento de solos onde estes

são naturalmente ácidos melhorando também suas propriedades:

• Aumentando o nível de pH do solo (1 a 3 unidades);

• Tornando disponíveis para as plantas mais materiais nutrientes e nitrogênio

(resultando em aumento de 15%-45% no crescimento do vegetal);

• Diminuindo a mobilidade de metais pesados, micronutrientes como ferro, zinco e

manganês, e a redução do alumínio livre (como resultado do pH mais elevado).

A utilização de escória de aciaria como matéria-prima na produção de fertilizantes

fosfatados também é atrativa, pois soma às vantagens listadas no seu uso para

correção do solo, o fato da presença de teor de P2O5 solúvel (2,0 a 2,5% na escória

de conversor LD) qualifica a escória como substituta do fosfato natural (rocha

fosfática).

Fertilizantes

A utilização de escória de aciaria para fins agronômicos é mais desenvolvida na

Europa e no Japão. No Brasil, a primeira experiência de fato para a produção

permanente de escória moída de aciaria para utilização como matéria prima da

produção de fertilizantes fosfatados consiste no processamento pela SILIFÉRTIL

28

AMBIENTAL da escória dos conversores LD da MANNESMANN, para suprimento

da empresa MANAH de fertilizantes.

Tabela 5: Aplicação de Escória como Matéria Prima para Fertilizantes:

Definição da Aplicação Matéria prima para produção de fertilizantes

fosfatados substituindo o fosfato natural

Vantagens da Escória ♦ Conteúdo em óxido de cálcio e em óxido de

fósforo solúvel

♦ Cal escória já “queimada” aumento do pH do solo

♦ Reduz mobilidade de metais pesados

Desvantagens ♦ Mais baixos teores de P2O5 solúvel:

Fosfato natural: 4%

Aspectos Ambientais ♦ Favoráveis: não utilização de recursos naturais,

como rocha fosfática

♦ Risco: presença de metais pesados (maior na

produção de aço a partir do mercado de ferro)

Normatização Inexistente, pode requerer licenciamento de

apêndices agrícolas

Motivações de Mercado ♦ Possibilidade de menor custo de materiais

♦ Diversificação das fontes de matéria prima

Processamento Exigido Moagem de escória de aciaria, a US$ 6,49/t máximo

Materiais Concorrentes Fosfato natural – Rocha fosfática

29

Por definição, fertilizantes são materiais que contêm um ou mais de um dentre os

três elementos nutrientes primários: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). A

cadeia produtiva do setor de fertilizantes compreende três segmentos:

Matérias Primas Básicas Produção de Fertilizantes Indústria Misturadora

Rocha Fosfática (P) base N: uréia Atividade Comercial

Amônia Anidra (N) base P:

fosfatos/termofosfatos Formulação e Mistura

Cloreto de Potássio (K) N + P: MAP, DAP, SPA (*)

Ácido Sulfúrico Grãos complexos

Ácido Fosfórico (H3PO4)

(*) fosfato de monoamônio, fosfato diamônio, super-fosfatos amoniados

Importância do Silício (Si) para o meio ambiente

Além dos nutrientes já citados anteriormente, o silício contido nas escórias também

apresenta uma série de importância para a indústria agrícola e ao meio ambiente

tais como:

♦ Aumenta o pH (substitui o calcário);

♦ Aumento na disponibilidade de cálcio e fósforo;

♦ Reduz o efeito tóxico do ferro, manganês e do alumínio.

♦ Diminui o emprego de fungicidas;

♦ Diminui o uso de inseticidas;

♦ Mantêm os inimigos naturais;

♦ Aumenta o aproveitamento dos fertilizantes pelas plantas;

♦ Diminui a necessidade de irrigação;

♦ Aumenta a resistência celular das plantas;

♦ Aumenta a resistência ao acamamento das plantas;

30

♦ Torna as plantas mais eretas pelo aumento da taxa de fotossíntese;

♦ Diminui o ataque por doenças do tipo fungos;

♦ Diminui o ataque de certas pragas e os efeitos da geada;

♦ Regula a evapotranspiração das plantas; e

♦ Aumenta a produtividade das plantações.

D.3.4 - Fatores Econômicos A viabilidade econômica para os mercados de escória é amplamente ditada pela

distância de transporte do material, pela disponibilidade de materiais concorrentes e

pela economia regional.

Como a escória é um produto de baixo valor agregado, considerando os usos

consolidados, os custos de frete podem limitar significativamente o raio de vendas

potencial. Assim sendo, a competição se passa principalmente em base regional e o

consumo de escória é centralizado nas regiões siderúrgicas de cada país.

Entrevistas indicaram, para as escórias resfriadas ao ar, um raio de vendas na faixa

de 32 a 40 km (usina siderúrgica), enquanto processadores falam em distâncias

maiores: 70 km e 120 km. Como regra geral, o processador de escória deve estar

apto a vender 80% do seu estoque num raio de 50 km para ser competitivo.

Para as escórias com processamento e aplicação definidas, como escória granulada

para fabricação de cimento, de maior valor de mercado, o raio de vendas se

expande para até mais de 200 km da usina geradora.

A viabilidade econômica depende ainda da oferta local de materiais concorrentes.

Como normalmente as usinas siderúrgicas estão distantes uma das outras mais de

80 km, não é normal competirem entre si no mercado de escória. A competição se

passa principalmente entre os processadores de escória e as companhias

produtoras de sucedâneos, como: brita, areia, pó de pedra. As restrições ambientais

à exploração de pedreiras vêm restringindo a ampliação desta atividade em regiões

mais populosas, inclusive no Brasil. Como porcentagem significativa das aquisições

de agregados para construção de estradas e asfalto concentra-se em regiões

metropolitanas, o custo de transporte usina ou pedreira até a obra pode tende a

nova equação de equilíbrio na competição de escória x pedra britada.

31

Finalmente, a economia regional apresenta papel relevante para o mercado de

escória. Como este material é usado principalmente na indústria de construção, uma

economia crescente cria demanda para mais produtos de aço bem como para

escória, para expandir e melhorar a infra-estrutura regional.

D.3.5. – Outras Motivações

Em menor extensão, a demanda por escória é influenciada pelas prioridades dos

consumidores, que escolhem o agregado a usar em função do preço, serviço e

disponibilidade para oferta pronta. Para os operadores de escória o preço é o fator

mais importante, enquanto para as áreas de vendas o serviço vem em primeiro

lugar. A oferta é freqüentemente o fator mais importante uma vez que projetos de

construção normalmente requerem grandes quantidades de material a um só tempo.

Na medida que novas tecnologias ou aplicações são desenvolvidas, a demanda por

escória deverá aumentar. Uma vez que a oferta de escória é limitada pela

capacidade e produção das usinas siderúrgicas, estas motivações podem promover

a mudança da alocação da escória de uma aplicação para outra principalmente se

for levado em consideração as seguintes características econômicas:

1) Magnésio Metálico: R$ 3.000,00 /t - Fob Planta

2)FeMnAC: R$ 850,00/ t - Fob Planta

3) FeMn Médio Carbono : M1 = R$ 1350,00 / t = Fob Planta - Mi = 1,00% Carbono

M2- R$ 1250,00 / t – Fob Planta - M2 = 2,00 % Carbono

4) FeMn Baixo Carbono : R$ 2200,00 / t - Fob Planta

5) FeSiMn: R$ 920,00 /t - Fob Planta - Si de 12 a 16%

R$ 1.025,00/t - Fob Planta = Si de16a20% :

6) Mn Eletrolítico : US$ 1280,00 /t - Fob RIO

7) FeMnAC - Mercado Extemo : US$ 440,00 a US$ 470,00 /t Fob Planta

8) FeSiMn - Mercado Externo : US$ 500,00 / t - Fob Planta

32

O Nível de teor desejado para estas Ligas no Mercado é de:

FeSiMn- Mínimo de 58% de Mn na Liga

FeMnAC - Mínimo de 70% de Mn na Liga

A Faixa de preços de Mercado segundo informações do EngO Tanure (11) é:

Para estas ligas temos que considerar mercado interno e externo , ou seja

FeSiMn - Mercado Interno :

Consideram esta liga na faixa de 10 a 100 mm (Granulometria) e Silício na faixa de

12 a 16 %.

Consumo da ordem de 10.000 a 13.000 t/mês em aciarias para desoxidação do aço

Preço : RS 890,00 a RS 910,00 ,a vista sem impostos

FeSiMn - Mercado Externo

Consideram esta liga na faixa de 10 a 100 mm ( Granulometria ) e Silício na faixa de

16 a 20%.

Consumo da ordem de 50 t/mês - muito baixo

Preço na faixa de US$ 420,00 a USS 430,00

FeMnAC tipo Standard - 74 a 76% Mn na liga

Granulometria também na faixa de 10 a 100 mm

Preço : Mercado Externo : de US$ 390,00 a USS 400,00 / ton ( FOT)

Mercado Interno : de R$ 820,00 a R$ 840,00/ton / FOB

FeSiMn abaixo de 100 #

Para FeSiMn nesta Granulometria , mercado muito difícil e restrito .

Melhor seria brinqueta-lo para redirecioná-lo novamente para a produção de

FeSiMn, colocando - o na panela para ser absorvido sem ocorrência de grandes

perdas.

Outra alternativa que existe em algumas situações , é injeta-lo no próprio forno

elétrico de redução via eletrodos furados, caso o forno tenha esta característica .

33

Caso fosse FeMnAC na granulometria de 100#, pode-se pensar no mercado de

eletrodos de solda , onde esta liga em forma de pó é utilizada como desoxidante e

formador de escória na soldagem .

Tratamento de Escória Aciaria e ou FeMnAC

Neste item as seguintes considerações podem ser efetuadas ou seja:

a) Escória de Aciaria

Estas escórias possuem alto índice de basicidade , ou seja alta relação CaO / Si02.

Em pequenas quantidades podem ser utilizadas como adição a carga da

sinterização , para aporte de fundentes, para compor a basicidade do sinter,

geralmente em torno de 1.8 ( relação CaO/Si02).

Entretanto o nível de alumina na escória pode ser o limitante para esta aplicação.

Outra seria utilização como lastros de estradas, ferrovias etc. Eventualmente para

industria de cimento na fabricação do clinquer.

b) Escória de Mn

Existem duas rotas distintas para produção de FeMnAC , denominadas processo

escória rica ou processo pobre.

No processo escória rica, a escória gerada se constitui em matéria prima para

fabricação de FeSiMn, podendo entrar até os níveis de 40 a 50 % na carga

dependendo da alumina.

Esta escória rica normalmente contém 38% de MnO, o que eqüivale a de Mn na

mesma. No passado foi feita muito desta escória no Amapá, quando era produzida a

liga FeMnAC. Esta escória era vendida no mercado externo a um preço aproximado

de US$ 50,00 t/ fob.

Entretanto este processo depende extremamente da disponibilidade de minérios de

alta relação Mn/Fe.

No processo escória pobre, devido a limitação da relação Mn/Fe dos minérios

utilizados, a escória contém em torno de 20 a 22% MnO , o que eqüivale a 16 e 17%

de Mn , portanto sem aplicação na produção de FeSiMn .

34

Esta escória normalmente não teria aplicação em nenhum processo, a não ser para

utilização em lastros, pavimentações de estradas, etc.

Em alguns casos, pequena parcela da mesma pode ser retornada ao forno elétrico

na produção de FeMnAC com a finalidade de se compor o volume de escória,

dependendo da porcentagem de alumina e fósforo contida .

Em ambos os casos (escória rica e escória pobre), o que normalmente acontece

devido a condições de viscosidade e temperatura é que esta escória de FeMnAC,

contém um percentual de Mn na forma metálica, o que é retirado via separação

manual ou operações de jigagem.

Em algumas situações, este percentual pode variar de 3 até 5% de material

metálico, sendo o mesmo retirado via operações de jigagem, manualmente etc, e

que é considerado como produto normal para venda .

35

E. FLUXOGRAMA PARA OBTENÇÃO DAS ESCÓRIAS DO MANGANÊS NA SIBRA E DO FERRO NA USIBA

E.1 – DIAGRAMA DE PRODUÇÃO DA SIBRA

36

Liga FeMnAc

Gás e

Poeira

Escória do FeMnAc

(descartável)

Escória do FeMnAc

(descartável)

Forno de

Fe Mn Ac

Fundentes

Minério de

Manganês

Figura 2 - Representação esquemática do fluxo de manganês no processo de

“escória pobre” de fabricação de FeMnAc.

Escória do FeSi

Mn

Liga FeSi Mn

Escória do FeMnAc

Gás e

Poeira

Gás e

Poeira

Forno de

Fe Si Mn

Forno de

Fe Mn Ac

Minério de

Manganês

Minério de

Manganês

FeMnAc

Figura 3 - Representação esquemática do fluxo de manganês no processo “escória

rica” de fabricação de Fe Mn Ac e Fe Si Mn

37

E.2. - diagrama DE PRODUÇÃO DA USIBA A escória na USIBA é produzida no forno elétrico de fusão e no forno panela, local

em que é feito o refino final do aço, como encontra-se na figura a seguir:

Figura 4 - Produção do aço na GERDAU / USIBA

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Taru

FFIIOO MMÁÁQQUUIINNAA

LAMINAÇÃO

VVEERRGGAALLHHÃÃOO

BLOCO MORGAN

LAMINADOR FORNO DE REAQUECIMENTO

FFIIOO MMÁÁQQUUIINNAA

Ferro

E j FORNO PANELA

LINGOTAMENTO CON

FORNO ELÉTRIC

ACIARIA

Tarug

REDUÇÃO DIRETA

GÁS

COMBUSTVAPOR

REFORMADOR Ferro

��

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REATO

R

DE

RED

UÇ

ÃOREDUÇÃO DIRETA�� MINÉRIO DE FERRO

E PELOTA

��GÁS

NAT

URA

��TERMINAL MARÍTIMO

38

F - TRABALHO EXPERIMENTAL

F.1. – LOCAL DO DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA E OBJETIVOS:

Os trabalhos foram desenvolvidos nos laboratórios químicos e de tecnologia mineral

do Centro de Pesquisas e Desenvolvimento – CEPED, nas instalações da

GERDAU / USIBA e na Eletrosiderúrgica Brasileira – SIBRA .

O presente trabalho tem como principal objetivo a recuperação de metais contidos

nas escórias da SIBRA e USIBA, ao tempo em que a escória resultante deverá ser

utilizada pela indústria agrícola ou outras.

As principais vantagens que o processo apresenta são as seguintes:

♦ Reciclagem de todo o resíduo denominado de “Escória da Sibra”, classificado

como Classe I;

♦ Recuperação do Manganês, que no Brasil ainda é considerado recurso mineral

carente;

♦ Possibilidade de utilização no processo de outro resíduo (ácido) igualmente

perigoso e que é neutralizado ao final;

♦ Possibilidade de utilização de outro resíduo industrial “Escória da Gerdau/Usiba”,

na fase de lixiviação do processo;

♦ O meio ambiente deixa de sofrer os danos dos resíduos citados, fazendo parte

portanto de uma Tecnologia Nova e Limpa.

♦ Criação de novo segmento de mercado;

♦ Diminuir o passivo ambiental das siderúrgicas;

♦ Fomentar a recuperação de metais nas escórias;

♦ Identificar fontes de Si de alta reatividade no solo e com baixos teores de metais

pesados;

♦ Atender a demanda reprimida por fontes de Si para uso na agricultura;

♦ Fomentar a instalação de pequenas e médias empresas interessadas na

comercialização de escórias para uso na agricultura;

39

♦ Destinação final do recuperado para a formulação de novos produtos que

agregam valores;

♦ Criação de novos empregos.

♦ Produto exportável.

O fluxograma em anexo, mostra as rotas que foram seguidas e as metas alcançadas

para que o principal objetivo fosse alcançado.

Desse modo, os elementos básicos do processamento mineral foram utilizados

adequando-se as peculiaridades de tamanho, formato e outras propriedades da

escória trabalhada.

A escória, após recebida, foi beneficiada através das seguintes etapas de processamento:

♦ Moagem;

♦ Classificação;

♦ Beneficiamento em mesa vibratória;

♦ Separação magnética;

♦ Lixiviação Ácida em duas etapas

Os produtos obtidos foram:

♦ Finos de escória para aplicação na industria cerâmica;

Manganês metálico para uso na fabricação de ligas de manganês;

Escória silicatada para uso na fabricação de fertilizantes fosfatado, corretivos de

solo ou na indústria de vidro;

Ferro em solução para obtenção de ferro eletrolítico;

Magnésio em solução para obtenção de magnésio metálico ou na fabricação de

fertilizantes fosfatados.

40

F.2 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO No desenvolvimento dos trabalhos, destacam-se as seguintes etapas:

Preparação da amostra;

Pesagem;

Homogeneização;

Quarteamento;

Amostragem;

Determinação da densidade;

Análise Granulométrica;

Distribuição do metal manganês nas frações granulométricas;

Estudo de liberação do metal nas frações granulométricas;

As amostras foram recebidas em três etapas distintas, sendo que na primeira as

amostras chegaram em bags individuais e sem identificação. A segunda amostra, foi

entregue na COMIN/CEPED através de uma caçamba. Quanto à terceira amostra,

chegaram em dois bags o primeiro contendo a escória do forno panela e o segundo

a escória do forno elétrico:

Na primeira fase trabalhou-se com 03 amostras distintas, as quais denominamos de

Escória 1, Escória 2 e Escória 3. Pelo fato de não termos conhecimento das origens

destas amostras, optou-se, também, pela formação de um composto destas 03

escórias, resultando em uma outra a qual denominamos de Composto.

As escórias foram então submetidas às seguintes etapas de beneficiamento:

Testes de Britagem e Moagem

Estas amostras foram primeiro britadas em um britador de martelos e depois foram

moídas em moinho de bolas, a uma granulometria menor que 35#, a qual acreditava-

se que todo o metal já estaria completamente liberado, a fim de ser concentrado na

mesa vibratória.

Segundo Da Luz e Outros (12), a moagem é o último estágio do processo de

fragmentação. Neste estágio, as partículas são reduzidas pela combinação de

41

impacto, compressão, abrasão e atrito, a um tamanho adequado à liberação do

mineral que se vai tratar ou concentrar nos processos subsequentes.

Cada minério tem uma malha ótima para ser moído, dependendo de muitos fatores

incluindo a dispersão do mineral útil na ganga e o processo de separação que vai

ser usado em seguida.

A moagem é a área da fragmentação que requer maiores investimentos, maior gasto

de energia, e considerada uma operação chave para o bom desempenho de uma

instalação de tratamento. A submoagem do minério resulta num produto grosseiro

com grau de liberação baixo para uma separação econômica; a recuperação

consequentemente, será baixa e a razão de enriquecimento deve ser terminada no

estágio de concentração. A sobremoagem também não é desejada, pois ela reduz o

tamanho das partículas de forma desnecessária o que acarreta maior consumo de

energia e, muitas vezes, perdas no processo, devido ao material ultrafino.

As máquinas mais empregadas na moagem são: moinho cilíndrico (barras, bolas ou

seixos), moinho de martelos, moinho de discos e moinho vibratório.

Os moinhos cilíndricos

Estes moinhos são constituídos de uma carcaça cilíndrica de ferro, revestida

internamente com placas de aço ou borracha, que gira sobre mancais e contém no

interior uma carga solta de barras ou bolas de ferro ou aço.

Os corpos moedores são elevados pelo movimento da carcaça até um certo ponto

de onde caem, seguindo uma trajetória parabólica, sobre as outras bolas que estão

na parte inferior do cilindro e sobre o minério que ocupa os interstícios das bolas. As

bolas acompanham o movimento da carcaça e impelidas pela força centrífuga

percorrem uma trajetória.

Moinho de bolas

Os estágios finais de fragmentação são realizados em moinhos cilíndricos, usando

bolas como meio moedor. Como as bolas têm maior área superficial por unidade de

peso do que as barras, são mais adequadas á moagem fina. O termo moinho de

bolas é restrito àqueles que têm a relação comprimento/diâmetro de 1,5 a 1 e até

menor.

42

A elevada energia utilizada no moinho não é toda gasta na quebra da partícula. A

movimentação dos corpos moedores consome grande parte da energia fornecida ao

moinho assim como outros fatores influenciam no gasto de energia dos moinhos, tais

como: velocidade de operação, fração do volume do moinho ocupado pela carga de

meio moedor (fator enchimento), percentagem de sólidos na polpa, tamanho do meio

moedor e carga circulante.

Velocidade de operação

A velocidade adequada para operação de moinhos cilíndricos são apresentados na

literatura e nos catálogos dos produtores com valores bem variáveis e algumas

vezes até conflitantes.

Fator de enchimento

Fator de enchimento é a porcentagem do volume do moinho ocupado com os corpos

moedores, incluindo os vazios entre os mesmos. Pode ser determinado, de forma

aproximada, pela expressão:

F= 113 –126 Hc / D x 100

onde:

F = fator de enchimento;

Hc = distância do topo do moinho ao topo da carga, em metros;

D = distância do moinho, em metros.

A maior capacidade do moinho é com um fator de enchimento (carga do meio

moedor) de 50%. Entretanto, na prática este nem sempre é o valor mais adequado

segundo o tipo de moinho e o tipo de descarga.

Porcentagem de sólidos na polpa

Os moinhos cilíndricos trabalham a seco ou a úmido mas em tratamento de minérios

o mais comum é a úmido. A quantidade de água usada no moinho para formar a

polpa depende da granulometria da alimentação e do tipo de moinho.

A porcentagem de sólidos ótima é função da distribuição granulométrica da carga

circulante. Deve-se, portanto, considerar em conjunto a operação de moagem e a

classificação, de forma a otimizar - se a eficiência de moagem.

43

Tamanho dos corpos moedores

O tamanho dos corpos moedores é um dos principais fatores que afetam a eficiência

e a capacidade do moinho. Este tamanho pode ser calculado usando-se princípios

teóricos e posteriormente, ajustando - se para cada instalação com a prática

industrial.

O tamanho próprio das bolas a serem adicionadas num moinho em operação é o

tamanho adequado para quebrar as maiores partículas da alimentação. Entretanto,

este tamanho não pode ser muito grande pois o número de contatos de quebra será

reduzido assim como a capacidade do moinho.

Vantagens da Escória dos corpos moedores.

Para bolas

B = (F/K)0,5 {Wi Sg / [% Vc (3,281 D)0,5 ]} 0,34

B = diâmetro máximo das bolas em mm

F = tamanho em que passa 80% da alimentação em mm

Wi = índice de trabalho em kwh/t

Sg = massa especifica do minério em g / cm3

% Vc = % da velocidade crítica

D = diâmetro interno ao revestimento da carcaça em m

K = fator variável com o tipo de moagem

Na indústria, geralmente, a moagem é realizada em circuito fechado; o produto do

moinho é recebido num classificador ou numa peneira na qual o material com

tamanho adequado é removido e ainda grosseiro retoma ao moinho junto com a

alimentação nova.

Chama – se carga circulante a razão entre o retorno do classificador e a

alimentação, expresso em percentagem.

Cc = ( D / F) x 100

Como F = R quando o moinho está em regime pode se escrever,

44

Cc = ( D / R) x 100

Dimensionamento de moinhos

O primeiro passo no dimensionamento de um moinho é a determinação da energia

necessária para produzir a moagem desejada. Várias fórmulas tem sido utilizadas

para este fim, entretanto, a equação de Bond é a mais amplamente usada, pois nas

condições mais comuns de operação ela fornece bons resultados. No entanto, para

aplicações que se afastam das usuais, pode ser arriscado dimensionar um moinho

pelo método de Bond.

O método de Bond baseia-se na equação por ele desenvolvida e no valor de Índice

de Trabalho (Wi) cuja metodologia de determinação, foi também por ele

estabelecida.

A equação é a seguinte:

E = 10 Wi (P0,5 – F0,5 ),

onde:

E = kwh / st

Wi = índice de trabalho

P = tamanho do produto em µm no qual 80% passam,

F = tamanho da alimentação em µm no qual 80% passam.

Por tudo o que foi dito conclui-se que a moagem deve ser muito bem estudada na

etapa de dimensionamento e escolha de equipamento. Esta deve ser bem

controlada na etapa de operação da usina, pois o bom desempenho de uma

instalação industrial depende em muito da operação de moagem.

Classificação em Classificador Espiral

De acordo com Chaves (13), Classificação é a operação unitária que consiste em

separar uma população de partículas em duas outras populações, uma com

proporção significativamente maior de partículas grosseiras e outra com proporção

maior de partículas finas.

Em termos de processo, o classificador é um aparelho que recebe uma alimentação,

composta de partículas de diferentes tamanhos, e a separa em duas frações o

45

produto: o underflow, que contem maior proporção das partículas mais grosseiras, e

o overflow, onde se concentram as partículas de menores dimensões.

Beneficiamento em Mesa Vibratória

A mesa vibratória típica, consiste de um “deck” de madeira revestido com material

com alto coeficiente de fricção (borracha ou plástico), parcialmente coberto com

ressaltos, inclinado e sujeito a um movimento assimétrico na direção dos ressaltos,

por meio de um mecanismo que provoca aumento da velocidade, no sentido da

descarga do concentrado e uma reversão súbita no sentido contrário, diminuindo,

suavemente, a velocidade no final do curso.

Os mecanismos de separação atuantes na mesa vibratória, podem ser melhor

compreendidos se considerarmos, separadamente, a região da mesa com riffles e a

região lisa. Naquela, as partículas minerais alimentadas transversalmente aos riffles,

sofrem o efeito do movimento assimétrico da mesa, resultando em um deslocamento

das partículas para a frente, as pequenas e pesadas deslocando-se mais que as

grossas e leves. Nos espaços entre os riffles, as partículas estratificam-se devido à

dilatação causada pelo movimento assimétrico da mesa e pela turbulência da polpa,

através dos riffles, comportando-se, este leito entre os riffles, como se fosse um jigue

em miniatura, fazendo com que os minerais pesados e pequenos fiquem mais

próximos à superfície que os grandes e leves.

As camadas superiores são arrastadas sobre os riffles pela nova alimentação e pelo

fluxo de água de lavagem transversal. A concentração final tem lugar na região lisa

da mesa, onde a camada de material apresenta-se mais fina.

A mesa vibratória é empregada há várias décadas, sendo um equipamento

disseminado por todo o mundo para a concentração gravítica de alguns minérios. É

considerada de modo geral o equipamento mais eficiente para o tratamento de

materiais com granulometria fina. Sua limitação é a baixa capacidade de

processamento, < 2 t/h e quando se trata de minérios com granulometria muito fina a

mesa opera com menor capacidade, isto é < 500 Kg/h.

46

F.3. TESTES PRÁTICOS EM LABORATÓRIO

F.3.1. Amostras dos 3 Bags Individuais Os resultados obtidos foram os seguintes:

Escória 1:

Manganês contido na Alimentação

Alimentação ⇒ Mn=16,5% * 174,60Kg=28,809 kg de Manganês (Mn)

Metal Obtido após a concentração na mesa

Manganês contido no Metal = 8,0kg x 64,8% de Mn = 5,184kg Mn

Recuperação do metal manganês (Mn) = (5,184 / 28,809) * 100% = 18%

Considerou-se duas áreas intermediárias denominando-as de Misto 1 e Misto 2 para

conhecer-se se o manganês estava contido também neste local.

Misto 1 = 698,1 g

Misto 2 = 556,5 g

Misto 1 = 698,1g x 20,4% = 142,41g de Mn

Misto 2 = 556,5g x 15,47% = 85,70g de Mn

Total do Mn nos Mistos = 228,11g

Recuperação do Mn nos Mistos = 0,79% 100 x 28.809228,11

=

Conclusão: Pode-se considerar que houve uma boa recuperação do metal

contendo manganês (18%), porém o mesmo não ocorreu com os mistos já que os

valores encontrados foram bastante baixo (0,79%).

Escória 2:


Alimentação ⇒ Mn = 13,2% x 162,50 Kg = 21,450 kg de Manganês (Mn)


Manganês contido no Metal (Mn) = 7,00 kg x 60,9% = 4,26 kg de Mn 47

Recuperação do metal manganês (Mn) = Mn de 19,87%x100%21,454,26

=



Misto 1 = 693,8 g

Misto 2 = 1.093,00 g

Misto 1 = 693,8g x 14,4% = 99,91g de Mn

Misto 2 = 1.093,00g x 11,7% = 127,88g de Mn


Recuperação do Mn nos Mistos = 1,06 100% x 21450227,79

= % de Mn

Conclusão: Com relação ao manganês contido na liga recuperada, pode-se

considerar que houve uma boa recuperação do metal contendo manganês 19,7%,

porém o mesmo não ocorreu com os mistos já que os valores encontrados foram

bastante baixo 1,06%.

Escória 3:




Manganês contido no Metal (Mn) = 12,00 kg x 59,4% = 7,13 kg de Mn

Recuperação do metal manganês (Mn) = 21,81%x100%32,687,13

= de Mn



Misto 1 = 1.037,50 g

Misto 2 = 1.110,30 g

Misto 1 = 1.037,50g x 19,0% = 197,13g de Mn

48

Misto 2 = 1.110,30g x 12,2% = 135,46g de Mn


Recuperação do Mn nos Mistos = (332,59 / 32680,00) * 100 % = 1,02 % de Mn

Conclusão: O manganês contido na liga foi recuperado em (21,81%), o que pode–

se considerar como sendo uma boa recuperação, porém os mistos não

apresentaram um bom desempenho já que o valor encontrado foi bastante baixo,

apenas 1,02%).

Composto da Escória 1 + Escória 3


Alimentação da Escória 1 = 74,40 Kg

Alimentação da Escória 3 = 75,80 Kg

Total da Alimentação = 150,20 Kg



Manganês contido no Metal (Mn) = 13,400 kg x 61,6% = 8,25 kg de Mn

Recuperação do metal manganês (Mn) = 30,19%x100%27,348,25

= de Mn

Tomando-se os materiais das áreas intermediárias que são denominados como

Misto 1 e Misto 2 calculou-se a recuperação do manganês que estava contido

também neste local.

Misto 1 = 574,60 g

Misto 2 = 1.063,30 g

Misto 1 = 574,60g x 21,2% = 121,82g de Mn

Misto 2 = 1.063,30g x 12,9% = 137,17g de Mn

Total de Manganês nos Mistos = 258,99g de Mn

Recuperação do Mn nos Mistos = (258,99 / 27.340,00) * 100 % = 0,95 % de Mn

49

Conclusão: O manganês contido na liga foi recuperado em 30,19%, o que pode–se

considerar como sendo uma ótima recuperação em se tratando de escórias, porém

os mistos não apresentaram um desempenho bastante baixo já que o valor

encontrado foi de 0,95%.

Densidade dos Metais e dos Mistos Obtidos

Metais Mistos

M1 5,95 3,33

M2 5,94 3,19

M3 5,93 3,20

Composto 1 + 3 5,71 3,33

Análise Granulométrica do Metal Obtido

Realizou-se então uma análise granulométrica do metal obtido após a concentração

na mesa vibratória, cuja principal finalidade era conhecer a distribuição do metal nas

respectivas malhas:

ESCÓRIA 1 (%)

ESCÓRIA 2 (%)

ESCÓRIA 3 (%)

COMPOSTO 1+3 (%) MALHA

simples acumu-lado simples acumu-

lado simples acumu-lado simples acumu

lado

28# 0,14 0,14 5,97 5,97 0,17 0,17 1,51 1,51

35# 8,69 8,83 14,57 20,54 16,89 17,06 14,62 16,13

48# 11,25 20,08 10,81 31,35 14,54 31,60 11,89 28,02

65# 13,31 33,39 11,18 42,53 13,48 45,08 11,59 39,61

100# 19,79 53,18 15,70 58,23 15,86 60,94 16,53 56,14

<100# 46,82 100,00 41,77 100,00 39,06 100,00 43,86 100,00

50

Análise Química do Metal obtido da Escória 1

Optou-se também pela realização de uma Análise Química mais completa no metal

obtido da escória 1 cujo principal objetivo era conhecer a composição do metal e

certificar-se de que não só o Manganês e o Ferro eram de fato os principais

elementos neste material.

Principais elementos Resultados

Manganês (Mn, % ) 64,8

Ferro (Fe, % ) 13,5

Alumínio (Al, % ) 1,22

Cálcio (Ca, % ) 0,99

Outros (%) 19,49

As outras determinações encontram-se em anexo no laudo de análises 1818/99,

incluindo-se também as determinações dos componentes presentes no item “outros”.

F.3.2. Material da Caçamba: Na segunda etapa optou-se pela realização de vários testes, utilizando-se porém a

escória de uma única origem.

Recebeu-se então na COMIN/CEPED uma caçamba contendo cerca de 7780kg de

escória provenientes da SIBRA - Eletrosiderúrgica Brasileira S/A.

Este material foi então passado numa grelha de 2” na qual ficaram retidos cerca de

1090 kg, o equivalente a 12% do material bruto que foi recolhido. Este material foi

então britado num britador de mandíbulas.

A outra parte do material foi então passada em uma peneira de ¼” ficando retido

cerca de 2542 kg o que equivale a 38%.

51

O material passante nestas malhas foi considerado apto para a moagem, enquanto

que o retido foi juntado com o outro material que havia sido britado anteriormente

(1090kg) e foram conduzidos a uma britagem secundária, utilizando-se, desta vez,

um britador de martelos.

Feita a britagem, toda a escória foi juntada e homogeneizada formando uma grande

pilha. Esta pilha sofreu um processo de quarteamento, gerando 04 (quatro) outras

pilhas de igual tamanho.

Foram realizadas as amostragens destas pilhas que serviram para determinação das

analises granulométricas. Este material foi denominado de “Alimentação do Moinho”.

Análise Granulométrica da “Alimentação do Moinho”:

Massa inicial = 343,49g.

Distribuição ( % ) Malha

Massa (g) Retido Acumulado

4# 45,56 13,26 13,26

8# 101,99 29,69 42,95

16# 78,96 22,99 65,94

28# 32,30 9,40 75,34

35# 25,55 7,44 82,78

48# 10,97 3,19 85,97

65# 10,19 2,97 88,94

100# 10,59 3,08 92,03

<100# 27,38 7,97 100,00

A densidade deste material foi determinada por picnômetro, dando um valor de 3,16

sendo este o resultado da média de três determinações.

52

F.4. TESTES NA MESA VIBRATÓRIA

Teste 1 – Data: 11.08.99 Alimentação na mesa = 272,60 kg de Escória

Umidade = 4,16%

Peso Real da Alimentação = 261,26 Kg de Escória

Manganês contido na Alimentação (Teórico)

Alimentação ⇒ Mn = 15,80 % * 261,26 Kg = 41,27 kg de Manganês (Mn)

Metal Obtido após a concentração na mesa (Teórico)

Manganês contido no Metal (Mn) = 13,60 kg * 73,8 % = 10,04 kg de Mn

Recuperação Teórica do metal manganês (Mn) = (10,04 / 41,27) * 100% = 24,32 %

de Mn

Considerou-se desta vez apenas uma área intermediária que foi denominada de

Misto para conhecer-se então se o manganês estava contido também neste local.

Misto = 6,4 Kg

Os finos obtidos foram:

Finos = 1,377kg e o rejeito final foi de;

Rejeito = 239,88kg

Recuperação Teórica do Mn no Misto = Por ter sido muito baixa a recuperação em

massa do misto (6,4 / 261,26) * 100 % = 2,45 % de Material optou-se então por

despreza-lo.


se considerar como sendo uma boa recuperação, porém o misto não apresentou um

bom desempenho já que o valor a ser encontrado deveria ser em torno de 2,00%.

53

Análise Granulométrica após Concentração

Malha Metal (%) Misto (%) Finos (%)

16# 0,00 0,88 -

28# 0,00 1,28 -

35# 0,00 2,59 -

48# 0,29 4,56 0,42

< 48# 99,71 90,69 99,58

Quadro Resumo: Recuperação em Massa

Recuperação em Massa

Densidade Massa (Kg)

Recuperação (%)

Teor Teórico (%)

Recuperação Teórica (%)

Metal 6,17 13,60 5,21 ≅73,80 24,32

Misto 4,01 6,40 2,45 -

Finos 3,29 1,38 0,52 ≅14,40 0,48

Rejeito 3,06 239,88 91,82 75,56

Teste 2 Data: 13.08.99

Alimentação na mesa = 208,60 kg de Escória

Umidade = 4,16%


Densidade = 3,17




Manganês contido no Metal (Mn) = 10,60 kg * 75,2 % = 7,97 kg de Mn 54

Recuperação Teórica do metal manganês (Mn) = (7,97 / 31,59) * 100% = 25,23 % de

Mn

Considerou-se novamente apenas uma área intermediária que foi denominada de


Misto = 6,80 Kg


Finos = 0,80 kg e o rejeito final foi de;

Rejeito = 181,72 kg

Recuperação Teórica do Mn no Misto = Pelo mesmo motivo já citado anteriormente

optou-se por despreza-lo.


se considerar como sendo uma boa recuperação, porém o misto não apresentou um

bom desempenho já que o valor a ser encontrado deveria estar em torno de 2,00%.

Análise Granulométrica após Concentração

Malha Alimentação de

Mesa (% )

Metal

(%)

Misto

(%)

16# 0,34 0,00 5,54

28# 0,38 0,00 3,30

35# 1,65 0,00 2,78

48# 2,89 0,17 3,32

<48# 94,74 99,83 85,06

55

Quadro Resumo: Recuperação em Massa



Recuperação (%)

Teor Teórico (%)


Metal 6,25 10,60 5,30 ≅75,20 25,23

Misto 4,67 6,80 3,40 - -

Finos 2,71 0,80 0,40 ≅12,25 0,31

Rejeito 3,07 181,72 90,90 ≅13,00 74,78

Testes 3 Data: 17.08.99


Umidade = 4,15%


Densidade = 3,24





Recuperação Teórica do metal manganês (Mn) = (9,24/56,47)*100% =16,36% de Mn



Misto = 10,00 Kg



Rejeito = 332,75 kg

56

Recuperação Teórica do Mn no Misto = Mais uma vez o misto foi desprezado apesar

de poder apresentar uma recuperação em torno de 3,5 %.


se considerar como sendo uma boa recuperação, apesar deste valor estar bem

abaixo dos outros encontrados até o momento. Quanto ao misto não apresentou um

bom desempenho já que o valor a ser encontrado deveria estar em torno de 3,50%.

Análise Granulométrica após Concentração:

Malha Alimentação da mesa (%)

Metal (%)

Misto (%)

16# 0,07 0,00 0,99

28# 0,18 0,00 1,00

35# 0,84 0,15 1,48

48# 2,54 0,12 2,15

65# 5,35 0,23 4,60

100# 15,66 1,60 8,63

<100# 75,36 97,90 81,15

Quadro resumo: Recuperação em Massa



Recuperação (%)

Teor Teórico (%)


Metal 6,34 12,00 3,36 ≅75,20 25,23

Misto 4,60 10,00 2,80 - -

Finos 2,76 2,20 0,62 ≅12,25 0,31

Rejeito 3,11 332,75 93,22 ≅13,00 74,78

57



Umidade = 4,16%

Peso Real da Alimentação = 271,40 * 4,16 % = 260,11 Kg de Escória

Densidade = 3,22





Recuperação do metal manganês (Mn) = (7,18 / 41,10) * 100% = 17,46 % de Mn



Misto = 10,00 Kg



Rejeito = 238,71 kg




se considerar como sendo uma boa recuperação, apesar deste valor estar apenas a

um ponto percentual acima do último resultado e bem abaixo dos outros

encontrados até o momento. Quanto ao misto não apresentou um bom desempenho

já que o valor a ser encontrado deveria estar em torno de 3,50%.

58


Malha Alimentação de mesa (%)

Metal (%)

Misto (%)

Rejeito (%)

16# 0,16 0,00 0,46 0,08

28# 0,32 0,06 0,69 0,12

35# 0,72 0,08 2,03 0,76

48# 1,79 0,10 4,31 1,87

65# 4,75 0,14 8,80 4,72

100# 13,94 1,02 11,12 13,62

<100# 78,32 98,60 72,59 78,83




Recuperação (%)

Teor Teórico (%)


Metal 6,40 9,20 3,54 78,00 17,46

Misto 4,48 10,00 3,84 - -

Finos 3,02 2,20 0,85 ≅13,00 0,70

Rejeito 3,10 238,71 91,77 ≅13,80 80,15



Umidade = 4,20%


Densidade = 3,18


59




Recuperação Teórica do metal manganês (Mn) =(10,01/51,95)*100%=19,27% de Mn



Misto = 7,20 Kg



Rejeito = 307,39 kg




se considerar como sendo uma boa recuperação. Quanto ao misto não apresentou

um bom desempenho já que o valor a ser encontrado deveria estar em torno de

2,00%.



Metal (%)

Misto (%)

Rejeito (%)

16# 0,08 0,00 0,81 0,06

28# 0,07 0,00 0,53 0,04

35# 0,41 0,00 1,16 0,30

48# 1,27 0,12 3,55 1,20

65# 4,60 0,21 9,91 4,46

100# 13,95 1,13 12,25 16,15

<100# 79,62 98,54 71,79 77,79

60




Recuperação (%)

Teor Teórico (%)


Metal 6,34 13,00 3,95 ≅77,00 19,27

Misto 4,14 7,20 2,19 - -

Finos 3,03 1,20 0,36 ≅13,10 0,30

Rejeito 3,07 307,39 93,49 ≅13,00 76,92



Umidade = 4,19%


Densidade = 3,16





Recuperação Teórica do metal manganês (Mn)=(6,75 / 53,50)*100%=12,62 % de Mn



Misto = 12,60 Kg



Rejeito = 314,99 kg

61




se considerar como sendo uma recuperação percentual bastante baixa se

comparada com outros percentuais de recuperação já obtidos. Quanto ao misto não

apresentou um bom desempenho já que o valor a ser encontrado deveria estar em

torno de 3,40%.



Metal (%)

Misto (%)

Rejeito (%)

16# 0,13 0,00 0,62 0,07

28# 0,11 0,00 0,68 0,08

35# 0,38 0,00 0,80 0,33

48# 1,16 0,30 1,32 1,23

65# 3,59 0,36 4,75 4,25

100# 15,08 1,28 14,08 14,38

<100# 79,55 98,06 77,75 79,66




Recuperação (%)

Teor Teórico (%)


Metal 6,23 9,00 2,66 ≅75,00 12,62

Misto 4,14 12,60 3,72 - -

Finos 3,04 2,00 0,59 ≅13,00 0,49

Rejeito 3,17 314,99 93,03 ≅13,91 81,90

62


Alimentação na mesa = 1.176,00 kg de Escória

Umidade = 4,26%

Peso Real da Alimentação = 1.176,00 * 4,26 % = 1.125,90 Kg de Escória

Densidade = 3,15


Alimentação ⇒ Mn = 16,40 % * 1.125,90 Kg = 184,65 kg de Manganês (Mn)



Recuperação do metal manganês (Mn) = (35,07 / 184,65) * 100% = 18,99 % de Mn

Misto - Devido a todos os resultados anteriores não apresentarem boas

recuperações com relação ao misto optou-se então por não deixar uma área

intermediária para saber se havia manganês contido nela.

Recuperação Teórica do Mn no Misto = Mais uma vez o misto foi desprezado.



Rejeito = 1.074,70 kg


se considerar como sendo uma boa recuperação se compararmos com os

resultados obtidos até o momento.

63



Metal (%)

Rejeito (%)

16# 0,16 0,08 0,10

28# 0,22 0,09 0,16

35# 0,93 0,09 0,68

48# 1,88 0,11 1,78

65# 4,62 0,28 4,82

100# 13,08 1,92 13,67

<100# 79,11 97,43 78,79




Recuperação (%)

Teor Teórico (%)


Metal 6,36 45,60 4,05 76,9 18,99

Finos 2,90 5,60 0,50 ≅12,40 0,40

Rejeito 3,14 1.074,70 95,45 13,9 80,90


Alimentação na mesa = 1.389,20 kg de Escória

Umidade = 4,24%

Peso Real da Alimentação = 1.389,20 * 4,24 % = 1.330,30 Kg de Escória

Densidade = 3,13


64

Alimentação ⇒ Mn = 15,80 % * 1.330,30 Kg = 210,19 kg de Manganês (Mn)



Recuperação Teo. do metal manganês (Mn)=(39,52/210,19)*100%=18,80% de Mn

Misto - Devido a todos os resultados anteriores não apresentarem boas

recuperações com relação ao misto optou-se então por não deixar uma área

intermediária para saber se havia manganês contido nela.

Recuperação Teórica do Mn no Misto = Mais uma vez o misto foi desprezado.



Rejeito = 1.089,36 kg


se considerar como sendo uma boa recuperação se compararmos com os

resultados obtidos até o momento.



Metal (%)

Rejeito (%)

Finos (%)

16# 0,08 0,00 0,06 0,00

28# 0,09 0,00 0,09 0,00

35# 0,53 0,00 0,38 0,28

48# 1,57 0,12 1,32 0,46

65# 4,17 0,31 4,67 1,13

100# 1,72 1,18 15,46 4,96

<100# 79,84 98,39 78,02 93,17

65




Recuperação (%)

Teor Teórico(%)


Metal 6,18 53,40 4,01 74,0 18,80

Finos 2,94 187,54 14,10 ≅12,44 11,10

Rejeito 3,14 1089,36 81,89 13,9 71,07

Encontra-se a seguir um quadro contendo um resumo geral de todos os testes de concentração e beneficiamento realizados apenas com a escória proveniente da SIBRA – Eletrosiderúrgica Brasileira S/A.

Metal Densidade Análise do Mn (%)

Referência da Análise

Data do Teste

M 1 – Escória 1 5,95 64,80 Laboratório 22 / 04 / 99



Composto 5,71 61,60 Laboratório 28 / 04 / 99

TESTE 1 6,17 73,80 Teórico 11 / 08 / 99

TESTE 2 6,25 75,20 Teórico 13 / 08 / 99

TESTE 3 6,34 77,00 Teórico 17 / 08 / 99

TESTE 4 6,40 78,00 Laboratório 18 / 08 / 99

TESTE 5 6,34 77,00 Teórico 20 / 08 / 99

TESTE 6 6,23 75,00 Teórico 23 / 08 / 99

TESTE 7 6,36 76,90 Laboratório 30 / 08 / 99

TESTE 8 6,18 74,00 Teórico 08 / 09 / 99

66

Pelo Quadro Geral mostrado acima, pode-se verificar que os resultados do

Manganês encontrado no metal proveniente dos testes realizados com as Escórias

1, 2, 3 e o Composto, demonstram claramente que trata-se de uma liga de Ferro

Sílico Manganês ( FeSiMn ), já que o teor do Manganês em todos os casos situou-se

entre 59% e 65%.

Quanto aos outros testes realizados com o material vindo na Caçamba, os resultados demonstraram tratar-se de uma liga do tipo Ferro Manganês Alto Carbono Standard, ( FeMnAc ) pois em todos os resultados o Manganês obtido esteve sempre situado entre 73% e 78%. Logo, pode-se recomendar que este tipo de trabalho poderá ser melhor desenvolvido no futuro, já que os tipos de Liga Metálica recuperadas tem Mercado assegurado, tanto pela própria Sibra, quanto pelos Consumidores Externos ou Internos no País.

F.5. SEPARAÇÃO MAGNÉTICA

É um método consagrado na área de processamento de minérios, cujo principal

objetivo é a concentração e/ou purificação de muitas substâncias minerais. Baseia-

se, principalmente, na propriedade da susceptibilidade magnética pela qual um certo

material responderá a um campo magnético, se é capaz de ser concentrado ou não.

De posse dos resultados dos testes de concentração na mesa, verificou-se que o

rejeito obtido ainda continha manganês. Desta forma, optou-se por realizar-se testes

de concentração magnética a fim de tentar recuperar-se a parte do metal manganês

ainda contido no metal o qual encontra-se associado ao ferro existente.

Foi feito então um composto com 03 rejeitos da mesa (testes dias 05,11 e 13.08.99)

e retirada 01 amostra para realização do teste1. Os testes subsequentes sofreram

as mesmas preparações.

Teste 1:

Massa inicial da Alimentação = 4.000g (4Kg)

Densidade = 3,06

Teor de Mn (%) = 7,75

67

Teor de Fe (% = 0,750

Resultados obtidos após a concentração magnética

Item Massa

(g) Densidade Teor de Mn

(%) Teor de Fe

(%) Magnético 891,66 3,20 16,4 1,76

Misto 121,12 3,04 11,0 0,434

Não magnético 2.987,22 2,83 5,28 0,343

68

Teste 2:

Foi dado o mesmo tratamento que o anterior para este teste, só que neste caso era

um composto das alimentações.

Massa inicial da Alimentação = 2,000g

Densidade = 3,06

Teor de Mn (%) = 14,00

Teor de Fe (%) = 1,71

Resultados Obtidos após a Concentração Magnética

Item Massa

(g) Densidade

Teor de Mn (%)

Teor de Fe (%)

Magnético 739,31 3,20 16,8 2,05

Misto 965,19 3,04 14,4 1,34

Não magnético 295,50 2,83 6,20 0,835

Teste 3 Foi realizado um novo teste com os dados semelhantes ao anterior

Massa inicial da Alimentação = 2.000g

Densidade = 3,06

Teor de Mn (%) = 14,50

Resultados Obtidos após a Concentração Magnética

Item Massa

(g) Densidade

Teor de Mn teórico (%)

Magnético 805,96 3,20 16,8

Misto 959,54 3,04 14,2

Não magnético 234,50 2,83 5,88

69

F.6. TESTE DE LIXIVIAÇÃO ÁCIDA ( 1A . ETAPA )

Lixiviação é um processo de extração de metal, no qual utiliza-se um reagente

adequado para realizar a dissolução de materiais ou minérios que estão sendo

objetos de estudos. Este reagente normalmente tem que ser de custo bastante baixo

e capaz de permitir que o metal ou minério possam ser depois recuperado de forma

técnica e econômica bastante viável

O principal objetivo deste teste é simplesmente, o de verificar se todo o manganês

ainda existente no rejeito, após a concentração magnética, estava, pelo menos em

parte exposta, podendo desta forma ser atacado pelo ácido e então ser

transformado em solução; bem como, quanto tempo seria necessário para que a

lixiviação, propriamente dita, ocorresse completamente. Optou-se então pela

utilização de um reagente denominado de Ácido Clorídrico Residual que no

momento é excedente na CETREL tendo por isto, custo praticamente nulo para a

Empresa que irá utilizá-lo.

Dados da realização dos Testes: Primeiro Teste

Material Utilizado = Rejeito da Concentração em Mesa do dia 18/08/99

Reagente Utilizado = Ácido Clorídrico Residual da CETREL

Reagente = HCl 2M = 2000ml

Massa do Rejeito = 400g

Tempo de Lixiviação = 1h; 2h e 4h

Teor Original do Manganês (Mn) = 13,00%

Manganês contido na Alimentação = (400g * 13,00) / 100 = 52,00 g de Mn

Recuperação do Mn após a Lixiviação:

Tempo = 1 hora:

Rec Mn = 12169 mg/L * 2 L = 24338 mg = 24,338 g ⇒

⇒ Rec Mn = (24,338 / 52,00) * 100 = 46,80%

70

Tempo = 2 horas:

Rec Mn = 13244 mg/L * 2 L = 26488 mg = 26,488 g ⇒

⇒ Rec Mn = (26,448 / 52,00) * 100 = 50,94%

Tempo = 4 horas:

Rec Mn = 11095 mg/L * 2 L = 22190 mg = 22,190 g ⇒

⇒ Rec Mn = (22,190 / 52,00) * 100 = 42,67%

Colocando estes resultados em forma de gráfico temos o seguinte:

RECUPERAÇÃO DE MANG ANÊS

30

40

50

60

70

0 2 4 6

TEM PO (h)

REC

UPE

RA

ÇÃ

O (%

)

8

Segundo Teste

Material Utilizado = Rejeito da Concentração em Mesa do dia 30/08/99 Reagente Utilizado = Ácido Clorídrico Residual da CETREL Reagente = HCl 2M = 2000ml Massa do Rejeito = 400g Tempo de Lixiviação = 1h; 2h e 4h Teor Original do Manganês (Mn) = 13,90% Manganês contido na Alimentação = (400g * 13,90) / 100 = 55,60 g de Mn Recuperação do Mn após a Lixiviação:

71

Tempo = 1 hora:

Rec Mn = 15661 mg/L * 2 L = 31322 mg = 31,322 g ⇒

⇒ Rec Mn = (31,322 / 55,60) * 100 = 56,33%

Tempo = 2 horas:

Rec Mn = 17273 mg/L * 2 L = 34546 mg = 34,546 g ⇒

⇒ Rec Mn = (34,546 / 55,60) * 100 = 62,13%

Tempo = 4 horas:

Rec Mn = 15930 mg/L * 2 L = 31860 mg = 31,860 g ⇒

⇒ Rec Mn = (31,860 / 55,60) * 100 = 57,30%

RECUPERAÇÃO DE MANGANÊS

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5TEMPO (h)

REC

UPE

RA

ÇÃ

O (%

)

72

G . CARACTERIZAÇÃO DAS ESCÓRIAS PROVENIENTES DA USIBA

G.1. ANÁLISE QUÍMICA DAS ESCÓRIAS

A análise química inicial determinou os teores dos principais elementos contidos nas

Escórias do Forno Panela e do Forno Elétrico consideradas nesta etapa como

matérias primas do processo.

ESCÓRIA DO FORNO PANELA:

ANÁLISE RESULTADO ( % )

Cálcio (Ca) 5,34

Alumínio (Al) 0,75

Ferro (Fe) 2,50

Magnésio (Mg) 2,80

Potássio (K) < 0,05

Manganês (Mn) 1,62

Silício (Si) 16,4

ESCÓRIA DO FORNO ELÉTRICO:

ANÁLISE RESULTADO ( % )

Cálcio (Ca) 5,66

Alumínio (Al) 0,75

Ferro (Fe) 2,50

Magnésio (Mg) 2,18

Potássio (K) < 0,05

Manganês (Mn) 1,29

Silício (Si) 12,6

73

Preparação das amostras:

As amostras das escórias foram recebidas no pátio da COMIN / CEPED sendo então

britadas em britador primário até apresentarem uma granulometria abaixo de 1/8”.

Após esta etapa o material foi submetido a outra etapa de beneficiamento

denominada de moagem cuja finalidade foi reduzir os tamanhos das partículas a um

valor inferior a peneira ABNT 150 # (0,105mm).

Análise Granulométrica da “Saída do Moinho” – Escória do Forno Panela:



Massa

(g) Retido Acumulado

20# 0,97 0,08 0,08

28# 0,46 0,04 0,12

35# 1,89 0,16 0,28

48# 3,04 0,25 0,53

65# 15,49 1,29 1,82

100# 56,78 4,72 6,54

150# 139,58 11,61 18,15

<150# 983,90 81,85 100,00

TOTAL 1.202,11 100,00 100,00

74

Análise Granulométrica da “Saída do Moinho” – Escória do Forno Elétrico:



Massa

(g) Retido Acumulado

20# 0,72 0,05 0,05

28# 0,74 0,05 0,10

35# 3,22 0,23 0,33

48# 4,51 0,33 0,66

65# 21,20 1,54 2,20

100# 90,40 6,58 8,78

150# 176,12 12,81 21,59

<150# 1.077,89 78,41 100,00

TOTAL 1.374,80 100,00 100,00

Densidade das escórias após a Moagem:

Granulometria Forno Panela Forno Elétrico

100# 3,59 3,60

150# 3,66 3,78

<150# 3,72 3,78

75

G.2. TESTE DE LIXIVIAÇÃO ÁCIDA ( 2A . ETAPA ):

As Escórias foram então submetidas a uma nova etapa de lixiviação ácida onde os

principais objetivos seriam não só solubilizar o manganês, o magnésio e o ferro

como também observar os seguintes parâmetros:

Relação sólido / líquido:

Os estudos preliminares em laboratório mostraram que a melhor relação sólido /

líquido seria em torno de 20 % de sólidos.

Concentração adequada do ácido para a reação:

O ácido utilizado nos testes na planta piloto foi Ácido Clorídrico (HCl 14%) residual

proveniente da CETREL, o qual é descartado após a sua adequada neutralização

com calcário. Optou-se então pela realização de uma diluição deste ácido, ficando

portanto com uma concentração final em torno de 3,0%. Ainda assim após a

lixiviação a concentração do ácido ainda estava um pouco elevada, indicando desta

forma que nem todo o ácido havia sido consumido durante a reação.

Rotação do agitador:

Para que o teste apresentasse resultados confiáveis era necessário que a agitação

do tanque fosse conhecida e mantida sempre de forma uniforme. O valor utilizado foi

de 600 rpm a qual demonstrou em laboratório ser uma rotação suficiente para

provocar o choque entre as partículas e a ação do solvente (HCl) ocorresse de forma

eficaz solubilizando os elementos desejáveis contidos nas escórias em estudo.

Tempo da reação:

Os testes em laboratório demonstraram que o tempo de 02 (Duas) horas foram

suficiente para promover a lixiviação de grande parte do material desejado. Estes

resultados podem ser vistos na tabela que contém os dados provenientes da

lixiviação em escala de laboratório.

Filtração da Torta e Obtenção da Solução contendo Manganês, Ferro e Magnésio

Para garantir uma operação de filtração em nível satisfatório é muito importante a

escolha do meio filtrante. A escolha do meio filtrante adequado deve contemplar as

76

seguintes características: Capacidade de retenção dos sólidos a serem separados

do líquido durante um período aceitável; compatibilidade com o meio no qual irá

trabalhar, assim como apresentar compatibilidade química com o meio; grande

facilidade para descarregar a torta e por último e uma das mais importantes

características é que seja de baixo custo. No nosso trabalho podemos afirmar que

esta etapa foi bastante eficaz, pois em laboratório foi utilizado filtro de papel comum.

Portanto pode-se afirmar que esta etapa não deverá apresentar nenhum problema

em estudos de planta piloto ou na fase industrial deste projeto.

Secagem:

A polpa obtida após a lixiviação foi então filtrada, lavada e mantida em estufa a

900C± 5 , durante um período de pelo menos 08 (oito) horas para secagem. Após a

secagem, foi retirada uma amostra para análise do produto obtido.

Os resultados obtidos a nível de solubilização e extração dos metais foram:

Primeiro Teste

Material Sólido Utilizado = Escória do Forno Panela da USIBA


Quantidade do Reagente = HCl 1,03 M = 2000ml

Massa do Material Sólido (Rejeito) = 405,82 g


Teor da Solução após a Lixiviação:

Tempo = 1 hora:

Elemento Analisado Resultado (mg / l)

Ferro Total (Fe) 4,83

Magnésio (Mg) 789,00

Manganês Total (Mn) 46,80

77

Tempo = 2 horass:





Tempo = 4 horas:





Sólidos após a Lixiviação:

Elemento Analisado Resultado ( % )


Magnésio (Mg) 1,02


Segundo Teste

Material Sólido Utilizado = Escória do Forno Elétrico da USIBA





78


Tempo = 1 hora:





Tempo = 2 horas:





Tempo = 4 horas:








Magnésio (Mg) 0,68


79

Terceiro Teste

Material Sólido Utilizado = Escória do Forno Panela da USIBA (216,86g) + Rejeito

Sibra 30/08/99 (216,86g)






Tempo = 1 hora:





Tempo = 2 horas:





Tempo = 4 horas:

Elemento Analisado Resultado (mg / l) Ferro Total (Fe) 1,66 Magnésio (Mg) 866,00


80




Magnésio (Mg) 0,38


Quarto Teste

Material Sólido Utilizado = Escória do Forno Elétrico da USIBA (222,82g) + Rejeito

da SIBRA Teste do dia 30/08/99 (222,82g)






Tempo = 1 hora:





Tempo = 2 horas:





81

Tempo = 4 horas:





Sólidos após a Lixiviação: Elemento Analisado Resultado ( % ) Ferro Total (Fe) 19,40

Magnésio (Mg) 0,36


Quinto Teste

Material Sólido Utilizado = Escória do Forno Panela da USIBA (142,90g) + Escória

do Forno Elétrico da USIBA (142,90g) + Rejeito Sibra 30/08/99 (142,90g)






Tempo = 1 hora:


Ferro Total (Fe) 1.317,00

Magnésio (Mg) 1.322,00

Manganês Total (Mn) 1.270,00

82

Tempo = 2 horas:


Ferro Total (Fe) 2.554,00

Magnésio (Mg) 2.042,00

Manganês Total (Mn) 2.696,00




Magnésio (Mg) 0,44


Conclusão: Verifica-se claramente pelos resultados apresentados que o quinto

teste apresenta os melhores resultados, tanto na extração dos metais, deixando

portanto pouquíssima quantidade destes elementos no rejeito, quanto no tempo, já

que duas horas de lixiviação foram suficientes para alcançar os objetivos propostos.

H. AVALIAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Como ocorre em outros países, recomenda-se que as empresas siderúrgicas

brasileiras e demais interessados no mercado de escória busquem, em ação

conjugada, normatizar as diversas aplicações potenciais, que venham a agregar

maior valor ao material. A reclassificação da escória de resíduo não inerte para co-

produto da siderurgia representaria um sucesso não apenas sob o ponto de vista do

desenvolvimento de mercado, mas também sob a ótica ambiental. A utilização das

escórias siderúrgicas em aplicações industriais determinará de forma intensa a

adequação do material em termos técnicos, econômicos e ambientais, devendo,

portanto, esta utilização ser incentivada, pois a estocagem das escórias apresenta

características de impacto ao meio-ambiente. Há exemplos internacionais, como na

83

Ásia e Europa nos quais se oferece incentivos ao mercado de escória, através de

subsídios para os impostos e os custos de transporte.

A siderurgia deve rever sua própria atitude em relação à escória gerada, assumindo

o material como produto, ou seja, material classificado, adequadamente beneficiado

e obrigatoriamente gerador de resultados econômicos. Com esta atitude modificada,

as demais questões regulatórias de classificação e uso da escória poderão ser

desenvolvidas de forma mais objetiva sob a coordenação do IBS – Instituto Brasileiro

de Siderurgia, junto aos órgãos de normatização e de meio-ambiente, e também

junto aos setores usuários da escória.

Para tanto, cabe às usinas dispor de controles de processo e beneficiamento que

venham a atestar a qualidade e as especificações de escória bem como estabelecer

sistema de gerenciamento que vise dar suporte e sustentabilidade à aplicação das

escórias geradas. Mais ainda, são recomendadas parcerias da siderurgia com

universidades e entidades formadoras de opinião que possam vir a testar e divulgar

as propriedades da escória e as vantagens de sua utilização.

As legislações e regulamentações de certos países orientam que siderúrgicas e

consumidores invistam na utilização industrial da escória, na medida em que o

material só permanece como resíduo quando não utilizado economicamente.

Incentivos a geradores e consumidores usando a reciclagem de materiais e a

economia no consumo de recursos naturais e energéticos são verificados em outros

países. Portanto, recomenda-se toda pressão para que, no Brasil, a nova Legislação

Nacional de Resíduos venha a estabelecer incentivos para a reciclagem que

concorram para o incremento da parcela utilizada de escória no total gerado pela

siderurgia brasileira.

Dentro do enfoque de melhorias das condições ambientais e a busca do

desenvolvimento de tecnologias de produção limpas, procuramos desenvolver, neste

trabalho soluções para atender estes requisitos. Por exemplo, dentre as alternativas

de produção, desenvolvidas neste trabalho, foi considerado a utilização de ácido

clorídrico residual gerado durante o processo de incineração de resíduos sólidos

oriundos do Polo Petroquímico de Camaçari. A incineração é realizada pela

CETREL, a qual tem um grande custo para fazer a neutralização deste ácido e o

posterior envio do mesmo para a estação de efluentes.

84

Sabe-se que são gerados cerca de 4.000 toneladas / mês deste ácido e parte do

mesmo poderia ser consumida para fazer a lixiviação das escórias, de acordo com a

tecnologia descrita neste estudo.

Durante o desenvolvimento dos trabalhos foram observados os seguintes pontos

importantes:

• Grau de liberação

Verificou-se que o metal Manganês (Mn), encontra-se na sua melhor liberação,

quando sua granulometria encontra-se abaixo de 48#. Apesar da granulometria

deste material encontrar-se bastante fina, podemos considerar que para os dias

atuais isto não é problema, pois já existem equipamentos de separação gravimétrica

que apresentam boas performances mesmo quando o material está finamente

distribuído.

• Separação em mesa vibratória

A separação em mesa vibratória mostrou-se bastante eficaz, o que demonstra que o

metal é totalmente susceptível à recuperação através de métodos que utilizam a

diferença de densidade, como principal parâmetro na obtenção de um produto

denominado metal, contido em escórias de manganês.

• Separação magnética

Os resultados obtidos neste processo demonstram que esta etapa pode ser

acrescentada ao processo, dependendo, é claro, de uma certa avaliação econômica.

Vale salientar que o que torna o material eficaz de ser separado magneticamente, é

o ferro contido na liga FeSiMn ou FeMnAc. O rejeito resultante ainda possui uma

certa quantidade de manganês.

• Lixiviação ácida

85

Na 1A Etapa foi efetuada uma lixiviação ácida em ácido clorídrico residual. Os

resultados obtidos demonstram que o ácido em apenas 1 hora de lixiviação já é

capaz de provocar uma certa dissolução do metal manganês contido no rejeito,

proveniente da concentração em mesa vibratória. Após duas horas de teste o

resultado encontrado é bem superior, porém o mesmo não ocorre depois de quatro

horas de lixiviação. Isto deve resultar de parte do manganês, já em solução, ser

precipitado juntamente com algum outro elemento. Sabe-se que é muito comum

ocorrer em algumas lixiviações este tipo de fenômeno denominado de

coprecipitação.

Na segunda etapa da lixiviação pode-se verificar que o quinto teste apresenta

resultados bastante promissores, pois não só consegue extrair o máximo de

manganês e magnésio, assim como, também do ferro. Todos os elementos

alcançaram concentrações consideradas boas em apenas duas horas de teste.

Outro fator importante a ser citado é que nesta etapa usou-se todas as escórias em

conjunto o que faz com que não ocorra sobras de processo em nenhum dos casos,

eliminando-se completamente com todos os resíduos que porventura venha existir

nas Empresas que estão envolvidas com este processo.

Sabe-se, no entanto, que este tipo de processo só deverá ser aplicado se a

SOBREMETAL ou qualquer outra Empresa, possuir algum interesse no futuro em

obter outras formas de manganês, tais como: óxidos, manganês metálico, entre

outros, os quais, vale salientar, possuem valores agregados bastante satisfatórios.

• Finos (Incorporação em Blocos Cerâmicos)

De acordo com Ionescu et al (14), recentes desenvolvimentos tem proposto a

imobilização de certos metais contidos em escórias e pós da metalurgia extrativa,

por meio da vitrificação. Nestes processos os constituintes metálicos dos resíduos

são incorporados em uma estrutura vítrea e amorfa, permitindo desta forma que se

tornem resistentes a processos de lixiviação.

Em nosso trabalho, os finos obtidos durante o teste de mesa vibratória foram

incorporados a blocos cerâmicos fazendo com que o processo não gerasse desta

forma outra fonte residual.

Em setembro de 1999, foram desenvolvidos testes preliminares de laboratório

na área da COMAT / CEPED, para verificar a possibilidade de incorporação dos

finos originários do processo de beneficiamento em mesa vibratória à argila. Esta

argila é coletada após sua passagem no laminador do processo de fabricação da

Cerâmica Nordeste Ltda., que apresentava condições adequadas à extrusão, para

fabricação de blocos cerâmicos.

A argila e os finos foram secos à temperatura ambiente, até apresentarem

umidades adequadas para serem britadas e moídas, até passarem

86

completamente na peneira ABNT # 80 ( abertura 0,18 mm ). Para os finos foram

preparadas 03 ( três ) misturas nas proporções de 5, 8 e 10 % em peso (base

seca) do resíduo, e, 95, 92 e 90 % de argila, respectivamente. Dessas misturas

foram feitos corpos de prova com dimensões de 20x2x0,5 cm, pelo processo

de extrusão à vácuo em maromba de laboratório, utilizando massa plástica

com teores de água adequados a uma boa conformação.

Os corpos de prova ficaram expostos durante cinco dias ao ar livre para secagem à

temperatura ambiente, sendo colocados em seguida em estufa à 110 OC, para

remoção total da umidade. Com cinco corpos de prova secos de cada mistura, foram

determinadas as seguintes características: retração linear, cor Munsell e tensão de

ruptura à flexão.

Vinte corpos de prova de cada mistura, também secos à 110 OC, foram submetidos

à queima em forno elétrico, sendo que desse total, 05 (cinco ) foram à 700 oC,

05 ( cinco ) à 800 oC, 05 ( cinco ) à 900 oC e os outros 05 ( cinco ) à 1000 oC,

todos obedecendo a um gradiente de temperatura de 200 oC / h e um

patamar de 02 (duas ) horas, após alcançarem as temperaturas de queima

desejada, tendo sido o resfriamento feito no próprio forno, lentamente até

atingir a temperatura ambiente.

Em seguida, em todas as 20 ( vinte ) amostras, foram determinadas as

características de cor Munsell, perda ao fogo, retração linear, absorção de

água, porosidade aparente, massa específica aparente e tensão de ruptura à

flexão.

Os métodos utilizados para determinação destas características, são os

descritos em S.S. Pérsio, Tecnologia de Argilas, v.2, p. 395, Ed. USP, São Paulo,

1075.

Os resultados obtidos com a incorporação dos finos originários do processo de

beneficiamento em mesa vibratória foram considerados bons, podendo-se então

afirmar que é possível a incorporação deste resíduo a blocos na faixa de

10%.

87

Rejeito final

Este material por se encontrar em uma granulometria bastante reduzida deverá ser

objeto de estudos para ser aplicado na agricultura como fertilizante ou corretivo de

solos. Vale salientar que esta nova aplicação poderá resultar na geração de receitas

bastante atrativas para a Empresa já que o maior dos seus custos que é a moagem

já foram aplicados. Sendo assim pode-se considerar que esta escória resultante de

todo o processo deverá ter uma aplicação bastante nobre na agricultura, já que esta

é de valiosa utilização para fins agronômicos, tais como Corretivo do Solo ou

Fertilizantes.

I. CONCLUSÕES ♦ Pelo Quadro Geral mostrado anteriormente, pode-se verificar que os resultados

do Manganês encontrado no metal proveniente dos testes realizados com as

Escórias 1, 2, 3 e o Composto, demonstram claramente que trata-se de uma liga

de Ferro Sílico Manganês ( FeSiMn ), já que o teor do Manganês em todos os

casos situou-se entre 59% e 65%.

♦ Os testes realizados com o material vindo na Caçamba, os demonstraram tratar-

se de uma liga do tipo Ferro Manganês Alto Carbono Standard, ( FeMnAc ) pois

em todos os resultados o Manganês obtido esteve sempre situado entre 73% e

78%. Logo, pode-se recomendar que este tipo de trabalho poderá ser melhor

desenvolvido no futuro, já que os tipos de Liga Metálica recuperadas tem

Mercado assegurado, tanto pela própria Sibra, quanto pelos Consumidores

Externos ou Internos no País.

88

♦ Quanto ao processo de lixiviação para obtenção do Manganês Metálico, o

principal objetivo foi alcançado, que era obter-se uma solução rica deste metal. A

partir daí deverá então realizar-se testes de purificação e precipitação do

manganês com alto teor de pureza na forma de óxido ou então obtenção através

de eletrólise já que normalmente o mercado exige manganês na faixa de pureza

de no mínimo 98 %, o que é considerado como manganês eletrolítico. A sua

maior aplicação se dá na industria de alumínio. Para o manganês eletrolítico os

preços vigentes de mercado podem ser considerados como na faixa de US$

1145,00 / ton.

♦ Para a liga de manganês na faixa de 95 %, como foi a encontrada, o mercado

tem várias restrições devido ao teor de ferro, o que inibe a aplicação na

indústria de alumínio. O ideal é considerar, como meta para o futuro a melhoria

desta liga tentando-se aumentar o teor de Mn para a faixa de 98% ou mais, caso

haja viabilidade técnica e econômica, tendo em vista que o mercado prefere usar

liga de FeMnBC ao invés de manganês metálico com 95%. Esta liga FeMnBC

substitui em grande parte a necessidade da liga 95% restringido, portanto, o

mercado da liga 95%, tornando-a de pouca aplicação e muito cara .

♦ Quanto a utilização dos resíduos de sílica verificados na separação gravimétrica,

tem que ser verificado em que forma esta sílica esta presente. Normalmente esta

sílica está combinada com cálcio e alumina, (Diagrama CaO - Si02 - Al2O3),

apresentando uma forma bastante estável. Como nesta situação, não existe uma

aplicação em escala que possa justificar uma utilização deste resíduo, deve-se

então incorporá-lo à argila para fabricação de blocos cerâmicos.

♦ Quanto ao rejeito da separação gravimétrica da Escória de Mn, os dados

mostram claramente que a melhor aplicação para este material é ser usado como

fertilizante, não como corretivo devido a estabilidade dos compostos da escória ,

mas sim como elemento portador de micro nutrientes. Talvez dependendo do

teor de Mn, possa também ser aplicado na indústria metal mecânica ou

metalúrgica como pigmentos industriais.

♦ Nesta etapa preliminar do processo a importância deste trabalho foi, ainda

verificar ser técnica e economicamente viável a obtenção dos produtos

desejáveis a partir do resíduo encarado como um minério. A novidade reside no

processo de aplicação da lixiviação ácida numa fase posterior à recuperação de

parte da Liga do Manganês contido na Escória da Sibra. Presentemente, não se

tem notícia de tratamento semelhante dispensado a este resíduo, tornando-o

desta forma uma novidade técnica.

♦ Além disto, outro resultado importante está associado ao aproveitamento não

apenas destas escórias como também do ácido residual gerado pela CETREL,

Empresa do Polo Petroquímico de Camaçari, que atualmente tem um gasto

bastante significativo para neutralização do mesmo através da utilização do 89

calcário. Os testes realizados com este ácido demonstraram que o produto obtido

em laboratório alcançou valores de recuperação e pureza suficientes para

justificar um estudo mais profundo com estes materiais.

Diante dos resultados obtidos pode-se dizer que este projeto desenvolvido em

parceria “ CEPED / GERDAU - USIBA / SOBREMETAL / UFBA ” é de grande

importância, pois o sucesso da aplicação deste produto disponibilizará no mercado

vários produtos com características de processamento bem simples, assim como um

melhor aproveitamento de resíduos que são dispostos nas áreas internas das

Empresas sem qualquer controle e de forma bastante onerosa para quem o está

gerando.

J. RECOMENDAÇÕES:

Recomenda-se, especialmente a todas as siderúrgicas, atenção em especial às

escórias geradas de aciaria tendo em vista que, o material pode e deve ser

valorizado, através da garantia da qualidade (granulometria e especificações físico-

químicas), junto aos construtores / pavimentadores de estradas e vias públicas,

ferrovias e produtores de asfalto.

Os demais mercados, apesar de apresentarem potencial expressivo, demonstram

difícil competição, como foi verificado para os usos agronômicos de escória de

aciaria, em que o custo da moagem da escória, as distâncias envolvidas e o perfil de

comercialização podem não ter correspondência de enfoque vocacional das

empresas siderúrgicas.

Porém vale salientar, que como ocorre em outros países, recomenda-se que as

empresas siderúrgicas brasileiras e demais interessados no mercado de escória

busquem, em ação conjugada, normatizar as diversas aplicações potenciais, assim

como promover estudos mais profundos que no final venham agregar maior valor ao

material.

90

A reclassificação da escória de resíduo não inerte para co-produto da siderurgia

representaria um sucesso não apenas sob o ponto de vista do desenvolvimento de

mercado, mas também sob a ótica ambiental. A utilização das escórias siderúrgicas

em aplicações industriais determinará de forma intensa a adequação do material em

termos técnicos, econômicos e ambientais, e, portanto, esta utilização deve ser

incentivada, pois a estocagem das escórias apresenta características de impacto ao

meio-ambiente. Há exemplos internacionais, na Ásia e na Europa de incentivos ao

mercado de escória, através de subsídios de impostos e a custos de transporte.

As legislações e regulamentações de alguns países, orientam que siderúrgicas,

processadoras e consumidores invistam na utilização industrial da escória, na

medida em que o material só permanece como resíduo quando não utilizado

economicamente. Incentivos a geradores e consumidores usando a reciclagem de

materiais e a economia no consumo de recursos naturais e energéticos são

verificados em outros países.

Quanto à utilização da escória na agricultura deverá ser assunto para futuros

estudos e com maior profundidade as seguintes variáveis:

• PRNT (PN e ER) das escórias;

• Teores de Ca, Mg e metais pesados das escórias;

• Solubilidade do Si presente nas escórias;

• Teores de Si no solo após a aplicação das escórias;

• Teores de Si nas plantas;

• Si absorvido pelas plantas; e

• Reatividade das escórias no solo.

De uma forma geral, a exigência para a produção de fertilizantes fosfatados é de um

consumo de matéria prima de 150 kg de P2O5 solúvel por tonelada de fertilizante,

medida pelo P2O5 total contido.

Tendo em vista projeções de aumento do consumo brasileiro, num ritmo da ordem

de 10% ao ano; o potencial de substituição de importações de matéria-prima e de

fertilizantes e o apelo ambiental de substituição de um recurso natural; é promissor o

emprego da escória para esta aplicação.

91

Por fim, será de fundamental importância que num futuro próximo possa ser feita

uma avaliação das características gerais dos produtos obtidos e suas composições,

para determinar o seu uso de acordo com especificações determinadas não só pelo

mercado como também pela Legislação em vigor, assim como deve-se levar em

conta as seguintes informações substanciais que deverá conter num projeto, tais

como:

♦ Aspectos gerais do projeto;

♦ Mercado;

♦ Engenharia do Projeto;

♦ Os investimentos no Projeto Piloto e na Planta Industrial;

♦ Custos;

♦ Aspectos Financeiros;

♦ Verificação das características do produto comercializável com o material obtido;

♦ Influência da política governamental e da legislação, sobre a comercialização,

preços de venda e etc;

♦ Meios de transportes e custos dos fretes do produto e das matérias primas;

♦ Tempo decorrido entre o estudo de mercado e a implantação do projeto não

deverá ser longo;

♦ As edificações e os projetos complementares de engenharia devem ser levados

em considerados tão importantes quanto aos demais;

♦ Vida útil dos equipamentos escolhidos, instalações e substituições futuras dos

mesmos;

♦ E no final verificar com cautela as despesas de administração correspondentes

ao ciclo de produção e aos materiais e serviços adquiridos.

K. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Jena, P.K. e Brocchi, E. A; “Recent Practices and Efforts Towards Recycling of

Metals Values from Wastes”, 5th Southern Hemisphere Meeting on Mineral

Technology, INTEMIN, Buenos Aires, May, 1997, Vol. 1, Pyrometallurgy Section, pp.

301-304.

[2] Resende, C.S. e D`Abreu, J.C.; “Desenvolvimento de Briquetes Auto-Redutores à

partir de Resíduos Siderúrgicos”, Projeto de Graduação, DCMM-PUC/RJ, Julho,

1996, 67p.

92

[3] Hoberg, H; “Application of Mineral Processing in Waste Treatment and Scrap

Recycling”, XVIII International Mineral Processing Congress, Sydney, 23-28 Maio,

1993, pp. 27-38.

[4] Toda, H. et al.; “Separation of Nonferrous Metals from Blast Furnace Flue Dust

by Hydrocyclone”, Nippon Steel Technical Report, 13, 1979, June, pp.73-79

[5] Gilchrist, J.D.; em “Extraction Metallurgy”, Pergamon Press, London, 3o Edição,

1989, pp.89-93.

[6] Maczek, H.; “Tests for Processing Metallurgical Wastes using Rotary-Kiln

Volatilizing Method in a Industrial Plant”, Stahl und Eisen, 96, 1976, pp. 1233-38.

[7] Anon, I.; “Stainless Steel Waste Recovery System Perfected by Bureau of Mines”,

33 Metal Producing, 1979, November, pp. 57-59.

[8] Barbosa, F. e Jena, P.K.; “Hydrometallurgical Techniques in Pollution Abatement

while Recovering Metal Values”, Proceeding of International Conference on Mineral

and Metallurgical Industrial Waste Utilisation”, Published by Natural Resources

Development Foundation, 80-81 A , Lewis Road, Bhubaneswar, 751002, India, 1996,

pp. 69-92.

[9] IBS - Instituto Brasileiro de Siderurgia - Último Relatório Ago / Set - 1999

[10] Brum, I. A.S. et all.; “Mineração e Meio-Ambiente - Uma Avaliação do Estado da

Bahia - Brasil”, R. Baiana de Tecnologia, TECBAHIA, V.11, No.3, Set/Dez, 1996, pp.

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[11] Tanure, Luciano – Engenheiro consultor – contato pessoal em 1999/2000

[12] Da Luz e outros, Adão Benvindo; “Tratamento de Minérios, Cetem- CNPq”

[13] Chaves, Artur Pinto; “Teoria e Prática do Tratamento de Minérios vol. 1 e 2 “

[14] Ionescu, D. et al.; “Glassification of EAF Dust”, Canadian Metallurgical Quarterly,

CIM/Canadian Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 36, No.4, 1997, pp. 269-281.

93

L. ANEXOS

• Resultados Analíticos de Laboratório – Escória 1 – Beneficiamento em Mesa;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Escória 1 – Análise de Metais contido no Metal obtido após o Beneficiamento em Mesa;



• Resultados Analíticos de Laboratório – Composto – Beneficiamento em Mesa;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Alimentação do Moinho - Análise do Manganês nas Frações Granulométricas;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Beneficiamento em Mesa do dia 18/08/99;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Beneficiamento em Mesa do dia 30/08/99;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Finos do Beneficiamento em Mesa;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Separação Magnética - Composto dos Rejeitos da Mesa;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Separação Magnética - Composto das Alimentações da Mesa;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Lixiviação Ácida – 1A Etapa - Soluções das Lixiviações;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Lixiviação Ácida – 1A Etapa - Resíduos após as Lixiviações;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Lixiviação Ácida – 2A Etapa - Soluções das Lixiviações;

• Resultados Analíticos de Laboratório – Lixiviação Ácida – 2A Etapa - Resíduos após as Lixiviações;

• Fluxograma do Processo; • Fotos sobre a Distribuição Granulométrica da Escória e dos produtos obtidos.

94

ANEXOS

95

RESULTADOS ANALÍTICOS DE LABORATÓRIO

ESCÓRIA 1

BENEFICIAMENTO EM MESA

96


ESCÓRIA 1

ANÁLISE DE METAIS CONTIDO NO METAL OBTIDO APÓS O BENEFICIAMENTO EM MESA

97


ESCÓRIA 2


98


ESCÓRIA 3


99


COMPOSTO


100


ALIMENTAÇÃO DO MOINHO

ANÁLISE DO MANGANÊS NAS FRAÇÕES GRANULOMÉTRICAS

101



DIA 18/08/99

102



DIA 30/08/99

103


FINOS DO BENEFICIAMENTO EM MESA

104


SEPARAÇÃO MAGNÉTICA

COMPOSTO DOS REJEITOS DA MESA

105


SEPARAÇÃO MAGNÉTICA

COMPOSTO DAS ALIMENTAÇÕES DA MESA

106


LIXIVIAÇÃO ÁCIDA - 1ª ETAPA

SOLUÇÕES DAS LIXIVIAÇÕES

107


LIXIVIAÇÃO ÁCIDA - 1ª ETAPA

RESÍDUOS APÓS AS LIXIVIAÇÕES

108


LIXIVIAÇÃO ÁCIDA – 2a ETAPA SOLUÇÕES DAS LIXIVIAÇÕES

109


LIXIVIAÇÃO ÁCIDA – 2a ETAPA RESÍDUOS APÓS AS LIXIVIAÇÕES

110

FLUXOGRAMA DO PROCESSO

111

FOTOS SOBRE A DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA

DA ESCÓRIA

E DOS PRODUTOS OBTIDOS

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Recuperação de Manganês, Ferro Eletrolítico, Magnésio e Escória