UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS DO CORTE DE MÁRMORE NA PRODUÇÃO DE PELOTAS DE INTERESSE SIDERÚRGICO

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1 UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS DO CORTE DE MÁRMORE NA PRODUÇÃO DE PELOTAS DE INTERESSE SIDERÚRGICO Leandro M. de Avellar 1, Ivan G. da Silva 2, Prof. Dr. José Roberto de Oliveira* 3, Prof. Dr. João Batista Conti 4, Prof. Dr. Ramiro da Conceição N. Júnior 5 1,2,3,4,5 Instituto Federal do Espírito Santo, Programa de Pós-graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Vitória-ES * Autor para correspondência (jroberto@ifes.edu.br) Resumo : Este projeto propõe um estudo da possibilidade tecnológica da utilização de resíduos sólidos, gerados durante a etapa de corte de, na produção de pelotas de interesse siderúrgico. Tais resíduos possuem teores elevados de calcário e de cal hidratada e, consequentemente, possuem o potencial de serem utilizados na produção de pelotas de interesse siderúrgico. As pelotas contendo resíduo de foram fabricadas em laboratórios e posteriormente submetidas a ensaios físicos para avaliar sua resistência a compressão. Em seguida foram levantados e analisado dados experimentais das propriedades físicas das pelotas, desde a etapa de pelotamento até a etapa final de queima. Os equipamentos utilizados para a fabricação das pelotas foram um misturador um pelotizador e um forno. O ensaio de resistência a compressão das pelotas queimadas foi realizado através de um prensa hidráulica conforme a norma ISO Ao fim deste trabalho constatou-se que o resíduo de é mais bem aplicado do que o calcário dolomítico utilizado na pelotização devido suas propriedades físicas e custo. E ainda este trabalho é um embrião para um futuro trabalho em que as propriedades físicoquímicas podem ser analisadas. PALAVRAS CHAVE: Resíduos de Mármore, Pelotização, Preservação Ambiental.

2 1. Introdução O Estado do Espírito Santo é responsável por praticamente 60% da produção brasileira de rochas ornamentais, principalmente s e granitos. Durante a produção de rochas ornamentais, uma grande quantidade de resíduos sólidos, com granulometria inferior a 150µm é gerada. Cabe ressaltar que o aproveitamento dos resíduos gerados no beneficiamento de granito tem sido tema de vários trabalhos na literatura especializada, porém pouca literatura tecnológica existe sobre o aproveitamento dos resíduos sólidos gerados no corte do. Tais resíduos possuem teores elevados de calcário e de cal hidratada e, consequentemente, possuem o potencial de serem utilizados na produção de pelotas de interesse siderúrgico. Na fabricação destas pelotas além do minério de ferro, que é a matéria prima principal, são usados principalmente; calcário, que é formado por CaCO 3, e MgCO 3 (como fonte de CaO e MgO) e cal hidratada em diferentes proporções dependendo do tipo de pelota a ser fabricada. Estas matérias primas são extraídas da natureza e submetidas a tratamentos como moagem e hidratação no caso da cal, antes de serem usadas no processo. O total de resíduos gerados no Brasil é de 20 toneladas/mês (ABI rochas). O resíduo gerado no corte dos blocos, possui em sua composição química, CaCO3, MgCO3, e SiO2, se for cortado com fios adiamantados. Além de ter os elementos citados, pode possuir Cal hidratada e ferro metálico e óxidos de ferro proveniente das lâminas e granalhas usadas na polpa abrasiva para o caso em que o corte for feito através de serras metálicas. Em qualquer um dos casos, o resíduo gerado, pode ser usado como matéria prima na fabricação de pelotas, pois sua composição possui os elementos (CaCO3, MgCO3 e cal hidratada ) que são usados na fabricação das pelotas. Além disto, a granulometria do resíduo, o torna propício para o processo de pelotização, sem que haja a necessidade de moagem. Como as principais justificativas para a realização deste trabalho, algumas já ditas, destacam-se: Os resíduos provenientes do corte do possuem em sua composição calcário (CaCO3) e CaO (cal), que são matérias primas importantíssimas ao processo de pelotização. Na produção de pelotas de interesse siderúrgico, o calcário é extraído da natureza e a cal é adquirida virgem e posteriormente hidratada. A granulometria é da ordem de 150µm o que torna possível sua aplicação na pelotização, além de não ter que passar pelo processo de moagem. Portanto, o presente trabalho propõe um estudo da possibilidade tecnológica da utilização do resíduo de na produção de pelotas de interesse siderúrgico, objetivando a diminuição da extração de calcário, no estado do Espírito Santo, e, consequentemente, a preservação do meio ambiente. É interessante ressaltar que o estado também é o maior produtor de pelotas, tendo em seu território duas empresas altamente conceituadas no mundo, o grupo VALE e a SAMARCO S.A, que juntas têm sua produção em torno de 40, toneladas /ano de pelotas de minério de ferro. 2. Materiais e Métodos 2.1. Trabalhos de campo e visita técnica Com o intuito de verificar o processo de obtenção dos resíduos utilizados no trabalho, bem como a quantidade gerada, forma de armazenagem e de descarte, foi visitado uma grande e importante marmoraria de Cachoeiro de Itapemirim ES, Mineração Santa Clara Seleções de amostras Foram coletados 30 kg de resíduo de, sendo 15 kg de resíduo proveniente de cortado com fio diamantado, e 15 kg de resíduo de cortado com tear de granalha na indústria Mineração Santa Clara situada em Cachoeiro de Itapemirim - ES. A figura1 mostra o resíduo de, cortado com fio diamantado. Fig.1. Amostra de resíduos de - resíduo proveniente do corte de fio diamantado

3 2.3. Aquisição da matéria prima para a pelotização Foram cedidas pela Vale mineradora as matérias primas utilizadas para fabricar pelotas de interesse siderúrgico nas seguintes proporções: 30 Kg de Polpa de Ferro 20 Kg de cal hidratada A composição química e granulométrica das amostras adquiridas através da Vale Caracterizações físicas e químicas do material Análise química do As análises da composição química do resíduo de foram feitas pelo laboratório de análises química do IFES e também pela VALE. Onde foi disponibilizado 300 gramas de cada resíduo para as análises dos elementos presentes, incluindo impurezas, como mostra na tabela 1. Tab. 1. Composição química do resíduo de em % peso. CaO MgO SiO 2 A 2 O 3 Na 2 O MnO TiO 2 47,80 0,61 8,88 1,71 0,42 0,35 0, Análise granulométrica do resíduo de Foram realizados testes independentes para cada resíduo coletado. A análise foi feita seguindo a norma NBR 7217/87, as etapas prévias de pesagem e secagem do material para posterior análise Analise da densidade real do resíduo de Para fazer a determinação da densidade real do resíduo, foi utilizado o picnômetro que é uma vidraria especial para determinação de densidade de sólidos. Esta etapa Tab. 2. Proporção entre as matérias primas na mistura para a pelotização. Tipo de Resíduo Tipo de matéria prima (g) Resíduo de Polpa de Minério Cal hidratada Diamantado Granalha Mistura mecanizada das matérias primas Para homogeneização da mistura foi utilizado um equipamento homegeneizador Marconi, que pertence ao instituto federal do Espírito Santo.O tempo de homogeneização foi de 45 minutos para cada tipo de mistura Etapa de pelotamento Após a homogeneização da mistura, o material foi submetido ao processo de aglomeração no laboratório de resíduos do IFES, através do disco pelotizador Engredrar, modelo 400 mm. As pelotas formadas foram selecionadas e peneiradas em um conjunto de peneiras Granutest, com abertura de malha de 1/2 in e 3/8 in Etapa de queima A queima das pelotas foi realizado no Laboratório de redução do IFES, em um forno do fabricante INTI, modelo FE 1700, com a capacidade de 15l. O ciclo térmico foi estabelecido com o objetivo de simular as etapas de queima do processo de pelotização. Esta etapa foi uma das mais importantes onde foi realizada no Laboratório de redução do IFES. A etapa de queima confere as pelotas alta resistência mecânica e propriedades metalúrgicas, então para isso foi controlado fatores influentes nas características das pelotas, como temperatura, grau de aumento de temperatura, e permanência na temperatura Preparação da mistura para pelotização A Etapa de mistura pode ser feita respeitando o balanço de massa, onde foram misturadas as matérias primas nas devidas dosagens e granulométrica correta, a fim de se obter 10 kg. Essa atividade foi feita em um misturador e homogeneizador do laboratório de beneficiamento de minérios do IFES, como mostra a tabela 2.

4 As matérias-primas utilizadas no processo de pelotização convencional devem apresentar granulometria fina, em geral com 94% das partículas com dimensão inferior a 0,045mm. Uma vez que nessa faixa o processo de pelotização atinge aproveitamento máximo e, desse modo, facilitando a formação das pelotas em todas as suas etapas de fabricação. Portanto, dependendo da porcentagem de particulados com essa característica, se espera resultados favoráveis ou não nas etapas subsequentes Ensaio de Resistencia a Compressão das Pelotas Queimadas Fig. 2. Forno usado no tratamento térmico das pelotas. Tab. 3. Ciclo térmico para sinterização das pelotas Etapa Pré-Aquecimento Aquecimento Queima Resfriamento Primário Resfriamento secundário Procedimento Aquecimento 10 o /min até atingir 400 o C Aquecimento 10 o /min até atingir 1350 o C Permanência da temperatura durante 8min Desligar o forno mantendo a plataforma fechada por 5min Abrir o forno e deixar as pelotas resfriando A média das resistências encontradas nas pelotas ensaiadas foi de 290 kgf, valor que se encontra acima do requerido para aplicação dessas pelotas na indústria siderúrgica, que utiliza produtos com resistência acima de 250 kgf. O teste de compressão médio das pelotas foi muito satisfatório pois resistiram por volta de 0,29 toneladas. Um resultado muito bom, já que para as pelotas serem utilizadas no reator alto forno tem que apresentar resistência a compressão de 0,22 a 0,25 toneladas 2.9. Etapa de testes físicos O ensaio físico ao qual as pelotas queimadas foram submetidas foi o de resistência a compressão, realizado pelo laboratório de ensaio destrutivos do IFES, seguindo a norma NBR Para a realização do ensaio, foi utilizada uma amostra de 150 pelotas de cada tipo com granulometria variando de 10 a 16 mm. 3. Resultado e discussão A granulometria das matérias-primas e sua consequente superfície específica são variáveis operacionais decisivas ao processo de aglomeração e formação das pelotas cruas, conforme apresentado neste trabalho. Fig.3. Prensa Hidráulica utilizada no ensaio de compressão. 4. Conclusões O resíduo proveniente do corte de pode ser utilizado na fabricação das pelotas de minério de ferro como fonte de CaO e MgO em substituição ao calcário, preferencialmente o dolomítico, cuja composição química apresenta maior semelhança com a do resíduo quando comparado ao calcário calcifico, principalmente em relação aos teores de MgO encontrados. Neste caso, tanto o resíduo

5 cortado com fio diamantado quanto aquele cortado com granalha podem ser utilizado em substituição ao calcário, desde que, no caso do resíduo com granalha, haja um processo prévio de cominuição para adequação da granulometria. A resistência à compressão requerida para aplicação das pelotas nos reatores siderúrgicos obteve valor. Referências [1] REIS, W. L.C. Reciclagem da lama fina de aciaria em pelotas metalizadas. XXXVIII Seminário de Aciaria Internacional, 20 a 23 de maio de 2007, Belo Horizonte, MG, Brasil; [2] REIS, W.L.C. Produção piloto de pelotas a partir da lama fina de aciaria LD e óxido de ferro sintético, gerado na decapagem ácida da CSN. XXXVII Seminário de Aciaria Internacional, 21 a 24 de maio de 2006, Porto Alegre, RS, Brasil; [3] TAKANO, C.; CAPOCCHI, J.D.T.; NASCIMENTO, R.C.; MOURÃO, M.B. A reciclagem de resíduos siderúrgicos sólidos. Seminário Nacional sobre Reuso/Reciclagem de Resíduos Sólidos Industriais. Secretaria do Meio Ambiente do Est. S. Paulo. São Paulo. 28 a 31/08/2000; [4] MORAES, C. A. M. et al. Estado da arte da reciclagem de pó de aciaria elétrica. XXXVIII Seminário de Aciaria Internacional, 20 a 23 de maio de 2007, Belo Horizonte, MG, Brasil. [5] MAJUSTE, D. et al. Caracterização da lama fina gerada na lavagem de gases do convertedor AOD-L, na produção do aço inoxidável, visando recuperar ferro, cromo e níquel. XXII ENTMME / VII MSHMT, novembro de 2007, Ouro Preto, MG, Brasil; [6] MARTINS, J. Procedimentos para avaliação de aglomerantes na pelotização. ENTMME / VII MSHMT, novembro de 2007, Ouro Preto, MG, Brasil;78 [7] ITO, R.H., TAKANO, C. Poeira de aciaria elétrica: Reciclagem via pelotas autoredutoras com coque de petróleo. 60º Congresso Anual da ABM, 25 a 28 de julho de 2005, Belo Horizonte, MG, Brasil. [8] ABNT. NBR resíduos sólidos: Classificação. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, Brasil, [9] ABIROCHAS. Associação Brasileira da Indústria de Rochas Ornamentais. Disponível em: <