VI ACOMPANAHMENTO DO CO-PROCESSAMENTO DO RESÍDUO REVESTIMENTO GASTO DE CUBAS - R.G.C

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1 VI ACOMPANAHMENTO DO CO-PROCESSAMENTO DO RESÍDUO REVESTIMENTO GASTO DE CUBAS - R.G.C. EM FORNO DE CLINQUER DE UMA FÁBRICA DE PRODUÇÃO DE CIMENTO Francisco Alexandre Rocha Pinto (1) Químico Industrial, Especialista em Saneamento e Controle Ambiental ambos pela Universidade Federal do Ceará - U.F.C., Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE desenvolvendo atividades no Núcleo de Controle Ambiental- NUCAM José Araújo Lacerda (2) Químico Industrial, Especialista em Saneamento e Controle Ambiental ambos pela Universidade Federal do Ceará - U.F.C., Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE desenvolvendo atividades no Núcleo de Controle Ambiental - NUCAM. Endereço (1) : Rua Jaime Vasconcelos, 457 Apt o Bairro Varjota, CEP: Fortaleza - Ceará - Brasil - Telefone: (0xx85) alexpin@terra.com.br RESUMO Esse trabalho consiste do acompanhamento pelos Técnicos da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE, com vistas ao licenciamento ambiental para o Co-Processamento do Resíduo Revestimento Gasto de Cubas (R.G.C.) no forno rotativo de clinquer da fábrica de cimento da Companhia Cearense de Cimento Portland, situada no município de Sobral, no Estado do Ceará. O Co-Processamento é a técnica de utilização de resíduos industriais a partir do processamento desses como substituto parcial de matéria-prima e ou de combustível no sistema forno de produção de clinquer, na fabricação de cimento. A atividade de co-processamento na indústria de cimento constitui uma das alternativas eficientes e econômicas de destruir e valorizar resíduos em grande volume. esta atividade vem aumentando nos países desenvolvidos pelas vantagens que propicia às cimenteiras e pelos benefícios que oferece à proteção do meio ambiente. O resíduo Revestimento Gasto de Cubas (R.G.C.), conhecido internacionalmente como Spent Potling (S.P.L.) ou, até mesmo alucoque é um resíduo proveniente do desgaste das cubas eletrolíticas, no processo de redução direta de alumina fundida, chamado de Hall Heroult. PALAVRAS-CHAVE: Co-Processamento, Aproveitamento de Resíduos Industriais. INTRODUÇÃO O presente trabalho versa sobre o acompanhamento pelos Técnicos da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE, em todas as etapas para o licenciamento ambiental do Co-Processamento do Resíduo Gasto de Cubas (R.G.C.), no forno rotativo de clinquer da fábrica da Companhia Cearense de Cimento Portland, situada no município de Sobral, no Estado do Ceará, objetivando atender à Resolução CONAMA n o 264, de 26 de agosto de 1999, concernente ao co-processamento de resíduos em fornos rotativos de clinquer, para a fabricação de cimento. O resíduo será proveniente do processamento de alumínio do Consórcio de Alumínio do Maranhão - ALUMAR, situado no município de São Luís, no Estado do Maranhão. A indústria de alumínio utiliza o processo de redução direta de alumina fundida ( Hall Heroult ), em uma série de cubas eletrolíticas, que necessitam de revestimentos especiais para se obter um boa condutividade elétrica e baixa condutividade térmica. Este processo gera um resíduo sólido, proveniente do desgaste das cubas eletrolíticas, cujo material é conhecido internacionalmente como Spent Potling (S.P.L.), ou Revestimento Gasto de Cubas (R.G.C.) ou, até mesmo, alucoque. O material do cátodo é composto principalmente de coque e piche com uma composição contendo: carbono, fluoreto, sódio e alumínio, com traços de outros elementos tais como enxofre, cianeto, magnésio, titânio, etc. ABES Trabalhos Técnicos 1

2 A fração carbonácea corresponde em média a 34-40% do total do resíduo gerado em cada cuba. O Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C. está classificado de acordo com a NBR da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, como resíduo classe l - perigoso, por apresentar toxicidade em termos de cianetos e de fluoretos. O potencial de periculosidade do resíduo deve-se principalmente à presença de cianetos e fluoretos. Na industrialização do cimento, os fluoretos são adicionados à farinha funcionando como fundente, se incorporando ao clinquer, diminuindo as temperaturas nas zonas de queima, com redução no consumo do combustível. Os cianetos são destruídos a uma temperatura em torno de 800 o C. Ressalta-se que estes fornos operam a uma temperatura de até o C, na zona de clinquerização, o que garante a eliminação total destes. O teor de cinzas do resíduo do Revestimento Gasto de Cubas (R.G.C.) encontra-se na faixa de 20-30% e são compostas basicamente por material sílico aluminoso, que na mistura da farinha, para a formação do clinquer, se comporta como uma pozolona, que é um aditivo utilizado na mesma. Composição Química Média do Revestimento Gasto de Cubas - RGC: Parâmetros Resultados - Carbono 34,40 % - Fluoreto 13,45 % - Sódio 15,44 % - Alumínio 11,30 % - Silício 14,64 % - Cálcio 1,71 % - Ferro 5,02 % - Potássio 0,16 % - Magnésio 4,91 % - Titânio 0,25 % - Enxofre 0,51 % - Poder Calorífico ( cal/g) - Estado Físico sólido Análise realizada pela ABCP ( Associação Brasileira de Cimento Portland ) Caracterização Química Média do Revestimento Gasto de Cubas - RGC: Parâmetros Resultados - Umidade 0,30 % - Matérias Voláteis 7,32 % - Cinzas 34,92 % - Carbono fixo 57,02 % - Enxofre 2,50 % - Carbono 62,80 % - Hidrogênio 0,20 % - Nitrogênio 2,20 % - Poder Calorífico Superior 20,50 (MJ/kg) - Poder Calorífico Inferior 20,40 (MJ/kg) - Fluoretos 11,36 % - Cloretos 0,04 % Análise realizada pela ABCP ( Associação Brasileira de Cimento Portland ) METOLOGIA Para o estudo em questão realizamos o acompanhamento de todas as etapas para o licenciamento ambiental do Co-Processamento do Resíduo Gasto de Cubas (R.G.C.), no forno rotativo de clinquer da fábrica da Companhia Cearense de Cimento Portland, situada no município de Sobral, no Estado do Ceará, objetivando 2 ABES Trabalhos Técnicos

3 atender à Resolução CONAMA n o 264, de 26 de agosto de 1999, concernente ao co-processamento de resíduos em fornos rotativos de clinquer, para a fabricação de cimento. O licenciamento do co-processamento incluiu as seguintes etapas: I) Estudo de Viabilidade de Queima - EVQ: Que é um estudo teórico que visa avaliar a compatibilidade do resíduo a ser co-processado com as características operacionais do processo e os impactos ambientais decorrentes dessa prática. A Cimento Poty S/A apresentou, em 17 de novembro de 1998, o Estudo de Viabilidade de Queima - E.V.Q. para o resíduo do Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C. II) Parecer Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE sobre o Estudo de Viabilidade de Queima - E.V.Q.; III) Plano de Teste em Branco: Conjunto de medições realizadas no forno em funcionamento normal, operando sem a alimentação de resíduo, para avaliação das condições operacionais da Unidade de produção de clinquer e do atendimento às exigências técnicas fixadas pelo Órgão Ambiental. IV) Acompanhamento pelos Técnicos da SEMACE ao Teste em Branco: Estivemos, entre os dias 13 à 15 de julho de 1999, na Cimento Poty S/A acompanhando o Teste em Branco. CARACTERÍSTICAS DO FORNO DE CLINQUERIZAÇÃO: - Marca: Polysius - Capacidade Nominal: t/dia - Capacidade Máxima: t/dia - Capacidade Efetiva: t/dia - Consumo Térmico Objetivo: 720 kcal/kg - Consumo Térmico Efetivo: 751 kcal/kg - Óleo do Queimador Principal: 45,3% - Óleo da Pré-Calcinação: 54,7% CARACTERÍSTICAS DO TESTE EM BRANCO: - Combustível utilizado: 92,0% de coque de petróleo e 8,0% de óleo combustível tipo B.P.F. - 1 A, - Produção do forno: em torno de 2700 t/dia de clinquer, - Alimentação de farinha (base seca): em torno de 190 t/h, AMOSTRAGEM EM CHAMINÉ (VALORES MÉDIOS PARA MATERIAIS PARTICULADOS): - Temperatura média dos gases - em torno de 120 o C; - Pressão dos gases na chaminé - em torno de 754,8 mmhg; - Umidade dos gases - em torno de 13,4%; - Velocidade dos gases - em torno de 14,2 m/s; - Isocinética da amostragem - em torno de 97,9%; - Massa de material particulado em torno de 65 mg. V) Parecer Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE; VI) Relatório de Teste em Branco: RESULTADOS OBTIDOS NA AMOSTRAGEM DA CHAMINÉ: - Ácido Clorídrico (HCL) - 0,21 kg/h a 7% de O 2 (base seca) - Ácido Fluorídrico (HF) - < 0,02 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Monóxido de Carbono (CO) ppmv a 7% de O 2 (base seca) - Material Particulado - 61 mg/nm 3 a 11% de O 2 (base seca) - Hidrocarbonetos Totais (THC) expresso como propano - < 0,1 ppmv a 7% de O 2 (base seca) - Mercúrio (Hg) - 0,001 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Chumbo (Pb) - 0,019 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) ABES Trabalhos Técnicos 3

4 - Cádmio (Cd) - 0,001 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Tálio (TI) - < 0,05 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Óxidos de Nitrogênio (NO x ) - 11 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Óxidos de Enxofre (SO x ) mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Série de Minerais (As + Be + Co + Ni + Se + Te) - 0,16 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Série de Minerais (As + Be + Co + Cr + Cu + Mn + Ni + Pb + Sb + Se + Sn + Te + Zn) - 1,32 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) Conforme os resultados descriminados acima, todos os valores medidos estão abaixo dos limites máximos de emissão estabelecidos pela Resolução CONAMA n o 264, de 26 de agosto de 1999, para os fornos de clinquer destinados ao co-processamento e ao Teste em Branco para o resíduo de Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C. VII) Parecer Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE; VIII) Plano de Teste de Queima - PTQ: Plano que contempla dados, cálculos e procedimentos relacionados com as operações de co-processamento propostas para o resíduo Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C. A Cimento Poty S/A apresentou, em 03 de abril de 2000, o Plano de Teste de Queima - P.T.Q. para o resíduo do Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C. CARACTERÍSTICAS DO PLANO DE TESTE DE QUEIMA P.T.Q: - Ponto de Alimentação do Resíduo: No pré-calcinador, - Taxa de Alimentação da Farinha, (composição básica de 98% de calcário e 2% de argilas), para a formação do clinquer: em torno de 190 t/h, - Taxa de Alimentação do Resíduo Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C: de 1,0 t/h a 1,5 t/h, - O tempo de residência no forno de clinquerização para os sólidos será de 30,5 minutos; - O tempo de residência no forno de clinquerização para os gases será de 4,7 segundos; - O resíduo do Revestimento Gasto de Cubas R.C.G. será introduzido diretamente no sistema de précalcinação a uma temperatura uniforme de 1200 o C; - O tempo de residência de 3 segundos no interior da pré-calcinação, tempo suficiente para a destruição dos principais compostos orgânicos, tais como os cianetos; - Com esses parâmetros espera-se ter uma destruição de 99,99 % dos Compostos Orgânicos Perigosos - PCOP`s. IX) Parecer Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE; X) Aprovação do Plano de Teste de Queima - PTQ, pelo Conselho Estadual de Meio Ambiente - COEMA; XI) Acompanhamento pelos Técnicos da SEMACE ao Teste de Queima: Estivemos, entre os dias 28 de agosto à 06 de setembro de 2000, na Cimento Poty S/A acompanhando o Teste de Queima para o resíduo Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C. SISTEMA DE INTERTRAVAMENTO: O Teste de Queima foi iniciado conforme o Art. 20 da Resolução/CONAMA n o 264, de 26 de agosto de 1999, isto é, realizando-se primeiramente o teste do Sistema de Intertravamento. O Sistema de Intertravamento corta automaticamente a alimentação do resíduo quando os parâmetros apresentarem os seguintes valores: - Nível de Opacidade > 70,00 mg/nm 3 ; - Temperatura no Pré Calcinador < 830,00 o C; - Pressão do cabeçote do forno > 0.00 mbar; - Falta de energia elétrica ou queda de tensão (Motor Principal do Forno II); - Oxigênio na saída da torre de ciclones < 0,80%; - Nível de monóxido de carbono na sonda ID > 0,06% - Temperatura na entrada do eletrofiltro > 200,0 o C. Durante o Teste de Queima não houve nenhuma ocorrência que levasse a um intertravamento. 4 ABES Trabalhos Técnicos

5 TESTE DE QUEIMA: O Teste de Queima foi realizado conforme as condições operacionais previstas no Plano de Teste de Queima - P.T.Q. e no Teste em Branco realizado, conforme o Art. 21 da Resolução/CONAMA n o 264, de 26 de agosto de O Teste de Queima foi realizado sob os seguintes parâmetros operacionais: - O percentual de combustível utilizado foi 100% de coque de petróleo; - Alimentação do combustível: 9,31 à 10,03 t/h de coque de petróleo; - Produção do forno: 101,8 à 112,6 t/h de clinquer; - Alimentação de farinha (base seca): 156,8 à 189,0 t/h de farinha; - Alimentação do resíduo Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C.: 1,22 à 1,35 t/h. XII) Relatório do Teste de Queima: RESULTADOS OBTIDOS NA AMOSTRAGEM DA CHAMINÉ: Conforme o Art. 22 da Resolução/CONAMA n o 264, de 26 de agosto de 1999, foram amostrados nos gases da chaminé do forno de clinquerização os mesmos poluentes avaliados no Teste em Branco e os Principais Compostos Orgânicos Perigosos - PCOPs: RESULTADOS OBTIDOS: - Ácido Clorídrico (HCl) - 0,09 kg/h a 7% de O 2 (base seca) - Ácido Fluorídrico (HF) - < 0,04 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Monóxido de Carbono (CO) - 98,9 ppmv a 7% de O 2 (base seca) - Material Particulado - 35,3 mg/nm 3 a 11% de O 2 (base seca) - Hidrocarbonetos Totais (THC) expresso como propano - 3 ppmv a 7% de O 2 (base seca) - Mercúrio (Hg) - < 0,001 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Chumbo (Pb) - < 0,0019 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Cádmio (Cd) - < 0,0019 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Tálio (Tl) - < 0,0019 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Óxidos de Nitrogênio (NO x ) mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Óxidos de Enxofre (SO x ) mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Série (As + Be + Co + Ni + Se + Te) - 0,020 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Série (As + Be + Co + Cr + Cu + Mn + Ni + Pb + Sb + Se + Sn + Te + Zn) - 0,150 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) - Cianetos (CN) - < 0,04 mg/nm 3 a 7% de O 2 (base seca) Conforme os resultados descriminados acima, todos os valores medidos estão abaixo dos limites máximos de emissão estabelecidos pela Resolução/CONAMA n o 264, de 26 de agosto de 1999, para os fornos de clinquer destinados ao co-processamento, Teste em Branco e Teste de Queima para o resíduo de Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C. As amostragens para os Principais Compostos Orgânicos Perigosos - PCOPs constituídos de: Acenaftileno, Antraceno, Benzo-a-antraceno, Benzo-a-pireno, Benzo-a-fluoranteno, Benzo-kfluoranteno, Benzo-g,h,i-pirileno, Criseno, Dibenzo-a,h-antraceno, Fluoranteno, Indeno-1,2,3-cd-pireno, Fenatreno, e Pireno foram realizadas conforme método de amostragem - "Method 23 da Environmental Protection Agency - EPA"-. Estes parâmetros foram definidos pela Cimento Poty S/A, a Tasqa Serviços Analíticos Ltda., a qual realizou as medições e as análises na chaminé e a Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE, utilizando literatura técnica especializada - "Federal Register, september 24, USA."- Todos os compostos orgânicos semi-voláteis determinados na amostragem de chaminé apresentaram concentrações abaixo do limite de detecção do método utilizado, dando valores menores que 1,8 µg/nm 3. XII) Parecer Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE; XIII) Análise de Risco: A Cimento Poty S/A apresentou, em 13 de fevereiro de 2001, o Estudo de Análise de Risco Ambiental -EAR para o resíduo do Revestimento Gasto de Cubas - R.G.C. ABES Trabalhos Técnicos 5

6 OBJETIVO DO ESTUDO DE ANÁLISE DE RISCO AMBIENTAL - EAR: Atendimento ao Art. 47 da Resolução/CONAMA n o 264, de 26 de agosto de 1999 e ao Termo de Referência de número 145/00 - COPAM/NUCAM da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE. O Estudo foi realizado com a finalidade de identificar os aspectos que possam causar danos ao meio ambiente, da população interna envolvida nos processos produtivos em geral e da população externa das áreas circunvizinhas além dos limites físicos da instalação, em função da atividade industrial desenvolvida no co-processamento do resíduo do Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C. ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS CENÁRIOS ACIDENTAIS/IMPACTOS AMBIENTAIS: De acordo com os dados estatísticos da Análise Estatística dos Cenários Acidentais/Impactos Ambientais foram obtidos os seguintes resultados no Estudo de Análise de Risco Ambiental - EAR, tendo como base um total de 23 (vinte e três) eventos para as 04 (quatro) áreas envolvidas: PROBABILIDADE DE OCORRÊNCIA DOS IMPACTOS: - Alta ou Reincidente ( 04 eventos)... 17,4% - Média ou Provável ( 04 eventos)... 17,4% - Baixa ou Remota (15 eventos)... 65,2% CLASSIFICAÇÃO DA GRAVIDADE: - Crítica (0 evento)... 0,0% - Moderada (04 eventos)... 17,4% - Pouco Crítica (19 eventos)... 82,6% RISCOS AMBIENTAIS: - Muito Crítico (0 evento)... 0,0% - Crítico (0 evento)... 0,0% - Pouco Crítico (23 eventos) ,0% CONSEQÜÊNCIA DOS EVENTOS: - Significativo (10 eventos)... 43,5% - Pouco Significativo (13 eventos)... 56,5% - Não Significativo (0 evento)... 0,0% RESULTADOS DO ESTUDO DE ANÁLISE DE RISCO AMBIENTAL - EAR: O Estudo de Análise de Risco Ambiental - EAR apresentou os seguintes resultados: - É remota a possibilidade de ocorrências de acidentes no Processo de Transferência do resíduo do Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C. do caminhão silo graneleiro, do vagão graneleiro ou em "big bags" para o silo de armazenamento em virtude dos sistemas de segurança; manutenção preventiva e corretiva; monitoramento contínuo através do Controle Lógico Programável - C.L.P. no painel central e equipamentos antipoluentes de despoeiramento; - É remota a possibilidade de ocorrências de acidentes no Processo de Transferência do resíduo do Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C. do silo de armazenamento direto para o forno número II de clinquerização, em virtude dos sistemas de segurança; manutenção preventiva e corretiva; monitoramento contínuo através do Controle Lógico Programável - C.L.P. no painel central; 6 ABES Trabalhos Técnicos

7 - É remota a possibilidade de ocorrências de acidentes no Processo de Alimentação do Forno II do resíduo do Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C., em virtude dos sistemas de segurança; manutenção preventiva e corretiva; monitoramento contínuo através do Controle Lógico Programável - C.L.P. no painel central; - É remota a possibilidade de ocorrências de acidentes no co-processamento do resíduo do Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C. como fundente no forno número II de clinquerização, em virtude dos sistemas de segurança; manutenção preventiva e corretiva; monitoramento contínuo através do Controle Lógico Programável - C.L.P. no painel central, monitoramento contínuo das emissões gasosas, através de analisadores contínuos de gases e equipamentos antipoluentes de despoeiramento (precipitador eletrostático); - É remota a possibilidade de cenários acidentais, na atividade do co-processamento do resíduo do Revestimento Gastos de Cubas - R.G.C., que extrapolem os limites da área da Cimento Poty S/A e que possam afetar as comunidades circunvizinhas, em função dos controles e procedimentos apresentados. XIV) Parecer Técnico da Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE; XIV) Fornecimento da Licença de Operação, pela Superintendência Estadual do Meio Ambiente, para a utilização do Resíduo Gasto de Cubas (R.G.C.). Licença de Operação n o 102/01 -NUCAM - Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE, de 20 de abril de 2001 com validade de 01 (um) ano. CONCLUSÃO Os resíduos industriais constituem um dos principais problemas ambientais a serem enfrentados pelo País. Os métodos disponíveis não são adequadas para tratar de maneira adequada e segura grandes volumes de resíduos, sem criar problemas de impactos ambientais. O co-processamento de resíduos perigosos em fornos de clinquer não traz à sociedade uma solução definitiva para a gestão de todos os tipos de resíduos gerados, mas uma contribuição para o aproveitamento de resíduos, possíveis de serem usados como combustível alternativo ou substituto de matéria-prima, atenuando o impacto da exploração de bens minerais e combustíveis não renováveis. Isto não quer dizer que os fornos de clinquer serão transformados em incineradores de resíduos perigosos, mas uma alternativa a mais para a eliminação destes resíduos. Este papel a ser representado pela indústria de cimento é uma das opções mais atraentes da política de gestão ambiental de resíduos perigosos. Em um cenário favorável, a grande contribuição da normalização do co-processamento é a viabilização deste processo de maneira segura e ambientalmente adequada, onde ganha o Meio Ambiente e a Indústria, sem perda de sua competitividade. O impacto positivo da normalização do co-processamento é de promover o forno de clinquer como instrumento alternativo da política de gestão ambiental de resíduos perigosos de grande volume. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA: 1..CONSELHO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE - CONAMA. Resolução n o 264, de 26 de agosto de Licenciamento de fornos rotativos de produção de clinquer para atividades de co-processamento de resíduos s.l: p. ABES Trabalhos Técnicos 7