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Prof a Dr a Maristela Gomes da Silva Diretora do Centro Tecnológico/UFES Coordenadora do NEXES Aspectos técnicos e ambientais do uso de escória de aciaria.

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1 Prof a Dr a Maristela Gomes da Silva Diretora do Centro Tecnológico/UFES Coordenadora do NEXES Aspectos técnicos e ambientais do uso de escória de aciaria

2 Escória de aciaria: informações 100 – 150kg /ton de aço;100 – 150kg /ton de aço; geração anual: 3, 7 milhões ton/ano;geração anual: 3, 7 milhões ton/ano; no Brasil: 80% escória de aciaria LD;no Brasil: 80% escória de aciaria LD; 44% utilizada em base e sub-base;44% utilizada em base e sub-base; 56% é estocada (passivo): 2 milhões ton/ano.56% é estocada (passivo): 2 milhões ton/ano.

3 Transformação de resíduos em produtos ? Pesquisa, normalização, transferência !

4 Aplicações da escória de aciaria na Europa 80% das escórias recicladas na CC !

5 Composição química da escória de aciaria Brasil , ,

6 Impactos ambientais associados ao uso da escória de aciaria Utilização e/ou disposição incorreta;Utilização e/ou disposição incorreta; Características químicas;Características químicas; pH alcalino (11-12; lixiviado natural é 11);pH alcalino (11-12; lixiviado natural é 11); presença de óxidos básicos e metais pesados (alumínio, dureza, fenol e fluoretos, Classe II);presença de óxidos básicos e metais pesados (alumínio, dureza, fenol e fluoretos, Classe II); características físicas e granulometria (não há risco de silicose, não há problema com o manganês).características físicas e granulometria (não há risco de silicose, não há problema com o manganês).

7 Algumas especificações para uso da escória de aciaria

8 A expansão deve ser < 3% (DNER-PRO 263/94 e EM 262/94 ) !

9 Expansibilidade CaO e o MgO (livres) - compostos volumetricamente instáveis mais importantesCaO e o MgO (livres) - compostos volumetricamente instáveis mais importantes FeOFeO C 2 SC 2 S

10 CaO Ca(OH) 2 : aumento de volume da ordem de 99%;Ca(OH) 2 : aumento de volume da ordem de 99%; CaO não-combinado ou livre ou reativo: maior problema;CaO não-combinado ou livre ou reativo: maior problema;

11 MgO Origem na adição de dolomita para a proteção do revestimento refratário do convertedorOrigem na adição de dolomita para a proteção do revestimento refratário do convertedor 3 fases diferentes:3 fases diferentes: – problema: não-combinado ou livre ou reativo (periclásio); MgO + H 2 O Mg(OH) 2 (Brucita) - reação em idades maiores que o CaO; aumento de volume>119%.MgO + H 2 O Mg(OH) 2 (Brucita) - reação em idades maiores que o CaO; aumento de volume>119%.

12 Ferro metálico Ferro total – 15% a 20% da comp. Química.Ferro total – 15% a 20% da comp. Química. Expansão com efeito global menor que o MgO e CaOExpansão com efeito global menor que o MgO e CaO

13 C2SC2SC2SC2S Expansão por transformação alotrópica entre as fases,, e, sem grandes alterações de volumeExpansão por transformação alotrópica entre as fases,, e, sem grandes alterações de volume

14 Avaliação da expansibilidade ao longo do tempo

15 Equipamento dos ensaios JIS A 5015/92 e PTM 130Equipamento dos ensaios JIS A 5015/92 e PTM 130

16 Ensaios de expansibilidade Ensaios adaptados do ASTM D 698 (CBR)Ensaios adaptados do ASTM D 698 (CBR) –ASTM D 4792/95 (Potential Expansion of Aggregates from Hydration Reactions ) –JIS A 5015 –PTM 130/78 e pelo DMA-1/DER-MG/92 CRÍTICAS A ESTES ENSAIOS: Lento Difícil execução Grande dispersão de resultados A compactação ocorre na umidade ótima: não tem efeito significativo sobre os resultados Efeitos da sobrecarga, do confinamento do material e do tamanho dos corpos-de-prova podem também levar a diferentes resultados não controle de: coeficiente de Poisson, o módulo de deformação, o estado inicial de tensões, a rigidez inicial, a estrutura e as condições de drenagem do solo.

17 Ensaios de expansibilidade Ensaio de AutoclaveEnsaio de Autoclave –Condições irreais? –Muito agressivo? O Steam testO Steam test

18 Avaliação da expansibilidade Equipamento do Steam TestEquipamento do Steam Test

19 Ensaios de expansibilidade Outros ensaiosOutros ensaios –Le Chatelier Inconclusivo?Inconclusivo? –Autoclave Resultados exageradosResultados exagerados –Etileno Glicol IneficazIneficaz –ASTM 1260 C/01 / ASTM 1293/2001

20 Tratamentos para redução de expansibilidade Alterações no processo de escorificaçãoAlterações no processo de escorificação –Redução da granulometria da Cal – maior dissolução e completa reação do CaO –CAMFlux – alteração no teor de CaO final

21 Tratamentos para redução de expansibilidade Tratamentos no estado líquidoTratamentos no estado líquido –Adição de sílica e oxigênio 2CaO (LIVRE) + SiO 2 Ca 2 SiO 42CaO (LIVRE) + SiO 2 Ca 2 SiO 4 2FeO+ ½ O 2 2 Fe 2 O 3 + energia2FeO+ ½ O 2 2 Fe 2 O 3 + energia 2CaO (LIVRE) + Fe 2 O 3 2CaO x Fe 2 O 32CaO (LIVRE) + Fe 2 O 3 2CaO x Fe 2 O 3 –Granulação a seco ou a úmido Atividade hidráulica por resfriamento rápidoAtividade hidráulica por resfriamento rápido Expansão muito pequenaExpansão muito pequena

22 Tratamentos para redução de expansibilidade Tratamentos no estado sólidoTratamentos no estado sólido –Wheathering – cura ao tempo (???) –Cura a vapor Open yardOpen yard Processo SKAPProcesso SKAP

23 Tratamentos da escória de aciaria

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25 Avaliação da expansibilidade ao longo do tempo Equipamento dos ensaios JIS A 5015/92 e PTM 130Equipamento dos ensaios JIS A 5015/92 e PTM 130

26 ?

27 Missão Estimular a reciclagem de escórias e outros co-produtos siderúrgicos na construção civil.

28 Proposta do NEXES CERF Universidade-siderurgia-construção civil !

29 Principais ações pesquisa e transferência de tecnologia; pesquisa e transferência de tecnologia; capacitação tecnológica; capacitação tecnológica; serviços tecnológicos; serviços tecnológicos; proposição de textos de normas; proposição de textos de normas; preparação de manuais e livros; preparação de manuais e livros; construção de bases de dados, construção de bases de dados, …. ….

30 Principais linhas de pesquisa normalização; normalização; expansibilidade da escória de aciaria; expansibilidade da escória de aciaria; métodos e técnicas de estabilização da métodos e técnicas de estabilização da escória de aciaria; escória de aciaria;

31 Principais linhas de pesquisa desempenho de pavimentos com escória desempenho de pavimentos com escória de aciaria; de aciaria; impacto no meio ambiente e na saúde impacto no meio ambiente e na saúde em face ao uso da escória de aciaria e em face ao uso da escória de aciaria e outros co-produtos; outros co-produtos;

32 Equipe 50 pesquisadores 50 pesquisadores 10 PhD 7 MSc 11 eng., químicos, arquitetos …. 15 estudantes 7 técnicos 1 secretária

33 Projetos em andamento Avaliação da expansibilidade e das tecnologias de tratamento visando o desenvolvimento de mercado das escórias de aciaria para fins de pavimentação (AGSPAVI; UFES-FEST-IBS)Avaliação da expansibilidade e das tecnologias de tratamento visando o desenvolvimento de mercado das escórias de aciaria para fins de pavimentação (AGSPAVI; UFES-FEST-IBS) Avaliação do custo, avaliação ambiental e avaliação da resistência e durabilidade do pavimento construído com escória de aciaria envelhecida (PAVIAMB; UFES-FEST-CST)Avaliação do custo, avaliação ambiental e avaliação da resistência e durabilidade do pavimento construído com escória de aciaria envelhecida (PAVIAMB; UFES-FEST-CST)

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36 Materiais - microestrutura MEV Caracterização da escória de aciaria Microfractografia ( Amostra virgem) Análise: 1. Ca, O e C 2. Mg, Fe, O, Ca, C, Mn, Si, Al 3. Mg, Fe, O, C, Ca, Mn, Si, Al 4. Ca, O, C

37 nível de desenvolvimento da pesquisa no Brasil consolidado semi-consolidado sem pesquisa Situação em 2003

38 nível de desenvolvimento da pesquisa no Brasil consolidado Pesquisas do NEXES

39 Reciclagem da escória de aciaria Base e sub-base de estrada Base e sub-base de estrada expansibilidade tratamento controle durabilidade risco ambiental

40 Escória de aciaria x cimento cimento

41 Reciclagem da escória de aciaria Cimento Cimento tratamento processo características transferência

42 Fertilizantes (necessidade de correção da composição química)Fertilizantes (necessidade de correção da composição química) Elementos de contenção;Elementos de contenção; Lastro ferroviário (impacto no meio ambiente?);Lastro ferroviário (impacto no meio ambiente?); Reciclagem da escória de aciaria

43 Comentários finais Reciclagem de escóriasReciclagem de escórias –< matérias primas –< energia –< aterros –< custos? –> qualidade ConsumoConsumo –convencimento –certificação Mercado –competitividade –avanço tecnológico Pesquisa –metodologia –transferência Avaliação impacto no meio ambiente

44 Tel.: (27) , , Fax.: (27) Obrigada pela atenção !


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