Aspectos técnicos e ambientais do uso de escória de aciaria Profa Dra Maristela Gomes da Silva Diretora do Centro Tecnológico/UFES Coordenadora do NEXES

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

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

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

Composição química da escória de aciaria Brasil 35-47 11-18 1-2,5 5-13 3-7 1-3 0,0714-28

Impactos ambientais associados ao uso da escória de aciaria Utilização e/ou disposição incorreta; Características químicas; pH alcalino (11-12; lixiviado natural é 11); 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).

Algumas especificações para uso da escória de aciaria

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

Expansibilidade CaO e o MgO (livres) - compostos volumetricamente instáveis mais importantes FeO C2S

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

MgO Origem na adição de dolomita para a proteção do revestimento refratário do convertedor 3 fases diferentes: problema: não-combinado ou livre ou reativo (periclásio); MgO + H2O  Mg(OH)2 (Brucita) - reação em idades maiores que o CaO; aumento de volume>119%.

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

C2S Expansão por transformação alotrópica entre as fases , ’,  e , sem grandes alterações de volume

Avaliação da expansibilidade ao longo do tempo

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

Ensaios de expansibilidade 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. 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

Ensaios de expansibilidade Ensaio de Autoclave Condições irreais? Muito agressivo? O Steam test

Avaliação da expansibilidade Equipamento do Steam Test

Ensaios de expansibilidade Outros ensaios Le Chatelier Inconclusivo? Autoclave Resultados exagerados Etileno Glicol Ineficaz ASTM 1260 C/01 / ASTM 1293/2001

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

Tratamentos para redução de expansibilidade Tratamentos no estado líquido Adição de sílica e oxigênio 2CaO(LIVRE) + SiO2  Ca2SiO4 2FeO+ ½ O2  2 Fe2O3 + energia 2CaO(LIVRE) + Fe2O3  2CaO x Fe2O3 Granulação a seco ou a úmido Atividade hidráulica por resfriamento rápido Expansão muito pequena

Tratamentos para redução de expansibilidade Tratamentos no estado sólido Wheathering – “cura” ao tempo (???) Cura a vapor Open yard Processo SKAP

Tratamentos da escória de aciaria

Tratamentos da escória de aciaria

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

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

Proposta do NEXES Universidade-siderurgia-construção civil ! CERF

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

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

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

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

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 do custo, avaliação ambiental e avaliação da resistência e durabilidade do pavimento construído com escória de aciaria envelhecida (PAVIAMB; UFES-FEST-CST)

FINEP

FINEP

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

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

Pesquisas do NEXES nível de desenvolvimento da pesquisa no Brasil consolidado

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

Escória de aciaria x cimento

Reciclagem da escória de aciaria Cimento transferência características processo tratamento

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

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

! Obrigada pela atenção Tel.: (27) 33352640, 33352058, 33352146 Fax.: (27) 33352058 E-mail: margomes@npd.ufes.br nexes@ct.ufes.br Obrigada pela atenção !