Baixe Areia de reciclagem e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Metalúrgica, somente na Docsity! Universidade Federal Fluminense UFF- EEMIVR RECICLAGEM Areia de Fundição Prof.° Carlos Alberto Fernanda Mitke De Lacerda Melina Gamis Ellem patrícia Mirian De Souza Isadora Rosa Roni Peterson Universidade Federal Fluminense UFF- EEMIVR INTRODUÇÃO A atual e sempre crescente demanda por produtos industrializados pela sociedade moderna tem como conseqüência, através de todos os processos produtivos exigidos na confecção destes produtos, a geração de resíduos. O processo de fundição gera vários tipos de resíduos sólidos, sendo o principal deles a areia de fundição, que é gerado na etapa de desmoldagem de peças metálicas. A areia contaminada gerada na etapa de desmoldagem das peças metálicas nas indústrias de fundição é atualmente um grave problema ambiental que o setor enfrenta. Parte desse resíduo vem sendo acumulado na própria empresa ou enviado para aterros industriais, de classe II, causando sérios danos ao meio-ambiente. Os estudos realizados em relação à regeneração destas areias são motivados por fatores de ordem social, econômica e ambiental. Este trabalho visa estudar o processo de regeneração dessa areia contaminada. O processo de fundição consiste basicamente em dois tipos de operações, as que têm por finalidade produzir o molde, seja ele qual for; e as que têm por finalidade fundir o metal. Estas operações podem, de maneira geral, ser desdobradas em: - modelação: confecção do modelo com a forma final da peça a ser produzida; - moldagem: confecção do molde baseado no modelo; - macharia: confecção dos machos eventualmente necessários para proporcionar os espaços ocos ou vazios na peça; - fusão: obtenção do metal líquido; - vazamento: enchimento do molde com metal líquido; - desmoldagem: retirada da peça e remoção dos resíduos do molde. O fluxograma do processo de fundição, apontando os pontos de geração do rejeito (areia). Figura 1.0 Legenda: os pontos em vermelho indicam geração de rejeito da areia. Universidade Federal Fluminense UFF- EEMIVR mecânica (abrasão dos grãos), recuperação térmica (queima de resinas), recuperação úmida (lavagem das areias). Mas dependendo do tipo de areia, os resíduos não precisam passar por essas três etapas de recuperação. Cabe a avaliação do tipo de areia e o método mais eficiente. Mas para podermos optar por um ou outro método é de primordial importância a separação dos resíduos no momento do desmolde, pois separando as areias por tipo podemos classificá-las e destiná-las ao processo de recuperação adequado, evitando assim que uma areia que seria recuperada de forma simples passe por todo o processo de recuperação desnecessariamente. Estabelecimento dos parâmetros do material recuperado O material após passar pela recuperação deve apresentar certas características para reutilização segura ou descarte em aterros comuns. Devemos esperar que material esteja inerte e apresente as mesmas propriedades da areia nova. ANÁLISE DE VIABILIDADE DO PROJETO Antes de pensarmos na implantação do projeto de recuperação das areias de fundição devemos analisar a viabilidade técnica e econômica do projeto e a predisposição dos resíduos a recuperação. Como já foi dito, as areias de fundição podem ser totalmente recuperadas logo quanto à predisposição dos resíduos a recuperação não precisamos nos preocupar. Viabilidade econômica do projeto De uma maneira bastante simples podemos afirmar: Custo Areia Nova + Custo com Descarte > Custo Recuperação. Esta é a situação ideal. Levando em consideração os preços de descarte e da areia nova já comentados chega-se a conclusão que em médio prazo o projeto é viável economicamente. Isto sem falar nos fatores ambientais, pois a recuperação, alem de evitar o descarte, evita a retirada de areia nova do meio ambiente. Viabilidade técnica No processo de recuperação de areias de fundição são usados equipamentos já conhecidos e utilizados pelas indústrias. Portanto não há nenhuma barreira técnica a implantação do projeto, já que o necessário para tal está disponível no mercado. Esses equipamentos são: destorroador, separador magnético, misturador continuo intensivo adaptado, calcinador, recuperador intensivo e secador de areia. Todos encontrados em empresas especializadas em produtos para fundição. FASES DO PROCESSO DE RECUPERAÇÃO 1. Destorroamento com extração finos < peneira 270 (sistema AFS). Nesta etapa de recuperação mecânica desfazemos os torrões de areia e fazemos a extração de finos com o objetivo de tornar o tamanho de grão de areia mais homogêneo. Estes finos devem ser usados no calcinador para torná-los inertes e como fonte de energia e depois podem ser depositados em aterros de classe III. 1.1 Equipamentos envolvidos: Destorroador vibratório e Cascata ou leito fluidizado acoplado ao sistema exaustão principal. Um sistema de regeneração primaria. A unidade de regeneração RP, recupera com grande economia e qualidade, areia aglomerada por qualquer processo, sem ocupar espaço, necessitar de fundações ou equipamentos especiais. Trata-se de uma unidade totalmente auto-suficiente, que recebe areia em torrões de até 300 kg., partículas metálicas, canais, pó, corpos estranhos como: cavacos de madeira, metal e após uma seqüência de operações e filtragem, devolve uma areia Universidade Federal Fluminense UFF- EEMIVR classificada, livre de pó e própria para ser reutilizada. O princípio de funcionamento pode ser resumido em: 1. Um destorroador vibratório com grelha desmoldadora recebe toda a areia a ser recuperada em forma de torrões de até 300Kg. 2. Num primeiro estágio, ocorre a dissolução dos torrões, através de impactos vibratórios entre si e dos mesmos com as laterais do destorroador, resultando em partículas menores de 4 mm, já separando o material indesejável acima desse tamanho, tais como: partículas metálicas, areia sinterizada e outros corpos estranhos maiores. 3. Em um segundo estágio de redução, através de peneira classificadora, ocorre a separação da areia de possíveis materiais indesejáveis, sendo que a areia dissolta e livre de aglomerantes, segue para a operação de limpeza. 4. Por meio de um leito fluído e peneira classificadora vibratória, a areia é separada dos finos, que são aspirados para um filtro de limpeza automático tipo pulseflo, através de um exaustor de alta pressão . A separação de finos se dá pelo uso do separador magnético dotado de imãs permanentes de alta intensidade, que atraem o material ferroso. Constituído de uma capa Giratória, construída em aço inoxidável, que arrasta o material ferroso até o fim do campo magnético, separando-os do material não ferroso, que cai por gravidade. 1.2 Características Físico–Químicas do produto nesta fase Após esta operação, obteremos uma areia com a granulometria próxima a da areia originalmente usada nos moldes e ou machos. Teremos o PH em duas situações a saber: PH ácido: Para processos furânicos, fenólicos e fenólicos á quente. PH básico: Para processos fenólicos uretânicos, processos silicato de sódio / CO2, aglomeradas com bentonitas e Shell. Perda por calcinação: Podendo chegar até 3,0%. Finos: Podendo chegar até 0,5%. Argila: É um parâmetro importante, se presente em quantidade > 0,1% indica contaminação da disposição por areias aglomeradas com bentonita ou contaminação com terras arrastadas pelas chuvas e ou ventos. A presença da argila é nociva, ocasionando redução das propriedades físicas, resistência à flexão e aumento do consumo de resinas. Por Universidade Federal Fluminense UFF- EEMIVR estes inconvenientes, foi criada a possibilidade de lavagem desta areia para eliminação da argila presente entre outros elementos. 1.3 Elementos fortemente aderidos aos grãos. Em avaliação microscópica (50x) observa-se apêndices fortemente aderidos aos grãos, alguns não afetam a reutilização do recuperado. As Fig.1 e 2 mostram resinas não queimadas nas concavidades dos grãos. Dependendo do processo, originalmente utilizado, vão aparecendo: Pequenos apêndices que podem ser KOH. (Hidróxido de Potássio oriundo do processo Fenólico Alcalino) e Silicato de sódio (Processo silicato / CO2). Estes elementos são extremamente nocivos à qualidade da areia, sua eliminação é condição mandatória, o sistema de recuperação deve contemplar todas as possibilidades para sua eliminação total . 2. Lavagem (Recuperação a úmido). Nesta etapa fazemos a lavagem da areia com o objetivo de eliminar os componentes provenientes dos aglomerantes que ainda se encontram aderidos aos grãos por meio de um misturador continuo intensivo adaptado que promove abrasão entre os grãos. Como sabemos, a maioria desses componentes fortemente aderidos aos grãos são solúveis em água, água quente melhora esta característica, acrescente-se a isto a perda de fluidez da areia provocada Concavidade contendo resinas não removidas. Concavidade contendo resinas não removidas. Universidade Federal Fluminense UFF- EEMIVR Avaliando o fluxograma podemos separar em 3 estágios de recuperação de areias de fundição: 1º estagio – 4 fases com pequeno consumo de energia. 2º estágio – 6 fases com razoável consumo de energia (calcinação). 3º estágio – 10 fases com grande consumo de energia (calcinação, lavagem, secagem e tratamento de efluentes). Como não poderia ser diferente, deve-se esperar um custo maior para uma recuperação que utiliza mais fases. A definição destas fases passa por um controle de certas características, por exemplo, o controle de argilas, hidróxido de potassa, silicato de sódio e carbonatos vai definir a necessidade de lavagem. A situação ideal é ter conhecimento dos materiais de moldagem acumulados após a desmoldagem, pois estando convenientemente separados, sem duvida, reduziremos substancialmente os custos de recuperação. Outro ponto importante a considerar-se são o descarte da água utilizada na lavagem e os finos retirados para sistemas de exaustão. É necessário em um sistema de recuperação eficiente uma exaustão suficiente para remoção de todos os finos gerados no processo. Como sabemos estes finos estão saturados de elementos nocivos a areia de fundição e ao meio ambiente. Portanto deve-se calciná-los para torná-los inertes. No caso especifico da água utilizada no processo de lavagem teremos um comportamento muito parecido com os finos, só que em forma de lama considerando que após decantação e neutralização esta água volta para o processo de lavagem. LAY OUT O posicionamento correto dos equipamentos na empresa segue a ordem de uso esquematizada abaixo. Areia regenerada pronta para uso em machos, cobertura para areia Shell e adição em sistemas de moldagem aglomeradas com argilas. Universidade Federal Fluminense UFF- EEMIVR Conclusão Verificamos que a reciclagem e reutilização de resíduos indústriais é atualmente uma das alternativas mais corretas ao problema dos resíduos gerado na indústria metalúrgica tendo em vista, que além de resolver uma questão ambiental que é a minimização dos resíduos, também resolve se uma questão de ordem econômica e social, pois o empresário pode realizar a venda deste material ao mercado ou mesmo reutilizá-lo no próprio processo ou em algum outro setor de sua Indústria. Em nosso trabalho buscamos sugerir uma solução bastante viável do ponto de vista técnico, econômico e social para este problema portanto o resultado é positivo, e sendo provado este uso, esta areia poderá ser comercializada ou até mesmo utilizada pela própria indústria para outros fins. Do ponto de vista tecnológico há uma grande viabilidade, porém falta uma maior consciência ambiental dos empresários. Devido o grande potencial de uso da areia de fundição, deixamos como sugestão de futuros trabalho o uso desta areia regenerada na cobertura de aterros sanitários.