Escória de
Aciaria
Rodrigo Filev
Bolsista FAPESP
Estudante de Engenharia Civil - EPUSP Caracterização do material
A escória de aciaria é um subproduto da
produção do aço. Este material é portanto resultado da agregação de diversos
elementos que não interessam estar presentes no material aço. Tem como características
marcantes ser composta de muitos óxidos, como CaO e MgO e ser expansível, devido às
reações químicas desses óxidos. As limitações encontradas no material são
basicamente: heterogeneidade; alto teor de cal livre e a ausência de atividade
hidráulica.
Composição Química
As escórias de aciaria são compostas basicamente por óxidos básicos. A composição
química da escória é função da matéria prima, a tecnologia de produção do aço e
até mesmo o revestimento do alto forno. As tecnologias de produção de aço mais
difundidas são escória LD e a produzida por fornos de arco elétrico (HEA). A
composição destas duas escórias é mostrada na tabela abaixo:
Tabela 1 -
Comparação das escórias produzidas por vários tipos de fornos
Tipo |
Composição
(%) |
SiO2 |
CaO |
Al2O3 |
FeT |
MgO |
S |
MnO |
TiO2 |
Escória de convertedor (LD) |
13.8 |
44.3 |
B1.5 |
17.5 |
6.4 |
0.07 |
5.3 |
1.5 |
Escória de
Forno elétrico |
Esc.
Oxidada |
19.0 |
38.0 |
7.0 |
15.2 |
6.0 |
0.38 |
6.0 |
0.7 |
Esc. Reduzida |
27.0 |
51.0 |
9.0 |
1.5 |
7.0 |
0.50 |
1.0 |
0.7 |
Classificação ambiental
Não disponível
Apresentação do material
A escória de aciaria apresenta seus
componentes em vários estados diferentes. Por exemplo, podemos encontrar óxido de
magnésio de três formas: estado combinado, estado livre e solução sólida. Geralmente
encontramos solução sólida de MgO-FeO-MnO pequenas porções de CaO em solução
sólida. Encontramos também periclase, wustita e óxido de manganês em sistemas
cristalinos regulares.
Origem
A escória de aciaria tem sua formação nos processos de oxidação do aço. Este
processo elimina carbono e fósforo, por exemplo, que entram na composição da escória,
juntamente com fundente (CaO). O atual uso visa a produção de clínquer Portland , na
construção de bases para pavimentos e uso como agregado
Localização
Geralmente encontramos escória de aciaria próximo à grandes indústrias siderúrgicas,
formando "montanhas" de material, que é deixado ao ambiente. Com o contato
direto de intempéries, a escória expande.
Estatísticas
A produção brasileira de aço bruto por processo de aciaria e lingotamento foi de
25,3698 milhões de toneladas no ano de 1994. Em 1996 manteve-se praticamente a mesma
produção. A cada tonelada de aço produzido, gera-se de 70 a 170 kg de escória. No caso
de fornos de arco elétrico produz-se em média 130 kg de escória/ton.. Por esta média,
gera-se aproximadamente 59.000 toneladas por ano de escória de forno de arco elétrico.
Considerando a mesma produção média de escória de 130 kg, produz-se no Brasil um total
de 3,298 milhões de toneladas de escória de aciaria por ano.
Reciclagem
A reciclagem de escória de aciaria tem grande interesse na construção civil, pois, pode
ser usada na produção de cimento, como substituto parcial de clínquer Portland. Usa-se
também a escória como base para pavimentos e como agregados. O problema da escória
resulta na expansibilidade de seus óxidos, o que limita seu uso. É por esta razão que
muita pesquisa é feita para controlar a expansibilidade.
Produção de Cimento Portland
A escória de aciaria é quimicamente parecida com o clínquer Portland, pois contém uma
quantidade considerável de silicato dicálcico e por vezes silicato tricálcico. (GEORGE
& SORRENTINO, 1980). A substituição parcial do calcário por escória de aciaria tem
como vantagens uma economia de energia devido à redução do calor de formação do
clínquer e a diminuição da formação de gases, especialmente o CO2, nocivo à
atmosfera (SERSALE et al, 1986).
Processos de Produção da escória (para uso em outras áreas)
GEORGE & SORRENTINO (1980) propuseram alterar o processo de produção do aço de
maneira a produzir escórias com características mais apropriadas para o uso em cimento
Portland através de uma mistura chamada CAMFLUX, produzindo uma escória com pouca cal
livre, controlando assim a expansibilidade e melhorando a hidraulicidade da escória.
Existem outros tratamentos que podem ser muito diferentes deste, mas sempre visam os
mesmos objetivos, ou seja, controlar a quantidade de óxidos na escória com o intuito de
diminuir ou até eliminar a expansibilidade do material. Isto é necessário, pois, a
expansibilidade impede o uso da escória de aciaria na maioria das aplicações em
engenharia civil.
Uso em Pavimentos
O emprego da escória de aciaria , de escória de alto-forno resfriada lentamente ou
mistura dos dois tipos de escórias como agregado em concreto asfáltico a quente já é
normalizado no Japão (JIS A 5015, 1992) desde 1979. Esta prevê a produção de escórias
para pavimentação através de diferentes formas de estabilização e com diferentes
granulometrias, para empregos em leito superior, leito inferior de estradas, asfaltos
misturados a quente etc Esta norma prevê que se a expansibilidade da escória for
inferior a 2,5%, não existe perda na resistência do pavimento. O DNER desenvolveu
normalização específica para o emprego no Brasil. No Brasil é comum o seu
emprego cascalho para melhorar as condições de tráfego em vias não pavimentadas.
Uso
Como Agregado em Concretos
Nos trabalhos lidos e pesquisados praticamente não se
fala em usar escória como agregado, pelo menos não sozinha, pois, esta tem um problema
de desintegração (ela tende a desintegrar-se com o tempo de uso, devido aos esforços a
compressão). Um uso da escória é como substituta parcial de cal livre para agregado,
aproveitando a alta resistência a compressão e durabilidade à abrasão provenientes da
escória. Existem limitações do uso como agregado, como se o concreto ficar sujeito ao
fogo ou o calor intenso a escória tende a desintegrar-se, comprometendo o concreto.
Maiores informações
SERSALE, R.; AMICARELLI, V.; FRIGIONE, G.; UBBRIACO, P.; "A Study on the
Utilization of an Italian Steel Slag". CONGRESSO INTERNACIONAL DE QUÍMICA DO
CIMENTO, 8. Rio de Janeiro. 1986. Comunications Theme 1 v. II. p. 194 198.
GEORGE, C. M.; SORRENTINO, F. P.;"Valorization of basic
oxygen steel slags". In: INTERNATIONAL CONGRESS ON THE CHEMISTRY OF
CEMENT, 7. Paris, 1980. Anais. v. II, theme III, p. 46-50.
Comentários
Observa-se que é fundamental sabermos o processo de
produção da escória, visto que as variações na composição química resultam em
variações nas propriedades do material. O grande problema da escória de aciaria está
na sua expansibilidade causada pela presença de óxidos na composição química, por
isto existe uma grande quantidade de tratamentos para reduzir a expansibilidade do
material. Ainda não existe um tratamento padrão para o uso da escória na construção
civil, mas todos os tratamentos visam a eliminação ou diminuição a taxas adequadas dos
óxidos presentes na escória. |
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