Gestão de Resíduos Sólidos em uma Siderurgia

Gestão de Resíduos Sólidos em uma Siderurgia

A indústria siderúrgica em geral, produz grandes quantidades de resíduos sólidos ao processar materiais por meio de seus diversos processos. Esses resíduos sólidos possuem muitos produtos valiosos, que podem ser reaproveitados se recuperados economicamente. A indústria siderúrgica em todo o mundo já adotou uma série de medidas inovadoras e continua avançando para a utilização de 100% desses resíduos com o objetivo final de melhorar a eficiência operacional e a economia da indústria siderúrgica. Essas medidas não apenas reduzem o custo de descarte de resíduos e poluição ambiental, mas também fornecem uma quantidade substancial de minério de ferro e materiais de fluxo, bem como benefícios de taxa de combustível para o processo existente, conservando assim quantidades correspondentes de matérias-primas.

A indústria siderúrgica é intensiva em capital e energia e seus volumes de produção são muito altos. As cadeias de processo dentro da indústria são longas. Muitas tecnologias diferentes são aplicadas e a indústria tem um impacto significativo no meio ambiente. Uma das grandes preocupações da siderurgia mundial é a destinação dos resíduos gerados nas diversas etapas do processamento. Devido ao impulso natural para ser rentável, há uma tendência crescente de adoção de tecnologias de recuperação de resíduos que convertem resíduos em riqueza, tratando os resíduos como subprodutos. Isso levou ao desenvolvimento de tecnologias de desperdício zero. As tecnologias desenvolvidas para converter economicamente os resíduos das siderúrgicas em riqueza também oferecem novas oportunidades de negócios para futuros empreendedores.





De acordo com a World Steel Association (WSA), a indústria siderúrgica mundial aplica os princípios de redução, reutilização e reciclagem (3 ‘R’s) de várias maneiras, a fim de melhorar a sustentabilidade da indústria. Devido a isso, a indústria reduziu drasticamente a necessidade de matérias-primas. Nas décadas de 1970 e 1980, as siderúrgicas modernas precisavam de uma média de 1,44 tonelada de matéria-prima para produzir 1 tonelada de aço. Com investimentos em pesquisas, aprimoramentos tecnológicos e bom planejamento, a siderurgia hoje utiliza apenas 1,15 tonelada de insumos para fabricar 1 tonelada de aço, o que significa uma redução de 21%.

Atualmente, existe muita sobreposição nas interpretações das palavras “resíduos sólidos” e “subprodutos”. De fato, alguns resíduos sólidos na indústria siderúrgica são essenciais por produtos gerados durante vários processamentos dos materiais nos processos envolvidos na produção de ferro e aço. Por exemplo, até a última década, as escórias, poeiras e lodos gerados pela indústria siderúrgica eram chamados de resíduos sólidos, mas agora esse termo foi substituído por subproduto para esses resíduos. Devido à reutilização intensiva dos resíduos, alguns dos resíduos sólidos são agora cada vez mais referidos como “subprodutos”.

  De acordo com a WSA, os coprodutos recuperados (um termo usado de forma intercambiável com subprodutos), podem ser reciclados durante o processo de fabricação de aço ou vendidos para uso por outras indústrias. O uso de coprodutos apoia a sustentabilidade da indústria siderúrgica. Previne o lixo em aterros, reduz as emissões de CO2 e ajuda a preservar os recursos naturais. A venda de coprodutos também é economicamente sustentável. Gera receitas para os produtores de aço e constitui a base de uma lucrativa indústria mundial. Alguns produtores de aço relatam uma taxa de utilização e reciclagem de coprodutos de até 99%. Os principais coprodutos da produção de ferro e aço bruto são escórias, poeiras, sucatas e lodos.

A destinação dos resíduos sólidos gerados nos processos da indústria siderúrgica é a grande preocupação. Portanto, a filosofia Reduzir, Reutilizar e Reciclar (3 Rs) e a gestão eficiente de resíduos precisam ser adotadas pela indústria siderúrgica.

A seguir estão os principais resíduos sólidos/coprodutos/subprodutos em diversos processos produtivos da indústria siderúrgica.

  Fabricação de coca

Os principais resíduos sólidos gerados na produção de coque metalúrgico são pó de carvão, pó de coque, lodo de alcatrão e lodo ácido. O pó de carvão é reciclado de volta através da mistura de carvão. O pó de carvão também pode ser reciclado junto com o pó de coque, adicionando-os na mistura de carga de sinterização. A lama de alcatrão é adicionada à mistura de carvão para melhorar sua densidade. O lodo ácido precisa ser neutralizado antes de seu descarte.

  Fabricação de sinterização

Os resíduos sólidos gerados na sinterização são pós e lodos. Poeiras são geradas em pisos de prédios de máquinas de sinterização, ciclones e ESP (precipitador eletrostático). O lodo é gerado no clarificador da estação de tratamento de água. Esses pós e lodos são ricos em ferro (Fe) e contêm boa quantidade de cal (CaO), magnésia (MgO) e carbono (C). Esses materiais são materiais muito bons para reciclagem na fabricação de sinterização. Esses materiais são misturados com finos de minério de ferro ou briquetados para reciclagem.

  Fábrica de pellets

Os principais resíduos sólidos gerados na usina de pelotização são poeiras e pelotas verdes subdimensionadas. Ambos são reciclados de volta no material de alimentação de pellets.

  Fabricação de ferro em alto-forno

Os resíduos sólidos gerados durante o processo de fabricação de ferro de alto-forno (BF) são poeiras, peneiras de carga no almoxarifado, congestionamento de corredor de fundição, estrume de fundição, escória de alto-forno, poeira de chaminé, poeira ou lodo de GCP, resíduos refratários e metal quente (HM) crânio de concha.

Poeiras e peneiras de carga são recicladas de volta na fabricação de sinterização. As geléias de fundição de fundição são vendidas como sucata de ferro para refusão ou recicladas na fundição de aço. O esterco da casa de fundição é despejado como material de aterro.

A maior parte da escória líquida BF é granulada e é vendida para fabricantes de cimento para a fabricação de cimento de escória BF. Uma pequena quantidade de escória BF é resfriada a ar. A escória de BF resfriada a ar é despejada em aterros ou usada em reparos de estradas dentro da siderúrgica. Em ambos os casos, a contaminação por ferro da escória é separada e vendida para refusão.

A poeira da chaminé e a poeira seca do GCP (no caso de limpeza a gás a seco) são recicladas na fabricação de sinterização. O lodo úmido GCP (no caso de limpeza de gás úmido) do clarificador é seco e misturado com os finos de minério de ferro no pátio de matérias-primas ou briquetado e reciclado na fabricação de sinterização.

Os resíduos refratários da oficina de panelas são vendidos e os mesmos são utilizados pelo fabricante de refratários na fabricação de argamassas. O crânio da panela HM é quebrado por queda de peso ou por punção e o crânio quebrado é vendido como sucata de ferro ou usado na fundição de aço.

  Fabricação de ferro por redução direta

Durante o processo de fabricação de ferro por redução direta os principais resíduos sólidos são carvão (no caso de usinas que utilizam tecnologia baseada em carvão), poeiras (tanto carvão quanto ferro), DRI subdimensionado (ferro reduzido direto) e rejeitos DRI. O carvão é usado em usinas cativas como combustível para a caldeira. Pós de carvão e ferro são usados ​​nas plantas de sinterização. O pó de carvão também pode ser usado na caldeira. O pó de ferro também pode ser vendido aos fabricantes de cimento. O DRI abaixo do tamanho é briquetado e usado junto com o DRI na fundição de aço. Os rejeitos DRI são reciclados no processo.

Fundição de porco  

Durante a fundição de gusa de metal quente, são gerados resíduos como geléia de chapa, geléia de corredor e lodo de cal. O atolamento de chapa e atolamento de corredor são vendidos como sucata de ferro após o processamento. A lama de cal é utilizada para fins de neutralização.

  Fabricação básica de aço com oxigênio

  Os principais materiais residuais na fabricação de aço BOF são escória de conversão, sucata, resíduos refratários, lama de conversão e lodo da planta de limpeza de gás (GCP). Com exceção do lodo GCP, todos os outros materiais residuais são geralmente gerados em condições mistas, o que significa que, durante a geração, um material residual é contaminado com outro material residual. Portanto, a triagem é um passo muito importante para a reciclagem dos materiais residuais na fabricação de aço.

O lodo úmido GCP do clarificador é seco e misturado com os finos de minério de ferro no pátio de matéria-prima ou briquetado e reciclado na fabricação de sinterização.

A escória do conversor após a remoção da sucata é reciclada na mistura de sinterização como substituto do calcário. A escória de conversão também é usada em reparos de estradas, para lastro de vias férreas e como condicionador de solo.

A sucata removida da escória do conversor, bem como da sujeira, é reciclada de volta ao conversor para fins de resfriamento. A sucata de aço também é gerada quando há passagem de panela ou conversor, embora esse fenômeno seja muito raro.

A partir do conversor, a sucata e os resíduos refratários são removidos e a balança é usada para aterro.

Os resíduos refratários são geralmente de dois tipos. O primeiro tipo é aquele que sai do revestimento do conversor usado e consiste principalmente em refratários de magnésio e carbono. A maioria desses refratários não contaminados são usados ​​no conversor para o remendo do fundo. O segundo tipo são os resíduos refratários da panela. Se esses resíduos são básicos, eles são tratados de forma semelhante aos resíduos refratários do conversor. Caso sejam de alumina então o resíduo refratário é utilizado para fabricação de argamassa.

  Fabricação de aço elétrico

O principal material residual na fabricação de aço elétrico é o pó de GCP, escória, sucata e resíduos de GCP de EAF (forno elétrico a arco). Os refratários de resíduos de carbono de magnésia são usados ​​como condicionador de escória no EAF.

A escória de Forno Elétrico a Arco (EAF) devido à sua alta cristalinidade e alto teor de ferro não tem atualmente nenhum método bem estabelecido para potencial reciclagem. O índice de basicidade (BI) da escória é geralmente entre 1,2-1,8 que vem sob o grupo de baixa hidráulica Merwinite. Além disso, o índice de moagem, que é uma medida da energia necessária para moer um determinado material em um determinado tamanho, é alto devido ao alto teor de óxido de ferro. Isso torna a moagem e o processamento da escória EAF intensivos em energia. A escória tem sido utilizada como um agregado eficaz para a construção de estradas. Os ladrilhos cerâmicos vitrificados também foram desenvolvidos a partir da escória EAF.

Lançamento contínuo

Os principais resíduos gerados no processo de lingotamento contínuo são incrustações de lingotamento contínuo, resíduos refratários, sucata, escória e esterco. Aqui também os resíduos são gerados na condição mista e a triagem é necessária como o primeiro passo para separar os diferentes tipos de resíduos.

A escala de lingotamento contínuo é reciclada na planta de sinterização. A sucata é reciclada na siderurgia. Outros materiais residuais são usados ​​como aterros.

  Laminação

Os principais resíduos sólidos gerados em laminadores são carepa de laminação, resíduos refratários de fornos de reaquecimento e sucata.

A carepa de laminação é reciclada na planta de sinterização. A sucata é reciclada na fundição de aço. Os resíduos refratários, dependendo da condição, vão para a fabricação de argamassa ou são despejados.

  Calcinação de cal

Os resíduos sólidos gerados na planta de calcinação são peneiras de calcário e dolomita, pó de cal e finos de cal. O pó de cal e os finos de cal são briquetados e reciclados em uma usina de sinterização ou na aciaria. Triagens de calcário e dolomita são recicladas na planta de sinterização.

  Central de energia térmica

Os principais resíduos sólidos gerados na usina são as cinzas volantes e cinzas residuais. As cinzas volantes são utilizadas na produção de cimento. Em algumas das cinzas da planta é enviada para o tanque de cinzas. As cinzas recuperadas do tanque de cinzas são utilizadas para elevar a altura do dique do tanque de cinzas.

  Gestão de resíduos sólidos

A gestão de resíduos sólidos consiste na geração, prevenção, caracterização, monitoramento, tratamento, manuseio, reaproveitamento e disposição residual. Exige uma nova atitude dos funcionários e da gestão. O pensamento tradicional coloca toda a responsabilidade em alguns especialistas responsáveis ​​por isso. O novo foco é tornar a gestão de resíduos responsável por todos os colaboradores. A importância da gestão de resíduos sólidos é o que os gestores e trabalhadores orientados para a produção devem aprender. Para uma gestão eficaz dos resíduos sólidos, a sua participação e cooperação são cruciais.

Também o compromisso da gestão é necessário e vital para um programa de gestão de resíduos bem sucedido. A administração pode demonstrar seu compromisso treinando os funcionários em técnicas de gerenciamento de resíduos, incentivando as sugestões dos funcionários, fornecendo recursos para as atividades dos 3 Rs e medindo e monitorando a geração de resíduos e a reciclagem de resíduos.

O objetivo final da gestão deve ser o zero resíduo sólido da planta. Para isso o acompanhamento e melhorias contínuas são cruciais. Medir e relatar a redução de resíduos e atingir as metas de redução de custos também ajudam a melhorar os resultados do trabalho e o desenvolvimento sustentado da siderurgia.

3 'R's de gerenciamento de resíduos sólidos são mostrados na Fig 1

Fig 1 3 'R's da gestão de resíduos sólidos