Caracterização, processamento e aproveitamento energético de um lodo grafítico de uma estação de tratamento de efluentes de forjaria

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Thiesen, Renan Fernando Tresoldi
• Orientador(a): Schneider, Ivo Andre Homrich
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Grafite; Tratamento de efluentes; Forjamento; Resíduos sólidos
• Palavras-chave em Inglês: Graphite; Solid waste; Energy recover; Forging; Sludge
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/189880

O forjamento é uma operação de transformação do aço na qual ele é processado em prensas sob elevadas temperaturas, com o objetivo de se conferir ao aço a forma e estrutura desejadas. Para que o processo opere adequadamente, é necessário o uso de um lubrificante. Os lubrificantes empregados nesse processo são, em sua maioria, compostos por uma emulsão de grafite em óleo ou água. Após o processo, o lubrificante é eliminado, gerando um efluente composto predominantemente por partículas de grafite em suspensão e cujo tratamento gera um lodo rico em grafite. Em uma forjaria do estado do Rio Grande do Sul, substituiu-se o lubrificante grafítico à base de óleo por um similar à base de água, o que alterou as características do efluente e do lodo associado ao seu tratamento. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar o lodo gerado pelo tratamento do efluente grafítico. A distribuição granulométrica das partículas que compõem o lodo foi determinada por análise de difração de raios laser realizada em amostras de efluente bruto. Amostras do lodo grafítico foram coletadas após desidratação em filtro prensa e submetidas às seguintes análises: difratometria de raios X, análise imediata, poder calorífico, análise elementar, densidade, área superficial, análise termogravimétrica e ensaios de solubilização e lixiviação, conforme NBR 10004. Amostras de carvão vegetal, carvão mineral brasileiro, coque de petróleo e antracito também passaram por análise imediata, elementar e termogravimétrica, para fins de comparação. Foram realizados ensaios simulando uma etapa adicional de secagem em leitos, bem como ensaios de compactação do lodo com diferentes níveis de umidade. O lodo grafítico in natura (logo após filtro prensa) apresentou umidade média de 51,44% e densidade aparente igual 1,31 g/cm³. Após secagem e cominuição, a densidade real medida via picnometria foi de 0,41 g/cm³. O lodo grafítico apresentou os seguintes valores médios: poder calorífico superior de 24,9 MJ/kg, teor de carbono fixo de 61,71%, matéria volátil de 19,55% e teor de cinzas de 18,74% (valores em base seca). A fase cristalina do lodo é composta majoritariamente por grafite, associado a óxidos de ferro e silício. Os teores de carbono, hidrogênio, nitrogênio, enxofre e oxigênio no lodo são, respectivamente, 73,24%, 1,61%, 0,32%, 0,50% e 6,67%. Os elementos metálicos predominantes são ferro e alumínio, com concentrações de 4,7 e 0,9%. O diâmetro médio das partículas de lodo é de 7,1 μm e sua morfologia se assemelha a de partículas de grafite em floco. A desidratação em leito de secagem possibilitou uma diminuição média de 49% na massa de lodo, em um período de 6 a 10 dias. A compactação do lodo a 60 MPa promoveu uma redução média de 342% no volume do lodo. Os resultados mostram que essas etapas adicionais de processamento do lodo podem diminuir consideravelmente os custos associados ao seu transporte e disposição. A caracterização do lodo comprovou que ele é predominantemente composto por partículas de grafite e tem bom potencial para recuperação energética.