O Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo sólido perigoso gerado durante o processo de fabricação do aço. Devido ao grande volume gerado, de 12 a 14 kg por tonelada de aço fabricado, faz-se necessário o estudo de alternativas de reciclagem do mesmo. A caracterização química, física e de fases é etapa fundamental para avaliar a viabilidade de reciclagem deste resíduo. Uma das alternativas de reciclagem do PAE é a adição deste resíduo na fabricação de artefatos para a construção civil. Entretanto, esta adição retarda o início das reações de hidratação dos artefatos, dificultando seu uso. Esse retardo é atribuído aos compostos de zinco (Zn) presentes no resíduo. Este trabalho foi desenvolvido em duas etapas. Na primeira etapa foi realizada a caracterização química, física e de fases. Os resultados analíticos indicam que o PAE possui um tamanho médio de partícula que possibilita sua adição na produção de artefatos de cimento. Em relação às fases cristalinas as amostras de PAE estudadas contêm: ZnFe2O4, Fe3O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4, SiO2 e ZnO. Na segunda etapa deste trabalho, o ZnO, uma das formas cristalinas do Zn detectadas no PAE, foi adicionado em pastas de cimento. O objetivo desta etapa foi estudar os fenômenos relacionados ao início das reações de hidratação destas pastas. Essas amostras foram analisadas via Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e mapeamento por raios-x característicos em diferentes idades (1, 2, 4, 7 e 14 dias), a fim de rastrear os fenômenos ocorridos durante a hidratação das pastas de cimento Os resultados obtidos nesta segunda etapa indicam que no primeiro momento antes da hidratação (1 dia) o Zn apresentava-se na forma de ZnO. A partir do quarto dia observa-se a formação de uma nova fase contendo Zn: CaZn2(OH)6 . 2H2O e, sugerindo a transição de Zn na forma de óxido para hidróxido. Isto se torna mais evidente no sétimo dia, onde é possível constatar que as reações de hidratação aconteceram (pasta totalmente endurecida), pois neste caso, o Zn é encontrado somente na forma de hidróxido. A formação do composto CaZn2(OH)6 . 2H2O permite que as reações de hidratação da pasta de cimento contendo Zn sejam efetivadas. O trabalho finaliza com a apresentação de um modelo onde se busca explicar o fenômeno observado durante a execução do mesmo.

A geração de resíduos tem se mostrado um problema de preocupação mundial crescente. Muitos rejeitos, sejam industriais ou urbanos, muitas vezes acabam por poluir o meio-ambiente, causando problemas de armazenagem de certos materiais. Além disso, materiais alternativos a partir desses rejeitos podem ser mais baratos, apresentando muitas vezes características de desempenho melhores que os materiais convencionais. As siderúrgicas, em nível mundial, vêm enfrentando um problema comum, que consiste no que fazer para que a totalidade da escória gerada no refino do aço em aciarias elétricas ou à oxigênio tenha uma solução de aproveitamento melhor do que vem sendo feito atualmente. Na fabricação do aço as escorias são geradas em duas etapas: a primeira provém do chamado refino oxidante (forno elétrico a arco ou convertedor à oxigênio) e a segunda do refino redutor em processos de metalurgia na panela (forno-panela). Este trabalho tem como objetivo principal o de apontar potencialidades de uso da escória de aciaria elétrica, com destaque para a proveniente do forno-panela (escória do refino redutor), na indústria da construção civil através de testes em que a escória é utilizada, após moagem, como adição ao cimento Portland comum. Inicialmente foram realizados ensaios de viabilização para se testar a pozolanicidade, resistência à compressão, expansibilidade e profundidade de carbonatação de concretos gerados com diversas adições de escórias de aciaria elétrica. Comprovada a sua viabilidade partiu-se para os ensaios complementares do trabalho utilizando-se somente uma escória do refino redutor. Nesta segunda etapa foram realizados ensaios de caracterização de todos materiais estudados, ensaios de expansibilidade, ensaios mecânicos e de durabilidade dos concretos gerados com esta escória e ensaios de microscopia eletrônica de varredura e de difração de raios X do material. Após o estudo realizado comprovou-se ser perfeitamente viável a utilização de até 10% da escória do refino redutor (forno-panela- FP) como adição ao cimento para produção de concretos. Inclusive, independente do tempo de estocagem da escória, pode-se constatar melhorias no concreto produzido. / Solid wastes generation is a world problem that is getting worse each day. A large number of rejects, industrial or urbans, polute the environment and cause storage problems of some products. Besides that, alternative materials, which come from these rejects, are cheaper, and many times present better performance characteristics than the conventional ones. Steel plants from around the world have a commom problem, that is what to do with all the steel slags generated as a by-product from the steel refining in electric steel plants or oxygen steel plants. There are two points of these process where slags can be generated: the first comes from the electric or oxygen furnace itself (called oxidizing refining) and the second is the laddle metallurgy slag (reduction refining slag), which is the last stage of the steel production. This thesis has as the main objective to show potencial use of the steel slag generated at the steel slag (reduction refining slag) at the civil construction industry. The tests have the purpose to use this slag, after grinding, as an addition to the ordinary Portland cement. Feasibly tests were performed to find out the pozzolanic behavior, compressive strength, expansion and carbonation depth of concretes generated with several additions of this slag. As long as the slag was feasible, complementary tests were started using only the reduction refining slag. At this stage, tests such as: characterization of the materials used, expansibility of the steel slag, durability and mechanical tests for the concrete generated with this material, and scanning electron microscopie and X-ray diffraction of the material were carried out. It was concluded that additions up to 10% of the oxidizing refining slag to the cement weight to produce concretes was not only absolutely feasible, but also improved the characteristics of the generated concrete.

Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo sobre o emprego da escória de aciaria elétrica como agregado para pavimentação. Este tipo de resíduo é gerado durante o processo de produção do aço em siderúrgicas que utilizam fornos elétricos a arco. As características mecânicas do agregado foram determinadas através de ensaios de granulometria, durabilidade ao sulfato de sódio, abrasão no equipamento de Los Angeles, compactação, índice de suporte Califórnia e módulo de resiliência. Constatou-se a necessidade de corrigir a granulometria da escória, procedimento que melhorou significativamente a capacidade de suporte e a trabalhabilidade do material. Através da avaliação do potencial expansivo do material concluiu-se que o tempo de estocagem mínimo para liberação do agregado é 4 meses. Após a correção granulométrica, a escória apresentou módulos de resiliência superiores aos de materiais granulares tradicionais, resultando em pavimentos mais esbeltos e econômicos. As características ambientais foram avaliadas através de ensaios de lixiviação e solubilização e o resíduo classificado como classe lI, ou seja, nãoinerte. Adicionalmente analisou-se a possibilidade de melhorar as características de resistência e trabalhabilidade do agregado através da adição de outros resíduos industriais (cinza pesada e cal de carbureto). Determinou-se a mistura ótima e avaliaram-se as característicasambientais e de deformabilidadeelástica. Os resultados do estudo permitem concluir que a escória de aciaria elétrica pode ser empregada como material de pavimentação, seja por meio de estabilização granulométrica ou pela modificação com cinza pesada e cal de carbureto, não provocando riscos ao meio ambiente e à saúde pública e proporcionando boa qualidade técnica e notáveis benefícios ambientais e econômicos.

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo sólido gerado na coleta do material particulado no processo de fabricação do aço em forno elétrico a arco. A classificação segundo norma NBR 10004 para o mesmo é classe I – Perigoso, porque apresenta metais pesados (chumbo e cádmio) em sua constituição, que lixiviam em água excedendo os limites máximos estabelecidos por esta norma. Os elementos ferro e zinco são os constituintes majoritários presentes no PAE. O conhecimento da forma como estes elementos estão combinados é de suma importância antes do estudo de novas tecnologias para processamento do resíduo. Este trabalho teve como objetivos principais caracterizar química, física, estrutural e morfologicamente o PAE e avaliar a influência do tempo na redução carbotérmica deste resíduo. Na etapa de caracterização do PAE as seguintes técnicas foram utilizadas: análise granulométrica, análise química, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energia (EDS), análise digitalizada de mapeamento de raios-x, difração de raios-x (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Os experimentos de redução foram realizados em forno mufla na temperatura de 1050°C, em três tempos de redução: 15, 30 e 60 minutos. O agente redutor utilizado foi um carvão gaúcho, proveniente da mina de Faxinal, beneficiado e contendo 17% de cinza. A quantidade de carbono utilizada nos experimentos foi de 50% em excesso em relação a quantidade estequiométrica. O grau de metalização do ferro das amostras reduzidas foi avaliado via técnicas de análise química via-úmida e espectroscopia Mössbauer. O grau de remoção do zinco nas amostras reduzidas foi avaliado via técnica de análise química por Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma – ICP. Através da etapa de caracterização verificou-se que o ferro e o zinco são os elementos majoritários presentes no PAE, e estão combinados na forma dos seguintes óxidos: Fe3O4, ZnFe2O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4 e ZnO. Nos ensaios de redução verificou-se que inicialmente ocorre a redução dos óxidos de ferro. O máximo grau de metalização obtido no tempo de 60 minutos foi em torno de 50%. A análise estatística mostrou que objetivando maximizar a variável de resposta (grau de metalização) e garantir economia o tempo de 15 minutos se mostrou o mais adequado. Para as fases com zinco, verificou-se que após a decomposição da ZnFe2O4 e tempos maiores de redução teve início a redução da ZnO. Com 60 minutos na temperatura de 1050°C o grau de remoção do zinco foi de 95%.

Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo sobre o emprego da escória de aciaria elétrica como agregado para pavimentação. Este tipo de resíduo é gerado durante o processo de produção do aço em siderúrgicas que utilizam fornos elétricos a arco. As características mecânicas do agregado foram determinadas através de ensaios de granulometria, durabilidade ao sulfato de sódio, abrasão no equipamento de Los Angeles, compactação, índice de suporte Califórnia e módulo de resiliência. Constatou-se a necessidade de corrigir a granulometria da escória, procedimento que melhorou significativamente a capacidade de suporte e a trabalhabilidade do material. Através da avaliação do potencial expansivo do material concluiu-se que o tempo de estocagem mínimo para liberação do agregado é 4 meses. Após a correção granulométrica, a escória apresentou módulos de resiliência superiores aos de materiais granulares tradicionais, resultando em pavimentos mais esbeltos e econômicos. As características ambientais foram avaliadas através de ensaios de lixiviação e solubilização e o resíduo classificado como classe lI, ou seja, nãoinerte. Adicionalmente analisou-se a possibilidade de melhorar as características de resistência e trabalhabilidade do agregado através da adição de outros resíduos industriais (cinza pesada e cal de carbureto). Determinou-se a mistura ótima e avaliaram-se as característicasambientais e de deformabilidadeelástica. Os resultados do estudo permitem concluir que a escória de aciaria elétrica pode ser empregada como material de pavimentação, seja por meio de estabilização granulométrica ou pela modificação com cinza pesada e cal de carbureto, não provocando riscos ao meio ambiente e à saúde pública e proporcionando boa qualidade técnica e notáveis benefícios ambientais e econômicos.

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo sólido gerado na coleta do material particulado no processo de fabricação do aço em forno elétrico a arco. A classificação segundo norma NBR 10004 para o mesmo é classe I – Perigoso, porque apresenta metais pesados (chumbo e cádmio) em sua constituição, que lixiviam em água excedendo os limites máximos estabelecidos por esta norma. Os elementos ferro e zinco são os constituintes majoritários presentes no PAE. O conhecimento da forma como estes elementos estão combinados é de suma importância antes do estudo de novas tecnologias para processamento do resíduo. Este trabalho teve como objetivos principais caracterizar química, física, estrutural e morfologicamente o PAE e avaliar a influência do tempo na redução carbotérmica deste resíduo. Na etapa de caracterização do PAE as seguintes técnicas foram utilizadas: análise granulométrica, análise química, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energia (EDS), análise digitalizada de mapeamento de raios-x, difração de raios-x (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Os experimentos de redução foram realizados em forno mufla na temperatura de 1050°C, em três tempos de redução: 15, 30 e 60 minutos. O agente redutor utilizado foi um carvão gaúcho, proveniente da mina de Faxinal, beneficiado e contendo 17% de cinza. A quantidade de carbono utilizada nos experimentos foi de 50% em excesso em relação a quantidade estequiométrica. O grau de metalização do ferro das amostras reduzidas foi avaliado via técnicas de análise química via-úmida e espectroscopia Mössbauer. O grau de remoção do zinco nas amostras reduzidas foi avaliado via técnica de análise química por Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma – ICP. Através da etapa de caracterização verificou-se que o ferro e o zinco são os elementos majoritários presentes no PAE, e estão combinados na forma dos seguintes óxidos: Fe3O4, ZnFe2O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4 e ZnO. Nos ensaios de redução verificou-se que inicialmente ocorre a redução dos óxidos de ferro. O máximo grau de metalização obtido no tempo de 60 minutos foi em torno de 50%. A análise estatística mostrou que objetivando maximizar a variável de resposta (grau de metalização) e garantir economia o tempo de 15 minutos se mostrou o mais adequado. Para as fases com zinco, verificou-se que após a decomposição da ZnFe2O4 e tempos maiores de redução teve início a redução da ZnO. Com 60 minutos na temperatura de 1050°C o grau de remoção do zinco foi de 95%.

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo sólido gerado na coleta do material particulado no processo de fabricação do aço em forno elétrico a arco. A classificação segundo norma NBR 10004 para o mesmo é classe I – Perigoso, porque apresenta metais pesados (chumbo e cádmio) em sua constituição, que lixiviam em água excedendo os limites máximos estabelecidos por esta norma. Os elementos ferro e zinco são os constituintes majoritários presentes no PAE. O conhecimento da forma como estes elementos estão combinados é de suma importância antes do estudo de novas tecnologias para processamento do resíduo. Este trabalho teve como objetivos principais caracterizar química, física, estrutural e morfologicamente o PAE e avaliar a influência do tempo na redução carbotérmica deste resíduo. Na etapa de caracterização do PAE as seguintes técnicas foram utilizadas: análise granulométrica, análise química, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energia (EDS), análise digitalizada de mapeamento de raios-x, difração de raios-x (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Os experimentos de redução foram realizados em forno mufla na temperatura de 1050°C, em três tempos de redução: 15, 30 e 60 minutos. O agente redutor utilizado foi um carvão gaúcho, proveniente da mina de Faxinal, beneficiado e contendo 17% de cinza. A quantidade de carbono utilizada nos experimentos foi de 50% em excesso em relação a quantidade estequiométrica. O grau de metalização do ferro das amostras reduzidas foi avaliado via técnicas de análise química via-úmida e espectroscopia Mössbauer. O grau de remoção do zinco nas amostras reduzidas foi avaliado via técnica de análise química por Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma – ICP. Através da etapa de caracterização verificou-se que o ferro e o zinco são os elementos majoritários presentes no PAE, e estão combinados na forma dos seguintes óxidos: Fe3O4, ZnFe2O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4 e ZnO. Nos ensaios de redução verificou-se que inicialmente ocorre a redução dos óxidos de ferro. O máximo grau de metalização obtido no tempo de 60 minutos foi em torno de 50%. A análise estatística mostrou que objetivando maximizar a variável de resposta (grau de metalização) e garantir economia o tempo de 15 minutos se mostrou o mais adequado. Para as fases com zinco, verificou-se que após a decomposição da ZnFe2O4 e tempos maiores de redução teve início a redução da ZnO. Com 60 minutos na temperatura de 1050°C o grau de remoção do zinco foi de 95%.

Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo sobre o emprego da escória de aciaria elétrica como agregado para pavimentação. Este tipo de resíduo é gerado durante o processo de produção do aço em siderúrgicas que utilizam fornos elétricos a arco. As características mecânicas do agregado foram determinadas através de ensaios de granulometria, durabilidade ao sulfato de sódio, abrasão no equipamento de Los Angeles, compactação, índice de suporte Califórnia e módulo de resiliência. Constatou-se a necessidade de corrigir a granulometria da escória, procedimento que melhorou significativamente a capacidade de suporte e a trabalhabilidade do material. Através da avaliação do potencial expansivo do material concluiu-se que o tempo de estocagem mínimo para liberação do agregado é 4 meses. Após a correção granulométrica, a escória apresentou módulos de resiliência superiores aos de materiais granulares tradicionais, resultando em pavimentos mais esbeltos e econômicos. As características ambientais foram avaliadas através de ensaios de lixiviação e solubilização e o resíduo classificado como classe lI, ou seja, nãoinerte. Adicionalmente analisou-se a possibilidade de melhorar as características de resistência e trabalhabilidade do agregado através da adição de outros resíduos industriais (cinza pesada e cal de carbureto). Determinou-se a mistura ótima e avaliaram-se as característicasambientais e de deformabilidadeelástica. Os resultados do estudo permitem concluir que a escória de aciaria elétrica pode ser empregada como material de pavimentação, seja por meio de estabilização granulométrica ou pela modificação com cinza pesada e cal de carbureto, não provocando riscos ao meio ambiente e à saúde pública e proporcionando boa qualidade técnica e notáveis benefícios ambientais e econômicos.

A reciclagem de resíduos tem sido considerada uma alternativa bastante adeqüada na busca da conservação ambiental e do desenvolvimento sustentável. Isto porque, entre outros benefícios, tem-se a substituição de matérias-primas não renováveis, possibilidade de diminuição do elevado consumo energético e do dióxido de carbono gerado na fabricação de materiais tradicionais. Escórias de aciaria elétrica são resíduos da fabricação do aço geradas em grande quantidade e que, na sua maioria, são dispostas em áreas abertas sem um destino final. A pavimentação de rodovias é um dos poucos usos dado a esta escória, isto porque a mesma apresenta um caráter expansivo, que pode vir a comprometer a durabilidade dos materiais que a incorporar. Este trabalho tem como objetivo propor um método para a estabilização quanto à expansibilidade das escórias de aciaria elétrica e estudar o desempenho mecânico e de durabilidade desta escória tratada em argamassas O método de estabilização proposto foi o de resfriamento brusco, o qual proporcionou a transformação da estrutura cristalina da escória para amorfa, que em conjunto com a sua composição química, favoreceu o aparecimento de propriedades hidráulicas. Foram estudadas argamassas de traços 1: 1 ,5, 1 :3,0 e 1: 4,5 com substituição de O, 1 O, 30, 50 % de cimento por escória de aciaria resfriada bruscamente (ACIGRAN). Do ponto de vista de resistência à compressão, o desempenho apresentado pelas argamassas com a ACIGRAN foi o mesmo que as sem, independente do teor utilizado. Quanto aos aspectos de durabilidade, as escórias foram avaliadas nos mesmos traços e teores de ACIGRAN descritos acima , do ponto de vista de absorção de água, resistência ao ataque de íons cloretos, carbonatação e resistência ao ataque por sulfato. Com exceção da carbonatação, a incorporação da escória ACIGRAN apresentou desempenho igual ou superior quando comparada a argamassas sem escória, sendo que o teor ótimo variou de acordo com a propriedade analisada. / Electric steel slag is a residue generated in large amount during steel production process, being dumped in open areas without a productive use. The expansive characteristics of the slag can be dangerous to any material that uses it as an admixture, and it use is almost restricted to non confined pavement bases in roads. This work proposes a method for expansion stabilization of electric steel slag and studies the mechanical and durability performance of the resulting slag in mortars. The stabilization method proposed is the fast cooling of the slag when it is carried out from the electric are furnace, transforming its crystalline structure into amorphous, which, together with its chemical composition, lead to hydraulic properties. The mortar proportions studied were 1 :1,5, 1:3,0 and 1:4,5 with substitution of O, 10, 30 and 50% of cement for fast cooled electric steel slag (ACIGRAN). The compression test results of these mortars were identical to that of specimens without ACIGRAN admixtures. Except for carbonation test, ali other durability tests (water absorption, chloride ions attack, sulfur attack) presented the same or better results when compared to specimens without slag.

o Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo gerado em indústrias siderúrgicas que utilizam o Forno Elétrico a Arco (FEA) e a sucata como principal matéria-prima para a produção do aço. O PAE é composto por diferentes óxidos metálicos, entre eles o Zn, Cr, Pb e Cd. Devido às concentrações de Pb e Cdultrapassarem as pennitidas pela NBR 10004(1987), no ensaio de lixiviação, o PAE é classificado como resíduo perigoso Classe I. Este trabalho tem como objetivo o estudo da influência do PAEno desempenhomecânico e durabilidade de blocos de concreto para pavimentação. O programa experimental foi desenvolvido em duas etapas: a primeira. na qual foi fixada a relação água/cimento e a segunda, na qual foi fixado o índice de umidade, fator este relacionado com a capacidade de moldar os corpos-de-prova. Em ambas as etapas, o teor de adição do PAE empregado foi de 5%, 15% e 25% em relação à massa de cimento. Também foram moldados corpos-de-prova sem adição do resíduo (0%), utilizados como referência. Como ensaios complementares, foram detenninados o calor de hidratação, assim como a caracterização mineralógica e microestrutural de pastas de cimento com teores do PAE. Verificou-se que, nas duas etapas, os blocos contendo 15% de adição do PAE obtiveram melhor desempenho quanto à resistência à compressão axial. Para os ensaios de durabilidade, os blocos com o PAE mostraram-se com desempenho igual ou superior aos blocos que não o possuíam O PAE utilizado nos blocos de concreto, bem como em pastas de cimento, retardou os tempos de início e fim de pega. O cimento também pode agir como formador de uma matriz para encapsular os metais pesados contidos no pó de aciaria. Nos ensaios de caracterização ambiental, obselVou-seeste encapsulamento através da análise dos extratos lixiviados e solubilizados, onde as concentrações dos metais pesados, ao longo do tempo, diminuíram. Isto fez com que os blocos, contendo o resíduo em sua composição, fossem classificados neste trabalho como Classe II - não-inerte. Desta forma, a partir de um resíduo perigoso Classe L foi possível desenvolver, através do encapsulamento na matriz cimentante, um produto Classe 11.