A indústria do couro produz cerca de 62% de todo o resíduo Classe I (perigoso) do Estado do Rio Grande do Sul. A periculosidade destes resíduos está associada à presença de cromo trivalente, utilizado como curtente na produção de couros wet-blue. A opção mais utilizada pelas empresas do setor é dispor seus resíduos em aterros, o que apresenta vários inconvenientes. Como alternativa, o tratamento térmico destes resíduos vem sendo pesquisado. O projeto desenvolvido pelo Laboratório de Processamento de Resíduos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul conduziu a implantação de uma planta piloto de incineração, com capacidade nominal de processar 100 Kg/h deste resíduo. As cinzas geradas apresentam teores de 50 a 62% de Cr2O3, maiores que o próprio minério de cromo, a cromita. Este trabalho tem o objetivo de estudar a recuperação do cromo contido nas cinzas de resíduos de couro para a produção de ligas ferrocromo de alto teor de carbono (Fe-Cr-AC) através da redução carbotérmica do óxido de cromo. Também foi estudado um processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC com solução de ácido sulfúrico para formação de sulfato de cromo III, que pode ser utilizado como agente curtente. A cinza foi caracterizada através de análise química do cromo, análise do teor de hidrocarbonetos, espectrometria de fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X. Os experimentos de redução carbotérmica foram conduzidos em cadinhos de alumina a 1600°C e 1 atm mantidos em ambiente inerte durante 2 horas. Foram investigados os efeitos da basicidade da escória (B), razão entre escorificantes (CaO+SiO2) e cinza (ROX), a quantidade de carbono utilizada (RR), bem como a utilização do aplicativo da termodinâmica computacional FactSage para predição dos resultados experimentais. A carga reacional foi composta pelas cinzas, cal, sílica, grafite e ferro metálico. Na etapa de lixiviação da liga com ácido sulfúrico (H2SO4) foi utilizada uma amostra de Fe-Cr-AC comercial. Foram investigadas as variáveis, concentração de H2SO4 na solução de lixiviação, tempo de reação e temperatura para ajuste de um modelo de superfície de resposta quadrático, através de um projeto Box-Benhken. As adições de ácido perclórico e sulfato de amônio na reação, de forma individual, também foram investigadas. O teor de cromo nas cinzas é de 62,3% em massa de Cr2O3, determinado por análise química e por FRX. Os demais óxidos majoritários na amostra foram: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 e Fe2O3. A presença dos óxidos Cr2O3 e SiO2 foi confirmada com análise de difração de raios X. Nos experimentos de redução carbotérmica planejados com o auxilio de simulações termodinâmicas computacionais de equilíbrio do sistema, onde foram ajustados os parâmetros experimentais ROX e RR, se obtiveram os melhores resultados. Uma conversão máxima do óxido de cromo a cromo metálico de 96% foi obtida com RR=16% de excesso em relação à estequiometria, ROX= 0,72 g de SiO2+CaO/g de cinza e B=1 g de CaO/g de SiO2. O software FactSage, através de seus bancos de dados (FToxid compostos e soluções e FACT53), correlacionou de forma adequada os dados experimentais considerando um sistema contendo todos os compostos presentes na cinza. O processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC apresentou 100% de conversão do cromo presente na liga metálica a cromo solúvel no licor de lixiviação com solução de 60% em massa de ácido sulfúrico, 3h de reação e 148°C. Este resultado foi obtido através da maximização da superfície de resposta obtida com o ajuste por mínimos quadrados da conversão de cromo, onde o modelo para a conversão de ferro previu 83,5%. A adição de ácido perclório diminuiu a conversão devido à formação de sulfatos anidros precipitados. O sulfato de amônio melhorou a solubilização do sulfato de cromo III na fase líquida, podendo ser utilizado visando uma conversão total em condições mais brandas. / In Rio Grande do Sul, state of Brazil, the footwear and leather industrial wastes corresponding of 62% of dangerous waste. The presences of trivalent chromium in wet-blue leather production waste give this danger propriety. Majority of these wastes are disposed of in landfills, but this practice is an ambiental problematic question. The thermal treatment of these wastes has been researched for this problem. The Project developed by Wastes Prossessment Laboratory (LPR, in Portuguese) of Federal University of Rio Grande do Sul to culminate an implementation of a wastes incineration pilot plant with sequenced fixed bed gasifier and combustion technology. The capacity of the plant is 100Kg/h. The ashes generated in this process contain 50-62% of Cr2O3 - greater then chromite. The present work objectives the study of the chromium recovery contained in the leather ash for high-carbon ferrochromium production (Fe-Cr-AC) by carbothermal reduction of chromium oxide. Yet have been studied a leach process of Fe-Cr-AC alloy with sulfuric acid solution for formation trivalent chromium sulfate, that can be used as a tanning salt agent. A representative ash sampling from pilot plant gasifier reactor had been analyzed and used in experimental carbothermal reduction. The ashes had been characterized by chromium chemical analysis, hydrocarbon content determination, X-ray fluorescence spectrometry (FRX) and X-ray diffraction. The carbothermal reduction experiments were conducted on alumina crucible in an inert atmosphere of 1600°C and 1atm furnace for two hours. Investigations have been carried for slag basicity (B), CaO+SiO2 and ashes ratio (ROX), carbon content utilization (RR) and validation of FactSage chemical thermodynamic equilibrium software tool for prediction of experimental results. The reaction moisture contains ash, lime, silica, graphite and metallic iron. In the experimental sulfuric acid alloy lixiviation step a commercial Fe-Cr-AC was applied. The H2SO4 concentration in lixiviation solution, time and temperature of reaction parameters were modeled in quadratic response surface with Box-Benhken experimental design. The each effect of perchloric acid and ammonium sulfate addition in the reaction were investigated. The chemical and FRX analysis of chromium in ashes, determined concentration of 62,3% in mass of Cr2O3. The others majoritary oxides in sample are: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 and Fe2O3. The X-ray diffraction spectrometry analysis confirms presence of Cr2O3 and SiO2 oxides. Greater results of carbothermal reduction experiments were obtained with computational thermodynamic equilibrium simulations by adjust of ROX and RR parameters. The maximum chromium conversion experimentally obtained was 96%, obtained by RR=16% of carbon excess estequiometric value, ROX=0,72g of SiO2+CaO/g of ash and B=1 g of CaO/g of SiO2 ratios. The FactSage tool with FACT53 and FToxid compounds and solutions databases, correlated the experimental data with relatively good precision in a system containing all compounds in the ash. The Fe-Cr-AC alloy lixiviation process presents 100% of chromium conversion for chromium sulfate soluble in 60% of sulfuric acid mass lixiviation solution, 3h of reaction and 148°C for temperature. The result was obtained by maximization of surface response granted by quadratic model adjusted with least square. In this condition Fe conversion is 83,5% by response of surface quadratic least squared model. The addition of perchloric acid reduced the conversion attributed by formation of precipitated anhydrous sulphates. A best result for solubilization of chromium was the utilizations of ammonium sulphate - total conversion at lower conditions are possible.

A presença de elevados teores de elementos metálicos nos resíduos industriais desperta o interesse no seu reaproveitamento. O setor coureiro-calçadista, por exemplo, importante no estado do Rio Grande do Sul, produz resíduos perigosos provenientes da etapa de curtimento do couro ao cromo. A possibilidade de utilização deste importante metal contido no resíduo se tornou realidade a partir da introdução, em nível piloto, de uma unidade de incineração. A cinza dos resíduos é utilizada, neste trabalho, como matéria-prima para a produção de uma liga ferro-cromo do tipo alto carbono (FeCrAC) – que tem amplo emprego na produção de aço-inoxidável; outros resíduos industriais do Estado também são utilizados neste processo extrativo. A cinza – denominada CIAC neste trabalho –, matéria-prima principal e fonte de cromo, contém ~50% Cr2O3. Outros resíduos empregados como insumos foram: finos de carvão vegetal da produção de carvão para a preparação de alimentos, sílica proveniente de operações de polimento de peças de ágata, carepa de produtos siderúrgicos e casca de ovos. O cálculo da carga foi realizado com a ajuda da termodinâmica computacional, pela simulação do processo de redução carbotérmica na temperatura de 1600 °C e pressão de 1 atm. A simulação utilizou algumas metas como diretrizes: i) obtenção de uma escória com a menor temperatura sólidus possível; (ii) obtenção de uma escória de baixa viscosidade; e, (iii) obtenção de teores apropriados de Cr e C na liga. Devido ao alto teor de P da CIAC, um procedimento experimental para a redução deste elemento foi estabelecido tendo por base (i) o uso de reagentes baratos e (ii) a sinergia que decorre da conjunção destes reagentes. Para a produção da liga ferro-cromo, seis tipos de experimentos foram realizados variando-se a composição da carga (fontes do cromo e ferro) e dois lotes diferentes da cinza. Os teores de Cr e C nas ligas FeCr obtidas nos experimentos variaram entre: 50 - 60 % Cr e 7 - 10% C, demonstrando a possibilidade de reutilização do cromo contido nas cinzas, para produção da liga FeCr. / The presence of high levels of metals in industrial waste arouses interest in its reuse. The leather-footwear industry, for example, important in the state of Rio Grande do Sul, produces hazardous Cr-containing waste from the leather tanning stage. The possibility for reuse of this important metal contained in the residue became a reality with the introduction, in a pilot project, of an incineration plant. The ash waste is used in this work as a raw material for the production of high carbon ferro-chrome type (FeCrAC) - which has wide use in the production of stainless steel; other industrial waste are also used in this extraction process. Ash - called CIAC thereafter - the main raw material and source of chromium, contains ~ 50% Cr2O3. Other residues employed as inputs were: coal fines from coal production plant for food preparation, silica from polishing operations from pieces of agate mill, scale from steel products and egg shell. The reactor load calculation was carried out with the help of computational thermodynamics, the simulation being of the carbothermic reduction process at a temperature of 1600 °C and 1 atm pressure. The simulation used as targets some guidelines: i) production of a slag with a lower solidus temperature as possible, (ii) or a low viscosity slag, and (iii) to provide suitable amounts of C and Cr in the alloy. Due to the high P content of CIAC, an experimental procedure for the reduction of this element was established based on (i) the use of inexpensive reagents, and (ii) the synergy arising from the combination of these reagents. For the production of ferro-chromium six types of experiments were performed varying the charge composition (sources of Cr and Fe) and two different lots of ash. The Cr and C contents in FeCr alloy in the experiments varied between 50 - 60% Cr and 7 - 10% C, demonstrating the possibility for reuse of Cr contained in the ashes for the production of FeCr alloy.

Orientador: Profª. Dra. Juliana Tófano de Campos Leite Toneli / Tese ( doutorado)- Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2015. / No âmbito da Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituída no Brasil no ano de 2010, devem ser considerados como objetivos para a gestão e gerenciamento de resíduos sólidos urbanos (RSU), na seguinte sequência: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo principal fornecer subsídios para os gestores analisarem rotas alternativas para disposição final dos resíduos sólidos de grandes centros urbanos levando em consideração o potencial de recuperação energética. Como objeto de estudo, foram considerados os resíduos depositados no aterro sanitário de Caieiras/SP. Foram analisadas três diferentes formas de disposição de RSU que permitem, além do tratamento, a recuperação da energia química da biomassa presente na sua composição e conversão em eletricidade. Os tratamentos considerados foram: ¿ disposição em aterros sanitários com recuperação do biogás, biodigestão anaeróbia em biodigestores e incineração com recuperação energética ¿ avaliando-se principalmente os aspectos tecnológicos, energéticos e ambientais. Para a análise do potencial dos RSU dispostos em aterros sanitários, foram utilizados modelos matemáticos que permitem estimar a produção de biogás em função do potencial de dois importantes parâmetros (potencial de produção de biogás e constante de decaimento). Os resultados obtidos para o aterro de Caieiras apresentaram uma variação de até 54% entre um modelo e o outro, sendo que os valores mínimo e máximo obtidos para a geração de metano no ano de 2015 foram de 100 a 220 milhões de Nm3. Para avaliação da biodigestão anaeróbia em biodigestores, foram avaliados dois modelos matemáticos que permitem estimar a produção de metano em função dos diversos fatores que interferem no processo (concentração de acetato e de micro-organismos, da variação do pH, dentre outros). Os resultados obtidos para a biodigestão anaeróbia apresentaram uma variação de até 32% em relação à faixa considerada para a concentração de sólidos totais (2,4 a 39%), sendo que os valores mínimo e máximo obtidos para a biodigestão anaeróbia da fração orgânica dos RSU foram de 100 e 220 milhões de Nm3 de CH4/ano, respectivamente. No caso da incineração, foram considerados seis modelos matemáticos empíricos (baseados nas análises imediata, gravimétrica e elementar) para estimar o poder calorífico inferior (PCI) dos RSU. Foram consideradas três alternativas: incineração dos RSU sem segregação dos seus componentes, incineração considerando segregação dos materiais recicláveis e incineração considerando a separação da fração orgânica dos RSU para biodigestão. Os resultados obtidos para a incineração apresentaram uma variação de até 40% entre um modelo e o outro, sendo que os valores mínimo e máximo obtidos para o PCI dos RSU foram de 4,87 e 8,26 MJ/kg, considerando a coleta indiferenciada. Baseados nos resultados obtidos, conclui-se que a incineração apresenta os melhores resultados do ponto de vista do potencial de conversão energética. Assim, este trabalho fornece subsídios para os gestores definirem rotas alternativas para disposição final dos resíduos sólidos urbanos, considerando a possibilidade de aproveitamento energético. / Within the framework of National Solid Waste Policy, established in Brazil in 2010, should be considered as principles for the management of municipal solid waste (MSW), in the following order: non-generation, reduction, reuse, recycling, treatment and environmentally sound disposal of waste. In this context, this work aimed to provide subsidies for managers define alternative routes for disposal of municipal solid waste, considering the possibility of energy recovery of waste generated in large urban centers, taking as a basis MSW intended for landfill Caieiras/SP. Three different forms of MSW disposal have been considered that enable, in addition to treatment, the recovery of chemical energy of the biomass present in the composition and conversion of electricity. These treatment forms were - disposal in landfills, anaerobic digestion in biodigesters and incineration - especially considering the technological, energy and environmental aspects. To analyze the potential of MSW disposed in landfills, it was used mathematical models, which allow to estimate the biogas production from the potential of two important parameters (biogas potential and decay constant). The results obtained for Caieiras landfill showed a variation of up to 54% between one model and another being that the minimum and maximum values obtained for methane generation in the year 2015 were 100 to 220 million Nm3. For evaluation of anaerobic digestion in biodigesters, two mathematical models were studied, which allow estimating the methane production from various factors that affect the process (concentration of acetate and mico-organisms, changes in pH, among others). The results for the anaerobic digestion showed a variation of up to 32% for the range of total solids content assumed (2.4 to 39%), and the minimum and maximum values obtained for the anaerobic digestion of the organic fraction of MSW were 100 to 220 million Nm3 CH4/year respectively. In the case of incineration were evaluated six empirical mathematical models (based on immediate analysis, gravimetric and elemental) used to estimate the lower heating value (LHV) of MSW. Three alternatives were considered: MSW incineration without segregation of its components, incineration considering segregation of recyclable materials and incineration considering the separation of the organic fraction of MSW. The results obtained for the incineration showed a variation of up to 40% between one model and another being the minimum and maximum values for the LHV of MSW 4.87 and 8.26 MJ/kg respectively for undifferentiated collection. Based on these results, it is concluded that the incineration provides the best results from the point of view of energy conversion potential. Thus, this work provides subsidies for managers define alternative routes for disposal of municipal solid waste, considering energy use.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-30Bitstream added on 2014-06-13T18:26:29Z : No. of bitstreams: 1 polettofilho_ja_me_bauru.pdf: 2436001 bytes, checksum: dea364a29d1b1548ee72860e0af7c826 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A exploração abusiva da energia originada de fontes não renováveis traz danos irreversíveis ao ambiente. O Brasil é dependente dos derivados do petróleo e das hidroelétrica. Diante desse contexto é necessário um estudo sobre outras fontes alternativas. Conciliar a geração de energia com possibilidade também de mitigar o impacto da geração de lixo seria resolver dois problemas de uma só vez. O objetivo do presente trabalho é analisar a recuperação de energia do Resíduo Sólido Urbano (RSU) através do processo de incineração. Leva em consideração a tendência atual de segregação (separação) de plásticos, papel e papelão, vidro e metais, e sua influência nos fluxos de massa e energia no sistema de incineração de RSU. Para o seu desenvolvimento foram utilizadas informações relativas à geração do RSU da cidade de Bauru e o software Combust. Os resultados obtidos permitiram estimar o poder calorífero teórico do RSU típico e também deste resíduo quando se considera a separação de papel/papelão e plásticos para fins de reciclagem. / The abusive exploration of the originated energy of no-renewable sources brings irreversible damages to the environment. In Brazil, it is dependent mainly of the derived or petroleum and of the hydroelectric ones. With base in that fact, the subject of the sources of energy is subject on the agenda globally. On the other hand, the wastes generation and the consequent environmental contamination, comes increased in an alarming way. Conciliate the generation of energy with possibility of mitigating the impact of the wastes generation it would be to solve two problems of only one time. The objective of the present work is to analyze the recovery of energy of the Municipal Solid Wastes (MSW) through of the incineration process. It considers the actual tendency of segregation of plastics, paper and cardboard, glass and metals, and your influences in the mass and energy flows in the incineration system of MSW. For the development of thiw work were used relative information to the MSW generation of Bauru city and the Combust software. The obtained results allowed esteeming the Theoretical Calorific Power of MSW typical and also of this residue when it is considered the paper / cardboard and plastics separation for recycling.

A indústria do couro produz cerca de 62% de todo o resíduo Classe I (perigoso) do Estado do Rio Grande do Sul. A periculosidade destes resíduos está associada à presença de cromo trivalente, utilizado como curtente na produção de couros wet-blue. A opção mais utilizada pelas empresas do setor é dispor seus resíduos em aterros, o que apresenta vários inconvenientes. Como alternativa, o tratamento térmico destes resíduos vem sendo pesquisado. O projeto desenvolvido pelo Laboratório de Processamento de Resíduos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul conduziu a implantação de uma planta piloto de incineração, com capacidade nominal de processar 100 Kg/h deste resíduo. As cinzas geradas apresentam teores de 50 a 62% de Cr2O3, maiores que o próprio minério de cromo, a cromita. Este trabalho tem o objetivo de estudar a recuperação do cromo contido nas cinzas de resíduos de couro para a produção de ligas ferrocromo de alto teor de carbono (Fe-Cr-AC) através da redução carbotérmica do óxido de cromo. Também foi estudado um processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC com solução de ácido sulfúrico para formação de sulfato de cromo III, que pode ser utilizado como agente curtente. A cinza foi caracterizada através de análise química do cromo, análise do teor de hidrocarbonetos, espectrometria de fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X. Os experimentos de redução carbotérmica foram conduzidos em cadinhos de alumina a 1600°C e 1 atm mantidos em ambiente inerte durante 2 horas. Foram investigados os efeitos da basicidade da escória (B), razão entre escorificantes (CaO+SiO2) e cinza (ROX), a quantidade de carbono utilizada (RR), bem como a utilização do aplicativo da termodinâmica computacional FactSage para predição dos resultados experimentais. A carga reacional foi composta pelas cinzas, cal, sílica, grafite e ferro metálico. Na etapa de lixiviação da liga com ácido sulfúrico (H2SO4) foi utilizada uma amostra de Fe-Cr-AC comercial. Foram investigadas as variáveis, concentração de H2SO4 na solução de lixiviação, tempo de reação e temperatura para ajuste de um modelo de superfície de resposta quadrático, através de um projeto Box-Benhken. As adições de ácido perclórico e sulfato de amônio na reação, de forma individual, também foram investigadas. O teor de cromo nas cinzas é de 62,3% em massa de Cr2O3, determinado por análise química e por FRX. Os demais óxidos majoritários na amostra foram: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 e Fe2O3. A presença dos óxidos Cr2O3 e SiO2 foi confirmada com análise de difração de raios X. Nos experimentos de redução carbotérmica planejados com o auxilio de simulações termodinâmicas computacionais de equilíbrio do sistema, onde foram ajustados os parâmetros experimentais ROX e RR, se obtiveram os melhores resultados. Uma conversão máxima do óxido de cromo a cromo metálico de 96% foi obtida com RR=16% de excesso em relação à estequiometria, ROX= 0,72 g de SiO2+CaO/g de cinza e B=1 g de CaO/g de SiO2. O software FactSage, através de seus bancos de dados (FToxid compostos e soluções e FACT53), correlacionou de forma adequada os dados experimentais considerando um sistema contendo todos os compostos presentes na cinza. O processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC apresentou 100% de conversão do cromo presente na liga metálica a cromo solúvel no licor de lixiviação com solução de 60% em massa de ácido sulfúrico, 3h de reação e 148°C. Este resultado foi obtido através da maximização da superfície de resposta obtida com o ajuste por mínimos quadrados da conversão de cromo, onde o modelo para a conversão de ferro previu 83,5%. A adição de ácido perclório diminuiu a conversão devido à formação de sulfatos anidros precipitados. O sulfato de amônio melhorou a solubilização do sulfato de cromo III na fase líquida, podendo ser utilizado visando uma conversão total em condições mais brandas. / In Rio Grande do Sul, state of Brazil, the footwear and leather industrial wastes corresponding of 62% of dangerous waste. The presences of trivalent chromium in wet-blue leather production waste give this danger propriety. Majority of these wastes are disposed of in landfills, but this practice is an ambiental problematic question. The thermal treatment of these wastes has been researched for this problem. The Project developed by Wastes Prossessment Laboratory (LPR, in Portuguese) of Federal University of Rio Grande do Sul to culminate an implementation of a wastes incineration pilot plant with sequenced fixed bed gasifier and combustion technology. The capacity of the plant is 100Kg/h. The ashes generated in this process contain 50-62% of Cr2O3 - greater then chromite. The present work objectives the study of the chromium recovery contained in the leather ash for high-carbon ferrochromium production (Fe-Cr-AC) by carbothermal reduction of chromium oxide. Yet have been studied a leach process of Fe-Cr-AC alloy with sulfuric acid solution for formation trivalent chromium sulfate, that can be used as a tanning salt agent. A representative ash sampling from pilot plant gasifier reactor had been analyzed and used in experimental carbothermal reduction. The ashes had been characterized by chromium chemical analysis, hydrocarbon content determination, X-ray fluorescence spectrometry (FRX) and X-ray diffraction. The carbothermal reduction experiments were conducted on alumina crucible in an inert atmosphere of 1600°C and 1atm furnace for two hours. Investigations have been carried for slag basicity (B), CaO+SiO2 and ashes ratio (ROX), carbon content utilization (RR) and validation of FactSage chemical thermodynamic equilibrium software tool for prediction of experimental results. The reaction moisture contains ash, lime, silica, graphite and metallic iron. In the experimental sulfuric acid alloy lixiviation step a commercial Fe-Cr-AC was applied. The H2SO4 concentration in lixiviation solution, time and temperature of reaction parameters were modeled in quadratic response surface with Box-Benhken experimental design. The each effect of perchloric acid and ammonium sulfate addition in the reaction were investigated. The chemical and FRX analysis of chromium in ashes, determined concentration of 62,3% in mass of Cr2O3. The others majoritary oxides in sample are: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 and Fe2O3. The X-ray diffraction spectrometry analysis confirms presence of Cr2O3 and SiO2 oxides. Greater results of carbothermal reduction experiments were obtained with computational thermodynamic equilibrium simulations by adjust of ROX and RR parameters. The maximum chromium conversion experimentally obtained was 96%, obtained by RR=16% of carbon excess estequiometric value, ROX=0,72g of SiO2+CaO/g of ash and B=1 g of CaO/g of SiO2 ratios. The FactSage tool with FACT53 and FToxid compounds and solutions databases, correlated the experimental data with relatively good precision in a system containing all compounds in the ash. The Fe-Cr-AC alloy lixiviation process presents 100% of chromium conversion for chromium sulfate soluble in 60% of sulfuric acid mass lixiviation solution, 3h of reaction and 148°C for temperature. The result was obtained by maximization of surface response granted by quadratic model adjusted with least square. In this condition Fe conversion is 83,5% by response of surface quadratic least squared model. The addition of perchloric acid reduced the conversion attributed by formation of precipitated anhydrous sulphates. A best result for solubilization of chromium was the utilizations of ammonium sulphate - total conversion at lower conditions are possible.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-28Bitstream added on 2014-06-13T20:08:05Z : No. of bitstreams: 1 lanca_ro_me_bauru.pdf: 595448 bytes, checksum: f49853b75fd24c2b1bd968ca3401ce67 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho realizou-se o levantamento de informações dos resíduos gerados em uma indústria alimentícia, suas formas e custo de tratamento, e o potencial energético que esses resíduos representam. O diagnóstico de todos os resíduos gerados por cada área desta indústria foi feito através do levantamento de aspectos e impactos ambientais, ferramenta esta utilizada por empresas que apresentam um sistema de gestão ambiental. Constatou-se que 97,6% dos resíduos produzidos nesta indústria do segmento alimentício é classificado como não perigoso podendo ter formas de tratamento como aterro sanitário, compostagem e reciclagem. Para resíduos perigosos, 2,4%, foram verificadas outras formas de tratamento, tecnicamente adequadas, que garantissem o mínimo impacto ao meio ambiente como a reciclagem e a incineração. No entanto, sendo perigosos ou não, e em função dos seus sistemas de tratamento pode-se estimar o potencial energético dos resíduos. / This research had diagnostic the quantity of waste that is produced in a candy industry, the kind and costs for treatments, and the energy potential insert. First, it was done the research of the waste that it is produced in which area by the aspects and impacts document. After, a study about the kinds of treatment was done to indicate the better one. As a result, non-hazardous waste were the mainly products (97,6%) that a food industry can produce and the treatments can be landfill, composting and recycle. For the hazardous waste (2,4%) other kinds of treatments were evaluated to sure the minimum impact to the environment as recycle and thermal treatment. Althout, being hazardous or non-hazardous, it can be estimate the waste potential energy by the kind of the treatment.

A presença de elevados teores de elementos metálicos nos resíduos industriais desperta o interesse no seu reaproveitamento. O setor coureiro-calçadista, por exemplo, importante no estado do Rio Grande do Sul, produz resíduos perigosos provenientes da etapa de curtimento do couro ao cromo. A possibilidade de utilização deste importante metal contido no resíduo se tornou realidade a partir da introdução, em nível piloto, de uma unidade de incineração. A cinza dos resíduos é utilizada, neste trabalho, como matéria-prima para a produção de uma liga ferro-cromo do tipo alto carbono (FeCrAC) – que tem amplo emprego na produção de aço-inoxidável; outros resíduos industriais do Estado também são utilizados neste processo extrativo. A cinza – denominada CIAC neste trabalho –, matéria-prima principal e fonte de cromo, contém ~50% Cr2O3. Outros resíduos empregados como insumos foram: finos de carvão vegetal da produção de carvão para a preparação de alimentos, sílica proveniente de operações de polimento de peças de ágata, carepa de produtos siderúrgicos e casca de ovos. O cálculo da carga foi realizado com a ajuda da termodinâmica computacional, pela simulação do processo de redução carbotérmica na temperatura de 1600 °C e pressão de 1 atm. A simulação utilizou algumas metas como diretrizes: i) obtenção de uma escória com a menor temperatura sólidus possível; (ii) obtenção de uma escória de baixa viscosidade; e, (iii) obtenção de teores apropriados de Cr e C na liga. Devido ao alto teor de P da CIAC, um procedimento experimental para a redução deste elemento foi estabelecido tendo por base (i) o uso de reagentes baratos e (ii) a sinergia que decorre da conjunção destes reagentes. Para a produção da liga ferro-cromo, seis tipos de experimentos foram realizados variando-se a composição da carga (fontes do cromo e ferro) e dois lotes diferentes da cinza. Os teores de Cr e C nas ligas FeCr obtidas nos experimentos variaram entre: 50 - 60 % Cr e 7 - 10% C, demonstrando a possibilidade de reutilização do cromo contido nas cinzas, para produção da liga FeCr. / The presence of high levels of metals in industrial waste arouses interest in its reuse. The leather-footwear industry, for example, important in the state of Rio Grande do Sul, produces hazardous Cr-containing waste from the leather tanning stage. The possibility for reuse of this important metal contained in the residue became a reality with the introduction, in a pilot project, of an incineration plant. The ash waste is used in this work as a raw material for the production of high carbon ferro-chrome type (FeCrAC) - which has wide use in the production of stainless steel; other industrial waste are also used in this extraction process. Ash - called CIAC thereafter - the main raw material and source of chromium, contains ~ 50% Cr2O3. Other residues employed as inputs were: coal fines from coal production plant for food preparation, silica from polishing operations from pieces of agate mill, scale from steel products and egg shell. The reactor load calculation was carried out with the help of computational thermodynamics, the simulation being of the carbothermic reduction process at a temperature of 1600 °C and 1 atm pressure. The simulation used as targets some guidelines: i) production of a slag with a lower solidus temperature as possible, (ii) or a low viscosity slag, and (iii) to provide suitable amounts of C and Cr in the alloy. Due to the high P content of CIAC, an experimental procedure for the reduction of this element was established based on (i) the use of inexpensive reagents, and (ii) the synergy arising from the combination of these reagents. For the production of ferro-chromium six types of experiments were performed varying the charge composition (sources of Cr and Fe) and two different lots of ash. The Cr and C contents in FeCr alloy in the experiments varied between 50 - 60% Cr and 7 - 10% C, demonstrating the possibility for reuse of Cr contained in the ashes for the production of FeCr alloy.

A vinhaça é o principal resíduo da produção de etanol de cana-de-açúcar e, no Brasil, são gerados aproximadamente 250 milhões de m3 de vinhaça por safra. Atualmente, este efluente é usado para fertirrigação dos canaviais em sua forma in natura, ou seja, sem tratamento prévio. Devido à sua grande quantidade de matéria orgânica e de sais, a disposição inadequada no meio ambiente pode ser causa tanto de impactos no solo e na água, como de emissões de gases de efeito estufa. O objetivo geral deste estudo é comparar diferentes alternativas de processamento para o aproveitamento energético da vinhaça, em busca daquela com maior desenvolvimento tecnológico, que mitigue os possíveis impactos ambientais da fertirrigação com vinhaça in natura e que esteja associada a um menor custo. Para esta finalidade, foram configurados cinco cenários que representam as tecnologias mais estudadas atualmente. Como cenário de referência, foi estabelecido a fertirrigação com vinhaça in natura e, como suas alternativas, consideraram-se: 1.concentração, 2.biodigestão e 3.incineração com produção de energia elétrica, bem como 4.combinação da biodigestão com a concentração e com o uso veicular do biogás. Uma vez feita a avaliação, concluiu-se que todas as alternativas melhoram o desempenho ambiental da gestão do resíduo e, ao mesmo tempo, permitem o aproveitamento e a economia de energia. Entretanto, o sistema de concentração é a única opção que se mostra viável economicamente na situação atual. Para ser atrativo o investimento nas demais tecnologias, seria necessária a introdução de medidas que premiem monetariamente os serviços ambientais, tais como a mitigação de emissões de gases de efeito estufa, a redução do consumo de água e a produção de energia a partir de fontes renováveis. A combinação da biodigestão com a posterior concentração pode ser a opção que reúne o maior número de vantagens com respeito ao cenário de referência. Com esta combinação, o biogás produzido é utilizado para suprir o consumo de energia do processamento e para substituir o diesel na frota usada na produção da cana-de-açúcar. Relativo aos impactos ambientais, esta configuração tecnológica diminui o volume da vinhaça, facilita sua distribuição a longas distâncias, evita a concentração de nutrientes no entorno das usinas, elimina o odor da decomposição da vinhaça e as emissões de metano, possibilita a reutilização da água e permite a substituição de combustíveis fósseis. Além disso, a vinhaça biodigerida e concentrada tem boas qualidades como fertilizante. / The vinasse is the main residue of ethanol production from sugarcane. In Brazil, around 250 million m3 of vinasse are generated per harvesting season. Currently, this effluent is used in natura, ie, without previous treatment, for sugarcane fertirrigation. Due to its large amount of organic matter and salts, inadequate disposal in the environment may cause impacts on soil and water, as well as greenhouse gases emissions. This study aims to compare different alternative process for vinasse energy recovery, searching which ones have the highest technological development nowadays, mitigate the possible environmental impacts of fertirrigation using in nature vinasse and involve the lowest cost. For this purpose, five scenarios were configured, representing the most widely studied technologies. As the baseline scenario it was established fertirrigation using in nature vinasse and, as alternatives scenarios, the following ones were considered: 1. concentration, 2. digestion and 3. incineration with electricity generation, and 4. digestion plus concentration with vehicular use of biogas. It was concluded that all the alternatives improve the environmental performance of vinasse management since they also allow energy recovery and savings. However, only vinasse concentration system is economically feasible nowadays. For the other technologies to become an attractive investment, it would be necessary to include an economic valuation of environmental services, such as greenhouse gas emissions mitigation, reduction of water consumption and renewable energy production. The combination of digestion and subsequent concentration may be the option that brings together the largest number of advantages comparing to the baseline scenario. In this solution, the biogas produced is used to supply the process power consumption and to replace diesel in the fleet used for sugarcane production. Regarding the environmental impacts, this technology configuration reduces vinasse`s volume, facilitates its distribution to long distances, prevents nutrient concentration around mills, eliminates decomposition odor and methane emissions, enables water reuse and allows fossil fuels replacement. Furthermore, digested and concentrated vinasse has good qualities as fertilizer.

O gerenciamento de resíduos sólidos urbanos (RSU) tornou-se uma tarefa que demanda ações diferenciadas e articuladas, em função da quantidade e diversidade dos mesmos. O grande desafio está em encontrar soluções ambientalmente seguras, socialmente adequadas e economicamente eficientes para equacionar este problema. Todavia, se corretamente gerenciados, estes resíduos podem ser aproveitados do ponto de vista energético. Estimativas realizadas neste estudo apontam para um potencial de geração de energia a partir de resíduos urbanos, para o Brasil, da ordem de 16 GW (utilizando o processo de incineração) ou 5,8 GW (pela digestão anaeróbia em aterros). Outros benefícios da recuperação energética dos resíduos também podem ser destacados tais como: (a) benefícios estratégicos, uma vez que essa ação pode contribuir como fonte alternativa de energia; (b) benefícios ambientais, pois colabora com organização dos aterros e a mitigação de gases de efeito estufa; (c) benefícios sócio-econômicos, devido ao desenvolvimento de tecnologia nacional com o uso de equipamento e insumos nacionais e, sobretudo, (d) emprego de mão-de-obra qualificada e não qualificada nas várias etapas do processo de recuperação energética. O presente trabalho faz uma análise das tecnologias potencialmente aplicáveis no Brasil, para recuperação energética a partir RSU, e propõe uma série de diretrizes para esse aproveitamento, levando em consideração as especificidades da realidade brasileira. / The management of solid waste (MSW) has become a challenge that demands articulated and non-conventional actions because of the quantity and diversity of such wastes. Finding environmentally friendly, socially adequate and economically efficient solutions to overcome this issue is the challenge to be faced. Nevertheless, if properly managed, these wastes can be recovered from the standpoint of energy. Estimates presented in this work highlight a potential power generation from urban waste, in Brazil, around 16 GW (using incineration process) or 5.8 GW (by anaerobic digestion in landfills). Several other advantages of recovering energy from waste could also be rolled as follows: (a) strategic benefits, since it may contribute as an alternative energy source and increase energy supply; (b) environmental benefits, once it contributes to improve waste management and to the mitigation of greenhouse gases; (c) social-economic benefits, due to the development of a Brazilian technology taking advantage of national equipment and materials, and most important, (d) employment of skilled and unskilled labor in the various stages of the energy recovery process. This thesis analyzes though the technologies potentially applicable in Brazil for energy recovery from MSW, and proposes guidelines for such use taking into account the specificities of the Brazilian reality.

Busca-se a minimização da emissão de material particulado em incinerador industrial de resíduos perigosos através do controle operacional de algumas variáveis de processo. Essas variáveis, que afetam diretamente a qualidade da queima, são: intervalo de tempo de alimentação, modo de introdução de pequena quantidade de resíduo líquido no forno rotativo e excesso de oxigênio na saída dos gases de combustão. Todos os testes têm a mesma taxa de resíduos incinerados (kg/h). Na faixa estudada, o controle operacional mostrou resultados expressivos: em todos os casos, para cada variável estudada, a emissão de material particulado na melhor condição foi aproximadamente 2,5 vezes menor o valor da emissão de material particulado, se comparado com a pior condição de operação. / The minimization of particulate matter emissions in hazardous industrial waste incinerator was sought through operational control of some specific variables of the process. These variables, which have direct interference in the combustion quality, are: mean time between semi-batch feedings, mode of fedding of small amounts of liquid waste, and oxygen excess in the off-gas. All tests have been performed with the same feeding rate (kg/h). In the range studied, operational control showed expressive results: for each variable tested, the particulate matter emission in the worst operational point was around 2,5 times that obtained within the best condition.