Este trabalho tem por objetivo estudar o aproveitamento do pó de aciaria elétrica (PAE) na sinterização de minério de ferro visando a eliminação de zinco. Primeiramente, foi feita uma caracterização física e química do resíduo através de análises químicas, granulométricas, morfológicas e de difração de raios-X. O minério de ferro, principal componente do processo de sinterização, foi caracterizado através de análise química, granulométrica e de umidade. Em seguida, foram fabricadas micropelotas de 3,0 a 5,0mm de diâmetro compostas por 70% de PAE e 30% de moinha de coque, que foram classificadas por peneiramento e secas em esfufa. Depois de aglomerado, o resíduo foi incorporado na sinterização de minério de ferro em diferentes proporções, condições de processo e formas de adição (micropelotas, undersize da micropelotização com granulometria entre 1,0 e 2,0mm, ou mistura de PAE e coque em pó). A cada processo de sinterização foram retiradas amostras de sínter, os materiais foram analisados através de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), macroscopia e análises químicas por espectrofotometria de absorção atômica para verificar o teor de zinco. Amostras de misturas não sinterizadas também foram submetidas a análises químicas para determinar a quantidade inicial de zinco, ou seja, verificar a quantidade de zinco contido na mistura antes do processo de sinterização. Mediante a comparação do teor de zinco das amostras não sinterizadas com os sínteres, foi possível determinar a eliminação de zinco nos ensaios realizados. Aproximadamente 92% de zinco foi eliminado (junto com os gases de saída) com a incorporação de 10% de micropelotas na mistura a sinterizar. Os resultados mostraram que a eliminação do metal no processo é proporcional à relação redutor/resíduo. / The aim of this work was to study the use of electric arc furnace dust (EAFD) in iron ore sintering process aiming zinc elimination. Firstly, physical and chemical characterizations of the waste were made using X-ray diffraction, microscopy, chemical and size analyses. Iron ore is the main component of the sintering process, this material was characterized by chemical, size and humidity analyses. After, micropellets composed of EAFD 70% and coke breeze 30% with diameters of 3.0-5.0 mm were produced, then they were dried in kiln and classified by sieving. The pellets were incorporated into the iron ore sintering charge using differents proportions, process conditions and addition forms (micropellets, undersize with diameters of 1.0-2.0 mm, or a mixture of EAFD and coke breeze). Sintered samples were collected in each sintering process. These materials were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), macroscopy and chemical analysis using atomic absorption spectrophotometry in order to determine the zinc content. Samples of not sintered mixtures were also characterized by chemical analysis aiming the determination the initial amounts of zinc, i.e. in order to check the zinc amounts present in the mixture before the sintering process. The comparation between the zinc contents of sintered samples and not sintered allowed to determine the elimination of zinc during the experiments. About 92% of zinc was eliminated (along with the output gas) with the incorporation of 10% of micropellet in the sintering mixture. Results showed that the zinc elimination in the process is proportional to the ratio reducer/waste.

O pó de aciaria elétrica é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de zinco. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. No entanto, sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma de desenvolvimento Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações nos modos adiabático e isotérmico, comparando os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande capacidade do modelo de reproduzir os resultados da literatura, mesmo quando não há muita informação para aferição dos parâmetros, gerando boa concordância com a composição química relatada dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz. / The electric arc furnace dust is an important by-product of the steel industry due to its high content of zinc. Thus, technologies have been developed aiming for its use, and the Waelz Kiln is the most widespread of them today. However, counting on a very large rotary kiln that houses an infinity of physico-chemical phenomena, its operation is difficult to predict ab initio. For this reason, in order to model its behaviour this work uses an advanced tool of computational thermodynamics designed to process modelling, called SimuSage. To create the model, a thermodynamic database, provided by the FactSage software, as well as a development platform, Lazarus IDE, were also used. Based on operational data and results from de literature, it was possible to perform simulations on both adiabatic and isothermal modes comparing its results with the industrial practice. A great capability of the model to reproduce results from the literature was found, even when there is not much information for the parameters calibration, generating good agreement regarding the reported chemical composition for the products, Waelz Oxide and Waelz Slag.

The objective of this study was to utilize an electric arc furnace ¡]EAF¡^in a steel mill to melt municipal incinerator fly ash ¡]MIFA¡^of different sources ¡]Plants K1 and K2¡^ and evaluate its effectiveness in aspects of environment and economy. The results of full-scale tests have shown that slag thus generated by the EAF was found to be non-hazardous based on the TCLP result and also met the standard of CNS 14602. However, EAF dust thus obtained remained hazardous as it was originally a listed waste by Taiwan EPA. Test results have indicated that this novel treatment technology would not deteriorate the quality of steel billets and bars produced. Moreover, when melting MIFAs from Plant K1¡]with 2.00 wt¢H of MIFA¡^ and Plant K2 ¡]with 3.28 wt¢H of MIFA¡^, the air quality in the steel mill surroundings and off-gas from the stack were all below the regulatory limits. Thus, it would not cause additional pollution problems from this practice. Based on the total capacity of EAFs in Taiwan, it was estimated that these EAFs would be capable of melting fly ash generated by municipal incinerators in Taiwan. From the economic perspective, this melting practice would not lower the production rate of EAF steel-making and increase the tap-to-tap cycle time, consumption of electrical energy, consumption of oxygen, and consumption of graphite electrodes. Furthermore, through this novel practice, the contents of MIFA have turned out to be able to replace some portions of quick-lime and coke powder required for steel-making. Test results have also shown that 1 wt¢H of MIFA injection would generate additional 8.93 kg of slag and 2.76 kg of EAF dust. It was found that an additional cost of NT¢C318 per ton of MIFA treated would be resulted through this practice. This treatment cost is very low as compared with NT¢C8,000 per ton of waste treated by solidification and followed by landfilling. Assuming a melting cost of NT¢C5,000 per ton of MIFA is charged by EAFs, it would save more than ten million NT¢C per year for a municipal incinerator with an annual generation of 5,840 tons of MIFA. On the other hand, for a mini-mill with an annual capacity of 264,000 tons of billets, it would have an additional income of 37 million NT¢C if 3 wt¢H of MIFA is melted while making steel.

O pó de aciaria elétrica é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de zinco. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. No entanto, sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma de desenvolvimento Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações nos modos adiabático e isotérmico, comparando os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande capacidade do modelo de reproduzir os resultados da literatura, mesmo quando não há muita informação para aferição dos parâmetros, gerando boa concordância com a composição química relatada dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz. / The electric arc furnace dust is an important by-product of the steel industry due to its high content of zinc. Thus, technologies have been developed aiming for its use, and the Waelz Kiln is the most widespread of them today. However, counting on a very large rotary kiln that houses an infinity of physico-chemical phenomena, its operation is difficult to predict ab initio. For this reason, in order to model its behaviour this work uses an advanced tool of computational thermodynamics designed to process modelling, called SimuSage. To create the model, a thermodynamic database, provided by the FactSage software, as well as a development platform, Lazarus IDE, were also used. Based on operational data and results from de literature, it was possible to perform simulations on both adiabatic and isothermal modes comparing its results with the industrial practice. A great capability of the model to reproduce results from the literature was found, even when there is not much information for the parameters calibration, generating good agreement regarding the reported chemical composition for the products, Waelz Oxide and Waelz Slag.

O pó de aciaria elétrica é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de zinco. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. No entanto, sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma de desenvolvimento Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações nos modos adiabático e isotérmico, comparando os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande capacidade do modelo de reproduzir os resultados da literatura, mesmo quando não há muita informação para aferição dos parâmetros, gerando boa concordância com a composição química relatada dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz. / The electric arc furnace dust is an important by-product of the steel industry due to its high content of zinc. Thus, technologies have been developed aiming for its use, and the Waelz Kiln is the most widespread of them today. However, counting on a very large rotary kiln that houses an infinity of physico-chemical phenomena, its operation is difficult to predict ab initio. For this reason, in order to model its behaviour this work uses an advanced tool of computational thermodynamics designed to process modelling, called SimuSage. To create the model, a thermodynamic database, provided by the FactSage software, as well as a development platform, Lazarus IDE, were also used. Based on operational data and results from de literature, it was possible to perform simulations on both adiabatic and isothermal modes comparing its results with the industrial practice. A great capability of the model to reproduce results from the literature was found, even when there is not much information for the parameters calibration, generating good agreement regarding the reported chemical composition for the products, Waelz Oxide and Waelz Slag.

Este trabalho tem por objetivo estudar o aproveitamento do pó de aciaria elétrica (PAE) na sinterização de minério de ferro visando a eliminação de zinco. Primeiramente, foi feita uma caracterização física e química do resíduo através de análises químicas, granulométricas, morfológicas e de difração de raios-X. O minério de ferro, principal componente do processo de sinterização, foi caracterizado através de análise química, granulométrica e de umidade. Em seguida, foram fabricadas micropelotas de 3,0 a 5,0mm de diâmetro compostas por 70% de PAE e 30% de moinha de coque, que foram classificadas por peneiramento e secas em esfufa. Depois de aglomerado, o resíduo foi incorporado na sinterização de minério de ferro em diferentes proporções, condições de processo e formas de adição (micropelotas, undersize da micropelotização com granulometria entre 1,0 e 2,0mm, ou mistura de PAE e coque em pó). A cada processo de sinterização foram retiradas amostras de sínter, os materiais foram analisados através de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), macroscopia e análises químicas por espectrofotometria de absorção atômica para verificar o teor de zinco. Amostras de misturas não sinterizadas também foram submetidas a análises químicas para determinar a quantidade inicial de zinco, ou seja, verificar a quantidade de zinco contido na mistura antes do processo de sinterização. Mediante a comparação do teor de zinco das amostras não sinterizadas com os sínteres, foi possível determinar a eliminação de zinco nos ensaios realizados. Aproximadamente 92% de zinco foi eliminado (junto com os gases de saída) com a incorporação de 10% de micropelotas na mistura a sinterizar. Os resultados mostraram que a eliminação do metal no processo é proporcional à relação redutor/resíduo. / The aim of this work was to study the use of electric arc furnace dust (EAFD) in iron ore sintering process aiming zinc elimination. Firstly, physical and chemical characterizations of the waste were made using X-ray diffraction, microscopy, chemical and size analyses. Iron ore is the main component of the sintering process, this material was characterized by chemical, size and humidity analyses. After, micropellets composed of EAFD 70% and coke breeze 30% with diameters of 3.0-5.0 mm were produced, then they were dried in kiln and classified by sieving. The pellets were incorporated into the iron ore sintering charge using differents proportions, process conditions and addition forms (micropellets, undersize with diameters of 1.0-2.0 mm, or a mixture of EAFD and coke breeze). Sintered samples were collected in each sintering process. These materials were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), macroscopy and chemical analysis using atomic absorption spectrophotometry in order to determine the zinc content. Samples of not sintered mixtures were also characterized by chemical analysis aiming the determination the initial amounts of zinc, i.e. in order to check the zinc amounts present in the mixture before the sintering process. The comparation between the zinc contents of sintered samples and not sintered allowed to determine the elimination of zinc during the experiments. About 92% of zinc was eliminated (along with the output gas) with the incorporation of 10% of micropellet in the sintering mixture. Results showed that the zinc elimination in the process is proportional to the ratio reducer/waste.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-11-29T15:35:48Z No. of bitstreams: 1 Nicole Gröff da Silva_.pdf: 8079664 bytes, checksum: 10e7ed35ed8baa348b7c5b950dea6f05 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-29T15:35:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nicole Gröff da Silva_.pdf: 8079664 bytes, checksum: 10e7ed35ed8baa348b7c5b950dea6f05 (MD5) Previous issue date: 2018-07-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pesquisas científicas e tecnológicas têm indicado a possibilidade de reciclagem de inúmeros resíduos sólidos na construção civil, dentre os quais encontra-se o pó de aciaria elétrica (PAE). O PAE é originado no processo de produção de aço e classificado como um Resíduo Classe I perigoso (ABNT, 2004a). O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade técnica e ambiental do material cerâmico produzido a partir da adição de PAE em argila vermelha. A etapa metodológica da pesquisa contemplou a amostragem das matérias-primas e sua caracterização química, física, mineralógica e térmica. Além disso, a formulação e moldagem da massa cerâmica com 0, 10, 20 e 30% de PAE e a sinterização e coleta das emissões atmosféricas de processo a 750, 850 e 950°C. Por fim, foram realizados ensaios de caracterização técnica e ambiental no material obtido. Dentre os resultados encontrados, verificou-se que a argila possui como principais elementos Si, Al e K, enquanto que para o PAE os principais são Fe e Zn. Além disso, a argila possui um tamanho de partícula superior ao do PAE, que por sua vez possui partículas de formato em geral esférico e que tendem a se aglomerar. A partir do tratamento térmico das massas cerâmicas formuladas, observou-se que a adição de 10 e 20% de PAE nas temperaturas de 850 e 950°C produz material indicado para fabricação de tijolos em termos de resistência à flexão e absorção de água. Em termos ambientais, pode-se concluir que adições de até 20% de PAE a 750°C produzem materiais classificados em função do teor de Al como Classe IIA não inerte, conforme a NBR 10006 (ABNT, 2004d). Quanto às emissões atmosféricas, com exceção do teor de 30% de PAE produzido a 850°C, as demais combinações testadas estão de acordo com as normas de referência, não havendo legislação específica para esta atividade. Considerando uma visão global dos resultados obtidos, indica-se o uso de até 10% de PAE para fabricação de tijolos a partir de 850°C, prevendo-se assim sua conformidade com as normas técnicas de produtos de cerâmica vermelha. / Scientific and technological researches have been indicated the possibility of recycling several kinds of waste in construction, among which it stands out the electric arc furnace dust (EAFD). The EAFD is originated in the steelmaking process and classified as a hazardous waste (ABNT, 2004a). The aim of this research was to evaluate the technical and environmental viability of ceramic material produced from EAFD addition in red clay. The methodological stage included sampling of raw materials, its chemical, physical, mineralogical and thermal characterization. Also, the formulation and molding of compositions with 0, 10, 20 and 30% of EAFD and the sampling of atmospheric emissions from sintering at 750, 850 e 950°C. Finally, it was realized technical and environmental tests in the obtained material. Among the results, it was verified that the red clay has in its chemical composition, Al, Si and K as majoritarian elements, while EAFD has, mainly, Fe and Zn. Besides that, the red clay has larger particle than EAFD’s, which in turn has spherical particles which tends to form agglomerates. As result of the thermal treatment, it was observed that the addition of 10 and 20% of EAFD and sintering at 850 and 950°C produces a material indicated to bricks in function of its flexural strength and water absorption. In environment terms, it can be concluded that additions up to 20% of EAFD processing at 750°C produce a material classified as not inert, according NBR 10006 (ABNT, 2004d) due to its Al content. Regarding atmospheric emissions, excluded the addition of 30% of EAFD sintering at 850°C, all conditions are according to the reference norms, even though there is no specific standard to this activity. In a global perspective, it is indicated the use of EAFD up to 10% to bricks sintering above 850°C, predicting its accordance to red ceramic specifications.

O pó de forno elétrico a arco (FEA) é gerado durante a fusão de sucata ferrosa nos fornos elétricos a arco e coletado predominantemente através de filtros de mangas. Esta substância é listada como resíduo sólido perigoso de fonte específica, K061, conforme a Norma ABNT NBR 10004:2004. As maiores empresas siderúrgicas semi-integradas do mundo têm adotado para o tratamento de pó de FEA, fundamentalmente três rotas: a recuperação de zinco e chumbo, através de dois processos complementares, um piro-metalúrgico, o Wäelz kiln e outro hidro-metalúrgico, o processo de dupla lixiviação Óxido de Wäelz; a inertização através da blendagem com a cal, aditivos e água, de forma a alcançar o pH da mistura >11, o que garante que metais pesados como o chumbo, cádmio e o zinco, presentes no pó de forno elétrico, não possam se tornar solúveis, evitando consequentemente, a sua lixiviação e a disposição em aterros industriais de resíduos sólidos perigosos. Sob a perspectiva da sustentabilidade, deve ser considerada a rota da recuperação de zinco e chumbo, que para ser viável necessita reunir a geração de pó de FEA de varias plantas, o que para um país com dimensões continentais pode ser um fator de insucesso. Esse trabalho trata da reciclagem do pó de FEA através do processo de sinterização de um compósito constituído de pó de FEA aglomerado com coque, carepa e fluorita cerâmica em pelotas, aplicável a uma planta unitária. Como resultado deste processo foram obtidos dois coprodutos, o aglomerado pré-fundido, APF, com teor de óxido de ferro superior a 70%, objeto do processo de sinterização e o concentrado de zinco, com teor de óxido de zinco maior que 50%, resultante da volatilização deste metal durante o processo de sinterização e coletado através de filtro de mangas. Complementarmente foi extraído aproximadamente 90% dos óxidos de chumbo e cádmio contidos no pó de FEA inicial. A produção do APF ocorreu em escala experimental dividida em três fases, a primeira fase foi efetuada com oito formulações distintas e comprovou através de análises químicas de espectrometria por fluorescência de raios X e difratometria de raios X, a viabilidade técnica da utilização somente de resíduos sólidos industriais para fabricação do APF. A segunda fase, também com oito formulações, definidas conforme planejamento de experimentos com delineamento fatorial, teve como objetivo identificar os principais efeitos das interações entre os componentes do APF, para obtenção da mistura com formulação ótima. A terceira fase testou a intensidade das variáveis, coque e fluorita cerâmica, para a extração do zinco. As duas primeiras fases dos testes de produção em escala experimental foram realizadas em uma planta piloto de sinterização de fluxo descendente e a terceira fase em uma planta piloto de fluxo ascendente, ambas instaladas na usina ArcelorMittal Piracicaba. O APF, com a formulação ótima, foi produzido em escala industrial na planta de sinterização Metalflexi, também instalada na usina ArcelorMittal Piracicaba, e testado em alto-forno de pequeno porte. O concentrado de zinco foi caracterizado quimicamente para se avaliar o uso em segmentos industriais que utilizem este elemento. / The electric arc furnace (EAF) dust is generated during melting of steel scrap in electric arc furnaces and collected mainly through bag filters. The EAF dust is listed as hazardous waste from specific source, K061, according to ABNT 10004:2004. The major semi-integrated steel companies in the world have adopted for the treatment of EAF dust, basically three routes: the recovery of zinc and lead, through two complementary processes, a pyro-metallurgy, Waelz kiln and other hydro-metallurgical the leaching process of double oxide Waelz; the blanketing by blending with lime, water and additives in order to achieve the pH of the mixture>11, which ensures that heavy metals like lead, cadmium and zinc, present in furnace residue, can not become soluble, thereby avoiding the leaching and disposal in landfills of hazardous waste. This work suggests recycling of the EAF dust by sintering of a composite consisting of EAF dust agglomerate to coke particles (carbon source), mill scale (iron source) and ceramic fluorite (adictive agent used like fluxant) into pellets, a process known as sintering. As a result of the process is expected to obtain two by-products, the pre-cast agglomerated, PCA, with iron oxide content exceeding 70%, object of the process of sintering and zinc dust, containing more than 50% zinc oxide resulting from volatilization of this metal during the sintering process and collected by bag filter. Addition is expected to extract approximately 90% of lead and cadmium oxide contained in the initial EAF dust. The production of the PCA occurred in experimental scale divided into three stages, the first stage was performed with eight different formulations and checked by chemical analysis by X-ray fluorescence spectrometer and X-ray diffraction, the technical viability of using only solid waste industrial manufacturing PCA. The second phase, also with eight formulations, defined as planning experiments with factorial design, was tested the main effects and the double and triple interactions between the components of the PCA, to obtain the optimal formulation. The third phase was checked the intensity of the variables, coke fluorite ceramics, for removing zinc of PCA. The first two stages of the production tests were carried out on a pilot scale in a pilot plant sintering downstream and the third phase in a pilot plant xii upstream, both installed in the plant ArcelorMittal Piracicaba. The PCA, with the optimal formulation was produced on an industrial scale in the sinter plant Metalflexi also installed at the plant ArcelorMittal Piracicaba, and tested in small blast furnace. The zinc dust was characterized chemically for application in industries that use this element.

O pó de forno elétrico a arco (FEA) é gerado durante a fusão de sucata ferrosa nos fornos elétricos a arco e coletado predominantemente através de filtros de mangas. Esta substância é listada como resíduo sólido perigoso de fonte específica, K061, conforme a Norma ABNT NBR 10004:2004. As maiores empresas siderúrgicas semi-integradas do mundo têm adotado para o tratamento de pó de FEA, fundamentalmente três rotas: a recuperação de zinco e chumbo, através de dois processos complementares, um piro-metalúrgico, o Wäelz kiln e outro hidro-metalúrgico, o processo de dupla lixiviação Óxido de Wäelz; a inertização através da blendagem com a cal, aditivos e água, de forma a alcançar o pH da mistura >11, o que garante que metais pesados como o chumbo, cádmio e o zinco, presentes no pó de forno elétrico, não possam se tornar solúveis, evitando consequentemente, a sua lixiviação e a disposição em aterros industriais de resíduos sólidos perigosos. Sob a perspectiva da sustentabilidade, deve ser considerada a rota da recuperação de zinco e chumbo, que para ser viável necessita reunir a geração de pó de FEA de varias plantas, o que para um país com dimensões continentais pode ser um fator de insucesso. Esse trabalho trata da reciclagem do pó de FEA através do processo de sinterização de um compósito constituído de pó de FEA aglomerado com coque, carepa e fluorita cerâmica em pelotas, aplicável a uma planta unitária. Como resultado deste processo foram obtidos dois coprodutos, o aglomerado pré-fundido, APF, com teor de óxido de ferro superior a 70%, objeto do processo de sinterização e o concentrado de zinco, com teor de óxido de zinco maior que 50%, resultante da volatilização deste metal durante o processo de sinterização e coletado através de filtro de mangas. Complementarmente foi extraído aproximadamente 90% dos óxidos de chumbo e cádmio contidos no pó de FEA inicial. A produção do APF ocorreu em escala experimental dividida em três fases, a primeira fase foi efetuada com oito formulações distintas e comprovou através de análises químicas de espectrometria por fluorescência de raios X e difratometria de raios X, a viabilidade técnica da utilização somente de resíduos sólidos industriais para fabricação do APF. A segunda fase, também com oito formulações, definidas conforme planejamento de experimentos com delineamento fatorial, teve como objetivo identificar os principais efeitos das interações entre os componentes do APF, para obtenção da mistura com formulação ótima. A terceira fase testou a intensidade das variáveis, coque e fluorita cerâmica, para a extração do zinco. As duas primeiras fases dos testes de produção em escala experimental foram realizadas em uma planta piloto de sinterização de fluxo descendente e a terceira fase em uma planta piloto de fluxo ascendente, ambas instaladas na usina ArcelorMittal Piracicaba. O APF, com a formulação ótima, foi produzido em escala industrial na planta de sinterização Metalflexi, também instalada na usina ArcelorMittal Piracicaba, e testado em alto-forno de pequeno porte. O concentrado de zinco foi caracterizado quimicamente para se avaliar o uso em segmentos industriais que utilizem este elemento. / The electric arc furnace (EAF) dust is generated during melting of steel scrap in electric arc furnaces and collected mainly through bag filters. The EAF dust is listed as hazardous waste from specific source, K061, according to ABNT 10004:2004. The major semi-integrated steel companies in the world have adopted for the treatment of EAF dust, basically three routes: the recovery of zinc and lead, through two complementary processes, a pyro-metallurgy, Waelz kiln and other hydro-metallurgical the leaching process of double oxide Waelz; the blanketing by blending with lime, water and additives in order to achieve the pH of the mixture>11, which ensures that heavy metals like lead, cadmium and zinc, present in furnace residue, can not become soluble, thereby avoiding the leaching and disposal in landfills of hazardous waste. This work suggests recycling of the EAF dust by sintering of a composite consisting of EAF dust agglomerate to coke particles (carbon source), mill scale (iron source) and ceramic fluorite (adictive agent used like fluxant) into pellets, a process known as sintering. As a result of the process is expected to obtain two by-products, the pre-cast agglomerated, PCA, with iron oxide content exceeding 70%, object of the process of sintering and zinc dust, containing more than 50% zinc oxide resulting from volatilization of this metal during the sintering process and collected by bag filter. Addition is expected to extract approximately 90% of lead and cadmium oxide contained in the initial EAF dust. The production of the PCA occurred in experimental scale divided into three stages, the first stage was performed with eight different formulations and checked by chemical analysis by X-ray fluorescence spectrometer and X-ray diffraction, the technical viability of using only solid waste industrial manufacturing PCA. The second phase, also with eight formulations, defined as planning experiments with factorial design, was tested the main effects and the double and triple interactions between the components of the PCA, to obtain the optimal formulation. The third phase was checked the intensity of the variables, coke fluorite ceramics, for removing zinc of PCA. The first two stages of the production tests were carried out on a pilot scale in a pilot plant sintering downstream and the third phase in a pilot plant xii upstream, both installed in the plant ArcelorMittal Piracicaba. The PCA, with the optimal formulation was produced on an industrial scale in the sinter plant Metalflexi also installed at the plant ArcelorMittal Piracicaba, and tested in small blast furnace. The zinc dust was characterized chemically for application in industries that use this element.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-12-22T12:03:13Z No. of bitstreams: 1 Josué Claudio Metz_.pdf: 3580473 bytes, checksum: 4bb7f81d4d0a95ef4e39a7d4dffb0599 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-22T12:03:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josué Claudio Metz_.pdf: 3580473 bytes, checksum: 4bb7f81d4d0a95ef4e39a7d4dffb0599 (MD5) Previous issue date: 2016-09-19 / Nenhuma / A concepção de desenvolvimento sustentável tem resultado no aumento de pressões ambientais para a melhoria da eficiência na utilização de recursos, e para a redução das emissões e da geração de resíduos. No processo de fabricação de aço, nas siderúrgicas com fornos elétricos a arco (FEA), ocorre a geração do resíduo sólido denominado pó de aciaria elétrica (PAE). O PAE é constituído por diferentes óxidos metálicos. Contém os elementos químicos cromo (Cr), chumbo (Pb) e cádmio (Cd) e, por isso, é classificado como resíduo classe I – Perigoso pela NBR 10004. Gerado em grandes quantidades diariamente em todo o país, o PAE ainda tem como principal destinação final o aterro industrial. A indústria de papel e celulose, outra atividade de destaque na indústria nacional, gera uma grande quantidade de resíduos em diferentes etapas do processo, entre os quais está o resíduo do forno de cal (RFC), cuja geração está associada a interrupções no funcionamento do forno de cal. A indústria da construção civil, devido a quantidade de matérias-primas consumida e variedade de materiais empregados – cimento, concreto, agregados, cerâmica, entre outros – apresenta-se como alternativa para a reciclagem de resíduos gerados em outros setores da economia. A incorporação do PAE no cimento e concreto produz retardo no tempo de pega em razão da presença de zinco (Zn) no resíduo. Estudos sugerem que em quantidades próximas a 1%, a incorporação de PAE não afeta de forma significativa as propriedades do cimento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do uso combinado de PAE e RFC no processo de endurecimento e evolução da hidratação de pastas de cimento. Para tanto, foi realizada a caracterização dos resíduos através dos ensaios de distribuição granulométrica, perda ao fogo, massa específica, área superficial específica, análise química elementar, difração de raios X com refinamento por Rietveld e microscopia eletrônica de varredura. A influência dos resíduos nas pastas de cimento foi avaliada através do ensaio de tempo de pega de acordo com a NBR NM 65 (ABNT, 2003b) e evolução da temperatura semi-adiabática das pastas em estado fresco, além de DRX, com refinamento por Rietveld, e microscopia eletrônica de varredura nas pastas de cimento com diferentes teores de substituição de resíduos (REF, 1%, 2%, 3%, 5% e 10%) em diferentes idades (1, 4 e 7 dias). Os resultados de tempo de pega e evolução da temperatura semi-adiabática indicaram a influência do PAE na hidratação das pastas de cimento. Nas pastas de cimento com substituição de 1% de PAE combinado ou não com RFC, não foram verificados retardos significativos no tempo de pega, demonstrando o potencial do uso de PAE e do RFC na produção de artefatos de cimento. / The sustainable development conception has resulted in increased environmental pressures to improve the efficient use of resources and reduction of emissions and waste generation. In the steelmaking process through electric arc furnaces (EAF), dust generation occurs which is called electric arc furnace dust (EAFD). EAFD is composed by different metal oxides. Some common elements those constitute this dust is chromium, lead and cadmium, and therefore, waste is classified as class I – hazardous by NBR 10004. EAFD has been generated in large quantities every day across the country and it still has mainly landfilled. The pulp and paper industry, another important activity in the domestic industry, generates a lot of waste in different stages of the process, among which is the lime kiln waste (LKW), whose generation is associated with disruptions in the lime oven. Due to expressive amount of raw materials consumed in civil construction industry and also the variety of products available - cement, concrete, aggregates, ceramics, among others - this seems to be an alternative for waste recycling generated in other sectors. The incorporation of EAFD in the cement and concrete produces delayed setting time due to the presence of zinc (Zn) in the waste. Studies suggest that in amounts up to 1%, EAFD incorporation does not affect significantly cement properties. The aim of this work was to evaluate the influence of the combined use of EAFD and LKW in the process of hardening and evolution of the cement pastes hydration. Therefore, were evaluated the characterization of the waste performed through the grain size distribution, loss on ignition, specific gravity, specific surface area, elemental chemical analysis, pH, X ray powder diffraction with refinement by Rietveld and scanning electron microscopy.. The influence of the waste on the cement pastes was evaluated through the setting time tests in accordance with the NBR NM 65 (ABNT, 2003b) and evolution of semi-adiabatic temperature in fresh conditions, XRD with refinement by Rietveld, and SEM in cement pastes with different levels of waste substitution (REF, 1%, 2%, 3%, 5% e 10%) at different ages (1, 4 and 7 days). The setting time results and evolution of semi-adiabatic temperature indicated an increase in the setting time with the increase of the EAFD in cement pastes. In cement pastes with replacement of 1% EAFD combined or not with LKW, significant delays were not verified in the setting time, demonstrating the potential use of EAFD in the production of cement artifacts.