PROJETO DE PESQUISA SOBRE A UTILIZAÇÃO DA ESCÓRIA DE FERRONÍQUEL EM PAVIMENTO

ASFÁLTICO

Nome Função no Projeto

André David Gestor

Thiago Vieira Diretor U.O

Humberto Especialista - Instrutor

Cristiane Gerente

Débora Assistente

Roberto Alves Supervisor

Nome Função no Projeto

Marcelo Galo Gerente Sustentabilidade

Marcelo Paole Coordenador

Otavio Henrique Coordenador

Amanda Jansen Eng. ambiental

Liomar Vidal Coord. Mercado

Fernando Dutra Coord. Lab.

Nome Função no Projeto

Major Guimarães

Coordenador de Pesquisas

Coronel Luiz Carneiro

Consultor

Julio César Especialista

Graziela Pereira Pesquisadora

Jorge da Paixão Téc. Asfalto

Daniel Batista Técnico

Claudeny Bolsista (Pesquisadora)

OBJETIVO GERAL

Encontrar uma solução adequada para a aplicação da escória de ferroníquel como agregado alternativo em pavimentação rodoviária de baixo custo com vários traços de misturas asfálticas e como emprego para base e sub-base.

JUSTIFICATIVA

Necessidade de mitigação do problema ambiental da geração da escória de ferroníquel na indústria. Assim, analisar a possibilidade da aplicação da escória de ferroníquel em pavimento rodoviário de baixo custo – tal como areia asfalto usinado a quente e concreto asfáltico usinado a quente.

Etapa I

Pavimento

Escórias

Caracterização do Agregado

Revisão Bibliográfica Visita de Campo

Coleta de Material

Reconhecimento do Local da Execução do Trecho Experimental

Etapa II

Ensaios de Laboratórios

Caracterização dos Materiais

Misturas Asfálticas

Misturas Solo e Escória

Etapa III Análise dos Resultados

Conclusões e Recomendações

METODOLOGIA PARA DESENVOLVIMENTO

GERAÇÃO DA ESCÓRIA OBTIDA ATRAVÉS DO

PROCESSO DE OBTENÇÃO DO FERRONÍQUEL

Crushing Stockpile Dryer

Tertiary Crushing

Wood

Wood Chipper

Stockpile

Mining Crushing & Woodchips

Crushed Ore

Woodchip or coal

Calcined ore

Crude FeNi

Slag

Rotary Kilns Electric Furnaces Refining

Crude FeNi

Slag Final FeNi

Minério de Barro Alto

Caracterização (%)

Ni = 1,82

Fe = 11,74

SiO2 = 42,34

MgO = 24,05

Caracterização (%)

Ni = 25 a 36

Produto: Ferro Níquel Rejeito: Escória da Redução

Caracterização (%)

Ni = 0,53

Fe = 36,46

Si = 6,05

CaO = 31,22

Rejeito: Escória do Refino

Caracterização (%)

Ni = 0,12

Fe = 11,85

SiO2 = 51,45

MgO = 28,84

PRODUÇÃO DE FERRO NÍQUEL EM GOIÁS

Niquelândia

Goiânia

Brasília

Barro Alto

Codemin

Escória

• Gera em torno de

350.000 t / ano

• Possui um depósito de

aproximadamente

3.000.000 t

• Custos de deposição* e

manutenção/preparação**

são de R$ 900.000/ano ou

R$ 2,57/ t escória

Escória

• Irá gerar em torno de

1.800.000 t / ano (em

condições normais de

produção - 2012)

• Custos de deposição* e

manutenção/preparação

** são de R$

4.140.000/ano ou R$

2,30/ t escória

Barro Alto

ESCÓRIA COMERCIALIZADA

Planta da Lafarge -Cocauzinhos

Planta da Codemin-Niquelândia

180 km

12% da escória

gerada

O consumo de escória pela Lafarge é limitado pela especificação do cimento , a qual possui limitação em relação ao teor de Mg em sua composição

Planta de Barro Alto

Não existe ainda outra destinação definida p/ a escória de BA que não seja a deposição do material.

Em função da menor distância entre Barro Alto e Cocauzinhos (80 km), talvez seja melhor destinar a escória desta Planta p/ a cimenteira.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

jan/10 fev/10 mar/10 abr/10 mai/10 jun/10 jul/10 ago/10 set/10 out/10 nov/10 dez/10

t

Escória Gerada no Processo vs Escória Comercializada (t/mês)

Escória Comercializada Escória Gerada

370.732

44.999

Qtde vendida em 2010 (t)Qtde gerada em 2010 (t)

12,14%

OPORTUNIDADES DE APLICAÇÃO DA ESCÓRIA

AO Change Management Forum Welcome v2 2011.03.02 VN

Possíveis Aplicações p/ a escória gerada no processo de FeNi

Cimento Correção de Solo Asfalto Blocos

Testes realizados na Anglo American – Venezuela com escória

Concreto

INTRODUÇÃO

É cada vez mais frequente a geração de resíduos sólidos que constituem um passivo ambiental que deve ser mitigado de forma a se garantir o desenvolvimento sustentável mundial;

As indústrias siderúrgicas, metalúrgicas e mineradoras, em especial, produzem grande quantidade de resíduos, em função dos processos de produção do ferro, aço e outras ligas;

O uso de resíduos em pavimentos é promissor por causa das grandes quantidades de materiais empregados.

PÁTIO DE ESTOCAGEM DA ESCÓRIA

Em Barro Alto a escória não é separada em estoques por lote de produção, existindo uma pilha única que concentra toda a escória gerada no seu processo produtivo.

O PROBLEMA DA ESCÓRIA DE FERRONÍQUEL

ESCÓRIA DE FERRONÍQUEL

“ Gerada no processo de fusão do minério de níquel em forno

elétrico trifásico, onde elementos não metálicos, tais como SiO2, MgO

e Fe2O3, são granulados na presença de água”.

ANGLO AMERICAN, 2012

Um material membro do grupo das

olivinas que são constituídos por

silicatos de magnésio e ferro .

MATERIAIS

Ligante Asfáltico (REDUC): - CAP 50 / 70 + DOPE

2ª Fase: Dosagem Marshall de mistura tipo CAUQ contendo escória de ferroníquel e demais agregados, seguidas de ensaios mecânicos de laboratório

3ª Fase: Execução de trecho experimental em Niquelândia

1ª Fase: Ensaios para caracterização da escória de ferroníquel, através de análise granulométrica, densidade real e aparente, absorção, adesividade, (AIMS) e equivalente de

areia. Os ensaios de Abrasão Los Angeles e Impacto Tréton não foram necessários serem realizados devido à granulometria da escória.

Agregados Pétreos (CRT): - Brita 1 - Pedrisco

PR

OG

RA

MA

EX

PER

IMEN

TAL

MICROSCOPIA ÓPTICA

MARQUES (2001) denominou este tipo de agregado como hidrofílicos, pois possui uma maior afinidade com a água que com o cimento asfáltico.

IMPACTOS ESPERADOS

1) Redução de custos com transporte do material (escória) e disposição do material que requer uma grande preparação de área disponível;

2) Destino final a escória que até o presente momento fica estocada em áreas abertas que por sua vez se torna um Passivo ambiental, por não ter um destino final;

3) Produção de blocos e concreto em substituição da areia tendo assim que retirar menos areia do meio ambiente reduzindo portanto impacto ambiental;

4) Apoio as comunidades locais para construção de casas populares;

5) Incentivo as demais industrias da mineração na realização de pesquisas de seus rejeitos como material alternativo.

SIMULAÇÃO DE USO

• A quantidade de escória estocada hoje pela

empresa Anglo American apenas na

planta de Niquelandia é suficiente para asfaltar

400Km de estrada.

RELATÓRIO QUANTITATIVO DO EDS DA

ESCÓRIA DE FERRONÍQUEL

AGREGADOS

GRANULOMETRIA - ESCÓRIA

Peneira % Passante

# (pol.) (mm) Escória

Ferroníquel

1 1/2" 38 100,00

3/8" 9,5 100,00

n.º 4 4,8 100,00

n.º 10 2 80,00

n.º 40 0,42 8,00

n.º 80 0,18 3,00

n.º 200 0,075 1,00

AGREGADOS

DENSIDADE

BALBO (2007) e SILVA (2010) também atribuíram o elevado valor da densidade da escória devido à composição do ferro no agregado ”.

Material Densidade

Real

Densidade

Aparente Absorção

Adesividade

CAP

CAP 50/70

com Dope

30/45

50/70

TLA

Escória 3,03 2,99 0,1% Não Satisfatória Satisfatória

DADOS RELEVANTES

Mostrou-se que a escória de ferro níquel de redução é composta basicamente dos seguintes elementos: SiO2, Al2O3, MgO, Fe2O3. Foram encontrados traços dos seguintes elementos: CaO, Cr2O3. A caracterização física dos agregados de escória de ferro níquel mostrou que este material é similar a agregados tradicionais do tipo agregado miúdo, tendo sido observada uma deficiência quanto à adesividade, que pode ser corrigida mediante a utilização de um ligante modificado por polímero ou de um melhorador de adesividade (DOPE).

LOCALIZAÇÃO

NIQUELÂNDIA / GO – ESTACIONAMENTO ANGLO AMERICAN

LOCALIZAÇÃO

NIQUELÂNDIA / GO – ESTACIONAMENTO ANGLO AMERICAN

LOCALIZAÇÃO

NIQUELÂNDIA / GO – ESTACIONAMENTO ANGLO AMERICAN

EXPANSÃO CAUSADA PELA ESCÓRIA DE

ACIARIA UTILIZADA NO PAVIMENTO.

FONTE: RAPOSO (2005) Nas escórias de aciaria, é a transformação doóxido de cálcio em hidróxido, a partir da disponibilidade do oxigênio na água, ou no ar, que é a responsável pela expansão do material.

DEFEITOS EM PAVIMENTOS CAUSADOS PELA

EXPANSIBILIDADE DAS ESCÓRIAS DE ACIARIA. FONTE: GONTIJO (2006) APUD FREITAS (2007))

a) Trinca radial ou “vulcãozinho” b) Fissurações Longitudinais

c) Solevações transversais ou “quebra-molas”

A escória de aciaria LD, cuja sigla refere-se à produção do aço ser no conversor de oxigênio do tipo LD (Linz-Donawitz), possui características expansivas devido, Principalmente, à hidratação da cal livre (CaO) e do periclásio (MgO) MACHADO (2000), CASTELO BRANCO (2004), RAPOSO (2005).

TRECHO EXECUTADO

ESTACIONAMENTO DA ANGLO AMERICAN

• Fotos do trecho

experimental no pátio da

Codemin em

Niquelândia/GO.

RESULTADOS DO PROJETO

Aplicação da escória como

novo produto no mercado;

Maior interação c/ as

comunidades de Barro Alto,

Niquelândia e Goianésia;

Melhoria dos indicadores

ambientais (estocagem de

escória);

Redução dos custos

associados a deposição da

escória;

Possibilidade de replicação

para novas Plantas em todo

mundo;

Reconhecimento através de

Prêmios nacionais e

internacionais.

Maior interação c/ Anglo

American: parcerias;

Aplicação dos conhecimentos

adquiridos em outras áreas da

indústria;

Desenvolvimento de

profissionais através da

parceria;

Reconhecimento através de

prêmios nacionais e

internacionais;

Atendimento às metas da FIEG

de incentivo a projetos com

benefícios sociais*.

COMUNIDADE

Contribuição em projetos

sociais:

- Construção de casas;

- Asfalto e pavimento p/

ruas e calçadas;

Redução da degradação

das áreas próximas aos

rios (areia);

Geração de renda p/ as

associações.

UNIVERSIDADE

Aplicação dos conhecimentos

teóricos na prática;

Maior interação c/ Anglo

American: parcerias;

Aplicação dos conhecimentos

adquiridos em outras áreas da

indústria;

Desenvolvimento de pessoas

através da parceria;

Reconhecimento através de

prêmios nacionais e

internacionais.

* Segundo levantamento do FIEG, 95% das indústrias não trabalham ou nunca trabalharam em projetos de incentivo industrial.

CONTRAPARTIDAS ECONÔMICAS E FINANCEIRAS DE TODOS PROJETOS DE INOVAÇÃO

• Empresa • Projeto • Contrapartida Financeira • Contrapartida econômica • TOTAL • Votorantim • Validação • R$ 333.844,00 • R$ 99.414,00 • R$ 433.258,00 • Anglo • Escória • R$ 309.300,00 • R$ 680.465,00 • R$ 989.765,00 • Anglo • Rotary Kilns • R$725.184,00 • R$ 434.612,00 • R$ 1.159,756,00 • SENAI – DN • Todos • R$ 873.600,00 • R$ 873.600,00 • SENAI - DR • Todos • R$ 93.800,00 • R$ 744.932,80 • R$ 838.732,80 • TOTAL • R$ 4.295.111,80

EMPRESA PROJETO CONTRAPARTIDA

FINANCEIRA CONTRAPARTIDA

ECONÔMICA TOTAL

Votorantim Validação R$ 333.844,00 R$ 99.414,00 R$ 433.258,00

Anglo Escória R$ 309.300,00 R$ 680.465,00 R$ 989.765,00

Anglo Rotary Kilns R$725.184,00 R$ 434.612,00 R$ 1.159,756,00

SENAI – DN Todos R$ 873.600,00 R$ 873.600,00

SENAI - DR Todos R$ 93.800,00 R$ 744.932,80 R$ 838.732,80

TOTAL R$ 4.295.111,80

AGRADECIMENTOS

Agosto 2013

MUITO OBRIGADO!

André David Cavalcanti Junior

Coordenador Técnico e Serviços Tecnológicos

Email: andredavid.senai@sistemafieg.org.br

Tel: (62) 8203-3778

Roberto Alves Barbosa

Supervisor de Projetos e Instrutor

Email: robertoalves.senai@sistemafieg.org.br

Tel: (62) 8114-4194