Identificação e classificação rápidas de sucatas...

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Fundição e Serviço – Aranda Editora – Ano 15 - Nº. 156 – Dezembro 2005. Página – 76-87. O autor é presidente da Specramer, LIC, dos Estados Unidos. O artigo The High-speed Identification and Sorting of Nonferrous Scrap foi iriginalmente publicado no jornal on-line JOM, de abril de 2005, produzido pela The Minerals, Metals, and Materials Siciety (TMS), dos Estados Unidos (www.tms.org/pubs/journals/JOM/0504/Spencer/Spencer-054.html ). Reprodução autorizada. Tradução de Antonio Augusto Gorni. IDENTIFICAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE SUCATAS NÃO- FERROSAS. Este trabalho apresenta um método alternativo para identificação e classificação de sucata, no qual são usados sensores optoeletrônicos para se fazer uma rápida e precisa identificação de cada um dos itens. A cada ano a indústria americana descarta milhões de toneladas de metais não-ferrosos porque a recuperação desse material com a tecnologia atual é impraticável ou antieconômica. Muitas ligas possuem perda de seu valor porque são contaminadas sendo que esta contaminação não pode ser removida de forma econômica. Além disso, milhões de toneladas de metais não-ferroso são exportados para a China ou outros países para serem separados em graus de sucata com valor mais alto, usando-se mão-de-obra barata para fazer a identificação visual e a classificação. Tradicionalmente os negócios com metais, incluindo a reciclagem, são atividades moribundas, lentas na adoção de novas tecnologias. Existe uma oportunidade para se transformar essa indústria, trocando-se os velhos métodos de seleção manual e identificação visual por métodos totalmente automatizado e de alta eficiência, usando computadores, robótica e outros sistemas de automação para a manipulação de materiais. Isto não só terá efeitos positivos para a indústria da sucata, como também proporcionará benefícios secundários tanto para as indústrias que a geram, as quais serão capazes de vender seus rejeitos metálicos a preços mais altos, quanto para as indústrias que a utilizam, que terão condições de comprar sucata a preços mais baixos. Foram por esta razão que agências governamentais norte-americanas, tais como o Instituto Nacional de Normas e Tecnologia (NIST, National Institute of Standars and Tecchnology) e a Fundição Nacional de Ciências (NSF, National Science Foundation) estão financiando novas tecnologias que têm por objetivo fazer avançar a tecnologia de processamento de sucata nos Estados Unidos. Este trabalho descreve o progresso das atividades de desenvolvimento da tecnologia Spectramet, financiadas pela NSF dentro de seu Programa de Pesquisa e Inovação d Pequenos Negócios e pelo programa de Tecnologia Avançada do NIST. Estes programas têm como objetivo o desenvolvimento de uma plataforma de tecnologias para identificação rápida que permita separar, sem ambigüidade, sucata misturada não-ferrosa conforme o tipo de liga. Detalhes dos métodos de classificação antigos e atuais serão mostrados mais adiante. Uma analogia à operação de cata-trapos. A forma como a sucata é separada nos dias de hoje é uma reminiscência dos negócios da cata-trapos que era prevalecente alguns anos atrás. Não menos do que 400 diferentes tipos de lãs, seda, algodão, lonas e trapos eram comprados pela indústria com os mais variados objetivos. Garrafas, cacos de vidro, correias, papel velho, caixas, metais extraídos de botões o porta-retratos, sapatos, crostas de pão, ossos ou mesmo pequenos chumaços de cabelo – tudo isso era retrabalhado, remodelado e revendido nas mais variadas formas.

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Fundição e Serviço – Aranda Editora – Ano 15 - Nº. 156 – Dezembro 2005. Página – 76-87.

O autor é presidente da Specramer, LIC, dos Estados Unidos. O artigo The High-speed Identification and Sorting of Nonferrous Scrap foi

iriginalmente publicado no jornal on-line JOM, de abril de 2005, produzido pela The Minerals, Metals, and Materials Siciety (TMS), dos Estados Unidos

(www.tms.org/pubs/journals/JOM/0504/Spencer/Spencer-054.html). Reprodução autorizada. Tradução de Antonio Augusto Gorni.

IDENTIFICAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE SUCATAS NÃO-FERROSAS.

Este trabalho apresenta um método alternativo para identificação e classificação de

sucata, no qual são usados sensores optoeletrônicos para se fazer uma rápida e precisa identificação de cada um dos itens.

A cada ano a indústria americana descarta milhões de toneladas de metais não-ferrosos

porque a recuperação desse material com a tecnologia atual é impraticável ou antieconômica. Muitas ligas possuem perda de seu valor porque são contaminadas sendo que esta

contaminação não pode ser removida de forma econômica. Além disso, milhões de toneladas de metais não-ferroso são exportados para a China ou outros países para serem separados em graus de sucata com valor mais alto, usando-se mão-de-obra barata para fazer a identificação visual e a classificação.

Tradicionalmente os negócios com metais, incluindo a reciclagem, são atividades moribundas, lentas na adoção de novas tecnologias. Existe uma oportunidade para se transformar essa indústria, trocando-se os velhos métodos de seleção manual e identificação visual por métodos totalmente automatizado e de alta eficiência, usando computadores, robótica e outros sistemas de automação para a manipulação de materiais.

Isto não só terá efeitos positivos para a indústria da sucata, como também proporcionará benefícios secundários tanto para as indústrias que a geram, as quais serão capazes de vender seus rejeitos metálicos a preços mais altos, quanto para as indústrias que a utilizam, que terão condições de comprar sucata a preços mais baixos.

Foram por esta razão que agências governamentais norte-americanas, tais como o Instituto Nacional de Normas e Tecnologia (NIST, National Institute of Standars and Tecchnology) e a Fundição Nacional de Ciências (NSF, National Science Foundation) estão financiando novas tecnologias que têm por objetivo fazer avançar a tecnologia de processamento de sucata nos Estados Unidos.

Este trabalho descreve o progresso das atividades de desenvolvimento da tecnologia Spectramet, financiadas pela NSF dentro de seu Programa de Pesquisa e Inovação d Pequenos Negócios e pelo programa de Tecnologia Avançada do NIST. Estes programas têm como objetivo o desenvolvimento de uma plataforma de tecnologias para identificação rápida que permita separar, sem ambigüidade, sucata misturada não-ferrosa conforme o tipo de liga. Detalhes dos métodos de classificação antigos e atuais serão mostrados mais adiante.

Uma analogia à operação de cata-trapos.

A forma como a sucata é separada nos dias de hoje é uma reminiscência dos negócios da

cata-trapos que era prevalecente alguns anos atrás. Não menos do que 400 diferentes tipos de lãs, seda, algodão, lonas e trapos eram comprados pela indústria com os mais variados objetivos. Garrafas, cacos de vidro, correias, papel velho, caixas, metais extraídos de botões o porta-retratos, sapatos, crostas de pão, ossos ou mesmo pequenos chumaços de cabelo – tudo isso era retrabalhado, remodelado e revendido nas mais variadas formas.

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Os catadores de trapo de Paris estavam organizados num sistema disciplinado hierárquico. Na base desse sistema estava o coletor no turno, o qual não tinha sua própria área de coleta ou ferramentas.

Ele era promovido a “corredor” (runner) usando se equipava com uma caixa que era carregada em suas costas, uma lanterna e um gancho com o qual ele vasculha o lixo à procura de escovas gastas, roupas velhas, cabeça de peixe ou cascas de vegetais. E trabalhava toda a noite classificando esses materiais.

Num nível ainda maior, o “colocador” (placet) tinha sua própria área e organizava a primeira coleta dos rejeitos provenientes de oito a 10 prédios. Essas áreas eram muito procuradas por suas mercadorias e foram repassadas de geração a geração o vendidas como cartórios a preços variáveis, conforme a prosperidade do distrito. Contudo, por volta de 1870, o tradicional comércio de trapos e ossos declinou face à competição decorrente do desenvolvimento industrial e da invenção de novos processos de manufatura. Muitos aspectos desse negócio não mudaram muito, e os métodos de classificação de sucata atualmente usados na China são remiscências dos métodos usados na coleta de trapos feita na Europa do século XIX.

Uma cena comum nas empresas de reciclagem da China são trabalhadores classificando concentrados misturados de metais não-ferrosos provenientes de trituradores de automóveis a que é mostrada na figura presente no início deste artigo. Estes metais são similares aos que são processados nos Estados Unidos usando-se método de separação com meios pesados (heavy media).

Na China, está claro que automação e equipamento automatizado não fazem parte do processo. Ao invés de trabalhores usando máscaras faciais, capacetes e luvas, eles classificam cada peça de metal uma a uma, colocando-a no recipiente apropriado, em função de seu aspecto visual, densidade aparente e textura superficial.

Freqüentemente, os classificadores na China trabalham por um salário de 10 centavos de dólar por dia. A figura 1 mostra uma instalação de classificação em escala plena na China.

É difícil identificar visualmente diferentes tipos de ligas de alumínio, uma vez que elas tenham sido misturadas. Dessa forma, os trabalhadores chineses são capazes de separá-las das ligas de outros metais, tais como cobre ou zinco, mas eles não conseguem distinguir entre uma

Na China, o maior importador mundial de sucata automativa não-ferrosa triturada, os metais são separados manualmente, Foto: Adam Minter.

Fig. 1 – Instalação chinesa para classificação de metais em escala plena. Foto: Adam Minter.

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liga de alumínio e outra. Uma exceção a essa regra poderia ser sua habilidade em identificar ligas fundidas das trabalhadas, baseando-se em seus diferentes aspectos visuais.

A figura 2 mostrava uma fotografia de cavacos de metal usado na indústria aeroespacial que foram triturados em fragmentos menores. A figura 3 indica amostra de ligas aeroespacial, tais como pás de turbina e parafuso.

Estes metais aeroespaciais possuem alto valor de mercado, mas em muito casos, as

tecnologia convencionais de classificação não são capazes de identificá-los e classificá-los de maneira econômica. Novas tecnologias para identificação e classificação rápidas e automatizadas seriam particularmente aplicáveis nos casos que envolvem superliga com alto valor.

Reciclagem e recuperação de metais. O desafio na indústria dos metais é aplicar uma tecnologia similar à optoeletrônica na

classificação de materiais plásticos para classificar misturas de metais sob alta velocidade e altos volumes. As tecnologias empregadas para os metais são diferentes das usadas para as resinas plásticas, mas os conceitos são os mesmo.

A instalação na empresa WTE Corporation, dos Estados Unidos, as três tipos de materiais como matéria-prima: automóveis prensados, metais ferrosos provenientes de combustíveis derivados de rejeito ou daqueles que foram queimados em massas também rejeitadas. Essas duas últimas fontes de sucata são obtidas em plantas que geram energia a partir de materiais descartados.

Estes materiais são introduzidos por gruas num triturador de automóveis que então usa classificadores pneumáticos para segregar coberturas de assentos, espumas de almofadas, sujeira e poeira provenientes dos restos dos automóveis.

Nas etapas subseqüentes, separadores magnéticos separam metais, tais como ferro e aço, dos não-magnéticos, como ligas de alumínio, cobre e zinco. Equipamentos que trabalham com correntes parasitas (eddy current) separam os materiais condutores dos não-condutores, sendo, portanto usados para separar madeira, plásticos pesados, borracha e papel a partir da mistura de metais não-ferrosos. Os metais ferrosos são, então, enviados ao mercado.

Fig. 2 – Cavacos de metal provenientes da usinagem de peças aeroespacial após trituração.

Fig. 3 – Fragmentos de metais usados na fabricação de peças aeroespacial incluindo pás de turbina e parafuso.

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Metais não-ferrosos são processados adicionalmente usando sistemas patenteados de separação de metais (por exemplo, a tecnologia Spectramet), os quais são o tema deste trabalho. A figura 5 mostra a aparência de alguns desses metais não-ferrosos após terem sido processados num sistema de separação específico para esses materiais.

Como pode ser visto, essa mistura de

metais não-ferrosos é uma combinação de diferentes tipos de ligas. O objetivo da tecnologia spectramet é processar a mistura e classificá-la conforme o tipo de liga.

Outra fotografia de metais não-ferrosos misturado pode ser vista na figura 6. Essas misturas incluem alumínio, zinco, cobre, latão, bronze e outros metais e ligas, tais como o aço inoxidáveis. É interressante notar que a maioria dos metais está presente como uma liga simples e não na forma de combinações ou mistura de metais.

Parafusos, uniões brasadas, cordões

de solda e juntas já foram amplamente quebradas pelo triturador e as ligas já foram liberadas. O desafio aqui é identificar sob altas velocidades cada um dos pequenos fragmentos por tipo de liga e classificá-la automaticamente.

Não apenas é possível classificar materiais a partir de trituradores de automóveis, mas também pode-se classificar os que forem procedentes de pátios de sucatas não-ferrosas tradicionais, como o mostrado na figura 7.

Fig. 5 – Vários metais não-ferrosos após processamento no sistema de separação.

Fig. 6 – Sucata não-ferrosa proveniente do sistema de separação antes de sua classificação.

Fig. 7 – Materiais provenientes de pátios convencionais de sucata não-ferrosa. A tecnologia Spectramet é capaz de classificar tais metais, além daqueles triturados e separados em suas próprias instalações.

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Os concentrados de metais não-ferrosos (figura 8) obtidos como resíduos d pós-combustão em plantas que geram energia a partir de rejeitos também são adequados para a classificação optoeletrônica.

A figura permite observar que é

extremamente difícil identificar tipos individuais de metal parecendo ser virtualmente impossível classificá-los por tipo de liga. Contudo, após limpeza e processamento usando tecnologias optoeletrônica especiais, estes materiais obtidos depois da combustão podem ser identificados pelo seu teor de ligas e separados de forma correspondente.

A tecnologia spectramet também é capaz de processar matérias-primas não-ferrosas selecionadas a partir de fonte de alto valor, como as provenientes da indústria aeroespacial, recuperando-se itens tais como pás de turbina feitas de ligas de níquel, cobalto e titânio.

Acordo wTe e National Recovery Technologies. Para se resolver o problema da classificação de metais usando recursos optoeletrônicos, a

wTe procuro uma empresa com experi6encia nessa área. Em alguns de seus projetos anteriores, a wTe utilizou a experiência que a empresa National Recovery Technologies (NRT) possui a área de classificação rápida de plástico usando método optoeletrônicos.

Essa firma tinha experi6encia não só na classificação de garrafas inteiras d plástico, mas também na classificação de grânulos em forma de flocos produzidos a partir delas. A companhia havia demonstrado capacidade comercial de classificar mais de 10 garrafas por segundo quando elas encontram-se íntegras.

Já com relação á classificação de pequenos flocos, a National Recovery Technolgies demonstrou que seus equipamentos tinham capacidade de efetuar a classificação sob uma taxa de 10.000 partículas por segundo ou até mais rápido. A wTe previu que a tecnologia optoeletrônica da National Recovery Technologies seria capaz de classificar metais da mesma forma como os plásticos vêm sendo classificados há mito tempo.

A experiência da wTe e da NRT com o sistema de classificação de plásticos facilitaria a extensão desse método para sucatas metálicas. O tipo de processo para classificação de metais seria muito similar ao que foi usado para classificar plástico, exceto pela necessidade de classificar metais num número muito maior de tipos de produto.

Ficou claro que a tecnologia requerida para se conseguir essa classificação para metais seria diferentes das usadas para resinas plásticas Contudo, a aplicação fundamental das tecnologias optoeletrônica e d manipulação de materiais seria muito similar.

Para se tomar vantagem desta experiência e da tecnologia anteriores, a wTe e a National Recovery Technologies fecharam um contrato exclusivo de longo prazo para desenvolver uma nova tecnologia para ser aplicada em ligas metálicas.

O resultado foi a constituição da Spectramet, uma companhia de responsabilidade limitada, cujo controle foi igualmente partilhado pela National Recovery Techologies e a wTe. A primeira é a principal responsabilidade pela pesquisa básica, fabricação de equipamentos e desenvolvimento das tecnologias optoeletrônica e de manipulação de materiais. A wTe fornece

Fig. 8 – Concentrados não-ferrosos provenientes d resíduos pós-combustão de plantas a geração de energia a partir de rejeitos, também podem ser classificados usando-se a tecnologia

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acesso a suas operações com sucata, conhecimento sobre manipulação e materiais e a vendas de produtos, estabelecendo a primeira planta experimental beta para se efetuar os primeiros testes com as novas tecnologias.

O objetivo deste conceito de negócio foi o controle administrativo e de operação, e não vendas de equipamentos, que tinha sido o foco da National Recovery Technologies no passado. Havia a expectativa de que esse novo negócio desenvolveria uma tecnologia exclusiva, que seria patenteada e protegida como segredo comercial.

O conceito d negócios da Spectramet seria elaborado conforme o modelo já estabelecido pela UltrePET, empresa pertencente à wTe, mas os equipamentos a serem desenvolvidos seriam exclusivos e usados apenas pela Spectramet.

A National Recovery Technology, que já havia fornecido equipamentos e máquinas de transformação de plásticos para a UltraPET, não

Venderia os novos equipamentos a outras em presas. Além disso, a National Recovery Technology disporia seus equipamentos apenas para uso da Spectramet. O objetivo era classificar metais da mesma forma como a wTe estava classificando plástico, automaticamente e em larga escala.

A construção desse tipo de equipamento automático não era nova para a National Recovery Technology. Existe em uma empresa japonesa um sistema de visão artificial e por raio X fabricado por empresa, que trabalha na classificação de plásticos. Este é um típico equipamento que a NRT fabrica, vende instalada a mantêm assistência técnica em escala mundial, incluindo plantas nas Américas do Norte e do sul, Europa Ásia e Austrália.

Os sistemas MultoSort e VinylCycle são utilizados para classificar resinas plásticas em função de sua cor e composição do material. O VinylCycle, em partícula, tem como objetivo separar resinas plásticas de PVC a partir de sucatas de PET.

A Nacional Recovery Technology possui tecnologia que realizam tal função tanto em garrafas inteiras como em flocos granulados a partir delas. O sistema de classificação de garrafas inteiras é feito de garrafas plásticas que foram achatadas ou enfardadas sobre uma ampla esteira transportadora que trabalha a alta velocidade e utiliza sensores. Os materiais são identificados e, em função de sua cor e composição, são usados jatos de ar para se separar um tipo de garrafa do outro sob altas velocidades.

Financiamento. Para financiar o desenvolvimento de sua tecnologia, a wTe e a National Recovery

Technology primeiramente procuram fundos no programa de Pesquisa para Inovações em Pequenas Empresa, na Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF-SBIR).

Posteriormente, após terem sido demonstrados os conceitos básicos da tecnologia Spectramet, a wTe buscou recursos adicionais para pesquisas e desenvolvimento do Programa de Tecnologia Avançadas do Instituto Nacional de Normas e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST-ATP). Os recursos destinados pela Fundação Nacional de Ciência para a tecnologia proposta excederam 1 milhão de dólares, enquanto que o financiamento concedido pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia ultrapassou os 2 milhões de dólares.

Além disso, a wTe e a Nacional Recovery Technology proporcionaram fundos compatíveis para prosseguir com o esforço de desenvolvimento. Parte desses fundos foi usada para compor um comitê assessor estratégico de classe mundial, incluindo líderes da academia e da indústria. Os consultores ajudaram a desenvolver os aspectos físicos e metalúrgicos da tecnologia, bem como proporcionaram conexões com outros grandes usuários industriais. Os consultores acadêmicos nas áreas de física e optoeletrônica estavam ligados à universidades norte-americana de Vanderbilt, enquanto os da áreas de metalurgia faziam parte do Instituto Tecnológico de Massachussets (M.I.T.).

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O apoio dos executivos veio de vários grandes grupos industriais, incluindo os ramos do alumínio, superligas, cobre latão e metais preciosos. Outros consultores perteciam à indústria de investimentos de capital. Também os mentores técnicos e administrativos, tanto da Fundação Nacional de Ciências (NSF) como do Programa de Tecnologia Avançada do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST-ATP), contribuíram dando seu importante apoio ao empreendimento.

Desafios comerciais e econômicos. A entrada em operação comercial da tecnologia Spectramet ainda se encontra em sua

infância. Ainda há muitos desafios técnicos e econômicos a serem vencidos. Todos eles precisam ser resolvidos para que se possa viabilizar uma oportunidade global de negócios. Por exemplos, há a necessidade de se desenvolver e ganhar a aceitação para os novos tipos de produtos que serão gerados a partir desse equipamento.

Embora esses produtos obtidos apresentem composição similar à da sucata acabada, seu formato e tamanho são similares aos dos concentrados misturados de metais não-ferrosos provenientes dos trituradores de automóveis. Os compradores e usuários de sucata não estão acostumados com o tamanho e o formato dessa sucata e precisam ganhar confiança de que, apesar de seu aspecto, a qualidade desse novo produto pode ser igual à das ligas produzidas com especificações garantidas.

A empresa está trabalhando para desenvolver contatos de alto nível e compromissos para contratos de compra de longo prazo com grandes empresas. Esse tipo de relacionamento apresenta desenvolvimento lento e requererá aprendizado conjunto com a elaboração de corridas experimentais nas instalações dos produtores.

Os membros do comitê de consultoria estratégica estão sendo vitais para proporcionar credibilidade no novo processo por parte do mercado, mas também é essencial obter tal credibilidade por meio de sucessivos testes experimentais que demonstrem a qualidade dos produtos acabados. Também é necessário estabelecer as necessidades dos usuários e os requisitos para as plantas de fusão.

A empresa precisa analisar as várias fontes alternativas de matérias-primas e seu impacto sobre o produto para avaliar a variação potencial na composição dos produtos acabados. Além disso, precisam ser quantificados os benefícios econômicos e ambientais. É necessário rastear a consistência entre lotes de produção e variações nas análises de composição química, bem como efetuar uma análise estatística dos dados obtidos.

Há também problemas logísticos que precisam ser considerados em função da manipulação de 100 a 200 diferentes ligas num mesmo sistema de processamento. Do ponto de vista da lucratividade, a empresa precisa ter sensibilidade para equilibrar seu próprio interesse comercial com os benefícios requeridos por seus parceiros. Finalmente, ela tem que avaliar os benefícios da parceria versus os benefícios de se estabelecer preços competitivos de vários produtos no mercado aberto.

Foram necessários nove anos desde o início desse projeto para que os produtos obtidos pudessem ser vendidos no mercado. Os estes com muitos materiais estão apenas começando. Uma grande quantidade de trabalho ainda precisa ser feita para se estabelecer a viabilidade e o potencial econômico.

Métodos antigos e atuais para classificação. Teste por faísca e método químico. Os métodos para se identificar sucata metálica incluem a aplicação de teste com faísca e

análise química. No caso do teste com faísca, uma amostra é extraída pelo operador e passada

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num esmeril. O operador examina o comprimento da faísca gerada enquanto a amostra é esmerilhada no rebolo. O titânio, por exemplo, gera uma faísca branca brilhante e muito longa, enquanto que o alumínio gera uma faísca mais curta e apagada.

O exame da faísca e essencialmente o toque do metal e o aspecto visual de sua textura superficial permitem que o operador identifique seu grupo específico de liga. Neste caso o titânio pode ser separado do alumínio. Contudo, não é possível ao operador determinar a qual liga em particular de titânio constitui a sucata analisada. Além disso, o operador não poderia determinar precisamente a liga de alumínio, ou mesmo o grupo de ligas dos tipos de série 2000, 3000 ou outra.

Outro método similar, mas que consome muito mais tempo em sua execução, é a análise química. Não se trata de uma análise química quantitativa, mas sim de uma análise qualitativa similar, por exemplo, a um teste d pH usando-se papel de tornassol. Estão disponíveis kits para análise química que permitem ao operador testar se uma determinada amostra é composta de certa liga ou não, por meio da deposição de algumas gotas de agentes químicos sobre sua superfície.

A cor da superfície da amostra irá se alterar em função da reação química que então ocorrerá, permitindo que o operador confirme a identidade da liga que se encontra em análise, comparando-se a coloração obtida com uma tabela padronizada de cores. Este método de análise é demorado e requer uma significativa experiência na avaliação das várias reações químicas.

O Instituto da Indústria para Reciclagem de Sucata (Institute of Scrap Recycling Industries) ministra cursos para ensinar os comerciantes e operadores que processam sucata a aplicar o ensaio de faísca e análise química para a separação de sucata de metais não-ferrosos. Esses métodos ainda se encontram em uso nos dias de hoje.

Métodos de separação em meio pesado. Outro método de análise inclui a separação usando-se meios pesados (heavy media). Neste caso, vários metais que apresentam certa faixa de densidade são colocados num

banho líquido contendo uma fina suspensão de magnetita em água. A quantidade de magnetita em suspensão é ajustada de forma tal que a densidade aparente

do fluido se encontra entre a densidade específica das ligas que se espera classificar. Por exemplo, de outros metais não-ferrosos pesados, tais côo cobre e zinco, a densidade específica aparente do meio fluido é ajustada na faixa entre 3,0 a 3, g/cm³.

Uma vez que o alumínio possui uma densidade de 2,7 g/cm³ e a maior parte dos outros metais não-ferrosos pesados possui densidade específica da ordem de 6,0 a ,0 g/cm³ ou superiores, ele flota para o topo dessa suspensão fluida, enquanto que os metais não-ferrosos mais pesados afundam. Desta forma, o alumínio pode se separado de ouros metais não-ferrosos usando-se meios pesados.

Esse tipo de separação não é efetivo para a separação de ligas com maior densidade, tais como cobre e zinco, porque não é prático obter fluidos com densidades específicas na faixa de 7,0 g/cm³ ou superiores. Contudo, a separação por meios pesados é o método mais efetivo para se separar misturas de alumínio a partir de metais não-ferrosos mais pesados recuperados a partir de concentrados não-ferrosos provenientes de trituradores de automóveis.

A classificação por meios pesados não é efetiva para separar as várias ligas de alumínio entre si. Poe exemplo, não é possível separar ligas de alumínio da série 2000 a partir de misturas contendo ligas da série 3000 ou 5000.

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Analisadores espectrográficos manuais por fluorescência de raio X e emissão óptica. Recentemente, foram colocados à disposição no mercado analisadores espectrográficos

portáteis. Exemplos de fornecedores desses equipamentos incluem as empresas Nilton e Innovex. Esses novos tios de analisadores usam raios X para gerar floresc6encia (XRF, X-ray fluorescence) a partir de uma amostra desconhecidos para se obter a identificação da liga específica em questão. Outros dispositivos portáteis para análise espectrografia usam um espectrógrafo de emissão óptica (OES, optical emission spectrograph). Uma das fornecedoras desse tipo de analisador portátil é a Spectro.

No caso dos analisadores baseados em espectrografia de emissão óptica um arco ou faísca é aplicado a amostra e sensíveis detectores de luz lêem o espectro de luz emitido pela faísca. Este espectro é característico da liga e pode ser usado para identificar sua composição.

Tanto no caso de analisadores baseados em fluorescência de raios X como em espectrografia de emissão óptica é necessário colocar o analisador no topo da amostra (ou a amostra sobre o topo do analisador), fixando-a e pressionando-se o analisador contra a sua superfície. O tempo requerido para se desenvolver um espectro válido pode variar desde alguns segundos até 1,5 min ou mais. O operador então lê os resultados fornecidos pelo aparelho.

Em muitos casos, esses resultados podem ser uma análise quantitativa que mostra a porcentagem de cada elemento presente. Em outros, a saída fornecida inclui uma estimativa da liga em particular que foi examinada. Neste caso, por exemplo, o aparelho informa que ela poderia ser de cobre 360.

Caso o analisador não puder determinar a composição exata, são sugeridas ligas alternativas que apresentem composição aproximada da amostra que está sendo analisada. Os analisadores por emissão óptica trabalham bem com amostras de alumínio. Já os analisadores por fluorescência de raios X, por sua vez, não trabalham bem com essas ligas, pois suas emissões de fluorescência são rapidamente absorvidas em pequenas quantidades de ar. Portanto, o sinal obtido geralmente é tão baixo que os detectores não conseguem lê-los.

Por outro lado, esses analisadores podem ser efetivos na determinação da composição de elementos mais pesados ou de elementos metálicos com altos valores de número atômico Z, ou seja, aqueles que se apresentam na parte mais alta da tabela periódica.

Analisadores laboratoriais ou de bancada. Outro método de análise envolve o uso de analisadores laboratoriais ou de bancada. Essas

unidades proporcionam resultados muito mais precisos do que as unidades portáteis, mas são lentas e demoradas. A obtenção de uma análise química altamente precisa usando-se esses métodos pode levar minuto e, em certos casos, horas. Contudo, esses tios de analisadores podem ser extremamente precisos e confiáveis.

Espectroscopia por decomposição induzida a laser. A espectroscopia por decomposição induzida a laser (LIBS, Laserinduced Breakdown

Spectroscopy) é uma tecnologia de classificação que usa raio laser para produzir o mesmo tipo de plasma que é gerado nos métodos de espectrografia por emissão óptica descrito anteriormente. Esta tecnologia tem-se mostrado efetiva para a classificação rápida de ligas de alumínio e magnésio, mas ainda não há sistema em escala plena disponível para venda no mercado comum.

Ainda não foi descrita na literatura nenhuma aplicação de tecnologia da espectroscopia por decomposição induzida a laser visando à determinação da composição de ligas com altos valores do número atômico Z ou na classificação entre várias ligas com posição alta na tabela periódica, tais como ligas à base de cobre, níquel, colbato ou similares. Se, por um lado,

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aparentemente esta tecnologia é aplicável a esse tipo de classificação, ainda não foi relatada na literatura nenhuma demonstração prática dessa tecnologia envolvendo o uso da espectroscopia por decomposição induzida a laser.

A tecnologia Spectramet. Existe uma oportunidade para se recuperar sucata misturada de metais não-ferrosos

fazendo-se a sua separação com precisão em várias ligas e usando-se recursos optoeletrônico. Isso seria conseguido aplicando-se uma nova técnica de análise rápida, cujos detalhes não podem ser revelados neste momento, em razão das restrições associadas a seu patenteamento.

Uma nova companhia dedicada à comercialização desta tecnologia, chamada Spectramet LLC, encontra-se envolvida no desenvolvimento de uma plataforma para tecnologias de identificação e classificação rápidas usando-se vários sensores e métodos optoeletrônicos.

A tecnologia spectramet pode classificar de forma muito precisa e rápida, da ordem de alguns poucos milissegundos, uma ampla faixa de metais em vários tipos de liga. A alta precisão conseguida significa que a classificação obtida é essencialmente isenta de ambigüidade.

Conclusão. Foram necessários nove anos desde o inicio desse projeto para que os produtos obtidos

pudessem ser vendidos no mercado. Os testes com muitos materiais estão apenas começando. Uma grande quantidade de trabalho ainda precisa ser feita para se estabelecer a viabilidade e o potencial econômico dessa nova tecnologia.

Contudo, a empresa acredita que a recuperação de sucata somente será m negócio em sucedido a longo prazo, particularmente nos Estados Unidos, desde que tais sistemas plenamente automáticos estejam disponíveis, fato que evidencia a sua necessidade.

Os detalhes desta tecnologia não podem ser liberados, uma vez que a proteção da propriedade intelectual da empresa encontra-se ainda em seus estágios preliminares. Enquanto isso, já é possível discutir os tipos de matérias-primas processadas, bem como os de produtos que podem ser gerados a partir do sistema de processamento desenvolvido pela empresa. A Spectromet espera estabelecer a qualidade dos produtos que a empresa pode produzir no que se refere ao seu volume e à sua adequação ao uso pelo mercado.