JOSÉ LUÍS RODRIGUES BRAVO - TECLIM - Rede de...
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JOSÉ LUIZ RODRIGUES BRAVO PAULO FERNANDO DA COSTA E SILVA ESTUDOS PARA ATENDIMENTO DAS CONDIÇÕES PARA OPERAÇÃO DO REFINO ELETROLÍTICO COM AS CUBAS COBERTAS POR TECIDO SINTÉTICO Caso de uma refinaria metalúrgica de cobre Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais na Indústria - Ênfase em Produção Limpa - da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia, como requisito para conclusão do referido curso. Orientador: Prof. Msc. George de Souza Mustafa Salvador 2002
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JOSÉ LUIZ RODRIGUES BRAVO PAULO FERNANDO DA COSTA E SILVA
ESTUDOS PARA ATENDIMENTO DAS CONDIÇÕES PARA OPERAÇÃO DO REFINO ELETROLÍTICO COM AS CUBAS COBERTAS POR TECIDO
SINTÉTICO Caso de uma refinaria metalúrgica de cobre
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais na Indústria - Ênfase em Produção Limpa - da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia, como requisito para conclusão do referido curso. Orientador: Prof. Msc. George de Souza Mustafa
Salvador 2002
Às nossas famílias, pela compreensão e paciência por suportarem os momentos
de ausências no convívio, isolamentos esses tão necessários ao estudo desta
especialização.
Neste século, a sustentabilidade do planeta Terra será diretamente
proporcional ao nível de conscientização ambiental que possamos alcançar.
Paulo Fernando & José Luiz
AGRADECIMENTOS
São tantos, e tão especiais entre os principais:
A empresa Caraíba Metais S. A., objeto deste estudo de caso deste trabalho,
na pessoa do seu Diretor Superintendente, Otacílio Pinto de Morais, pela
oportunidade a nós dada de ampliarmos nossos conhecimentos e por viabilizar
a realização desta pós-graduação.
Ao Péricles Junior, nosso pró-ativo ambientalista, pelo convite e incentivo para
realizarmos esta pós-graduação.
À Isa Pedro, nossa Analista de Laboratório, pelo apoio incansável nos
trabalhos de campo.
À Ana Izabela, Técnica de Operação, pelas valiosas informações sobre as
utilidades da empresa, que muito contribuíram para a realização desta
monografia.
Ao José Carlos, Técnico de Manutenção, pelas suas ações de manutenção, as
quais possibilitaram a realização dos testes previstos neste trabalho.
Ao Joaquim Neto, Técnico de Operação, pelo seu apoio no acompanhamento
dos testes na área de tratamento de lama anódica.
Ao George de Souza Mustafa, nosso Mestre orientador, por suas valiosas
críticas na formatação deste trabalho de conclusão de curso.
Enfim, a todos que de alguma maneira ou de outra, às vezes até sem
pressentir, foram de ajuda inestimável para a realização deste trabalho.
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS.........................................................................7 LISTA DE FIGURAS.....................................................................................8 LISTA DE TABELAS....................................................................................9 RESUMO.....................................................................................................10 ABSTRACT.................................................................................................11
1 INTRODUÇÃO...........................................................................................12 1.1 O PROCESSO PRODUTIVO....................................................................13
1.2 HISTÓRICO DO PROBLEMA....................................................................20
1.3 JUSTIFICATIVA.........................................................................................21
1.4 OBJETIVOS...............................................................................................21
2 REVISÃO DE LITERATURA.....................................................................23
3 METODOLOGIA DO TRABALHO............................................................26
4 BALANÇO HÍDRICO DA ELETRÓLISE...................................................28 4.1 INFORMAÇÕES PRELIMINARES............................................................28
4.2 EVAPORAÇÃO DE ÁGUA NA ELETRÓLISE...........................................31
4.3 CONSUMO DE VAPOR DE 6,00kg/cm2....................................................32
4.4 CONSUMO DE ÁGUA NA ELETRÓLISE – MEDIÇÕES...........................33
4.4.1 Distribuição do condensado impuro....................................................36 4.4.2 Distribuição do condensado puro........................................................36
4.4.3 Fechamento do balanço de água na eletrólise....................................38
5 ESTUDOS PARA REDUZIR O CONSUMO DE ÁGUA...........................39 5.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES.......................................................39
5.2 REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA DESMINERALIZADA..................40
5.3 UTILIZAÇÃO DO CONDENSADO DO CCP COMO ÁGUA DE LAVAGEM
NA MÁQUINA DE ESTRIPAGEM..............................................................41
5.4 UTILIZAÇÃO DO CONDENSADO DO CCIII COMO ÁGUA DE LAVAGEM
NA MÁQUINA DE CÁTODOS...................................................................42
5.5 RECUPERAÇÃO DOS CONDENSADOS DA ÁREA DE TRATAMENTO
DE LAMA ANÓDICA.................................................................................43
5.6 REUSO DA ÁGUA DE LAVAGEM NA FILTRAÇÃO DA LAMA
ANÓDICA............................................................ .....................................43
5.7 REDUÇÃO DA UTILIZAÇÃO DA ÁGUA DE LAVAGEM NOS CIRCUITOS
DE CUBAS COMERCIAIS E CHAPAS DE PARTIDA............................. 44
5.8 COMPORTAMENTO DA COLA COM AS CUBAS COBERTAS..............47
6 VALORES PRELIMINARES DE INVESTIMENTOS................................54 6.1 VALORES PARA OS PROJETOS DOS ITENS 5.3. A 5.5.......................54
6.2 VALORES PARA O ITEM 5.7...................................................................55
6.3 RESUMO DOS INVESTIMENTOS...........................................................55
7 AVALIAÇÃO DA ECONOMIA COM A COBERTURA DAS CUBAS......57 7.1 REDUÇÃO DA TAXA DE EVAPORAÇÃO & ECONOMIA ESPERADA...57
7.2 ECONOMIA COM A REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA
DESMINERALIZADA................................................................................57
7.3 OUTRAS ECONOMIAS............................................................................57
7.4 VALOR TOTAL DA ECONOMIA...............................................................58
7.5 TEMPO DE RETORNO DO INVESTIMENTO..........................................58
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS......................................................................59
9 CONCLUSÃO...........................................................................................61
10 RECOMENDAÇÕES................................................................................63
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................64
APÊNDICE...............................................................................................66
LISTA DE ABREVIATURAS
CIT – Circuito Interno de Testes
CCC – Circuito de Cubas comerciais
CCCI – Circuito de Cubas Comerciais I
CCCII – Circuito de Cubas Comerciais II
CCCIII – Circuito de Cubas Comerciais III
CCP – Circuito de Cubas de Chapas de Partidas
DA – Cubas de Desarseniagem
DE – Cubas de Decoperização Externa
DI – Cubas de Decoperização Interna
QTD – Quantidade
UM – Unidade de Medida
UTE – Unidade de Tratamento de Efluentes
UAS – Unidade de Produção de Ácido Sulfúrico
LISTA DE FIGURAS
p.
Figura 1 – Diagrama do macro fluxo de processo de metalurgia................18
Figura 2 – Diagrama do fluxo de processo da eletrólise..............................19
Figura 3 – Diagrama do balanço hídrico da eletrólise.................................29
Figura 4 – Gráfico da concentração de cola no eletrólito no COLLAMAT –
cubas cobertas – temperaturas alteradas..................................52
Figura 5 – Detalhe da zona 1 da Figura 4......................................................53
LISTA DE TABELAS
p.
Tabela 1 – Água evaporada nas unidades de processo..........................32
Tabela 2 – Vapor consumido nas unidades de processo........................33
Tabela 3 – Medições dos consumos de água e vapor na eletrólise... ...35
Tabela 4 – Distribuição de condensado impuro na eletrólise........ ........36
Tabela 5 – Avaliação da geração do condensado puro...........................37
Tabela 6 – Balanço de água na eletrólise. ................................................38
Tabela 7 – Valores projetados de reposição de água no sistema com a
redução do consumo ................................................................39
Tabela 8 – Avaliação da concentração de ácido sulfúrico na água de
lavagem nos filtros-prensa........................................................44
Tabela 9 – Necessidades para as modificações de projeto......................54
Tabela 10 – Levantamento das necessidades do item 5.7 .........................55
Tabela 11 – Demonstrativo dos custos dos projetos..................................56
Tabela 12 – Economia com a redução da utilização da caldeira................57
RESUMO
BRAVO, José Luiz Rodrigues; SILVA, Paulo Fernando da Costa e. Estudos para atendimento das condições para operação do refino eletrolítico com as cubas cobertas por tecido sintético. 2001. 50 f. Monografia de conclusão
de curso (Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no
Processo Produtivo – Ênfase em Produção Limpa) – Escola Politécnica,
Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2001.
Esta monografia tem por objetivo apresentar o resultado dos estudos das
condições necessárias que permitam a operação de uma refinaria de cobre
eletrolítico, situada no Estado da Bahia – Brasil, com as cubas eletrolíticas
cobertas por um tecido sintético. O que se espera, após a implementação dos
vários projetos resultantes deste estudo, é a redução do consumo de energia,
redução do consumo de água, assim como redução da descarga de efluentes
líquidos e melhoria do conforto do ambiente de operação, porque a emanação
do vapor d’água, devido à evaporação do eletrólito, aumenta a umidade e o
calor da sala de eletrólise. A importância deste estudo está diretamente
relacionada com a redução do impacto ambiental da atividade, dado que
mantém a produção e reduz a utilização de vapor, que é gerado através da
queima de combustível fóssil, portanto um recurso natural não renovável,
reduz o consumo de água, contribuindo para melhor gerenciamento dos
recursos hídricos local, e reduz a poluição atmosférica no local de trabalho. O
benefício econômico também é apontado e os projetos recomendados para
redução do consumo de água deverão amortecer o aumento de custo que
deverá advir com a cobrança por captação da água e destinação de efluentes
das unidades industriais que está sendo implantada pelo governo do Brasil.
Palavras-chave: Água; Efluentes; Eletrólise; Minimização; Recursos Hídricos;
Vapor.
ABSTRACT
BRAVO, José Luiz Rodrigues; SILVA, Paulo Fernando da Costa e. Estudos para atendimento das condições para operação do refino eletrolítico com as cubas cobertas por tecido sintético. 2001. 50 f. Monografia de conclusão
de curso (Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no
Processo Produtivo – Ênfase em Produção Limpa) – Escola Politécnica,
Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2001.
The aim of this monograph is to show the results of the studies performed in a
brazilian copper refinery located in the State of Bahia, which will allow operation
of the electrolytic cells covered with synthetic cloth. After implementation of the
projects that might be created, it’s expected reduction of energy and water
consumption as well as reduction of effluent discharge and improvement of the
workplace environment, as the water vapor liberation from the cells, due to
electrolyte evaporation, increases room temperature and humidity. The
importance of this work is directly related with the reduction of the activity’s
environmental impact, as it keeps the production level and reduces the vapor
consumption, which is generated by mean of fossil fuel burning (a non
renewable natural resource), reduce water consumption, improving the
management of local hydrological resources, and minimize the atmospheric
pollution at the workplace. The economic benefit is also indicated and the
recommended projects can allow cost minimization that will rise with charging of
water caption and water discharge from industrial unities, which is being
implemented by the Brazilian government.
Key words: Water; Effluents; Electrolysis; Minimization, Hydrological
Resources; Vapor.
12
1 INTRODUÇÃO
Uma refinaria metalúrgica do cobre é uma unidade industrial com
utilização intensiva de energia. O processo de transformação dos concentrados
dos minérios sulfetados de cobre, com predominância da calcopirita, requer a
utilização da energia principalmente nas suas formas térmica e elétrica, tanto
nos processos principais quanto nos processos secundários de produção de
utilidades, tratamento de efluentes e recuperação de subprodutos. Um dos
fatores fortemente competitivos nesse ramo de negócio é o custo baixo de
produção, visto que o cobre tem-se caracterizado cada vez mais como uma
commodity, em função da demanda não acompanhar o ritmo sempre crescente
da oferta, resultando na contínua queda do seu preço no mercado. O esforço
nesse sentido recai principalmente na negociação da matéria-prima e no custo
da energia utilizada. Neste contexto, a empresa, objeto de estudo desta
monografia, vem procurando as formas de redução do consumo de energia,
passando pela substituição de combustíveis utilizados nos seus fornos até as
alterações de práticas operacionais, implementação de programas de
conscientização, melhoria da qualidade e otimização de seus processos.
A empresa, alvo deste estudo de caso, é a única metalúrgica de
cobre primário no Brasil e está situada numa área industrial que compreende
40 hectares do Complexo Petroquímico de Camaçari - COPEC. É uma
empresa que se caracteriza basicamente pelo uso de tecnologia e aplicação de
capital intensivos, que já produziu, desde o início de seu funcionamento, em
1982, mais de dois milhões de toneladas de cobre.
O principal objetivo desta empresa é a produção e comercialização
de cobre eletrolítico sob a forma de cátodo e vergalhões de 8,0 mm de
diâmetro. Sua capacidade é atualmente de 220.000 toneladas/ano de cobre
eletrolítico. Além do cobre, são gerados subprodutos, tais como : sulfato de
níquel, ácido sulfúrico, trióxido de enxofre (SO3) líquido, óleum (ácido sulfúrico
com concentração excedente de 22% em SO2), lama anódica (que contém
metais preciosos) e escória granulada. Atende ao mercado interno (55%),
MERCOSUL e mantém um volume de vendas no mercado externo.
13
1.1 O PROCESSO PRODUTIVO
A rota básica do seu processo produtivo é constituída por três
unidades principais de processo, conforme diagrama apresentado na Figura 1
e sumariamente descritos adiante.
1-UNIDADE DE PROCESSO DE FUNDIÇÃO - Nessa área são realizados os
processos pirometalúrgicos a altas temperaturas para extrair o cobre a partir
dos concentrados. O objetivo dessa unidade é a obtenção do ânodo de cobre
com a concentração (pureza) de 99,50 %, gerando em conseqüência, escória
granulada e o gás SO2 (dióxido de enxofre), que, após sua limpeza e
resfriamento, é convertido em ácido sulfúrico em reação catalítica com
pentóxido de vanádio. Para alcançar este objetivo a Unidade é subdividida nas
seguintes etapas:
Recepção e Estocagem de Matérias-Primas – Nessa etapa é realizado o
manuseio das matérias-primas: concentrado e sílica. Os concentrados,
nacionais e importados, são descarregados a granel por caminhões
basculhantes e vagões ferroviários na área de recepção. Sistemas de
alimentadores e transportadores de correia levam os materiais para a
estocagem. Com relação à sílica, essa é transportada e descarregada também
por caminhões basculhantes. A estocagem desses materiais é feita em baias,
alimentada através de uma correia móvel.
Mistura e Secagem de Matérias-Primas – Essa etapa consiste de um sistema
composto de seis silos de concentrados de cobre e um para sílica, que suprem
a mistura (bledagem) de concentrado e sílica em proporções adequadas,
contendo aproximadamente 10% de umidade, para a etapa de secagem. A
secagem dos concentrados e sílica é realizada em um forno rotativo cilíndrico,
montado horizontalmente, onde a umidade da mistura é reduzida para 0,2%.
Fusão – Aqui, a mistura seca (concentrado + sílica), proveniente do forno de
secagem, é recebida no forno flash smelting, onde é feito o controle de nível
máximo para evitar transbordamento. O forno flash tem como objetivo a
produção de matte (com aproximadamente 60% de cobre - em estado líquido),
através da fusão do concentrado e sílica previamente misturados e secos.
Além do matte, o forno flash gera escória (que é destinada ao forno elétrico),
14
gases (inicialmente são destinados à caldeira para limpeza e resfriamento e, na
seqüência, são enviados para a planta de ácido sulfúrico) e o reverts (matte
solidificado) que é britado para reuso no forno de conversão. O destino
seguinte do matte é a conversão, que é um processo que consiste em
converter o matte em cobre blister, através de um processo de oxidação
seletiva em estado líquido, para eliminar a maior parte do ferro e do enxofre
contidos no matte, utilizando sílica. A conversão é realizada em conversores
tipo sifão, que é um cilindro de chapa de aço revestido com refratário, tendo em
um extremo o sifão que permite a evacuação dos gases de processo. O cobre
blister então obtido alcança uma pureza de 98%. Outros resíduos gerados nos
conversores são a escória (que segue para o forno elétrico), gases e pó (vai
para o sistema de gases dos conversores) e as crostas de panela (que é sofre
britagem para a recuperação do cobre).
Refino a Fogo e Moldagem – Finalmente nessa etapa, o cobre blister
proveniente dos conversores é refinado e convertido em ânodos. O refino a
fogo é um processo de bateladas de oxidação-redução, cuja função é purificar
o cobre blister retirando o enxofre e metais. O cobre então refinado a fogo é
moldado em uma máquina (roda de moldagem) obtendo-se no final do
processo ânodos de cobre , com pureza 99,4% de cobre contido.
2-UNIDADE DE PROCESSO DE REFINO ELETROLÍTICO - Essa unidade,
conforme apresentada no diagrama de bloco da Figura 2, visa purificar o cobre
anódico, elevando o teor de cobre de 99,4% para 99,99%, eliminando
impurezas nocivas às propriedades eletromecânicas do cobre. O produto desta
unidade de processo é o cátodo de cobre eletrolítico, sendo que uma parte da
produção é disponibilizada para o mercado, em forma de placas, e a outra para
a unidade de laminação.
A purificação é feita por processo eletroquímico, onde em cubas com eletrólito,
composto basicamente por solução de sulfato de cobre e ácido sulfúrico, pelo
efeito da aplicação de uma corrente elétrica contínua, ocorre a dissolução do
ânodo, migrando os íons de cobre para o cátodo, ficando as impurezas ou
solúveis no eletrólito ou decantadas no fundo das cubas. A unidade de
processo, como um todo, é composta das seguintes subunidades: Circuito de
15
Cubas de Chapas de Partida; Circuito de Cubas Comerciais; Purificação do eletrólito; Tratamento da lama anódica. Das quatro etapas, as duas
primeiras constituem-se em etapas de produção, enquanto as duas últimas são
etapas de apoio às duas primeiras. No CCP, ocorre a produção das lâminas de
cobre que farão a função de cátodo no par eletroquímico nas cubas do CCC,
para receber a deposição do cobre proveniente do ânodo continuamente
durante 11 dias, 24 horas por dia. A produção de chapas de partida se dá em
um circuito separado, onde chapas de titânio recebem a deposição do cobre
por cerca de 23 horas. Ao final deste tempo, as chapas de cobre formadas em
ambos os lados da chapa de titânio são retiradas mecanicamente, em um
processo chamado de estripagem. O processo eletroquímico se dá
basicamente nas mesmas condições de produção do CCC. As chapas são
preparadas em uma máquina, onde são cortadas em seus quatro lados e
recebem uma barra de cobre para suporte e contato na cubas de produção. No
CCC, ocorre a produção do cobre eletrolítico propriamente dito. Por se tratar de
um sistema de produção em batelada, para facilitar a organização da produção
no projeto original, as cubas foram agrupadas em grupos de 40 e os grupos
foram organizados em circuitos, possuindo cada circuito o seu próprio sistema
de circulação de eletrólito e os serviços de filtração, aquecimento e dosagem
de aditivos. Cada cuba abriga 42 ânodos (que têm formato de camisa com
mangas curtas e massa de 360kg) e 43 cátodos (inicialmente chapas de
partida com cerca de 1m2 de área e massa de 6kg). Os principais parâmetros
de controle do processo são a composição do eletrólito, a temperatura do
eletrólito, a vazão do eletrólito que passa pelas cubas, a concentração dos
aditivos, além da composição do ânodo, que deve respeitar determinadas
condições. Os aditivos utilizados são a cola animal, tiouréia, ácido clorídrico e
um floculante típico para o processo de eletrólise do cobre, que tem a função
de auxiliar a decantação da lama anódica gerada. Estes são agentes auxiliares
que possibilitam um bom nivelamento do depósito de cobre e a manutenção de
certas características desejáveis para um bom rendimento. A cola animal é um
pó de cor âmbar, resultante da hidrólise de peles de bovinos, que possui em
sua constituição proteínas de pesos moleculares variados. A tiouréia é a
espécie química em si, com 99% de pureza. A função destes dois aditivos é a
de obtenção de um depósito bem nivelado, ou seja, que esteja livre de
16
protuberâncias e dendritos (chamados de nódulos) que possam originar curtos-
circuitos pelo contato desses com o eletrodo do lado oposto, que é o ânodo. A
proporção da dosagem destes dois aditivos e a manutenção de suas
concentrações no eletrólito é a chave para a obtenção de um bom depósito no
cátodo. O ácido clorídrico tem a função principal de precipitar a prata que vem
como impureza no ânodo de cobre. O AVITONE (nome comercial da DUPONT)
é um produto a base de petróleo sulfonado que atua como floculante dos
sólidos suspensos no eletrólito.
3-UNIDADE DE PROCESSO DE LAMINAÇÃO - Esse processo consiste em
transformar os cátodos de cobre, proveniente da unidade de eletrólise, em
vergalhões de 8,0 mm sob a forma de bobina de 4,0 toneladas. É constituído
das seguintes etapas:
Fusão – A fusão dos cátodos é realizada em um forno cilíndrico vertical,
dotado de queimadores a gás na sua parte inferior. Esse forno vertical tem a
função única de fundir os cátodos, não podendo reter ou armazenar o metal
líquido em seu interior. Imediatamente após a fusão, o cobre líquido escorre
para um forno intermediário denominado de espera/retenção, o qual tem a
função de armazenar o metal líquido, manter a sua temperatura e controlar o
seu teor de oxigênio.
Lingotamento – Nessa etapa o metal é vazado do forno de espera/retenção
para a máquina de lingotamento, que por sua vez produzirá uma barra de
forma retangular contínua que segue para uma fresadora rotativa (para fresar
os quatro cantos) e logo em seguida alimentar o laminador.
Laminação – Aqui a etapa de laminação tem a função de produzir o vergalhão
de cobre diâmetro 8,0mm, através de sucessivas revisões da barra, passando
por 15 gaiolas horizontais/verticais, acionadas por motores com regulagem de
velocidade. O grupo do laminador é composto de trem de desbaste (03
gaiolas), trem intermediário (12 gaiolas) e trem de acabamento (02 gaiolas).
Após passar pela última gaiola, o vergalhão entra em uma zona de
resfriamento e em seguida passa por um formador de espira para finalmente
entrar na decapagem.
17
Decapagem – A decapagem consiste na retirada da camada de óxidos da
superfície do vergalhão, através de um banho em solução diluída de ácido
sulfúrico em um tanque. Após a decapagem, as espiras são conduzidas para
as instalações de lavagem à frio para em seguida entrar na zona de lavagem à
quente, com a finalidade de retirar os resíduos de ácido ainda existentes no
vergalhão. Na seqüência, as espiras mergulham em uma emulsão com sabão,
que serve para neutralizar quaisquer restos de ácido, porventura existente, e,
principalmente, aplicar uma película protetora no vergalhão.
Embalagem – Finalmente nessa etapa é formada a bobina, através do
acúmulo de espiras sobre um pallet de madeira. A bobina de vergalhão é
então pesada, cintada, identificada, embalada e manuseada para a área de
estocagem. O vergalhão então produzido é comercializado no mercado interno
e uma parte menor no mercado externo. Esse produto destina-se a fabricação
de condutores elétricos metálicos, sendo aplicado em larga escala na produção
de eletroeletrônico, telefonia, telecomunicações, na construção civil, na
indústria automobilística e no segmento de informática.
18 18
Figura 1 – Diagrama do macro fluxo de processo da metalurgia
R E C E P Ç Ã O E E S T O C A G E M
D E M A T É R IA S -P R IM A S
F U S Ã O (F O R N O F L A S H )
M IS T U R A E S E C A G E M D E M A T É R IA S -P R IM A S
FO R N O EL ÉT R IC O
C O N V E R S Ã O
U A SÁ C ID O S U L FÚ R IC O
9 8 %
ES C Ó R IA GR A N U L A D A
P L A N T A D E Ó L E U M
U T ER E F IN O A F O G O E
M O L D A G E M
L A M A D E GES S O EFL U EN T E L ÍQ U ID O
Ó L EU M 2 2 %
R E F IN O E L E T R O L ÍT IC O
L A M A A N Ó D IC A
P U R IF IC A Ç Ã O D O E L E T R Ó L IT O
C Á T O D O
L A M IN A Ç Ã O
V ER GA L H Ã O S U L FA T O D E N ÍQ U EL
P L A N T A D E S O 3
L ÍQ U ID OS O 3 L ÍQ U ID O
L A M A D E C O B R E
S U C A T A S P A R A FU N D IÇ Ã O
19
Figura 2 – Diagrama do fluxo de processo da eletrólise
CEMENTAÇÃO DO TELÚRIO E
FILTRAÇÃO
PRODUÇÃO DE CHAPAS DE
PARTIDA
PRODUÇÃO DE CÁTODO
CÁTODOS DE COBRE
PRIMEIRA RETIRADA DE
COBRE
SEPARAÇÃO ELETRÓLITO
DA LAMA SEGUNDA
RETIRADA DE COBRE
CÁTODOS DI
CÁTODOS DE
LIXIVIAÇÃO E FILTRAÇÃO
S E C A G E M
RETIRADA DEARSENIO
PRODUÇÃO DE
SULFATO DE NÍQUEL
LAMA CÚPRICA
PURIFICAÇÃO DE
SULFATO DE NÍQUEL
NiSO 4 .6H 2 0
CÁTODOS DA
TELURETO DE
COBRE LAMA
ANÓDICA LAMA DE GÊSSO ÁCIDO
NEGRO
ÂNODOS
VAPOR
ENERGIA ELÉTRICA
ÁGUA
CONDENSADO P/A
CALDEIRA E UTE
VAPOR DE ÁGUA
P/A ATMOSFERA
CHAPAS
ELETRÓLITO ELETRÓLITO
ELETRÓLITO +
LAMA ELETRÓLITO
ELETRÓLITO LAMA ANÓDICA
ELETRÓLITO
ÁCIDO NEGRO
UNIDADES DE PROCESSO
20
1.2 HISTÓRICO DO PROBLEMA
No processo de refino eletrolítico adotado nessa empresa (Figura 2),
utiliza-se vapor para aquecer o eletrólito que circula em suas 1.117 cubas de
produção para elevar a temperatura de 61oC a 65oC, conforme o padrão de
operação estabelecido, sendo que a perda de calor ocorre durante o percurso
do eletrólito pelas cubas eletrolíticas e no sistema de circulação. Algumas
refinarias de cobre, com o mesmo tipo de processo, operam com as cubas
cobertas por um tecido de poliéster, com o objetivo de reduzir a perda de calor
para a atmosfera devido à evaporação da água contida no eletrólito e,
conseqüentemente, reduzir o consumo de vapor e água. Há alguns anos atrás
nessa empresa, ao se tentar cobrir as cubas eletrolíticas houve grande perda
na eficiência de corrente do processo, tendo sido apontada como causa
provável, após análise das variáveis envolvidas no processo, a aceleração da
degradação da cola utilizada como aditivo no eletrólito. Naquela oportunidade,
não se dispunha na empresa de mecanismo para aferir, em linha, a
degradação do aditivo no eletrólito e a metodologia de análise no laboratório
era demorada e com precisão duvidosa. Além disso, a proteína animal tem um
tempo de meia vida muito curto em um eletrólito a 65oC e concentração de
ácido sulfúrico de 200g/l, falseando-se o resultado de qualquer análise que se
queira fazer quando se tem que transportar uma amostra do eletrólito com o
aditivo de um lugar para outro. Um outro dado importante é que essas
proteínas, que resultam da hidrólise das proteínas de peles de animais, mudam
de características em função do fabricante e do grau de hidrólise a que são
submetidas, aumentando o grau de risco ao se estabelecer um padrão de
operação sem a devida consistência técnica para o controle do processo.
Alguns dispositivos para a determinação e monitoramento da concentração da
cola ativa no eletrólito foram desenvolvidos e aquele que vinha sendo descrito
como o mais confiável foi adquirido pela empresa. Embora algumas outras
empresas estejam utilizando o mesmo equipamento, não se tem acesso fácil
aos dados de operação destas para se referenciar, por serem concorrentes,
por estarem situadas no exterior e por apresentarem diferenças peculiares em
seus processos, obrigando a um estudo particular de caso para possibilitar a
operação com as cubas cobertas.
21
1.3 JUSTI
Fundamentalmente, o conhecimento do comportamento do aditivo
ola no processo de deposição do cobre com as cubas cobertas e o controle do
balanço hídrico da unidade operacional para a nova condição da taxa de
evaporação representa a oportunidade de se obter ganho relevante no aspecto
de economia de energia, traduzida pela redução do consumo de vapor, e na
redução do consumo de água e geração de efluente líquido. A avaliação da
economia anual com relação à energia, em função da redução da queima de
óleo combustível na caldeira auxiliar, aponta para cerca de R$300.000,00
(trezentos mil reais), considerando a redução de 40% na taxa de evaporação
nas cubas. A economia com relação à redução da geração de efluentes não foi
avaliada integralmente neste estudo, mas considera-se valiosa e reveste-se de
grande importância, visto que o cenário atual aponta para uma elevação do
custo da água. Além disso, como não se dispõe de instrumentos efetivos de
controle, o balanço de água não é bom, dificultando muito a estabilidade das
operações, resultando eventualmente em perdas de eficiência, devido às
contramedidas que se tem que adotar para contornar o problema. Um outro
aspecto relevante, que em uma ordem de prioridades pode até ser considerado
como o mais importante, é a obtenção da melhoria do conforto térmico do
ambiente operacional, pois a evaporação da água na superfície das cubas
aumenta bastante a umidade do ar e eleva a temperatura na sala das cubas,
onde se é bastante requisitado o labor do homem.
.4 OBJETIVOS
A cobertura das cubas nesta empresa dependerá de uma
avaliação do caso ocorrido anteriormente e de um estudo do comportamento
este aditivo em uma planta piloto, com o objetivo de propor condições
peracionais para a operação das cubas cobertas, considerando-se que não se
eve realizar testes diretamente na planta industrial, pois uma redução da
ficiência de corrente em um ponto percentual representaria a perda de
milhares de reais em um dia de operação. Além disso, para consolidar o estudo
em seu todo, será realizada uma avaliação do balanço de água no sistema
FICATIVA
c
1
re
d
o
d
e
22
para subsidiar um projeto conceitual que definirá os investimentos necessários
ue permitam a efetiva operação com as cubas cobertas, considerando uma
análise ec
q
onômica preliminar.
23
2 REVISÃO DE LITERATURA
Nos trabalhos revisados até o presente momento, os interesses
principais têm sido o de se discutir o mecanismo da atuação dos aditivos no
processo eletrolítico de refino do cobre, o porque da efetividade dos aditivos
em controlar o crescimento dos cristais na superfície do cátodo, os seus efeitos
relacionados com os outros aditivos, o aditivo mais relevante no controle e o
estudo de métodos de suas determinações no eletrólito. O mecanismo de
atuação da cola no processo de deposição do cobre é reportado nos papers (1,
2), através de citações de outros trabalhos, como um inibidor da transferência e
difusão de cargas através da camada limite, que reduz a rugosidade do cátodo
e endurece o depósito, tudo relacionado a sua tendência de polarizar o
potencial catódico, através da sua adsorção na superfície do cátodo, que
aumenta o sobrepotencial catódico. O mecanismo de atuação da tiouréia no
processo (1, 2, 3, 5), é relacionado com sua reação com o Cu+ e Cu++ do
processo eletrolítico do cobre, formando complexos que atuam com efeito
despolarizante, aumentando a velocidade de deposição, favorecendo a
formação de núcleos na superfície catódica e, conseqüentemente, a diminuição
dos grãos dos cristais, a depender da quantidade do aditivo dosado. As
alterações das estruturas cristalinas com a variação da concentração de cola e
tiouréia no eletrólito foi investigada na empresa objeto deste estudo, através de
estudos metalográficos, comprovando-se, de certa forma, os fenômenos
relatados. O mecanismo de atuação do cloreto no processo não é bem
ompreendido. Na prática, tem a finalidade de precipitar a prata dissolvida a
egundo os trabalhos relacionados na bibliografia, este altera
comportamento despolarizante da tiouréia e polarizante da cola, podendo
provocar
c
partir do ânodo. S
o
nódulos tipo agulha, em concentrações acima do padrão normal
encontrado nas refinarias (20-40mg/l). Porém, em condições normais provocam
um certo polimento dos cristais no depósito (1, 2, 3, 5, 6). O floculante
adicionado ao eletrólito tem a função de aglomerar partículas coloidais e
facilitar a decantação, não sendo mencionado como modificador dos
mecanismos de atuação dos outros aditivos.
24
É interessante ressaltar que as pesquisas tanto diferem no
procedimento quanto no tipo de aparelhagem utilizada e nos parâmetros
adotados, sendo estes, na maioria dos casos, muitos diferentes das condições
ormais de operação de uma eletrólise industrial, dificultando a comparação
os resultados dos estudos com a prática operacional, principalmente nos
abalhos com combinações de aditivos.
A discussão sobre a maior importância de um ou outro aditivo no
ontrole da deposição do cobre parece estar relacionada aos interesses dos
etentores das patentes dos métodos de monitoramento de cola e tiouréia no
letrólito. Há um certo ceticismo quanto à efetividade das medições,
rincipalmente no dispositivo que mede a concentração ativa da cola do
letrólito patenteada pela empresa alemã Norddeutsche Affinerie (4,6).
De prático, e como ponto de partida para o estudo da problemática
apontada na introdução deste texto, tem-se que dos aditivos relacionados, a
cola é a que apresenta maior sensibilidade à variação da temperatura e à
oncentração do ácido no eletrólito, que provocam mudanças das cadeias das
roteínas que as constituem, alterando seu comportamento quanto à
polarização. Tem sido verificado na prática que o excesso ou falta deste aditivo
o eletrólito causa má deposição e conseqüentemente perda da eficiência de
orrente, existindo uma faixa de concentração ótima para que o desempenho
não seja afetado. Para um controle mais efetivo do processo de produção,
algumas medidas têm sido tomadas nesta unidade de produção para contornar
delicado equilíbrio necessário para a ação dos referidos aditivos. Verificou-se
que a prática de se aumentar a temperatura do eletrólito em 1 ou 2oC, para
aumentar a taxa de evaporação nas cubas e corrigir o excesso de volume de
letrólito inventariado nos tanques-pulmão, resultava a curto e médio prazo na
erda da eficiência de corrente. Uma vez que se passou a contornar o
problema com outras medidas, como restrição na utilização de água de
rocesso, o processo ficou menos susceptível a variações de performances.
Na questão do balanço hídrico, condição em si para permitir a
peração do processo com as cubas cobertas, há inúmeras referências que
presentam soluções utilizando os princípios de Reduzir, Reutilizar e Reciclar,
hamado coloquialmente de 3 R. A redução do consumo de água em plantas
n
d
tr
c
d
e
p
e
c
p
n
c
o
e
p
p
o
a
c
25
industriais implica normalmente em corrigir as perdas por falta e/ou deficiência
e manutenção ou na revisão dos projetos e processos para uso mais eficiente
deste recu
d
rso. A reutilização da água consiste em se encontrar utilização após
a mesma já ter exercido a sua função primária, sem, no entanto, ter-se que
fazer adequações em sua composição para a nova utilização. A reciclagem da
água consiste em sua reutilização, porém com a readequação da qualidade
através de tratamento.
26
3 METO
se poderia arriscar a produtividade
alcançada
c) Estudo do comportamento da aditivação no CIT, considerando as
influên
DOLOGIA DO TRABALHO
Conforme está relatado no item 1.2 (Histórico do problema) desta
monografia, na primeira tentativa de coberturas das cubas eletrolíticas
verificou-se uma queda generalizada da eficiência de corrente. Naquela
oportunidade, com todo acerto, não
sem se ter o domínio do controle do processo, visto que o plano de
produção poderia ser tremendamente afetado, sem possibilidades de
recuperação, retornando então a operar com as cubas descobertas. Além
disso, verificou-se posteriormente que o balanço hídrico da unidade não ficaria
equilibrado para permitir uma taxa de retenção de calor satisfatória, que
trouxesse bom retorno econômico ao projeto.
Recentemente, afinado com o interesse de se ter melhores
condições operacionais e com os grandes desafios atuais no campo da
conservação de energia e preservação dos recursos hídricos, a Caraíba Metais
decidiu voltar à tona com o projeto de cobertura das cubas. Para garantir os
parâmetros operacionais adequados para a manutenção da eficiência de
corrente e a adequação do balanço hídrico, o trabalho foi planejado da seguinte
forma:
a) Determinação do balanço hídrico das unidades de processo da Eletrólise,
selecionando todas as entradas e saídas de água que contribuam para o
equilíbrio do inventário de eletrólito, considerando as informações práticas
disponíveis e os balanços teóricos necessários. A partir daí, procurou-se
aplicar os princípios da redução, reuso e reciclagem da água;
b) Avaliação do perfil da temperatura do eletrólito com as cubas eletrolíticas
cobertas e não cobertas, objetivando-se conhecer melhor a distribuição do
calor ao longo da passagem do eletrólito, para verificar sua relação com o
objeto do estudo;
cias das variáveis de processo nas condições de as cubas estarem
ou não cobertas e determinação das condições operacionais que
satisfaçam o controle de processo e rendimento desejado;
27
d) Avaliação das modificações e implementações necessárias para o
atendimento do objetivo geral deste trabalho;
e) Estudo da viabilidade econômica, para verificar se o novo conceito de
operação do processo se aplica ao contexto de retorno de investimento
admitido.
28
4 BALANÇO HÍDRICO DA ELETRÓLISE
4.1 INFOR
Selagem e resfriamento de bombas;
• Resfria
tipo de finalidade que se prestar, como por exemplo: água
MAÇÕES PRELIMINARES
Os dados foram coletados de janeiro de 2.000 a abril de 2.001. A
água é utilizada em diversas operações na unidade de processo de eletrólise
da empresa com diferentes finalidades, tais como:
• Transporte do calor na forma de vapor para promover aquecimento de
outros fluidos;
• Promoção de limpeza nas lavagens de cátodos, chapas de partida, contatos
dos eletrodos, filtros, lavagem de cubas, pisos, etc;
•
mento de vapores ácidos para formação de condensados que não
podem ser liberados para a atmosfera;
• Adequação de concentração do eletrólito;
• Lavagem de tortas de sulfato de níquel e lama anódica.
Além disso, a água pode se apresentar com diferentes qualidades
para o
desmineralizada – utilizada para selagem de bombas, dessuperaquecimento de
ersas operações de lavagem.
vapor, etc; condensado puro – utilizado para lavagem de cátodos; água da
torre de resfriamento – utilizada no resfriamento do Transformador/Retificador,
nas bombas de vácuo dos separadores; condensado impuro – utilizado para
div
A unidade de eletrólise, como um todo, assemelha-se a um grande
reservatório, onde ocorre a evaporação e a reposição de água para manter o
seu
hídrico da unidade de eletrólise, considerando apenas os fluxos que contribuem
para a variação do inventário de líquidos no sistema.
nível constante. A Figura 3 adiante apresenta um resumo do balanço
29
Figura 3 – Diagrama do balanço hídrico da eletrólise
1
2
3
4
5
6
O
eralmente
eralmente
rincipais p
Intermitê
de purif
através
níquel. A
4/5 do
process
todo sof
UNIDADES DE PROCESSO DA
g
g
p
•
2
1
ELETRÓLISE
3– Água desmineralizada : 7
– Vapor: 339t/d
– Água industrial (potável):
– Condensado puro para ca
– Condensado puro para ef
– Taxa de evaporação: 306
s desequilíbrios no inve
mais associados ao nível
mais entrada de água do
ara este problema são de na
ncia do processo de produ
icação de eletrólito. Neste
da concentração do eletrólit
concentração da solução
volume de eletrólito alim
o não está operando, a tax
re uma perda e por não se
6
2t/d
58t/d
ldeira auxiliar: 107t/d
luentes: 58t/d
t/d
ntário de líquidos no
alto do que ao nível ba
que saída por evaporaç
turezas especiais e pode
ção de sulfato de níquel
processo, a remoção do
o até o ponto de saturaçã
corresponde à evaporaç
entado no evaporador.
a de evaporação do sis
contar com um mecanis
4
5
sistema estão
ixo, isto é, há
ão. As causas
m ser:
impuro na área
níquel é feita
o do sulfato de
ão de cerca de
Quando este
tema como um
mo eficiente de
30
contenção da entrada de água para manter o inventário global de eletrólito
constante, acabam ocorrendo dificuldades nas transferências operacionais
Entrada de água no sistema por vazamentos de linhas furadas, devido a
nature
incipalmente aquela que é
a Eletrólise, devido a
ços de dreno. Isto faz com que a
m mais detalhes, a entrada de
rada, isto é, aquela
ue pode ser medida por totalizadores; e a entrada não computada, constituída
basicame
A evaporação nos processos da unidade de eletrólise ocorre em
sistemas abertos, como cubas e tanques de processo, onde o condensado vai
para a atmosfera e em sistemas fechados, como evaporadores e trocadores de
calor, ond
necessárias do mesmo;
•
za corrosiva do processo que utiliza ácido sulfúrico como constituinte
do eletrólito;
• Entrada excessiva de água desmineralizada, pr
utilizada nas selagens de bombas, por descontrole da vazão de água
admitida;
• Um outro fato que de uma forma ou outra contribui para o desequilíbrio do
inventário é o acúmulo de eletrólito no porão d
problemas com as bombas dos po
avaliação do inventário de eletrólito fique prejudicada, dificultando o seu
gerenciamento;
Como apresentado logo adiante e
água na Eletrólise dá-se de duas formas: a entrada mensu
q
nte de condensado de vapor, que não retorna para os tanques de
condensado, por deficiência de pressão. Essa água passa então a ser
incorporada na composição do eletrólito, servindo como reposição da água
perdida por evaporação.
e o condensado formado pode ser coletado e armazenado.
31
4.2 EVAP
A Tabela 1 apresenta as antidades de água evaporada em
sistemas abertos e fechados das unidades de produção da eletrólise. Entende-
se aqui por sistemas abertos aqueles em que o vapor liberado no processo de
evaporação não é condensado por equipamentos; segue para a atmosfera. Por
outro lado, o sistema fechado utiliza o equipamento para condensação do
vapor liberado, com a conseqüente possibilidade de recuperação.
evaporação em s s foi determinada, de forma
aproximada, a partir da equação que relaciona as pressões de vapor d’água à
temperatura do líquido que se evapora e do ar ambiente, considerando ar
estacionário para os circuitos CCCI, CCCII, CCCIII, CCP, DI e Paliteiro. Os
cálculos foram verificados através do cálculo da divisão da quantidade de calor
fornecido gua na temperatura de
trabalho. O cálculo da evaporação para o conjunto de cubas DE/DA considerou
a relação das pressões de vapor d’água na temperatura do líquido que se
evapora e no ar externo, em regime de movimento, a uma velocidade de
5,5m/s, nu o sistema utilizar
exaustão água nos equipamentos
denominados de LA-565-01 e MU-565-06 consideraram a quantidade de calor
para manter a água de circulação aquecida na temperatura de trabalho com
perda de 10 oC dividida pelo calor de vaporização na temperatura da água de
processo.
strando
a e
prin
telú
inje
aqu
circulação forçada, onde ocorre a concentração do eletrólito para a separação
ORAÇÃO DE ÁGUA NA ELETRÓLISE
qu
A istemas aberto
ao eletrólito pelo calor de vaporização da á
ma corrente paralela à superfície do líquido, devido
de ar. Os cálculos de evaporação da
Vale ressaltar que nesses sistemas há perda de calor por aeração e
transferência pelas paredes metálicas, além de se ter o reservatório de água
aberto, com a injeção direta de vapor vivo. O fato que ratifica o cálculo é a
baixa taxa de reposição de água durante a jornada de operação, demon
o equilíbrio do balanço. Na chamada área 564 – tratamento da lama anódica –
vaporação da água ocorre em dois processos que consideram os mesmos
cípios de cálculos descritos anteriormente. O processo de cementação do
rio ocorre com ausência de ar e o de lixiviação da lama anódica com a
ção de ar, que foi considerado para efeitos da avaliação do calor para seu
ecimento até a temperatura do vapor liberado.
Os equipamentos SEP-563-01/02 são evaporadores do tipo
32
do
do
automático das variáveis de processo e todos os dados são processados e
m
efe
para o ácido sulfúrico, uma vez que não se dispunha de cartas de entalpia-
cria
de água evaporada.
Ta
sulfato de níquel, que se constitui em uma das operações para a purificação
eletrólito que circula nas cubas eletrolíticas. O sistema utiliza controle
ar azenados em computador. Os balanços de massa e energia foram
tuados da forma convencional, considerando os dados para de entalpia
concentração para a solução em questão e não era objetivo deste trabalho
r uma, apenas o que se desejava era ter uma idéia razoável da quantidade
bela 1 – Água evaporada nas unidades de processo
LOCAL t/d LOCAL t/d
CCCI 87,60 LA-565-01 9,40 CCCII 87,50 MU-565-06 7,20 CCCIII 11,10 DE/DA 16,30 CCP 12,40 Área 564 15,20
Paliteiro (1) 1,50 - - - -
Total avaliação 305,70
(1) – Dispositivo de armazenagem de barras de contatos de cobre.
Observações:
DI 5,60 SEP-563-01/02 51,90
1. As tax
notando
razoável acerto dos cálculos;
.3 CONSUMO DE VAPOR DE 6,00kg/cm2
O consumo de vapor foi calculado por balanços térmicos e os
sultados estão na Tabela 2. Os cálculos consideraram a equação clássica de
valiação da quantidade de calor, considerando as informações disponíveis
as temperaturas, da vazão mássica envolvida, das capacidades caloríficas
as de evaporação são médias e consideram as taxas de utilização
das instalações / equipamentos;
2. Como será visto mais adiante, o confronto da massa de água evaporada
com a massa computada na entrada fornece pouca diferença, de
4
re
a
d
33
dos fluidos e as entalpias dos vapores utilizados nas suas respectivas pressões
o vapor. Como há diferenças nas pressões do vapor utilizados nas
subunidad
d
es do processo da eletrólise, decidiu-se transformar os consumos em
vapor de 6,00kg/cm2 para facilitar a comparação com a informação prática do
totalizador no limite de bateria da unidade.
Tabela 2 – Vapor consumido nas unidades de processo
LOCAL t/d OBSERVAÇÕES
CCCI 103,00 - - CCCII 103,00 - - CCCIII 13,00 Condensado não retorna CCP 15,00 Condensado não retorna DI 7,00 - - Paliteiro 1,00 Condensado não retorna LA-565-01 11,00 Condensado não retorna MU-565-06 3,00 Condensado não retorna Área trat. lama - Lixiviação 15,00 Condensado não retorna
Área trat. lama – Trocadores 01/02 8,00 Estimado - cond. não retorna SEP-563-01 24,00 - -
Total no totalizador de vapor 339,00
Condensados que não retornam para os tanques de condensados totalizam
cerca de 68 toneladas por dia;
4.4 CONSUMO DE ÁGUA NA ELETRÓLISE – MEDIÇÕES
Os consumos de vapor e água estão listados na Tabela 3. Os registros são
efetuados por medidores que são aferidos regularmente e possuem boa
manutenção. O consumo de água desmineralizada apresentou-se muito alto no
período de dez/00 a mar/01, porque houve problemas com o controle de vazão
da água para a selagem das bombas de circulação
Área trat. lama - Cementação 4,00 Condensado não retorna
SEP-563-02 34,00 - - Total avaliação 341,00
Observação:
do eletrólito. Os valores não
foram expurgados da média, pois representam situações que já tinham
34
acontecido anteriormente, significando uma situação que ainda não tinha sido
resolvida.
A avaliação das diferenças entre os consumos nas épocas quente e fria do ano
para a região serviu apenas para verificar se os registros não apresentavam
algum tipo de problema. Conforme se vê, as diferenças apresentam o
comportamento esperado, na época quente consome-se menos vapor e no
geral mais água de reposição é utilizada, devido, evidentemente, a maior taxa
de evaporação.
Total de água de reposição é a soma da água desmineralizada (B),
condensado impuro (C) e condensado puro que vai para a máquina de
processar cátodos (LA-565-05) e posteriormente para a máquina de lavar
sse total representa
a maior parte da reposição de água, sendo que a outra parte é complementada
pelos condensados que não retornam e o vapor njetado
diretamente esso ou porqu suficiente p ncer a
altura mano para seu desc tanques de nsado.
Desse total, 6t/d de água desm as na m das
bombas de circulação dos evaporadores (B-563-14/21) e saem
da Eletrólise e 2,03t/d são utilizadas para dessuperaquecimento do vapor para
s aquecedores (AQ-563-02/03) dos separadores (SEP-563-01/02), ficando,
então, cont
equilibrar o balanço, junta-se a essas 221,00t/d as 68,00t/d
apuradas por balanço e outras fontes que podem ser identificadas, porém não
pod
sucatas e não sai da unidade, indo constituir o eletrólito. E
, ou porqu é i
no proc e a pressão não é ara ve
métrica arregamento nos conde
6,8 ineralizada são utilizad selage
para o efluente
o
abilizada como água de reposição efetivamente medida cerca de
221,00t/d. Para
em ser quantificadas.
35
Tabela 3 – Medições dos consumos de água e vapor na eletrólise TIPOS
MÊS/ANO A B C D E F
Jan-00 350 49 137 110 27 213 Fev-00 338 48 150 114 36 234 Mar-00 321 56 164 99 28 248 Abr-00 342 66 119 129 25 209 Mai-00 385 53 108 157 26 187 Jun-00 423 49 77 183 21 147 Jul-00 55 83 157 15 153 325
155 ut-00 174 121 21
181 121 21 3
an-01 3 94 39 ev-01 152 49 7 ar-01 8 66 14
ÉDIA 339 133 107 26 ENTE 332 83 0 93 27 259IO 106
ferença entre as e (%)
Ago-00 301 55 97 69 33 185 Set-00 318 51 73 32 238 O 284 35 230 Nov-00 280 57 259 Dez-00 299 90 16 64 48 301 J 338 107 13 279 F 376 136 294 M 406 164 9 276
M 72 231 QU 15 FR 349 55 128 25 186
Di stações quente e fria
-5 -10 41 -27 6 39
Legenda:
Estação fria:
IPO A: Vapor de 6,00kg/cm2 para a área;
TIPO F: Água de reposição.
Estação quente:
T
TIPO B: Água desmineralizada para as bombas;
TIPO C: Condensado impuro para a área;
TIPO D: Condensado puro para a caldeira auxiliar;
TIPO E: Condensado puro para a máquina de processar cátodos (LA-565-05);
36
4.4.1 Distribuição do condensado impuro
O condensado impuro é gerado principalmente no evaporador para a
concentração do eletrólito na separação de níquel, no processo de purificação.
A geração do condensado contaminado ocorre devido ao arraste de ácido com
o vapor para o condensador, geralmente associado ao controle de nível da
solução no seio do evaporador. A outra fonte de condensado impuro são os
trocadores de calor do sistema de aquecimento do eletrólito, que às vezes
apresentam problemas e contaminam o condensado, sendo estes separados
automaticamente por sistemas constituídos de condutivímetros e válvulas de
três vias. A Tabela 4 foi calculada a partir de um total de reposição de
132,60t/d. Os valores de consumo para as aplicações apresentadas foram
apurados através de algumas medições nos locais e representam apenas
aproximações do consumo real. A apuração serviu para identificar os pontos
mais relevantes para as ações de redução de consumo, haja visto a alteração
do balanço hídrico que ocorrerá com a cobertura das cubas.
Tabela 4 – Distribuição de condensado impuro na eletrólise
LOCAL DE UTILIZAÇÃO t/d
Disponibilidade média de condensado 132,60 Lavagem cubas CCC/CCP 83,50 49,10 Máquina de Estripagem 7,70 41,50
Lavagem lama FI-564 14,10 14,00 Lavagens de c
Lavagem de cubas DE/DA 13,30 28,10
ontatos 7,00 7,00 Lavagem de pisos 7,00 0,00
4.4.2 Distribuição do condensado puro
Tabela 5 apresenta a avaliação da vazão média de geração de condensado
uro no sistema. A medição pode ser considerada bem representativa das
ondições operacionais. Abaixo, faz-se a demonstração da sua utilização e
proveitamento.
A
p
c
a
37
Uso do condensado puro Caldeira 107 t/d
26 t/dT 3 t/d Condensado puro alimentado no tanque 1 t/d C do puro ansbord ra UTE 8 t/d O condensado puro que transborda do tanque e que iado pa Unidade Tratamento de Efluentes deve ser mais estud ara a v cação possível aproveitamento. O que se apur icialmen que e s vezn e aos re os de q ade s dos pe ldeira o o se u ento per ntre a d anda p aldeira disponi ades nta conden s. A imp ção ec ica dis que o c nsadou de boa idade q ode e endo d rtada c todos c rentes ao mento scarte
es ao apro mento d ndens uro
LA-565-05 otal 13
19
ondensa que tr a p 5
é enva
ra a de bem do p erifi do
ou in te é ste à es fão atend quisit ualid olicita la ca u nã az
m casamnques de
feito esado
emlica
ela conôm
e asso é
bilidonde
os é
ma água qual ue p stá s esca om os ustos ine trata e de .
Restriçõ veita o co ado p pH requis 7 0 Condu h/s) 5
o d a
T a ç a n p
itado ,5 a 9,tividade (um < 1
Nível baix no tanque e condens do impuro
abel 5 – Avalia ão da ger ção do co densado uro
DATA INÍCIO DA AVALIAÇÃO
NÍVEL INICIAL
(%)
FINAL DA AVALIAÇÃO
NÍVEL FINAL (%)
VAZÃO (t/h)
01/02/02 17:14 63 20:26 75 7,5 03/01/02 05:20 63 08:40 75 7,2 05/01/02 01:32 38 05:04 50 6,8 06/01/02 21:23 38 00:43 50 7,2 08/01/02 01:24 50 04:40 63 8,0 10/01/02 23:43 88 01:40 75 8,8 12/01/02 02:56 50 06:04 63 8,3 13/01/02 20:55 38 03:39 63 7,4 25/01/02 19:52 25 02:09 50 8,0 27/01/02 20:39 38 06:29 75 11,3 29/01/02 22:15 38 01:34 50 7,2
MÉDIA 8,0
38
4.4.3 Fechamento do balanço de água na eletrólise
A manutenção do nível do inventário de líquido na eletrólise dá-se
conforme demonstrado na Tabela 6.
Tabela 6 – Balanço de água na eletrólise
ENTRADA / SAÍDA t/d
Saída por evaporação 305,70
Entrada total de água 299,40
Fechamento do balanço 6,30
Considera-se o fechamento bom, dado o valor baixo da diferença de
2,06%. Algumas outras saídas e entradas não foram conside
Entrada de água (medição por totalizadores) 231,10
Entrada de água via condensado não reutilizado 68,30
radas, em função
o seu caráter eventual e dificuldade de contabilização, como: ENTRADA -
os nas linhas,
água potável utiliz tortas na centrífuga que faz a
separação negro (com mada a
água-mãe do processo de evaporação), água potável de bebedouros,
lavadores d rança, á serviço bate a
incêndio, etc; SAÍDA - retirada de ácido negro do sistema e outros efluentes.
No entanto, não alteram consideravelmente o balanço e a identificação é
uficiente para apontar as medidas necessárias para a redução do consumo
os diversos pontos.
d
água de chuva, perdas por derramamentos causados por fur
ada para lavagem das
do sulfato de níquel impuro do ácido o é cha
e olhos, chuveiros de segu gua do de com
s
n
39
5 ESTUDOS PARA REDUZIR O CONSUMO DE ÁGUA
ERAÇÕES PRELIM ES
% da taxa de evaporação nas cubas,
erificada através do acompanh e to da variação do nível no tanque pulmão
m cobertas, sição de água
um ou dois graus para acelerar a
aporação e reduzir o volume de eletrólito no sistema.
que a atividade da cola
forma, os resultados dos ensaios
, conforme será d cutido
etalhadamente adiante, revelam possibilidades de controle. Abaixo, a Tabela
apresenta o quanto poderá ser reduzido em águas de reposição para se ter
um control
Ta V ad e gu istema a redução do consumo
5.1 CONSID INAR
Considerando a redução de 40
v am n
das cubas de testes, quando estas estava a repo
deverá reduzir na mesma proporção para manter o sistema em equilíbrio. O
ideal é que a redução do volume da água de reposição seja até mais rigorosa,
com o objetivo de se ter o modo de controle/correção sempre através do
mecanismo de reposição de água e não com o mecanismo da evaporação,
conforme ocorria mais freqüentemente em prática operacional anterior, em que
a temperatura do eletrólito era aumentada em
ev
A cobertura das cubas também requer
dosada no eletrólito não seja afetada. Dessa
realizados até o momento nas cubas do CIT is mais
d
7
e mais confortável do inventário de líquido na unidade.
bela 7- alores projet os de r posição de á a s no com
M
Água desmineralizad 39,a 50 Condensado para a a de es gem 7,máquin tripa 70 Água utilizada na re e produç do CCC 75,tirada d ão e CCP 10 Água utilizada na re e produç DE/DA 12,tirada d ão 00 Condensados gerad ementa e nos T 02 11,os na C ção RC-01/ 60 Água para a lavagem a A-56 7, de lam 4 00 Água utilizada na má de lavar dos 7quina cáto ,90 Água utilizada na lav dos cont 3agem atos ,50 Total previs para a ção de á nas un de 164,to reposi gua idades processo 30
ITE t/d
40
Ao se cobrir as cubas, as 305,70t/d de água evaporada nas unidades
e processo da eletrólise será reduzida para 224,02t/d, pois o total de água
evaporada
ou seja, 81,68t/d. Com isso, um déficit de
posição de cerca de 40,00t/d (204,20t/d – 164,30t/d) deverá ocorrer e deverá
representar a o inventário. Para se
ter uma idéia desse benefício, observar que a taxa de evaporação dos dois
purificação do eletrólito é próxima deste valor.
com a parada de um dos separadores, ainda assim seria necessário adicionar
água no sistema para equilibrar o inventário de líquido. Em situações de alto
descontrole, aumento considerável de inventário de líquido por exemplo,
ubas (CCIII e CCP) poderiam operar descoberto
vaporação e re-equilibrar o volume de elet
ventariado no sistema. A seguir, descreve-se como serão alcançadas as
taxas de u
bombas de circulação dos separadores (B-563-14/21) e
o dessuperaquecimento do vapor da área de purificação de eletrólito. A água
tilizada nessas bombas é enviada para o sistema de coleta de efluentes da
letrólise, não afetando o volume de líquidos inventariado no sistema, portanto
ão foi computada para efeitos do equilíbrio do balanço hídrico, embora seja
ituação para estudo de caso, já que representa oportunidade de economia. As
ombas que poderão ser contempladas com um projeto de selo mecânico
uplo e pote de água totalmente instrumentado são as seguintes:
-563-02/10/11/11A/12; B-564-12/1316/17/23/24/27 e B-565-01/02/07/08.
d
nas cubas passará de 204,20t/d para 122,52t/d, considerando a
retenção de 40% da água evaporada,
re
folga esperada para melhorar o controle d
separadores da área de Mesmo
circuitos menores de c s para
aumentar a taxa de e rólito
in
so de água nas diversas operações da unidade.
5.2 REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA DESMINERALIZADA
Para avaliar a possibilidade de reduzir o uso de água nas selagens
das bombas, fez-se uma listagem completa dos tipos de equipamentos
utilizados e a análise da razão de se ter escolhido o tipo de selo aplicado.
Diante disso, cada equipamento ou processo foi analisado para se avaliar
possibilidades de mudanças.
O consumo de água desmineralizada é de cerca de 72,00t/d,
conforme apresentado no histórico de consumo. Verificou-se que parte dessa
água é consumida nas
n
u
e
n
s
b
d
B
41
Outras bombas utilizam água desmineralizada, como as bombas dos poços de
reno, com o objetivo de refrigerar mancais. De qualquer forma, serão
mais o consumo desse tipo de água.
5.3 UTILI
rio eletrólito. Sendo o
consumo
A vantagem que se vislumbra é que a máquina de estripagem utiliza
Uma outra vantagem é que a temperatura do condensado proveniente
diretamente do trocador de calor é maior do que normalmente se encontra no
veniente do tanque de condensado impuro, que sofre o
ue no tanque, qu
mente, o que deverá
mesmo elimin
equeno comprimento, porque
leve o condensado até a máqui
estripagem de chapas de partida e o retorno da máquina para os tanques de
circulação de eletrólito.
d
estudadas alternativas que reduzam ainda
ZAÇÃO DO CONDENSADO DO CCP COMO ÁGUA DE LAVAGEM
NA MÁQUINA DE ESTRIPAGEM
A geração de condensado no CCP é de cerca de 14,60t/d, sem
cobertura das cubas. Por questão de pressão insuficiente, o condensado não
consegue ser transferido para os tanques de condensado puro e impuro da
área de circulação do eletrólito (TQ-562-05/06), tendo que ficar retido dentro do
processo, sem uma função primária que valorize sua utilização. Atualmente,
este tem sido direcionado para o tanque de circulação de eletrólito para
reposição da água evaporada ou composição do próp
de água de processo na máquina de estripagem de cerca de 9,60t/d
e a geração de condensado no trocador de calor do CCP de cerca de 8,80t/d,
com as cubas cobertas, considera-se que a utilização desse condensado para
a máquina e, após sua utilização, seu direcionamento para os tanques de
circulação do eletrólito reduziria a demanda por água de processo nessa
operação.
atualmente o condensado contaminado e poderá contar com condensado puro.
condensado impuro pro
resfriamento devido ao tempo de permanência de estoq e está
exposto ao tempo e não é isolado termica reduzir
acentuadamente a demanda por vapor na máquina ou até ar seu
uso. Será necessário instalar uma linha de p está
muito perto do ponto de utilização, que na de
42
5.4 UTILIZ
Será necessário instalar uma tubulação para direcionar o
to, deve ser
tilizada a linha existente do sistema de condensados, pois passa bem próximo
do referid
o que deverá demandar um procedimento
operacion
AÇÃO DO CONDENSADO DO CCIII COMO ÁGUA DE LAVAGEM
NA MÁQUINA DE CÁTODOS
A geração de condensado no CCCIII é de cerca de 13,10t/d. Por
questão de pressão insuficiente, o condensado não consegue ser transferido
para os tanques de condensados, tendo que ficar retido na área, sem uma
função primária que valorize sua utilização. Conforme avaliação da redução da
taxa de evaporação de 40% com a cobertura das cubas, a geração de
condensado também será reduzida na mesma proporção no CCCIII, passando
para cerca de 7,86t/d. O consumo da máquina de lavar cátodos é de cerca de
26m3/d, que poderá ser suprido em parte pelo condensado do CCCIII. Essa
utilização da água fará com que se deixe de jogar este condensado
diretamente para o piso ou para o tanque de circulação de eletrólito e reduzirá
a demanda por condensado puro do tanque de condensado puro (TQ-562-05)
e de vapor.
condensado até a máquina de lavagem de cátodo. Para tan
u
o tanque. Quando o condensado estiver contaminado, por problemas
com o trocador de calor, o condensado deverá ser, enquanto durar o problema,
redirecionado para o tanque de circulação de eletrólito do CCCIII. A reposição
de condensado pelo CCCIII deverá ser contínua, devido a sua característica de
continuidade de geração,
al que preveja espaço no tanque da máquina de lavar cátodos para
receber essa água. A água descartada na máquina deverá ser então
direcionada para o tanque da máquina de lavar sucata de ânodo, como é feito
atualmente. A utilização desse condensado deverá reduzir o consumo de vapor
na máquina de lavar cátodos, devido a sua maior temperatura. Quando
misturar com o condensado residual do tanque haverá a tendência de
aquecimento e melhores condições para a lavagem dos cátodos.
43
5.5 RECUPERAÇÃO DOS CONDENSADOS DA ÁREA DE TRATAMENTO DE
LAMA ANÓDICA
Atualmente, os condensados são direcionados para o dique dos
Os condensados são liberados aparentemente com boa pressão, o que
significa boas possibilidades de redirecionamento para os tanques de
condensa
o contaminado) são utilizadas para a lavagem da lama anódica nos
filtros, sen
timentos.
espessadores, somando-se ao inventário de líquido da unidade de eletrólise.
dos. Se isto for possível, o condensado não mais ficará retido na
unidade e haverá redução de cerca de 11,60t/dia no inventário de líquidos. O
direcionamento do condensado para os tanques de condensado deverá
possibilitar melhor gerenciamento do inventário de líquidos da unidade de
eletrólise. Uma outra opção interessante seria a de armazenar este
condensado no tanque de preparação de carga de lama para a torre de
lixiviação (TQ-564-21) para oportunamente ser utilizado como água de lavagem
das tortas da lama anódica.
5.6 REUSO DA ÁGUA DE LAVAGEM NA FILTRAÇÃO DA LAMA ANÓDICA
Atualmente, em média, cerca de 14,00t/d de água de processo
(condensad
do a água alimentada de forma contínua por um determinado tempo.
A idéia é de recircular um certo volume da água de lavagem, com o objetivo de
aumentar sua utilização e aumentar seu rendimento. Nesses processos,
normalmente um determinado volume do total utilizado possui a maior
concentração de contaminantes e o restante apresenta concentração de
contaminantes bem menor, conforme pode ser visualizado na Tabela 8, que
apresenta a coleta da água de lavagem em intervalos de 15 minutos. Dessa
forma, cerca de 50% do volume de água deverá ser descartado e o restante do
volume deverá ser armazenado e servirá para a fase inicial da lavagem da
batelada seguinte. Na área de tratamento de lama anódica, percebe-se boa
flexibilidade de equipamentos para adotar tal sistema de aproveitamento de
água, sem maiores inves
44
Tabela 8 – Avaliação da concentração de ácido sulfúrico na água de lavagem nos filtros-prensa
H2SO4 (g/l) TEMPO (min) TESTE 1 TESTE 2 TESTE 3 TESTE 4
15 27,47 6,8 12,59 3,15 30 6,04 4,93 10,81 1,44 45 7,79 3,57 8,75 2,77
5.7 REDUÇÃO DA UTILIZAÇÃO DA ÁGUA DE LAVAGEM NOS CIRCUITOS
DE CUBAS COMERCIAIS E CHAPAS DE PARTIDA
Após cumprir o ciclo de produção de cerca de 11 dias, os cátodos de
todas as 40
0 2,81 1,85 0,65 2,97
60 5,18 3,57 4,88 1,48
cubas do grupo são removidos para lavagem, pesagem e
destinaçã
utilização de
proximadamente 2,00t de água de processo por cuba. Portanto, é preciso
erificar formas de se empurrar a lama para o dreno da cuba para reduzir a
uantidade de água utilizada atualmente, de cerca de 40,00t por grupo. Para
o para a produção de vergalhão ou para venda na forma de placas.
Os ânodos que cumpriram cerca de 22 dias de operação, que devido ao plano
de operação ocupam um semigrupo de 20 cubas, também são removidos para
lavagem e pesagem, constituindo-se na sucata de ânodo que volta para a
fundição para constituir a carga fria do processo de conversão, como forma de
recuperação do cobre. A lavagem das cubas na retirada de produção tem
como objetivo retirar a lama anódica (rica em metais preciosos), gerada
durante o processo de eletrorefino, para se fazer o pré-tratamento e a sua
comercialização. Além disso, retiram-se os nódulos de cobre caídos no fundo
das cubas, que são resultados dos trabalhos de inspeção e eliminação dos
curtos-circuitos entre os eletrodos. A lavagem é efetuada com água de
processo, que tem como características principais pH 1,0 e temperatura em
torno de 60oC, pois é proveniente do vaso de pressão, que é alimentado com o
condensado do tanque de coleta de condensados contaminados (TQ-562-06).
Alguns acompanhamentos de retirada de produção indicaram a
a
v
q
45
tanto, foram consideradas as seguintes premissas a serem obedecidas na
lise da situação: aná
Não se deve demandar maior esforço para o operador do que se demanda
atualm
Não se deve criar efeitos colaterais para o processo;
• Não se deve aumentar o tempo de retirada da produção;
• Deve-se ter praticidade operacional.
água de processo, para tentar diminuir o tempo de
esgotamento da cuba e, conseqüentemente, o consumo de água;
• Colocar uma tela no fundo da cubas, de modo que possa ser suspensa no
final do ciclo e a lama ser facilmente escoada com o auxílio de menor
quantidade de água;
lito deverá ser regulada para permitir o
máximo desempenho de remoção de sólidos e segurança da operação. A
água seria utilizada apenas para remover os sólidos persistentes ao final de
•
ente. Se for possível reduzi-lo, será melhor;
• Não se deve demandar maior custo do que se demanda atualmente;
• Não se deve criar riscos de acidentes;
•
Foram concebidas as seguintes recomendações e idéias:
• Utilizar uma espécie de esfregão que seria manuseado pelo auxiliar de
produção para ajudar a empurrar a lama para o dreno da cubas, a partir do
início da drenagem do eletrólito e, após isto, ser utilizado também
juntamente com o jato de
• Utilizar um agitador que promova a suspensão dos sólidos e facilite o
escoamento pelo dreno da cubas. A água seria utilizada apenas para
completar a remoção do material persistente, diminuindo, dessa forma, o
seu consumo;
• Utilizar uma bomba submergível portátil para promover a suspensão dos
sólidos no eletrólito durante a operação de drenagem da cuba, através da
recirculação do eletrólito dentro da própria cuba, de forma que facilitasse o
escoamento de líquido e sólidos pelo dreno. As linhas de sucção e de
recalque da bomba deveriam ter uma lança de aço inoxidável para que o
operador pudesse movimentá-las no fundo das cubas e criar a condição de
turbulência necessária, enquanto estivesse mergulhada no eletrólito. A
vazão de drenagem do eletró
46
todo o escoamento do eletrólito da cubas, o que reduziria bastante o seu
consumo;
• C nsiderar o conceito apresentad nterior e utilizar a própria água
ces mov ência no fundo da cubas. A mangueira
d /4” utilizada at nte dever
cilitar o direcionamento do fluxo de
oncentração de telúrio no eletrólito
• Utilizar eletrólito diluído dos tanques pulmão (TQ-562-07/08) de eletrólito da
área de circulação de eletrólito para ajudar a empurrar a lama para os
drenos das cubas. Será necessário instalar um sistema de linhas
semelhante ao do condensado impuro, que possui pontos para engate
rápido das mangueiras perto dos grupos de cubas. Alguns cuidados de
segurança para manuseio do eletrólito deverão ser considerados a partir do
projeto. Dentre estes, pode-se citar os seguintes: utilizar dispositivos mais
seguros para permitir ou interromper o fluxo do fluído durante a operação,
como por exemplo instalar válvulas globo leves, de fechamento rápido, no
lugar do procedimento atual de dobrar a mangueira e prendê-la em um
pedaço de tubo; outra proposta seria a de se aumentar o número de pontos
para interligação das mangueiras, evitando-se, assim, o trabalho de arrastar
os mangotes por longos percursos; utilizar um tubo de aço inoxidável de
cerca de um metro, servindo como extensão do mangote, para que o jato
inicial de eletrólito seja direcionado para o fundo da cubas, reduzindo a
possibilidade de perda de direção, como ocorre atualmente. A água
continuaria a ser utilizada somente para a lavagem final dos contatos
elétricos das cubas.
o o na idéia a
de pro so para pro er a turbul
e 3 ualme á ser dotada de um tubo de aço inoxidável
de cerca de 1m em sua ponta, para fa
água por toda a extensão da cuba. A c
deve ser acompanhada para ver se ocorre alguma solubilização.
Das idéias acima expostas, no processo de análise, algumas foram
descartadas de imediato por não atenderem as premissas estabelecidas. As
que foram testadas utilizando água de processo não resultaram em redução de
consumo de água e as que não puderam ser testadas, por indisponibilidade de
equipamentos e materiais e por apresentarem custos elevados, foram
descartadas. Como o jateamento com líquido apresenta bom resultado, optou-
47
se por considerar, por enquanto, a opção de se jatear com eletrólito diluído em
substituição a água, prevendo-se um sistema semelhante ao instalado para a
form as águas de lavagem
líquido
circ
remoção da lama anódica das cubas. Dessa forma, o orçamento contemplará
preliminarmente esta opção.
ERTAS
ten
con
sen tação das
cubas estava dois graus Celsius menor do que a prática normal. Chegou-se a
conclusão de que a temperatura do eletrólito, nos níveis apontados, não
poderia ocasionar alterações sobre tiouréia, cloreto e o floculante, em função
das propriedades desses produtos. O aditivo que reconhecidamente sofre
ele
Alg
conhecer o efeito da variação da temperatura na concentração do residual da
l
inte
con
sob
cub
alim
zon
25/
tra
ele
água de processo (condensado impuro). Vale ressaltar que o eletrólito diluído é
ado pela mistura do eletrólito de processo e
utilizadas em vários pontos da unidade de eletrólise, constituindo-se em
ulante do processo, que passará a ter também a função de auxiliar na
5.8 COMPORTAMENTO DA COLA COM AS CUBAS COB
Ao se avaliar as razões para a redução da eficiência de corrente na
tativa anterior de se cobrir as cubas da eletrólise, verificou-se que todas as
dições de processo estavam sendo obedecidas. Todos os aditivos estavam
do dosados corretamente e a temperatura do eletrólito na alimen
alterações imediata em sua estrutura e na função que exerce no processo de
trólise do cobre é uma proteína de origem animal, denominada de cola.
umas verificações foram realizadas nas cubas do CIT, com o objetivo de se
co a no eletrólito. O resultado das observações pode ser resumido na
rpretação do gráfico do COLLAMAT (aparelho que determina a
centração do aditivo no eletrólito, através da interpretação da curva de
repotencial catódico), na Figura 3 adiante, quando o CIT operou com as
as cobertas, variando-se apenas as temperaturas do eletrólito de
entação. Para efeito de melhor compreensão, o gráfico foi dividido em três
as: a primeira vai de 13h 26min do dia 24/09/2001 até as 01h 04min do dia
09/2001, onde se observa a concentração da cola no eletrólito de
nsbordo (saída) da cubas e quando se operou com a temperatura do
trólito de alimentação em 65,5oC; a segunda vai de 05h 00min do dia
48
25/
concentração da cola no eletrólito de alimentação (imediatamente antes de
65, o
me o
sal
exp 2 2
ope de cola
acima do que normalmente deveria ser praticada (400g/d contra 350g/d). No
se
dos
ava
Cu 2 4
deg
mé
res
65, o o
na
per
alim o
tem
com
Fig
rvações preliminares foram feitas para as condições
operacionais atuais da unidade de eletrólise, buscando-se definir os
parâmetro
o
o
09/2001 até às 09h 00min do mesmo dia, apresentando apenas a
entrar na cubas), com a temperatura do eletrólito de alimentação ainda em
5 C; e a terceira vai de 11h00min do dia 25/09/2001 até às 21h 26min do
smo dia, quando a temperatura do eletrólito foi reduzida para 63,5 C. Vale
ientar que a observação foi feita em uma condição em que se
erimentava densidade de corrente de 291A/m , 7A/m acima da condição de
ração nas cubas comerciais, operando-se com uma dosagem
entanto, como os resultados objetivados eram apenas qualitativos, considerou-
que seria até recomendável essa prática para permitir melhor visualização
efeitos. A composição do eletrólito foi mantida constante durante toda a
liação, considerando as faixas operacionais dos principais constituintes:
= 40 a 45g/l; H SO = 180 a 190g/l; Ni = 17 a 20g/l e As = 12 a 16g/l.
Conforme pode ser visto, a concentração de cola sofre realmente
radação com o aumento da temperatura do eletrólito. A concentração
dia da concentração de cola no eletrólito de transbordo ficou
pectivamente em cerca de 0,20mg/l e 0,55mg/l para as temperaturas de
5 C e 63,5 C, para praticamente o mesmo tempo de residência do eletrólito
cuba, denotando a influência da temperatura. Vale ressaltar que durante o
íodo referenciado como primeira zona, a temperatura do eletrólito de
entação chegou até a 68 C, devido a defeito no sistema de controle da
peratura do eletrólito, provocando um vale no gráfico de acompanhamento,
concentração mínima de cola de 0,13mg/l, conforme apresentado na
ura 4.
Algumas obse
s de ajustes necessários para se operar com as cubas cobertas,
como apresentadas a seguir:
• A redução da temperatura do eletrólito entre a alimentação e o transbordo
na situação normal de operação é de cerca de 3 C em média, enquanto que
com as cubas cobertas a variação é de cerca de 1 C;
49
• A concentração de cola no eletrólito, no transbordo das cubas, para os
padrões atuais de operação (densidade de corrente = 285A/m2,
temperatura do eletrólito de alimentação de 65oC e cubas descobertas)
ficou na faixa de 0,40 - 0,50mg/l, enquanto que com as cubas cobertas esta
concentração caiu para 0,15mg/l, ao se manter a mesma temperatura.
Quando a temperatura do eletrólito de alimentação foi reduzida em 2oC, a
concentração de cola deverá ficar na faixa de 0,30 – 0,40mg/l. Reduzindo
em 3oC, a concentração tendeu a se estabelecer na faixa de 0,40 –
0,50mg/l.
onadas com
aracterísticas particulares de operação no CIT. Fatores como vazão do
eletrólito,
Deve ser advertido que estas observações estão relaci
c
vazão da dosagem dos aditivos, a própria qualidade da cola (teor de
proteína, solubilidade, etc.), concentração de ácido no eletrólito, etc são
diferentes em outros circuitos e podem não repetir fielmente as observações
descritas acima. Por isso, a cobertura das cubas deve merecer cuidados e
monitoramento. Evidentemente, algumas refinarias podem ter chegado a um
bom padrão operacional na base da tentativa e erro, que se quer evitar aqui. O
trabalho de observação no CIT deverá ter continuidade para se estabelecer o
controle em caráter de repetição para dar maior consistência ao estudo. De
forma conservadora, a adoção da prática no circuito de produção comercial
deverá ser precedida de operação em um circuito com um menor número de
cubas instaladas. Dessa forma, foi pleiteada a instalação de um dos aparelhos
do COLLAMAT no CCCIII, para se experimentar o controle efetivamente em
campo, sem maiores riscos de perdas de produção. Após a instalação do
aparelho, e estando o rendimento do circuito satisfatório sob o ponto de vista
de produção e qualidade, será feito o monitoramento da concentração da cola
no eletrólito do transbordo com as cubas descobertas, até se ter definido a
condição operacional, que deverá estar na faixa considerada normal de 0,40 a
0,50mg/l. A partir daí, sempre com o monitoramento contínuo, será feita a
redução da temperatura e o ajuste da dosagem da cola para restabelecer a
condição com as cubas descobertas.
Vale alertar que este estudo não visa necessariamente a redução do
consumo de cola na unidade de eletrólise e sim a redução do consumo de
50
água, vapor e melhoria do conforto ambiental. De qualquer forma, o
COLLAMAT instalado no CIT pode ser utilizado para a verificação da qualidade
de qualquer cola que se queira verificar, considerando até mesmo estudos para
redução do consumo. No trabalho atual, comparativamente com o que
normalmente acontece no circuito de cubas comerciais, verificou-se a utilização
de cola em excesso para atingir concentração média no eletrólito de
alimentação entre 1,3mg/l (limite superior da faixa recomendada pela empresa
alemã Norddeutsche Affinerie) e 2,0mg/l, pois para se atingir esta condição
praticou-se 174g/t de cátodo, enquanto no circuito comercial a quantidade de
cola dosada estava em torno de 150g/t de cátodo. A utilização de cola em
excesso pode estar relacionada a sua qualidade intrínseca, propriamente dita,
ou a forma de preparação.
A fim de se procurar entender o que pode ter causado a degradação
da cola na experiência passada, mesmo com a redução da temperatura do
eletrólito
ra na região de saída, no topo da cubas. Isto se dá em função do
percurso
ximo 1oC entre o fundo e o topo da cuba,
demonstrando, conforme esperado, a maior conservação de energia nessa
situ
res
me o. Durante a primeira
de alimentação em 2oC, estudou-se o perfil da temperatura do
eletrólito na cubas de produção, conforme apresentado no apêndice no final
deste trabalho, onde a cuba foi mapeada em 9 áreas, sendo 3 no sentido
longitudinal e 3 no sentido transversal. Na análise do perfil das temperaturas,
verifica-se que com as cubas descobertas, referentes aos grupos 07, 11, 08,
09, 06, 12, 15, há grandes variações de temperatura, sendo que a maior
amplitude de temperatura, de 3,3oC, dá-se entre o fundo (mais quente) e o topo
(mais frio) das cubas, como evidentemente esperado, praticamente em
qualquer região longitudinal escolhida, com média de 2,7oC. As maiores
temperaturas estão na região de entrada, no fundo da cubas, e a de menor
temperatu
que o eletrólito tem que fazer durante sua passagem pela cubas e a
perda de calor no topo pelo processo de evaporação. Nas cubas cobertas,
referentes aos grupos 04, 10, 05, 16, 14, as diferenças de temperatura entre as
regiões são menores, no má
ação. O que se depreende destas observações é que a quantidade de calor
idente com as cubas cobertas é maior do que com as cubas descobertas,
smo com a redução de 2oC no eletrólito de alimentaçã
51
experiência de cobertura das cubas pode ter acontecido outros fatores, que
puderam ser avaliados por indisponibilidade de informações, comnão
alte
dos
o
ração da qualidade da cola dosada, má preparação do aditivo para a
agem e deficiência não percebida da vazão da bomba dosadora.
52
Figura 4 – Gráfico da concentração de cola no eletrólito no COLLAMAT – cubas cobertas – temperaturas alteradas
53
Figura 5 – Detalhe da zona 1 da Figura 4.
Pode-se ver o efeito do aumento da temperatura do eletrólito de alimentação
na redução da concentração do residual da cola no eletrólito de transbordo da
uba.
c
54
6 VALORES PRELIMINARES DE INVESTIMENTOS
ara se ter uma noção preliminar de custo e benefício dos projetos, levantou-
e as necessidades de investimentos e os respectivos valores dos materiais e
ão-de-obra necessários para a execução das modificações propostas. Não se
onsiderou custo com detalhamento de engenharia, porquanto são
odificações simples e o próprio corpo técnico da empresa poderá
mpreendê-las. As execuções das modificações ficariam a cargo de empresas
ue têm contratos em vigor, que serve como referência para o custo da mão-
e-obra.
.1 VALORES PARA AS MODIFICAÇÕES PROPOSTAS NOS ITENS 5.3 A 5.5
onforme já descrito, as modificações são de natureza simples, requerendo-se apenas a instalação de tubulações e acessórios aproveitando as estruturas xistentes. A Tabela 9 apresenta a lista de materiais e os respectivos valores ara as modificações propostas.
abela 9 – Necessidades para as modificações de projeto
P
s
m
c
m
e
q
d
6
C
ep T
NECESSIDADE UM QTD VALOR UNTÁRIO
VALOR TOTAL
Materiais em aço inoxidável 316L (R$) (R$) Tubo, diâmetro de 2" m 450 54,32 24.444,00 Tubo, diâmetro de 1.1/2" m 150 89,35 13.402,50 Curva 90º, diâmetro de 2" 12 23,56 282,72 Curva 90º, diâmetro de 1.1/2" 25 24,41 610,25 Válvula diafragma, diâmetro de 2" 01 560,31 560,31 Válvula retenção, diâmetro de 2" 01 513,92 513,92 Flange, diâmetro de 2" 02 113,36 226,72 Flange, diâmetro de 1.1/ 2" 02 74,47 148,94 Parafuso 5/8" x 3.1/2" 32 3,66 117,12 Porca sextavada 5/8" 32 1,98 63,36 Parafuso 1/2" x 2.1/4" 32 4,59 146,88 Porca sextavada 1/2" 32 1,58 50,56 40.567,28 Mão-de-obra Caldeireiro 03 1.801,80 5.405,40 Soldador 01 2.041,20 2.041,20 7.446,60
TOTAL GERAL 48.013,88
55
6.2 VALORES PARA O ITEM 5.7
A Tabela 10 apresenta o levantamento das necessidades de materiais e mão-
e-obra para a proposta de projeto para utilização do eletrólito diluído em
ubstituição à água (condensado impuro) na função de escoar a lama anódica
as cubas, conforme descrito no item 5.7 deste trabalho. O projeto é idêntico
o existente do sistema que utiliza condensado impuro, contando-se já com
da a documentação de engenharia necessária.
abela 10 – Levantamento das necessidades do item 5.7
d
s
d
a
to
T
NECESSIDADE UM QTD VALOR UNTÁRIO
VALOR TOTAL
Materiais em aço inoxidável 316L (R$) (R$) Tubo, diâmetro 3" m 100 166,97 16.697,00 Tubo, diâmetro 2 1/2" m 265 115,48 30.602,20 Tubo, diâmetro 3/4" m 75 36,35 2.726,25 Vaso de pressão 01 20.000,00 20.000,00 Bombas com base 02 24.000,00 48.000,00 Válvulas diafragma 3/4“ 15 106,85 1.602,75 119.628,20
Mão-de-obra Caldeireiro 02 1.801,80 3.603,60 Soldador 01 2.041,20 2.041,20 Mecânico 01 1.990,80 1.990,80 7.635,60
TOTAL GERAL 127.263,80
O item 5.6 deverá contar com a utilização de tanques e bombas da área 564,
endo o investimento praticamente marginal.
.3 RESUMO DOS INVESTIMENTOS
Tabela 11 apresenta um resumo dos valores dos investimentos propostos,
onsiderando recurso para contingências na ordem de 10% do valor a ser
tilizado em cada tipo de projeto e, adicionalmente contingências gerais de
0% para dar maior segurança na avaliação econômica.
s
6
A
c
u
1
56
Ta ela 11 – Demonstrativo dos custos dos projetos b
PROJETOS VALOR (R$) Selagem de bombas 145.800,00 Recuperação e reuso de condensados 52.815,00 Retirada de lama das cubas 139.990,00 Subtotal 338.605,00 Contingências gerais 33.860,00
TOTAL 372.465,00
Observações:
• Aqui já estão contemplados os custos com serviços necessários para a
execução das modificações;
es bastante simples e pela previsão se utilizar apenas um
em tecidos, pois quase todas as peças de
de uso. Pode ser
necessár ntação e re te . N ,
não se tem ainda um tempo prático de reposição de estoque de tecidos
a a iaç on r
• Não foram computados custos com engenharia por se considerar as
modificaçõ
projetista, que faz parte do quadro fixo da empresa, para projetar aquilo que
ainda não se tiver projeto;
Não se incluiu investimento •
tecido compradas algum tempo atrás estão em condições
io uma compleme posição pos riormente o entanto
para ser levado a um fluxo de caixa n val ão ec ômica do p ojeto.
57
7 AVALIAÇÃO DA ECONOMIA COM A COBERTURA DAS CUBAS
uperadora de calor é gerado
penas com a finalidade de resfriar os gases da fundição, condição necessária
ssim, a poluição
atmosférica por dióxido de enxofre. Para efeito de simplificação dos cálculos,
considerou-se apenas o custo com óleo b n a
auxiliar, por ser mais relevante dentre os outros custos, como por exemplo:
custo com produtos químicos, custo de manutenção, etc.
7 XA DE EVAPORAÇÃO & EC O A
Dados: Taxa de utilização da caldeira auxiliar = 52,00%
mo específico de óleo 72 g/t
r do óleo combustível = 38 R$
Tabela 12 – Economia com a redução da utiliza
A avaliação da economia com a adoção da cobertura das cubas leva em
consideração apenas a utilização do vapor da caldeira auxiliar, que substitui a
caldeira de recuperação de calor do forno de fusão quando esta fica
impossibilitada de operar. Portanto, considera-se que somente há custo nesta
condição, pois o vapor produzido na caldeira rec
a
para serem convertidos em ácido sulfúrico, evitando-se, a
com ustível consumido a caldeir
.1 REDUÇÃO DA TA ON MIA ESPER DA
Consu = ,00k Valo 6,65 /t
ção da caldeira
REDUÇÃO ECONOMIA (R$/a) REDUÇÃO ECONOMIA (R$/a)
5% 60.477,09 55% 665.247,94 10% 120.954,17 60% 725.725,02 15% 181.431,26 65% 786.202,11 20% 241.908,34 70% 846.679,20 25% 302.385,43 75% 907.156,28 30% 362.862,51 80% 967.633,37 35% 423.339,60 85% 1.028.110,45 40% 483.816,68 90% 1.088.587,54 45% 544.293,77 95% 1.149.064,62 50% 604.770,85 100% 1.209.541,71
58
7.2 ECONOMIA COM A REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA
DESMINERALIZ
desmineralizada para a selagem das
bombas será de cerca de 40,00t/d. Com o custo interno da água
desmineralizada apurado em 1,31US$/t, temos um valor projetado de
$51.640,00/ano, para a taxa de câmbio de 2,7 $.
7.3 OUTRAS ECONOMIAS
ionado anteriormente, ainda há mais
exe
(B-
consomem cerca de 110,00t/d de água da torre de resfriamento n0 03. Esta
de
tam
ele
de mia
levante. Para se ter uma idéia da ordem de grandeza de valores, o custo total
esta água é composto pelo seu custo de acondicionamento na torre
,22US$/m3), pelo seu custo de tratamento na unidade de tratamento de
fluentes (2,44R$/m3) e pelo custo do seu descarte para a CETREL de
,32R$/m3. Uma avaliação do desempenho da torre de resfriamento deverá
dicar em que nível se encontra seu ciclo de concentração e as providências
ecessárias para reduzir ou eliminar este custo. Outros desperdícios estão
lacionados com procedimento operacional inadequado, estado de
onservação de válvulas e instrumentos deficientes, etc.
ADA
A redução do consumo de água
0 R$/USR
Conforme já menc
oportunidades para redução do volume de água utilizada na eletrólise. Um
mplo relevante é o consumo de água de selagem das bombas de vácuo
563-20/23) dos separadores da unidade de purificação de eletrólito, que
água entra na selagem das bombas e vai para a UTE (Unidade de Tratamento
Efluentes), para evitar a possibilidade de contaminação da torre que
bém fornece água para a refrigeração dos transformadores/retificadores da
trólise. Se este descarte for maior do que o necessário para manter um ciclo
concentração bom na torre de resfriamento, poderá haver econo
re
d
(0
e
0
in
n
re
c
59
7.4 VALOR TOTAL DA ECONOMIA
Considera-se que a operação com as cubas cobertas deverá trazer
uma economia de cerca de R$480.000,00 (economia com vapor) e de cerca de
R$50.000,00 (economia com água desmineralizada), perfazendo o total anual
de R$530.000,00. Este valor é o mínimo que se considerou neste trabalho,
uma vez que a quantidade de vapor que se deixará de utilizar nas máquinas de
lavar cátodos e de estripar chapas de partida não foi computada.
7.5 TEMPO DE RETORNO DO INVESTIMENTO
Baseado nos valores dos levantamentos efetuados até o momento e
s benefícios esperados, tem-se que o tempo de retorno do investimento
de 8
eses.
8 CO
O estudo considera a economia que poderá ser obtida a partir do
grau da retenção de 40% de vapor com as cubas cobertas, com o tipo de
100% de
retenção u de
conservação de energia, sem efeitos colaterais para o processo. Uma delas é a
utilização d s de resina
térmica do s atuais de ve com folha . Há
inclusive re s que pr ão m uso de s as
característic s instalaçõ ce permitem m ação
do calor. Na unidade de eletrólise desta empresa, outras medidas poderiam
resultar em redução do consumo de vapor, por exemp ques
e condicio to de eletr cobertos, revestir linhas de condução
e eletrólito com mantas isolantes.
no
deverá ser de R$373.000,00 / R$530.000,00/ano = 0,7 ano ou cerca
m
NSIDERAÇÕES FINAIS
tecido experimentado. Evidentemente, será muito difícil obter
, mas provavelmente deverá haver formas de aumentar o gra
e cuba polimérica, que apresentam menor condutividade
que a concreto, re stidas s de chumbo
finaria aticamente n faze vapor, poi
as da es e dos pro ssos aior conserv
como lo: manter tan
namen ólito sempre d
d
60
Uma questão que vale a pena ser comentada é a da tarefa de cobrir
e descobrir cubas quando das atividades de retirar curtos e retirar produção.
onsidera-se que possa ser desenvolvido um dispositivo motorizado de enrolar
e desenro
ode começar pelas
odificações mais simples e aquilo que não tiver ainda o detalhamento
lhado paralelamente.
dos contatos não está adequada para tal tarefa. Os contatos vêm apresentando
sulfatização acentuada e desgaste aparente por corrosão ácida, o que aumenta
vida dos barramentos de cobre. Esta é uma questão que também deve ser
trabalhada, ou com a troca do tipo de água para a tarefa ou a melhoria de sua
da Eletrólise. Talvez haja forma de se fazer um gerenciamento dessa água, de
05) de condensado puro estiver alto, evitando-se que essa água limpa seja
enviada diretamente para a UTE (Unidade de Tratamento de Efluentes).
bombas é a grande
uantidade de baritina (desmoldante de ânodos) presente na lama anódica.
ste assunto estará sendo tratado desde a sua origem, isto é, a partir da
plicação do desmoldante no ânodo, na roda de moldagem.
C
lar o tecido que estiver cobrindo um grupo.
Conforme relatado, as propostas aqui apresentadas devem ser
avaliadas e melhoradas naquilo que puder simplificá-las e torná-las menos
onerosas. O planejamento de implantação do projeto p
m
necessário, poderá ser traba
Tem-se observado que a água de processo utilizada para lavagem
a resistência dos contatos, o consumo de energia e reduz o tempo médio de
qualidade, etc. Em algumas ocasiões, pode-se ver o tanque de condensado
puro (TQ-562-05) transbordando para o dique, que vai dar no poço de efluentes
forma que se faça o alinhamento deste condensado para o vaso de pressão
(VP-562-02) de condensado de processo quando o nível do tanque (TQ-562-
Uma questão que de uma forma ou outra contribui para o descontrole
do inventário é o problema operacional com as bombas dos poços de dreno
dos circuitos de cubas. Quando não se é possível bombear o eletrólito (mais
lama anódica) para os espessadores, este fica inventariado no porão,
falseando a determinação do inventário. Um diagnóstico preliminar apontou
que o fator responsável pelo desgaste freqüente das
q
E
a
61
9 Conclusão
Este estudo verificou as condições para a operação com as cubas eletrolíticas
cobertas
nte pela taxa
de evaporação do eletrólito nas cubas, representando a principal saída de água
o sistema, e pela entrada de água utilizada em diversas operações. Com a
o com a cobertura das cubas,
estudou-se a contrapartida para a redução de entrada de água no sistema.
Assim, identificaram-se formas de redução da utilização de água, considerando
lavagens, que durante geração nos trocadores de calor passam a constituir o
eletrólito circulante do sistema, através do seu encaminhamento para um poço
entral de águas drenadas, sem um aproveitamento primário da água. A
e vapor será de 42,90%, sem considerar a
economia que deverá ocorrer com a redução do consumo de vapor nas
máquinas
condensado, com temperatura média de 108 C. Os projetos considerados
deverão reduzir o consumo de água em cerca de 40% e são de fácil
unidades de processo.
apresentou redução da sua concentração
no eletrólito de cerca de 0,35mg/l com o aumento da temperatura do eletrólito
de 63,5 a 65,5oC. Diante disto, para a operação da eletrólise com as cubas
por tecido sintético, em um processo de obtenção de cobre. As
premissas para operação na nova situação são a adequação do balanço
hídrico da unidade de eletrólise e a preservação da atividade de um aditivo
(cola animal) utilizado no eletrólito no refino eletrolítico.
Atualmente, o balanço hídrico da unidade é regulado principalme
d
pretendida redução de 40% na taxa de evaporaçã
principalmente o reaproveitamento de condensados, para operações de
c
redução esperada do consumo d
de estripar chapas de partida e lavar e pesar cátodos, em função da
substituição da água de processo, com temperatura média de 60oC, pelo o
exeqüibilidade, não devendo interferir na continuidade operacional das
Para avaliar o efeito da conservação do calor (ocasionada pela cobertura da
cuba) na atividade do aditivo cola animal, que é importante para a orientação
da cristalização do depósito e para a obtenção da eficiência de corrente
pretendida no refino eletrolítico do cobre, estudou-se o seu comportamento em
uma unidade piloto constituída de 4 cubas, utilizando-se um aparelho de
monitoramento em linha, patenteado pela empresa alemã Norddeutsche
Affinerie. Verificou-se que o aditivo
62
cobertas
m as cubas descobertas.
Além dos
o de óleo combustível na
caldeira, c
Durante a apuração do balanço hídrico das unidades de processo da eletrólise,
verificou-se que alguns fluxos de água não afetavam o controle de inventário
vácuo, mancais de bombas verticais ou de selagem de bombas centrífugas.
não trabalham em circuito fechado e são enviadas para a UTE, representando
oportunidades de estudos para aplicação do conceito dos 3 R (Reduzir, Reusar
e Reciclar
pela facilidade de movimentá-lo durante as operações de inspeção e remoção
m ser feitas por
câmera de infravermelho, pois o tecido não impede a exposição da zona
quente provocada pelo aquecimento da área afetada, o que também se
haverá a necessidade de redução da temperatura do eletrólito de
alimentação e um ajuste da dosagem do aditivo cola animal para manter sua
concentração residual em cerca de 0,55mg/l no eletrólito que sai da cuba, que
vem a ser a concentração atual aditivo na operação co
benefícios econômicos, gerados com a economia anual de cerca de
R$530.000,00, com o retorno do investimento previsto para oito meses, haverá
o benefício ambiental com a redução do consumo de água em cerca de 42%,
preservando o lençol freático de onde a água é captada para ser utilizada nos
processos da empresa, e a redução do consum
om os efeitos imediatos da conservação de um recurso natural não-
renovável e a redução da poluição atmosférica no local.
10 Recomendações
de líquidos, portanto não foram considerados para fins de projeto de controle
ou redução. A função principal dessas águas é a de refrigeração de bombas de
Para tanto, utiliza-se água de torre de resfriamento, água industrial e água
desmineralizada. Por questão de peculiaridades dos processos, essas águas
). Além disto, conforme citado neste trabalho, aponta-se como perda
o transbordo de cerca de 50m3/d de condensado puro que é enviado para a
UTE, portanto não é utilizado em operações na unidade de eletrólise e não é
enviado para aproveitamento na caldeira.
A razão principal de se considerar a cobertura das cubas por tecido sintético é
de curtos-circuitos e retirada de produção com a troca de eletrodos. As
inspeções de curtos-circuitos com as cubas cobertas pode
63
constitui em uma vantagem operacional, pois não obriga o operador descobri-
las para executar essa tarefa. Além disto, a cobertura por tecido é um
investimento bem menor do que uma estrutura mais rígida e pesada. O que se
vê de oportunidade é o estudo para aumento da conservação de energia, além
do que é apresentado nesta monografia, avaliando-se outras rotas.
64
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Efluentes Líquidos. Curso de Especialização em Gerenciamento e
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04 de dez. 2001.
66
APÊNDICE – METOD
Levantar os valores de temperaturas de eletrólito das cubas eletrolíticas
2 -
1.1 ca Rochester; modelo Diamond; faixa de
trabalho de –200oC a 1370oC; precisão de ± 2oC; resolução do display
1.2
1.3 01 cronômetro digital;
1.4
1.5 01 dispositivo de posição de madeira.
3.1
Termoresistência
Dispositivo de madeira para fixação
meio e fundo da cuba
OLOGIA TÉCNICA
METODOLOGIA TÉCNICA
1 - OBJETIVO
relacionadas com as suas correspondentes vazões.
APARELHAGEM
01 calibrador eletrônico; mar
de ± 1 digit;
01 termoresistência tipo PT-100; comprimento de 1250mm;
01 dispositivo tampão;
3.- PROCEDIMENTO
– Montar a aparelhagem conforme o croqui abaixo:
calibrador OC
das posições superior,
67
3.2 – Uma vez montada a aparelhagem, escolha aleatoriamente 12 cubas
3.3 – Calcule a vazão de cada cuba escolhida com o auxílio do dispositivo
tampão e do cronômetro. Para isso pressione o dispositivo tampão no
pela divisão do fator adimensional 456 pelo tempo
o modelo do dispositivo tampão:
Haste de referência
Tampão
3.4 – Realize 09 medições de temperaturas de eletrólito por cuba, em 03
locais (na entrada, no centro e na saída) e em 03 profundidades
(superior, centro e fundo) diferentes conforme esquemático adiante:
para as medições de temperaturas e vazões.
ralo da caixa de transbordo e com o cronômetro meça o tempo de
enchimento da caixa até a haste de referência. Calcule então a vazão
da cuba
cronometrado e tem-se o resultado da vazão em l/min.. Abaixo temos
2
3
1 1
2
3
1
2
3
chapa de partida ânodo de cobre caixa de transbordo
Ralo
cuba com eletrólito
68
4 – RESULTADOS OBTIDOS
As medições realizadas, conforme o item 3, estão registradas adiante: GRUPO N0: 07 CUBA N : 20A VAZÃO: 17,0l/min
Posição oC na entrada C no centro oC na saída
O
o
1-Superior 61,4 60,4 61,9 2-Meio 64,1 63,9 63,9 3-Fundo 64,6 64,2 64,4
Média 63,4 62,7 63,4
GRUPO N0: 11 CUBA NO: 1B VAZÃO: 22,8l/min
Posição oC na entrada oC no centro oC na saída 1-Superior 62,3 61,9 61,7 2-Meio 64,2 64,0 63,0 3-Fundo 64,0 64,2 64,1
Média 63,5 63,4 62,9
GRUPO N0: 08 CUBA NO: 20A VAZÃO: 30,0l/min
P centro oC na saída osição oC na entrada oC no 1-Superior 63,4 60,7 61,5 2-Meio 63,7 63,5 63,5 3-Fundo 63,7 63,9 63,8
Média 63,6 62,7 62,9
GRU CUBA NO: 20A VAZÃO: 13,5l/min
Posição oC na entrada oC no centro
PO N0: 04
oC na saída 58,0 61,3
1-Superior 63,8 58,9 2-Meio 62,3 61,9 3-Fundo 61,7 61,8 61,8
Média 62,6 60,9 60,4
69
GRUPO N0: 10 CUBA NO: 20A VAZÃO: 16,3l/min
Posição oC na entrada oC no centro oC na saída perior 63,4 57,9 1-Su 60,0
2-Meio 62,3 62,3 61,5 3-Fundo 62,7 62,6 61,9
Média 62,8 60,9 61,1
PO N0: 05 CUBA NO: 20A VAZÃO: 15,1l/min
Posição oC na entrada oC no centro oC na saída perior 63,5 60,7 59,5
GRU
1-Su2-Meio 62,7 62,6 60,7 3-Fundo 62,5 62,3 61,7
Média 62,9 61,9 60,6
GRUPO N0: 09 CUBA NO: 1B n
Posição oC na entrada oC no oC na saída
VAZÃO: 8,5l/mi
centro 1-Superior 63,7 57,9 60,8 2-Meio 64,6 64,3 64,8 3-Fundo 64,9 64,5 65,0
Média 64,4 62,2 63,5
GRUPO N0: 06 CUBA NO: 20A VAZÃO: 22,5l/min
Po en entro sição oC na trada oC no c oC na saída 1-Superior 62,4 58,9 60,3 2-Meio 63,6 63,5 63,4 3-Fundo 63,8 64,0 63,7
Média 63,3 62,1 62,5
70
GRUPO N0: 16 CUBA NO: 1B VAZÃO: 23,0l/min
Posição oC na entrada oC no centro oC na saída 1-Superior 64,8 61,7 62,3 2-Meio 63,8 63,5 62,3
ndo 63,7 63,7 62,6 Média 64,1 63,0 62,4
GRUP 0 2 NO: 20A VAZÃO: 26,0l/min
Posição oC na entrada oC no centro oC na saída
O N : 1 CUBA
3-Fu
1-Superior 64,6 60,7 62,3 2-Meio 64,0 63,9 63,6
ndo 64,2 64,1 64,1 Média 64,3 62,9 63,3
GRUP 0 5 NO: 2B VAZÃO: 18,0l/min
Posição oC na entrada oC no centro oC na saída
O N : 1 CUBA
3-Fu
1-Superior 61,2 62,8 62,5 2-Meio 63,8 64,5 63,7
ndo 64,5 64,4 64,4 Média 63,2 63,9 63,5
GRUP 4 NO: 20B VAZÃO: 21,0l/min
Posição oC na entrada oC no centro oC na saída
O N0: 1 CUBA
3-Fu
1-Superior 58,0 59,5 60,9 2-Meio 62,7 61,9 61,4 3-Fundo 63,0 62,1 62,2
Média 61,2 61,2 61,5
