Resumo

O presente trabalho tem por pressuposto a avaliação do potencial de recuperação de ferro proveniente de resíduos da mineração de ferro e da siderurgia para produção de sulfato ferroso. Para isso, definiu-se a rota de obtenção de sulfato ferroso a partir de ensaios de lixiviação com ácido sulfúrico, visando converter o ferro contido nos resíduos em sulfato ferroso. Esses dados foram utilizados como premissa para a realização da otimização multivariada, que teve por objetivo determinar as condições ótimas de lixiviação do ferro presente nos resíduos, para assim, posteriormente, obter os sais de ferro a partir desse lixiviado. A otimização multivariada consistiu de um estudo de triagem a partir do Planejamento Experimental Fatorial Completo (2³) com ponto central, seguido de uma otimização a partir do Planejamento Composto Central (CCD). As seguintes variáveis foram selecionadas para serem avaliadas no estudo de triagem: concentração da solução de ácido sulfúrico (%), o tempo de lixiviação (minutos) e a massa de resíduo (g). Os resultados obtidos pelo estudo de triagem do rejeito de minério de ferro não foram satisfatórios. Já em relação ao estudo de triagem para a lama grossa, os métodos utilizados para avaliar os efeitos significativos indicaram que as seguintes variáveis deveriam ser selecionadas para serem estudadas no Planejamento Composto Central, sendo elas: o tempo de lixiviação (t) e concentração de ácido sulfúrico (C). Através dos resultados obtidos pela otimização foi possível obter a condição ótima de lixiviação, representada pelos seguintes valores críticos: concentração da solução de ácido de 25,47 % e um tempo de lixiviação de 85,94 minutos. De acordo com o modelo, essa condição experimental deve fornecer uma resposta de 67,63 % de Fe2+ lixiviado. O modelo quadrático apresentou uma regressão significativa (p = 0,0007), indicando a existência de relação entre as variáveis. Entretanto, a falta de ajuste do modelo se mostrou significativa pela análise de variância. Analisando o gráfico de resíduos, pode-se concluir que o modelo não é tendencioso. Entretanto, os resíduos não apresentaram uma pequena magnitude em relação aos valores estimados, podendo esse ser o motivo pelo qual a falta de ajuste do modelo foi significativa. Por fim, foram realizados testes para precipitar o sulfato ferroso. Os resultados indicaram um rendimento do processo de obtenção de sulfato ferroso de 58,98 % em massa. A provável causa deste rendimento pode ser devido a perdas no processo de filtração. Acredita-se que o rendimento possa ser otimizado em processos industriais mais controlados e adaptados.

Introdução

Nas últimas décadas, o significativo aumento na geração de resíduos sólidos industriais fez com que fosse necessária uma mudança de percepção da indústria brasileira em relação ao seu padrão de produção. Tal constatação é amparada no fato de que, historicamente, é possível perceber que os resíduos sólidos industriais gerados no Brasil, em sua maioria, vêm sendo dispostos de maneira inadequada (IPEA, 2012).

Nesse sentido, no início da década de 1990 surgiu o conceito de Produção Mais Limpa (P + L). Trata-se de um conceito amplamente adotado, que pode ser definido como uma estratégia ambiental preventiva aplicada continuadamente a processos, produtos e serviços, visando não apenas aumentar a ecoeficiência do processo de produção, mas também reduzir os riscos à saúde e ao meio ambiente (PEREIRA; SANT’ANNA, 2012). De maneira geral, a aplicação do conceito de Produção Mais Limpa tem o intuito de atuar no processo de produção tornando-o mais eficiente, eliminando então as tecnologias conhecidas como “end of pipe”, que até então eram adotadas pelo modelo de controle corretivo. Esse modelo foi então substituído por requerer alta demanda de energia, mão de obra, materiais e capital (FREEMAN, 1998).

Com isso, iniciou-se um processo de transformação do sistema industrial em relação à sua visão sobre o gerenciamento de resíduos sólidos, buscando não mais tecnologias end of pipe, mas sim ações voltadas para minimizar a geração de resíduos sólidos nas diversas etapas do processo produtivo, sejam elas a partir de mudanças no processo produtivo (redução na fonte) ou até mesmo através de técnicas de recuperação (FREEMAN, 1998).

Nesse sentido, insere-se o conceito de Prevenção à Poluição (P2), ou também conhecida como “Redução na Fonte”, sendo criado pela Lei de Prevenção da Poluição de 1990 e pela Estratégia de Prevenção da Poluição da Agência dos Estados Unidos em 1991. A P2 trata-se de qualquer prática que reduza, elimine ou previna a poluição na fonte (HABICHT, 1992). Dentro desse conceito, insere-se uma hierarquia de gestão ambiental, na qual a redução na fonte é a primeira prioridade, seguida então da reciclagem, tratamento, e apenas em último caso, a disposição final (EPA, 2017).

Em decorrência desse cenário, a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), instituída pela Lei Nº 12.305 de 02 de agosto de 2010, estabeleceu uma ordem de prioridade para o gerenciamento de resíduos sólidos, sendo ela: “não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos” (BRASIL, 2010). A referida norma estabelece ainda como um de seus objetivos à adoção de padrões sustentáveis de produção.

Esse mesmo panorama vem sendo observado na indústria siderúrgica, uma vez que se trata de uma atividade que demanda quantidades expressivas de energia, água e materiais, de tal maneira que torna-se uma prioridade o reaproveitamento dos resíduos gerados, para que, dessa forma, a atividade não se torne inviável (CGEE, 2008). Dentre os resíduos gerados pela indústria siderurgia têm-se as carepas, escórias, particulados finos (pós), lamas e sucatas (SANTOS, 2013). De acordo com o mesmo autor, esses resíduos tem despertado o interesse de diversas pesquisas que buscam aplicações diversas para os mesmos, considerando que são gerados em elevadas quantidades e apresentam em sua composição altas concentrações de óxido de ferro e carbono.

Com isso, é possível verificar que 80,0 % desses resíduos são reaproveitados no próprio processo siderúrgico ou por terceiros, de tal modo que apenas 5,0 % são dispostos em aterros (IAB, 2012). Entre os resíduos que são reaproveitados citam-se os agregados siderúrgicos, que representam 60,0 % da geração total de resíduos siderúrgicos, sendo comercializados principalmente para produção de cimento e como base de estradas (IAB, 2012).

Por outro lado, as lamas de siderurgia (aciaria e alto forno) ainda apresentam um baixo reaproveitamento, acarretando no acúmulo de pilhas desse material nas dependências das usinas. As lamas de aciaria (lama grossa e lama fina) são resíduos gerados nos processos siderúrgicos formados por particulados finos removidos durante a etapa de lavagem de gases, sendo ricas em ferro (SANTOS, 2013). Segundo Lima (2014), as lama grossas de aciaria apresentam em sua composição 82,10 % de ferro total. A geração de lamas de siderurgia pode chegar a 5,0 % da geração total de resíduos na siderurgia (IAB, 2012), justificando a relevância de trabalhos que busquem desenvolver aplicações para o uso de tais resíduos.

Autores: Luisa Cardoso Maia; Thaís Soares Gonçalves e Cornélio de Freitas Carvalho.