Plasma termico para recuperação de insumos de valor em escorias e residuos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Godoy, Paulo Henrique de
Data de Publicação: 2001
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1592233
Resumo: Orientadores : Carlos Kenichi Suzuki, Roberto Nunes Szente
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spelling Plasma termico para recuperação de insumos de valor em escorias e residuosEscória (Metalurgia)ResíduosSilícioPlasma de alta temperaturaEletrometalurgiaReciclagem - IndústriaOrientadores : Carlos Kenichi Suzuki, Roberto Nunes SzenteTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Este trabalho trata da aplicação do plasma térmico na recuperação de materiais valiosos ainda presente em escórias e resíduos, como é o caso do silício metalúrgico contido em escórias. Esse processo pode ser estendido para outros materiais, como por exemplo o alumínio e o níquel contido em escórias. Para a realização dos ensaios práticos de reciclagem de escória, foi projetado e construido um reator fechado, em escala laboratorial, com uma tocha de plasma de arco transferido operando com plasma de gás inerte como fonte de energia. Além do aparato de reciclagem, foi desenvolvida uma metodologia analítica para o conhecimento das fases presentes na escória e principalmente da quantificação de silício metálico livre, unindo técnicas de análise estrutural como a Difração de Raios-X (DRX), analise química por Fluorescência de Raios-X (FRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Tal procedimento analítico realizado com as escórias de silício foi estendido para as amostras de silício recuperado e outros resíduos tratados por plasma, como por exemplo resíduo hospitalar e lodo de galvanoplastia inertizados. Os estudos de caracterização realizados em escória da produção de silício, indicam que o teor de silício metálico livre é de cerca de 25%. O processo de recuperação de silício obteve 98,7% de eficiência na recuperação de silício metálico da matriz de escória, com pureza de aproximadamente 98,2%. O ferro, quando presente em altas concentrações na escória, tende a formar compostos estáveis com o silício (silicetos), que embora não sejam recuperáveis, acabam por se constituir em contaminação para o material final. A caracterização do lixo hospitalar tratado por plasma indicou a presença de duas fases na matriz vitro-cerâmica: Ronita e nefeline. O lodo galvânico inertizado por plasma constitui-se principalmente de magnésio, silício e cálcio, arranjados na forma cristalina como três fases principais: Forsterita (Silicato de magnésio); Monticelita (Silicato de cálcio/magnésio); e Carbonato de Cálcio. O processo desenvolvido, pode ser considerado limpo, ou seja, o processo não acrescenta contaminantes no material nem no meio ambiente. Este processo, aliado a outras técnicas de purificação, melhora a qualidade do material resultante sem poluição e com menor gasto de energia. Para o caso de resíduo hospitalar e lodo de galvanoplastia, a compreensão da microestrutura é importante para que estes materiais possam ter outras finalidades mais nobres além do uso em construção civil, como será visto neste trabalhoAbstract: The present research work makes use of thermal plasma for recovering valuable materials in slags and wastes. The main objective to reclaim is silicon metal present in slags, but this process can be extended to other materiais like aluminum (aluminum dross) and nickel (slags). A lab-scale reactor was built to carry out the experimental studies, consisting of a closed hearth and a transferred are torch as an energy source operating with inert gas. A characterization methodology was also developed in order to understand the crystalline phases present in slags but mainly the silicon metal content in slag. This methodology consists of a combining use of well-established techniques: X-ray Fluorescence (chemical analysis), Scanning Electron Microscopy (distribution of phases and microanalysis), and X-ray Difftaction (crystalline phases). This characterization methodology was extended to recovered silicon metal ftom slags and to other plasma treated wastes such as medical waste and electroplating sludge. The characterized slags in the present work point to about 25% of silicon metal present in slags. The recycling process attained 98,7% of silicon recovering and the result metal has a purity of 98,2%. Iron presence normally is found bonded to silicon forming non-recovering substances (silicides), consisting in contamination of the recovered silicon metal (higher the iron content, higher the contamination of the silicon recovered ftom slags). The characterization of the ceramic matrix obtained ftom medical waste treated by plasma indicates the presence of only two crystalline phases: Rhonite and Nepheline. The ceramic matrix obtained ftom electroplating sludge treated by plasma are constituted basica1ly of magnesium, silicon, and calcium arranged in three crystalline phases: Forsterite (magnesium silicate), Monticelite (ca1cium, magnesium silicate) and ca1cium carbonate. The developed process has no toxic gaseous emissions and the tapped silicon metal has no further metallic contaminants. If other techniques were combined to this recycling process, the purity of tapped silicon can be further improved, with no pollution and less energy consumption. In the case of other wastes, the microstructure understanding is important in order to reuse these materials in more advanced processes or at least get an improvement on the commercial valueDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia Mecânica[s.n.]Suzuki, Carlos Kenichi, 1945-Szente, Roberto NunesCapocchi, José Deodoro TraniMachida, MunemasaAltemani, Carlos Alberto CarrascoIerardi, Maria Clara FilippiniUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação não informadoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASGodoy, Paulo Henrique de20012001-12-18T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf117 p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1592233GODOY, Paulo Henrique de. Plasma termico para recuperação de insumos de valor em escorias e residuos. 2001. 117 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Campinas, SP. 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