Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/36666
Type: Tese
Title: Comportamento dos elementos-traço (arsênio, cádmio, chumbo, cloro, cobre, mercúrio e níquel) no processo de sinterização de minério de ferro
Other Titles: Behavior of trace elements (arsenic, cadmium, lead, chlorine, copper, mercury and nickel) in an iron ore pilot sintering process
Authors: Lucas Ladeira Lau
First Advisor: Maurício Covcevich Bagatini
First Referee: Leandro Rocha Lemos
Second Referee: Flávio de Castro Dutra
Third Referee: Júnia Soares Alexandrino
metadata.dc.contributor.referee4: Maycon Athayde
Abstract: As questões relacionadas aos impactos ambientais provocados pela indústria têm se tornado mais relevante a cada dia, levando a maiores restrições nas legislações ambientais. A indústria siderúrgica, notadamente conhecida pela sua elevada geração de poluentes atmosféricos, deposita especial atenção no controle desse tipo de emissão. Dentre as emissões que têm obtido atenção nas legislações modernas estão os elementos-traço, devido ao relevante impacto causado por tais poluentes ao meio ambiente e à saúde humana. Neste cenário, a presente tese avaliou o comportamento dos elementos-traço no processo de sinterização piloto de minério de ferro através de balanço de massa e análise de gás, realizados em ensaio em planta piloto de sinterização, embasando e contextualizando os resultados com o conhecimento disponível na literatura. Observou-se três comportamentos distintos entre os elementos-traço. Alguns elementos permanecem majoritariamente no estado sólido durante o processo, como é o caso do cobre e do níquel. Outros elementos-traço volatilizam parcialmente e recondensam ao longo do sistema de exaustão dos gases, como o cádmio, o chumbo e o arsênio. Já o mercúrio e o cloro volatilizam e são emitidos ainda na forma gasosa. No presente estudo identificou-se que os principais fatores que afetam a emissão dos elementos-traço são as características físicas e químicas dos insumos, as condições do processo e os mecanismos de controle de emissão adotados. Embora nem sempre seja possível, a escolha de insumos com baixa concentração de elementos-traço tem impacto direto nas emissões. Insumos com menor teor de cloro possuem impacto positivo na redução das emissões de alguns elementos-traço, como cobre, níquel e arsênio, devido à formação de cloretos. Do ponto de vista do processo, ainda que diversos outros parâmetros precisem ser considerados, uma menor temperatura de queima, uma atmosfera menos oxidante e menor presença de cloretos e sulfetos reduzem a volatilização e, consequentemente, a emissão dos elementos-traço. Por fim, a escolha adequada das tecnologias de abatimento das emissões possui forte impacto na emissão destes elementos. Por meio de um revisão bibliográfica extensa identificou-se que embora tecnologias específicas para controle de elementos-traço não sejam usuais, a maior parte dos elementos podem ser retidos em equipamentos com alta eficiência no controle das emissões de materiais particulados finos. Os elementos com maior tendência a serem emitidos na forma gasosa são mais difíceis de serem retidos com as tecnologias convencionais, sendo necessários o uso de técnicas alternativas, como o uso de adsorventes para a captura destes elementos.
Abstract: The issues related to the environmental impacts caused by the industry have become more relevant every day, leading to greater restrictions in environmental legislation. The steel industry, notably known for its high generation of air pollutants, pays special attention to the control of this type of emission. Trace elements are among the pollutants that have received attention in modern legislation, due to the relevant impact caused by such pollutants on the environment and human health. In this scenario, this thesis evaluated the behavior of the trace elements in a pilot iron ore sintering process through mass balance and gas analysis, carried out in a test at a pilot sintering plant, basing and contextualizing the results with the knowledge available in literature. Three distinct behaviors were observed between the trace elements. Some elements remain mostly in the solid state during the process, such as copper and nickel. Other trace elements partially volatilize and recondense along the exhaust gas system, such as cadmium, lead and arsenic. Mercury and chlorine volatilize and are emitted in gaseous form. In the present study, it was identified that the main factors that affect the behavior of the trace elements are the physical and chemical characteristics of the inputs, the process conditions and the emission control mechanisms adopted. Although it is not always possible, the choice of raw materials with a low concentration of trace elements has a direct impact on emissions. It has also been shown that raw materials with less chlorine content have a positive impact on reducing emissions of some trace elements, such as copper, nickel and arsenic. From the process, in general, a lower burning temperature, a less oxidizing atmosphere and less presence of chlorides and sulfides reduce volatilization and, consequently, the emission of trace elements. Finally, the appropriate choice of air pollution control devices has a strong impact on the emission of these elements. Through an extensive bibliographic review it was identified that although specific technologies for the control of trace elements are not usual, most elements can be retained in equipment with high efficiency in controlling the emissions of fine particulate materials. The elements most likely to be emitted in gaseous form are more difficult to be retained with conventional technologies, requiring the use of alternative techniques, such as the use of adsorbents to capture these elements.
Subject: Engenharia metalúrgica
Metalurgia extrativa
Ar - Poluição
Elementos traços
Metais pesados
Sinterização
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/36666
Issue Date: 29-Oct-2020
metadata.dc.description.embargo: 29-Oct-2021
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