Avaliação em laboratório de agentes supressores de poeira

Projeto da Samarco avalia potenciais agentes químicos supressores de poeira de material particulado

Os impactos causados pela concentração de material particulado acima dos limites estabelecidos pela legislação são a perda da visibilidade, alteração da qualidade do ar, danos à flora e fauna e efeitos na saúde humana. No caso de processos industriais, como na Samarco Mineração, um dos controles da emissão de particulados em fontes difusas é a utilização de supressores químicos com objetivo de reduzir emissões visíveis durante o manuseio de pelotas.

Os equipamentos utilizados no projeto foram disco piloto de pelotamento, estufa, betoneira e analisador de concentração de partículas. Foram coletadas amostras no cortador das usinas de pelotização para composição de dois lotes de pelotas a serem aspergidas pelos supressores em solução com água. Dentre os produtos testados nesta metodologia que apresentaram bons resultados, destacou-se a glicerina, pelo seu desempenho técnico e baixo custo no mercado. Foi possível uma expressiva economia de desembolso com a adoção desse novo insumo supressor de poeira.

Os poluentes mais frequentes e que causam mais efeitos adversos ao meio ambiente são dióxido de enxofre (SO₂), material particulado (MP), monóxido de carbono (CO), ozônio (O₃) e dióxido de nitrogênio (NO₂). O material particulado, poluente abordado nesse trabalho, é uma complexa mistura de partículas sólidas e líquidas, emitidas por fontes poluidoras primárias (naturais ou antropogênicas) ou secundárias (formadas na atmosfera). As fontes poluidoras naturais de material particulado podem ser também classificadas como pontuais (ex.: chaminés) ou difusas (ex.: abrasão e impacto de granulados durante seu manuseio, erosão eólica, queimadas etc.).

Trabalho visou identificar agentes químicos supressores de poeira causada durante manuseio de pelotas

Os impactos causados pelas concentrações de material particulado acima dos limites estabelecidos pela legislação ocasionam a perda da visibilidade, alteração da qualidade do ar, danos à flora e à fauna e efeitos nocivos à saúde humana.

No caso de processos industriais, como na Samarco Mineração, o controle da emissão de particulados em fontes pontuais se dá através de equipamentos que permitem a filtragem dos gases emitidos nos fornos de pelotização através de precipitadores eletrostáticos e pelos coletores de pó nos chutes de transferências dos transportadores de correia. Já em fontes difusas (ou fugitivas), aquelas geradas nas operações de empilhamento, recuperação e embarque de navios, são utilizadas várias formas de controle, como a aspersão de água, cinturão verde, Wind Fence, aspersão de pilha e enclausuramento de pontos de transferência.

Outro controle para esse tipo de fonte emissora é a utilização de supressores químicos, como atendimento à condicionante de Licença de Operação da Samarco, LO 417/10, com o objetivo de reduzir emissões visíveis durante o manuseio de pelotas.

Desta forma, para realizar um controle de qualidade desse processo e aumentar a eficiência, foi realizada uma bateria de testes com produtos de fornecedores distintos a fim de avaliar potenciais agentes supressores de poeira.

Os produtos testados foram polímeros e co-polímeros (acetato, vinílico, acrílico e etileno), hidrocarbonetos aditivados e a glicerina.

As amostras foram coletadas nos cortadores das usinas, de modo a se compor dois lotes de pelotas. O lote foi homogeneizado, quarteado e dele retirado uma amostra para teste de tamboramento.

A amostra de pelotas já homogeneizada foi colocada em estufa por 80 minutos para que as pelotas atingissem uma temperatura de 150 ± 10ºC. Após ser retirada da estufa, a amostra foi peneirada e transferida para o disco que possui rotação de 7 rpm. A dosagem e diluição foram definidas e a solução preparada foi proporcional ao tamanho da amostra a ser maquiada. A solução foi inserida em uma pistola de ar comprimido com pressão de linha 3,0 kgf/cm2. Antes de iniciar a aspersão, foi medida a temperatura da amostra.

Desta forma, foi realizada, primeiramente, uma aspersão com água simulando a adição de coating no processo e, posteriormente, a aspersão da solução sobre as pelotas em rolagem com a pistola de ar comprimido e jato aberto, em movimentos longitudinais (para cima e para baixo) a uma distância de 20 cm em relação à amostra.

Os equipamentos utilizados foram uma betoneira, que simula a queda da pelota dos chutes (emissão de particulado por abrasão), uma mangueira acoplada na betoneira e o analisador de concentração de partículas E-Sampler.

A emissão de poeira ocorre durante as etapas mais severas de manuseio das pelotas, que são a queda nos chutes de transferências dos transportadores de correia, pilha, porão do navio e atrito das pelotas com a roda de pá da recuperadora.

O somatório de tempo que as pelotas estão sujeitas a emitir particulado por abrasão durante todo o percurso é inferior a dois minutos.

As referências utilizadas para os testes foram pelotas sem água (cor rosa) e o supressor de poeira utilizado atualmente, Supressor A (cor amarela). Toda emissão acumulada igual ou superior à obtida com o uso do Supressor A é uma situação indesejável e, assim, os produtos que geraram tais emissões não foram considerados para as próximas etapas. Portanto apenas os produtos D, E, F, H, I, J e L poderiam ser recomendados para a próxima etapa.

No entanto, além dos resultados gerados, também foi considerado o custo com os supressores de poeira. Desta forma, o Supressor E (glicerina) foi o objeto de estudo e submetido a novos testes.

Nessa nova etapa do estudo, buscou-se maior representação da situação industrial, considerando também a umidade real das pelotas no pátio. A referência adotada, então, foi a emissão de particulados obtida com a pelota úmida. O tempo de observação foi estendido até 10 minutos, para verificar a evolução do comportamento da glicerina diante da emissão inicial de fumaça.

A glicerina, nos dois primeiros minutos do teste, apresentou elevada emissão de particulado, conforme os estudos preliminares. Após este tempo, a emissão caiu drasticamente, apresentando melhor resultado que o supressor A.

Observou-se que a mudança de comportamento da glicerina, nas duas dosagens ocorria sempre no mesmo momento. O único parâmetro que mudava significativamente durante os testes era a temperatura. Outra constatação foi a de que maior dosagem de glicerina gerava maior emissão inicial. Diante disto, para comprovar a interferência da temperatura no insumo foi realizado um teste termogravimétrico (TGA).

A análise de TGA determinou a real temperatura para o teste do insumo supressor glicerina. Observou-se que, acima de 50°C, ocorria uma perda de massa que poderia ser medida como particulado pelo equipamento E-Sampler e, com isso, gerar uma falsa interpretação dos resultados.

Diante desta situação, para ratificar o resultado obtido na análise de TGA, foi aquecida uma solução com a glicerina a uma temperatura acima de 50°C. Os resultados mostraram que a fumaça gerada estava sendo detectado pelo analisador E-Sampler, o que dificultava a interpretação dos resultados.

Com base nas informações do efeito da temperatura e da dosagem, foi elaborado um novo teste com a glicerina. Utilizou-se, então, uma dosagem de 100g/ton, mantendo-se a temperatura das pelotas, durante a aspersão em 100ºC, mas, realizando a medição de particulados somente após a temperatura baixar naturalmente para 50°C.

A amostra foi dividida em quatro alíquotas iguais para testes: sem água, com água, glicerina 100g/t e Supressor A.

A linha preta refere-se ao desempenho da pelota sem tratamento (sem água e sem polímero). A linha vermelha refere-se aos resultados da pelota apenas com água definida como padrão (quantidade necessária para acrescentar 2,2% de umidade na pelota). A linha azul é o desempenho do Supressor A, e a linha verde é a glicerina.

O insumo glicerina testado apresentou resultados muito bons, pois os valores ficaram abaixo da amostra com água determinada como padrão e similar ao supresor A.

Além de ser uma prática sustentável, por dar uma destinação nobre ao subproduto de outro processo industrial, sua utilização representou uma expressiva economia de desembolso com insumo supressor de poeira na Samarco, da ordem de milhões de reais.

Conheça os autores do projeto

Flaviani Marculano Marchesi – Engenheira Metalurgista, laboratorista química. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Adilson Bernardo da Silva – Engenheiro Ambiental, Chefe de Equipe. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

José Geraldo Pereira – Engenheiro de Minas, Engenheiro de Processo da Gerência de Engenharia de Processo, Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Thiago Marchezi Doellinger – Engenheiro Metalurgista, Chefe de Departamento. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Adriano Marchezi – Técnico em Química, Laboratorista Físico Metalúrgico. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Anderson Pedruzzi – Técnico em Metalurgia, Técnico de Processo. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Grasiel Freire – Graduando em Engenharia de Produção, Laboratorista Físico-Metalúrgico. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

João Luis Moreira – Engenheiro Metalurgista, Laboratorista Físico-Metalúrgico. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Jenifer Carvalho – Graduanda em Engenharia de Produção, Estagiária da Gerência de Engenharia de Processo, Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Antônio Carlos Silva – Engenheiro de Minas, Analista de Meio Ambiente. Samarco Mineração, Unidade de Ponta Ubu (ES).

Leia a íntegra do trabalho “Avaliação em laboratório de agentes supressores de poeira”.

Fonte: Revista Minérios & Minerales