Lixiviação de escórias de soldagem a arco submerso visando à recuperação dos óxidos de alumínio e titânio

• Main Author: Raquel Annoni
• Other Authors: Marcelo Borges Mansur
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2011
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8MSGJY

=== Nowadays, more than 10 thousand tons of submerged arc welding slags are produced by year in Brazil. This solid waste, generally qualified as acid, neutral or basic according to the welding flux used on the welding process, can be classified as a waste class II, non-inert, according to the Brazilian environmental laws, and it is frequently disposed in landfills. Until this moment, there is no applicable recycling process for this type of waste, and as a palliative way, according to research found on the literature, it can be reused as part of the raw material necessary for producing new welding fluxes or as constituents of building materials. However, this reuse as raw materials for new welding fluxes is very difficult to carry out in a real production plant and more than that, it does not represent an expressive economic saving since the most expensive raw materials for the welding flux production are not present in the slag. Moreover, both landfill disposal and the slag inclusion into building materials imply in metallic value loses. This waste has considerable amount of aluminum and titanium as well as other metals, suggesting the evaluation of hydrometallurgical routes for its treatment. So, the present research work aimed (i) the chemical, mineralogical and morphological characterization of the slags, and (ii) slag leaching using different strategies, varying parameters like type and concentration of the leaching agent (acid and basic), fusion as pre-treatment with different reagents, temperature, sequential operation, addition of oxidizing and reductant agents and others. Evaluating the results it was found that acid submerged arc welding slags have approximately 14% of Al and 10% of Ti, while neutral ones have 12% of Al and 1% of Ti and they are possibly formed by simple oxides and also by other more complex phases, like spinels. The best aluminum extraction were achieved after 2h of leaching, H2SO4 6M solution, 80oC temperature, solid:liquid ratio 1:40g/mL, when 80% of the aluminum was recovered. The best titanium extraction was 31% and it was achieved after 2h of leaching, H2SO4 6M solution, 80oC temperature, solid:liquid ratio 1:40g/mL === Atualmente, mais de 10 mil toneladas de escórias de soldagem a arco submerso (ESAS) são geradas por ano no Brasil. Esse resíduo, normalmente qualificado como ácido, neutro ou básico, a depender da composição do fluxo utilizado no processo de soldagem, é classificado como resíduo classe II, não-inerte, sendo normalmente disposto em aterros sanitários. Não há até o momento um processo de reciclagem para esse resíduo, que pode, como paliativo, e de acordo com pesquisas encontradas na literatura, ser reaproveitado para fabricação de novos fluxos ou incorporado a materiais de construção. Porém, sua reutilização como matéria-prima para fabricação de novos fluxos, além de difícil implementação em escala industrial, não apresenta expressiva vantagem econômica, uma vez que as matérias-primas mais caras dos fluxos não podem mais ser encontradas nas escórias. Ademais, tanto a disposição em aterro quanto a sua incorporação em outros materiais implicam perda de seus valores metálicos. Como esse resíduo apresenta teores consideráveis de alumínio e de titânio, além de outros metais, vislumbra-se avaliar o uso de rotas hidrometalúrgicas para o seu tratamento. Assim, neste trabalho, foram avaliadas (i) a caracterização química, mineralógica e morfológica das ESAS e (ii) a lixiviação das ESAS, empregando-se diferentes estratégias de operação e variando-se parâmetros, como tipo e concentração de agente lixiviante (ácidos e básicos) e pré-tratamento por fusão, utilizando-se diferentes reagentes, temperatura, operação sequencial, presença de agentes oxidantes e redutores, dentre outros aspectos. Como resultado, pode-se dizer que as ESAS ácidas possuem aproximadamente 14% de Al e 10% de Ti, enquanto as neutras possuem 12% de Al e 1% de Ti e são compostas muito provavelmente por óxidos simples e também por outras fases mais complexas, como espinélios. Os melhores resultados para extração do alumínio foram encontrados após 2h de reação, em solução de H2SO4 6M, temperatura 80oC, relação sólido:líquido 1:40g/mL, escórias ácidas fundidas com NaCl+C, em que a recuperação foi de 80%. A melhor extração de titânio, em que 31% foram solubilizados, foi obtida após 2h de reação, em solução de H2SO4 6M, temperatura 80oC, relação sólido:líquido 1:40g/mL e escórias ácidas fundidas com NaCl+Fe