CARACTERIZAÇÃO DE AGREGADO DE ESCÓRIA SIDERÚRGICA PARA UTILIZAÇÃO EM ARGAMASSA E CONCRETO

CARACTERIZAÇÃO DE AGREGADO DE ESCÓRIA SIDERÚRGICA PARA UTILIZAÇÃO EM ARGAMASSA E CONCRETO

Gabriel Heckler-Piedadea; Berenice Martins Toralles-Carbonarib

aBolsista de Inclusão Social da Fundação Araucária. Graduando em Engenharia Civil da Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Paraná, Brazil. (43)9625-1481, [e-mail]

bProfª Drª Associada C do Departamento de Construção Civil da Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Paraná, Brazil. (43)3371-4649, [e-mail]

RESUMO

O Brasil é o 13º maior exportador de aço do mundo (IABR, 2013b). A produção deste material gera aproximadamente 600 kg de resíduos e coprodutos a cada tonelada produzida. Um dos coprodutos gerados é a escória siderúrgica. Esta escória é coproduto da fusão de sucatas metálicas. O presente estudo tem como objetivo a caracterização do agregado de escória siderúrgica, obtido na fabricação do aço utilizando forno de arco elétrico (EAF). Foram obtidas a massa específica, massa unitária, absorção de água, granulometria e determinação de material pulverulento. Com base nos resultados obtidos e comparados com o agregado de origem natural, observou-se que a escória possui uma massa específica elevada e um valor de absorção de água superior quando comparado ao agregado natural. Quanto à granulometria, embora neste estudo o mesmo seja utilizado como agregado miúdo, sua curva granulométrica se assemelha a de uma brita 9,5 mm a 12,5 mm. Quanto ao material pulverulento, o mesmo possui um valor semelhante ao do agregado natural.

Palavras-chave: Escória siderúrgica. Coproduto. Caracterização. Agregado.

1. INTRODUÇÃO

A preocupação com a utilização de recursos naturais e o desenvolvimento sustentável estão em voga nos últimos anos, e isto se estende a geração de resíduos e coprodutos nos processos industriais.

Reduzir, Reutilizar e Reciclar são palavras de ordem nos dias de hoje. Graças a estes 3 R’s, busca-se o reaproveitamento de todo material que antes seria considerado “descarte”.

O aço é um produto com diversas aplicações cotidianas como na construção civil, utilidades domésticas, transporte, embalagens e recipientes, energia, agricultura e bens de capital (IABR, 2013a; 2013d). Sendo que, o processo de fabricação gera resíduos e coprodutos. Um dos coprodutos gerados neste processo é a escória siderúrgica.

Esta escória é um coproduto obtido durante a fabricação do aço, pois possui valor agregado. Dentre as aplicações que agregam valor, destacam-se: correção de pH do solo, contenção de encostas, fabricação de fertilizantes fosfatados, recuperação paisagística, lastro ferroviário, recuperação de vias em geral, e as de alto-forno para a fabricação de cimento e lã mineral. (CCABR, 2013a).

Atualmente, se buscam novas aplicações para este material, como proteção radiológica e substituição parcial ou total do agregado em concreto e argamassa. Para a viabilização destas aplicações se faz necessário o estudo de caracterização deste material.

Neste trabalho realizou-se a caracterização do agregado miúdo de escória de aciaria de forno de arco elétrico, analisando a granulometria, a massa específica, a massa unitária, o teor de material pulverulento e a absorção de água.

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Agregados Convencionais

Os agregados são frequentemente considerados materiais de enchimento inerte, não sendo dada muita atenção ao seu possível efeito nas propriedades do concreto mesmo este ocupando entre 60 e 80 por cento do volume do mesmo. Porém estes podem influenciar na resistência, estabilidade dimensional e durabilidade do concreto endurecido, além de terem papel fundamental na determinação do custo e da trabalhabilidade das misturas de concreto (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Na Tabela 1 estão expostos valores de massa específica, massa unitária, absorção e material pulverulento do agregado miúdo convencional (areia média), que será utilizado como referência no presente estudo.

Tabela 1 - Massas Específica e Unitária, Absorção média de água e Material Pulverulento do agregado miúdo convencional.

Massa Específica (g/cm³)	Massa Unitária (g/cm³)	Absorção (%)	Material Pulverulento (%)
2,6 – 2,7	1,3 – 1,75	0,55	2,00

Fonte: Mehta e Monteiro (2008); Fontana (2012).

2.2. Geração das Escórias de Aciaria

Existem três processos de fabricação de aço, sendo estes caracterizados de acordo com o forno de refino empregado, que são: o Siemens-Martin (OH – Open Hearth), o conversor a oxigênio (LD – Linz Donawitz ou BOF – Blast Oxygen Furnace) e o Forno de Arco Elétrico (EAF – Electric Arc Furnace), sendo os dois últimos mais utilizados atualmente. (OLIVEIRA, 2006).

Na Figura 1 estão exemplificados dois processos de produção de aço, que são o Conversor a Oxigênio LD e o Forno de Arco Elétrico (EAF).

[pic 1]

Figura 1 - Fluxo simplificado de produção de aço bruto.

Fonte: IABR (2013c).

Nos processos siderúrgicos são gerados quatro diferentes tipos de resíduos e coprodutos ordenados de acordo com a quantidade gerada, do maior para o menor, que são: escórias siderúrgicas, refratários, areias de fundição e carepas de laminação. As escórias siderúrgicas, objeto deste estudo, variam em características e composições devido à diversidade de técnicas e processos de fabricação de ferro, aço e fundições (CAÑAS, 2012).

A escória siderúrgica utilizada nesta pesquisa é obtida durante a fabricação de aço empregando o EAF. Sua escória é chama escória de refino oxidante e é produzida durante a carga sólida, com a cal adicionada, e pela descarburação com oxigênio do aço em estado líquido, provocando a oxidação dos diversos elementos presentes no forno (MASUERO et. al., 2004).

O refino do aço ocorre em três etapas. A primeira etapa corresponde ao período de oxidação. Pelo fato de o aço ser duas vezes mais denso que a escória líquida, a uma temperatura de 1650°C, esta última flutua na superfície do aço líquido. Terminada a fusão, o forno é basculado e o aço é escorrido. Logo após o forno é basculado para o lado oposto, onde a escória líquida é escorrida para um leito de escória e se solidifica. O produto deste processo é a escória negra, ou escória oxidada. Na etapa posterior é produzida a escória branca (escória reduzida) e por último a composição do aço é ajustada. Geralmente são geradas, para cada tonelada de aço líquido, cerca de 135 kg de escórias negras (120 kg – 150 kg) e 55 kg de escórias brancas (40 kg – 70 kg) (MASUERO et. al., 2004; CORREIA et. al., 2008; CAÑAS, 2012).