DESENVOLVIMENTO DE EQUIPAMENTO DE SEPARAÇÃO DE ÓXIDO/ALUMÍNIO NA INDÚSTRIA DE FUNDIÇÃO

DESENVOLVIMENTO DE EQUIPAMENTO DE SEPARAÇÃO DE ÓXIDO/ALUMÍNIO NA INDÚSTRIA DE FUNDIÇÃO

Valcimar de Souza OLIVEIRA¹, Denise A. Nascimento2, Thales, Luan  

2Universidade Federal de Roraima, email: [e-mail]

¹Aluno do Curso de Engenharia Mecânica, UNINORTE – LAUREATE. E-mail: [e-mail]

RESUMO         

A indústria de fundição do alumínio possui alguns desafios devido algumas características da liga que causam reações que devem ser controladas. Durante o processo de fundição ocorre a oxidação da liga por meio do contato do alumínio fundido com o ar ambiente. Os filmes de óxidos que se formam sobre a superfície do metal fundido devem ser retirados durante a limpeza dos fornos para que não haja contaminação da liga a ser utilizada na produção de peças. Analisando o processo de fundição de uma metalúrgica do polo industrial de Manaus, verificamos que durante a limpeza dos fornos é utilizado um utensílio metálico para remoção da escória, que traz consigo um elevado teor de alumínio ocasionado pelo arraste mecânico causado pela ferramenta. Devido a empresa em questão não dispor de recursos para recuperação do alumínio metálico contido na escória, a mesma é destinada à outra instituição que realizada o beneficiamento através do processo de refusão da escória e extração do alumínio. O elevado índice de perdas no processo devido o descarte da escória, gera consideráveis danos financeiros a instituição, refletido diretamente no custo de fabricação dos produtos. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um equipamento para atuar na extração do alumínio metálico contido nas escórias, e consequentemente reduzir as perdas no processo. A concepção do equipamento foi escolhida através de uma metodologia de desenvolvimento de produtos, que possibilitou a definição da especificação do projeto, que conta com uma coifa de recebimento e separação da escória por meio da vibração ocasionada por motovibradores instalados em suas extremidades, seguido por uma gaveta lingoteira responsável pelo armazenamento do metal após a solidificação e carros de apoio/translado dos recipientes.

PALAVRAS-CHAVE: Fundição, Alumínio, Escórias, Separador.

ABSTRACT

The aluminum smelting industry has some challenges due to some alloy characteristics that cause reactions that must be controlled. During the casting process the oxidation of the alloy occurs through the contact of the molten aluminum with the ambient air. The oxide films that form on the surface of the molten metal must be removed during the cleaning of the furnaces to start a new casting cycle. Analyzing the foundry process of a metallurgical plant in Manaus industrial pole, we verified that during the cleaning of the furnaces a metallic squeegee is used to remove the slag, which brings with it a high aluminum content caused by the mechanical drag caused by the tool. Due to the fact that the company in question does not have resources to recover the metallic aluminum contained in the slag, it is destined for the other institution that carried out the refining process. The devaluation of the metal as a result of the discharge of the slag, generates considerable losses to the institution, reflected directly in the cost of manufacturing the products. In this way, the present work had as objective to develop an equipment to act in the extraction of the metallic aluminum content contained in the slag, and consequently to reduce the losses in the process. The design of the equipment was chosen through a methodology of product development, which enabled the definition of the project specification, which has a receiving and separation coil of the slag through the shaking caused by the vibrators installed at its ends, followed by a Drawer which is responsible for the storage of the metal after solidification and support / transfer cars for the containers.

KEY-WORDS: Foundry, Aluminum, Slag, Separator.

1. INTRODUÇÃO

A fundição é um processo industrial fundamental para a produção de artigos de metal. No entanto, apesar dos avanços tecnológicos, esse processo ainda apresenta alguns desafios relacionados às perdas provenientes da oxidação da liga, ocasionando a formação de filmes de óxidos (escórias), sobre a superfície do metal fundido, sendo necessário a realização da limpeza da liga antes do transporte para produção de peças. A formação de escória é inerente ao processo de fundição de alumínio, sendo os fatores de geração relacionados à qualidade da liga utilizada, dos parâmetros do processo de fusão, remoção e transporte do alumínio líquido. Geralmente, escória retirada é enviada a outras instituições que realizam sua reciclagem e destinam os demais resíduos a outras aplicações.

As escórias podem ser classificadas em três tipos: branca, preta e saltcake (KULIK; DALEY, 1990; TENÓRIO, 1996). A tabela 1 apresenta a composição química dos principais tipos de escória encontrados no processo de obtenção do alumínio:

Tabela 1 – Composição química dos principais tipos de escória encontrados no processo de obtenção do alumínio [pic 1]

Fonte: Guidelines and Definitions, By-Products of Aluminum melting process.

A composição química desta camada depende basicamente da liga que está sendo produzida e da manipulação das matérias-primas necessárias para o processo, mas basicamente a escória é composta por óxido de alumínio (25 a 30%), alumínio metálico (65 a 75%), carbeto de alumínio (2 e 3%), nitreto de alumínio (3 a 5%), óxido de ferro (0,5 a 2%) e óxido de silício (0,5 e 1,5%). (Guia técnico do alumínio – ABAL, 2007).

A ABAL estima cerca de 500 empresas que atuam diretamente na indústria (produtores, transformadores, recicladores e consumidores). Desse total, cinco empresas são produtoras de alumínio primário, as demais atuam nas outras etapas da cadeia produtiva-mineração, refinaria, transformação e reciclagem/produção de ligas (ABAL,2016). Em 2010 o consumo mundial de alumínio foi de 40 milhões de toneladas, estima-se que para o ano de 2020 esse consumo seja de 70 milhões de toneladas (ABAL, 2012).

A escória retirada dos fornos fusores traz consigo um elevado teor de alumínio, ocasionado pelo arraste mecânico da ferramenta e pelo aprisionamento de partículas do metal no interior do corpo esponjoso formado pela segregação dos óxidos e outras impurezas. De acordo com as análises realizadas no processo, em média 6% do metal introduzido nos fornos para fundição, saem em forma de escória (Custos MFA, 2019). A cada limpeza realizada nos fornos são retiradas em média 800kg de escória de alumínio, gerando um volume mensal de aproximadamente 35 toneladas que são destinadas à venda para outra instituição. O descarte do alumínio presente na escória representa um considerável prejuízo financeiro à instituição em função da desvalorização de 81% no valor de venda do material, equivalente a R$ 402.141,93 por mês (Custos MFA, 2019).