Controle da Poluio Atmosfrica Alumnio Primrio
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAIS GERAISESCOLA DE
ENGENHARIAdepartamento de engenharia sanitria e ambientalesa 126
controle da poluio atmosfricaControle da Poluio Atmosfrica Alumnio
PrimrioHelena Penna TrivellatoLuiza Nunes RochaMarina Menicucci
Esteves de Castro
10 de junho de 2015
SUMRIO1Introduo22O processo produtivo32.1Matrias
primas32.2Processos de transformao3Minerao4Produo de
Alumina42.3Obteno de alumnio metlico52.4Consumo de energia73Formao
de poluentes atmosfricos73.1Fontes difusas73.2Fontes
pontuais74Tratamento dos gases e emisses84.1Opes viveis e
possveis84.2Opes recomendadas84.2.1Lavadores de gases a
seco84.2.2Lavadores de gases a mido104.2.1Filtro
manga124.2.2Precipitador
eletrosttico134.3Legislao155Dimensionamento175.1Lavador de
gs175.2Filtro manga206Projeto227Referncias Bibliogrficas24
IntroduoO alumnio o metal mais jovem usado em escala industrial,
produzido comercialmente h cerca de 150 anos. Hoje ocupa posio de
destaque entre os metais no ferrosos devido s suas caractersticas
fsico-qumicas, que permitem uma infinidade de aplicaes. As
propriedades fsicas tpicas do alumnio esto mostradas na Tabela
1.Tabela1 - Propriedades fsicas tpicas. Fonte: ABAL (2013).
O alumnio est presente em vrios segmentos da economia. As
aplicaes mais usuais do alumnio so em embalagens, transportes,
eletricidade e construo civil. Minas Gerais o estado pioneiro na
produo de alumnio primrio no Brasil, tendo sua primeira indstria
instalada em Ouro Preto, em 1940. O mapa a seguir apresenta a
localizao das principais minas e fbricas de alumina:
Figura 1 - Localizao das minas e fbricas no Brasil. Fonte: ABAL
(2013).O processo produtivoA obteno de alumnio metlico a partir do
minrio de bauxita chamada de produo de alumnio primrio, e o
processo que ser tratado neste trabalho. A fabricao de alumnio a
partir da reciclagem denominada produo de alumnio secundrio.
Matrias primasO alumnio no encontrado diretamente em estado metlico
na crosta terrestre. Sua obteno ocorre da minerao e beneficiamento
de bauxita, um minrio contendo xidos de alumnio hidratados e
impurezas como xidos de ferro, silcio e titnio. Para que a produo
seja economicamente vivel, o teor de xido de alumnio aproveitvel
deve ser em torno de 30%. Processos de transformaoOs processos para
a produo de alumnio primrio so: a minerao da bauxita; o refino para
obteno de alumina; a hidrlise para obteno de alumnio metlico.
MineraoO minrio de bauxita caracterstico de regies de clima
mediterrneo, tropical e subtropical e abundantemente encontrado na
frica, Amrica do Sul e Oceania. No Brasil, apesar do pioneirismo da
regio Sudeste, as maiores reservas esto na regio Norte. A minerao
geralmente realizada a cu aberto, j que o minrio pode ser
encontrado a cerca de 4m da superfcie. Produo de AluminaA produo de
alumina feita pelo Processo Bayer, composto por quatro etapas:
digesto, clarificao, precipitao e calcinao. A Figura 2 ilustra esse
processo.
Figura 2 - Processo BayerA bauxita inicialmente transportada at
os moinhos para ser fragmentada. Durante a moagem, so adicionadas
solues de cal e soda custica (NaOH), para formao de uma polpa de
bauxita, facilitando a moagem. A polpa de bauxita bombeada para
digestores, instalados em srie, onde submetida a temperatura e
presso elevadas, com finalidade de promover a extrao da alumina, na
forma de aluminato de sdio solvel.A polpa ento enviada para a etapa
de espessamento, onde o aluminato de sdio separado da lama, em uma
operao de decantao. So adicionados floculantes, com o objetivo de
aumentar a velocidade de decantao, bem como a porcentagem de slidos
na lama (underflow), e aumentar a clarificao do aluminato de sdio
sobrenadante (overflow). O overflow enviado para filtrao enquanto o
underflow do primeiro espessador bombeado para o seguinte e desse
para o prximo, at chegar ao ltimo, de onde bombeada para os filtros
a vcuo, para ser lavada, filtrada e ento reutilizada no
circuito.Aps a filtrao do licor proveniente do primeiro espessador,
ele enviado para expansores e trocadores de calor, com finalidade
de resfri-lo at a temperatura adequada para a precipitao de hidrato
de alumnio. Nesse passo, obtida uma soluo supersaturada de
aluminato de sdio, e nela adicionada uma carga de sementes
(hidratos), para induzir a precipitao de cristais de alumina
trihidratada. Aps a precipitao, a soluo filtrada e, em seguida, os
cristais so lavados para a remoo da soda custica residual.A prxima
etapa do processo a calcinao, para transformao da alumina
trihidratada em xido de alumnio. Nesta etapa, o hidrxido de alumnio
colocado em um forno rotativo, onde submetido a temperaturas
crescentes, que variam de 200C a cerca de 1100C. O aquecimento
obtido pela queima de leo combustvel.Obteno de alumnio metlicoA
obteno de alumnio metlico ocorre pelo processo Hall-Hroult. O
fluxograma global do processo mostrado a seguir, na Figura 3:
Figura 3 - Fluxograma do processo Hall-HroultO processo
inicia-se com a dissoluo da alumina pura em um banho de criolita
(Na3AlF6), em que so adicionados fluorita (CaF2) e um excesso de
fluoreto de alumnio (AlF3) para reduo da temperatura de fuso. Uma
corrente eltrica passada pelo eletrlito em baixa voltagem, de modo
que o banho eletroltico seja fundido em baixa tenso. A reao
eletroltica de produo de alumnio se processa em cubas eletrolticas,
como mostrado na Figura 4. A cuba eletroltica formada de carcaa em
ao recoberta por coque metalrgico e piche, sendo que o revestimento
da carcaa metlica funciona como catodo da clula eletroltica; uma
camada de tijolos refratrios, que funciona como isolante trmico;
bloco de carbono constitudo de uma mistura de coque e piche, que
funciona como anodo da clula eletroltica, ficando suspenso na cuba
por barras metlicas.
Figura 4 - Esquema de uma cuba eletrolticaA reao global do
processo eletroqumico que ocorre na cuba mostrada a seguir:Al2O3 +
3 C(s) 4 Al(l) + 3 CO2(g)Na eletrlise, os ons de alumnio migram
para o catodo, onde so reduzidos a alumnio metlico, enquanto o
oxignio liberado reage com o carbono do anodo, formando CO e CO2,
com predominncia para o CO2.A adio de alumina nas cubas feita
periodicamente por alimentadores, de acordo com as necessidades
operacionais. A concentrao ideal gira em torno de 2% a 6%. Altas
concentraes provocam uma deposio da alumina no dissolvida no catodo
da cuba, chamada de lama. Baixas concentraes de alumina, por sua
vez, ocasionam grande aumento de tenso. O efeito andico pode
ocasionar a combinao do carbono do anodo com o flor dissociado no
banho, formando compostos fluoretados de carbono (CF4 e C2F6), de
elevado potencial de efeito estufa.O alumnio metlico se deposita na
parte inferior da cuba, de onde retirado. O metal enviado para
fundio, onde so ajustadas a sua composio qumica e a forma fsica do
produto e ento, enviado para transformao mecnica, onde ser dada a
forma final.Consumo de energiaNo processo de minerao e no processo
Bayer, so consumidos leos combustveis. Para as cubas eletrolticas
do processo Hall-Hroult ocorre grande demanda de energia eltrica.
Os principais insumos para a produo so mostrados na tabela a
seguir:Tabela 2 - Insumos necessrios para a produo de 1t de alumnio
primrio. Fonte: ABAL (2013)
Formao de poluentes atmosfricosFontes difusasDurante o processo
de minerao da bauxita, so emitidos materiais particulados. Os
equipamentos utilizados no processo tambm emitem poluentes, que
variam de acordo com o combustvel utilizado e seu porte. Mecanismos
de controle de emisso podem ser aplicados para os sistemas de
transporte e pontos de transferncia de bauxita, evitando a
disperso.Fontes pontuaisNa etapa de minerao, os sistemas de
ventilao local exaustora permitem a coleta do material particulado
emitido e possibilitam o seu tratamento.As emisses gasosas geradas
nas etapas de tratamento do alumnio so captadas por chamins e, por
isso, passveis de tratamento. Tecnologias de preveno de emisses
tambm podem ser aplicadas. As principais emissoes provenientes da
producao da alumina sao formadas por material particulado e vapores
causticos. No processo Bayer so emitidos os seguintes poluentes:
material particulado (MP), monxido de carbono (CO), dixido de
carbono (CO2), xidos de enxofre (SOX),xidos de nitrognio (NOX),
hidrocarbonetos (HC).No processo Hall-Hroult so emitidos os
seguintes poluentes: monxido de carbono (CO), dixido de carbono
(CO2), compostos orgnicos volteis (COVs), xidos de enxofre (SOX),
fluoreto de alumnio (AlF3), fluoreto de clcio (CaF2), material
particulado (MP).Tratamento dos gases e emissesOpes viveis e
possveisDentre as opes para tratamento dos gases e emisses no
processo de produo de alumnio primrio podemos incluir os filtros de
manga, lavadores de gs a seco, lavadores midos, filtros
eletrostticos. A Tabela 3 mostra o monitoramento de efluentes
atmosfricos da empresa Novelis, no processo de produo do
alumnio.Tabela 3 - Monitoramento de efluentes atmosfricos pela
Novelis. Fonte: ALVES, 2011.
Opes recomendadasLavadores de gases a secoEsse equipamento opera
com um composto que tem a funo de remover as partculas introduzido
na forma de um gs ou em p. Esse composto se agrega s molculas dos
gases, impedindo sua liberao para a atmosfera. Os lavadores de
gases a seco funcionam pelo princpio de adsoro, no qual os gases
ficam retidos na superfcie do material slido. Eles so muito
utilizados para remoo de gases de natureza qumica cida, tais como
dixido de enxofre, cido clordrico e o cido fluordrico (HF). Os
adsorventes mais utilizados nestes lavadores so o hidrxido de clcio
(CaOH) ou a cal virgem (CaO), que so usualmente capturados
posteriormente em um filtro manga. uma alternativa interessante
quando leva-se em considerao a no gerao de efluentes lquidos, porm
a quantidade de resduos slidos gerados aumenta (DIP, 2004). A
Figura 5 mostra um exemplo de lavador de gs a seco.
Figura 5 - Lavador de gs a seco. Fonte: TAVMAC, 2015.No caso da
indstria de alumnio primrio, os lavadores de gases a seco so
utilizados nas instalaes de reduo de alumina para remover
principalmente o fluoreto gasoso emitido nas cubas eletrolticas,
utilizando a alumina como material adsorvente. A alumina usada nas
cubas entra em contato com os gases e, aps o tempo necessrio para a
reao, as emisses atmosfricas so enviadas para filtros de mangas, a
fim de se remover a alumina e outras partculas que se encontrem em
suspenso (principalmente fluoreto particulado). Esse processo no
gera efluentes lquidos e toda a alumina, e em seguida, utilizada no
processo de reduo, sendo a eficincia de remoo de fluoretos gasosos
maior do que 99%. De acordo com a ABAL (2013), os lavadores para
remoo de F podem ser de dois tipos: com injeo de alumina na
corrente gasosa ou por leito fluidizado de alumina com o fluxo
gasoso passando pelo leito. O primeiro tipo injeta a alumina em
dutos horizontais, sistemas Venturi ou dutos verticais, e como esse
contato rpido, a alumina recirculada de 2 a 6 vezes para garantir
uma boa eficincia de remoo. J no sistema de leito fluidizado,
utiliza-se o fluxo de gases contaminados da sala de cubas para
fluidizar a alumina e, com esse processo, ocorre uma adsoro
eficiente, sem necessidade de recirculao da alumina. Alguns fatores
que a ABAL (2013) cita como interferentes no processo de adsoro so
o tempo de contato dos gases com a alumina; a vazo de alimentao e a
rea superficial da alumina; teor de umidade e de sdio (que podem
beneficiar a adsoro qumica do HF, que cido); e a vazo de recirculao
(principalmente no lavador que utiliza a injeo). A grande vantagem
desse mtodo o tratamento das emisses com recuperao do F, diminuindo
os gastos com a criolita, soluo eletroltica do processo (Na3AlF6) e
a reduo considervel na gerao de resduos dos sistema de controle. Os
dois tipos de lavador a seco utilizam filtros de mangas para
remover a alumina reagida e outras partculas em suspenso no gs, aps
a passagem pelo leito fluidizado. Lavadores de gases a midoOs
lavadores de gs a mido so amplamente utilizados no processo Bayer.
Alm disso, so utilizados em pontos de emisses secundrias de uma
instalao de reduo de alumina. Essas, so as emisses que no so
coletadas pelo sistema de captura de controle primrio da cuba.
Quando o volume de emisses de uma instalao de reduo de alumina
excede a capacidade de recepo da bacia area onde o estabelecimento
de produo de alumnio primrio se localiza, justifica-se a instalao
de sistema de controle de emisses secundrias. Este sistema
secundrio opera em conjunto com um sistema de controle primrio,
para se reduzir a carga de emisses das linhas de cubas. O
tratamento dos gases coletados pelo sistema de controle secundrio
e, geralmente, feito por lavagem mida dos gases. Os lavadores midos
removem os contaminantes do processo e estes no retornam para a
cuba, gerando resduos que devem ser dispostos ou reciclados em
outros processos, de maneira ambientalmente adequada. De acordo com
a ABAL (2013), nos lavadores a seco, como todos os materiais
coletados retornam para o processo, so introduzidas impurezas no
alumnio produzido. Consequentemente, as linhas de cubas utilizando
lavadores midos podem produzir um alumnio de maior pureza. Dentre
os lavadores do tipo mido, os mais comuns so os lavadores do tipo
Venturi, como pode ser visto na Figura 6 e os lavadores de colunas,
que podem ser tanto de colunas como de pratos, mostrados na Figura
7.
7
Figura 6 - Lavador Venturi
Figura 7 - Torres de absoro
Os lavadores do tipo Venturi removem partculas que variam entre
5 e 0,5 m, incluindo as partculas respirveis. Os equipamentos deste
tipo apresentam uma seo que converge gradualmente, tornando-se
divergente posteriormente. Este estrangulamento tem como objetivo
fazer o gs fluir com uma velocidade elevada, desacelerando logo em
seguida. O lquido de lavagem injetado na garganta do Venturi,
formando gotculas que arrastam os poluentes. A gua utilizada no
sistema recirculada, passando por um processo de decantao antes de
ser bombeada para um novo ciclo de lavagem. J as gotculas contendo
o poluente passaro pelo processo de separao em um ciclone, de tal
forma que o ar que sai do ciclone passa por um condensador antes de
ser emitido para a atmosfera. A principal vantagem da utilizao de
lavadores do tipo Venturi a alta eficincia de remoo do material
particulado, mas requer um alto consumo de energia devido perda de
gua, alm do gasto de gua e gerao de efluentes lquidos, o que requer
uma etapa complementar de tratamento (DIP, 2004)No caso das torres
de absoro, a separao de um ou mais componentes em uma mistura
gasosa segue o mesmo princpio: o gs entra em contato com a gua, por
um tempo suficiente para que haja a solubilizao do mesmo.
Considerando a diferena de densidade entre as fases lquida e
gasosa, se faz necessria a utilizao de algum meio, ou dispositivo
de contato, que obrigue as fases a interagirem adequadamente, de
modo que o processo de absoro atinja os resultados esperados. Para
tanto, so normalmente utilizados industrialmente dois tipos de
colunas (torres) de absoro: as que possuem no seu interior um leito
de um material slido inerte por onde as fases percolam - colunas de
recheio (ou torres recheadas) e colunas de pratos (ou estgios),
semelhantes s tradicionalmente utilizadas em destilao (DIAS Jr. et
al., 2013). As eficincias de remoo de materiais particulados
bastante inferior quando comparado s observadas para os lavadores a
seco. Alm disso, os poluentes removidos no retornam para as cubas,
havendo a necessidade de uma disposio ambientalmente adequada para
os resduos gerados durante o processo.O monitoramento dos lavadores
de gs numa indstria de alumnio pode ser visto na Tabela 4.Tabela 4
- Monitoramento dos lavadores realizado pela ALCOA. Fonte: Adaptado
de ALVES (2011).
0. Filtro mangaNa indstria de alumnio, os filtros mangas so
utilizados em diversos pontos como um sistema de controle nos
locais onde so emitidos materiais particulados. Alguns desses
pontos so: a pulverizao e moagem de bauxita; nos tanques de
estocagem de alumina e nos sistemas de transferncia; nos processos
de moagem, peneiramento, transporte e estocagem de coque; na
descarga de carvo criolita; nos processos de refuso/ fundio do
alumnio, entre outros que variam de acordo com as instalaes das
diversas fbricas. A finalidade do filtro manga separar as partculas
existentes no fluxo de gases atravs da filtragem. O princpio de
funcionamento a introduo do ar contendo material particulado, no
corpo central do filtro, atravs de uma antecmara lateral, que
dimensionada com o objetivo de evitar o choque direto das partculas
com as mangas e de reduzir a velocidade do fluxo, permitindo a
precipitao do particulado com maior granulometria. O particulado
com menor granulometria conduzido ao interior do corpo central,
onde ele forado a passar pelas mangas de filtragem, nas quais o
material particulado em suspenso fica retido e o ar limpo sai do
filtro atravs de uma sada lateral. O particulado retido na
superfcie e nos poros dos fios forma um bolo que atua tambm como
meio filtrante. Para reduzir a resistncia ao fluxo o bolo deve ser
periodicamente desalojado. A limpeza do tecido feita atravs da
injeo automtica de ar comprimido atravs das mangas de filtragem,
provocando a desagregao do material particulado que estava
acumulado em sua superfcie externa. Esse material ser, ento,
recolhido na moega de recolhimento.Os filtros de manga podem operar
sob presses negativas ou positivas. O limitador da presso a perda
de carga atravs das mangas, uma vez que a descarga enviada
diretamente para a atmosfera. O uso de presso negativa mais comum,
impondo um dimensionamento exigente para o corpo que enclausura as
mangas, principalmente no que se refere a vedao (JMS EQUIPAMENTOS
INDUSTRIAIS, 2015).Os filtros de manga so usados para a separao do
material particulado do fluxo de ar via seca, com altssimas
eficincias de reteno. Os filtros caracterizam-se por manter
praticamente constante a concentrao de particulado nos gases
tratados a despeito das variaes nas condies de entrada. Concentrao
de sadas tpicas so inferiores a 50 mg/Nm3 e podem atingir valores
to baixos quanto 2 mg/Nm3 (JMS EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS,
2015).Considerando que uma grande gama de materiais est disponvel
para atender praticamente a todos os requisitos das mais diversas
aplicaes, a seleo da manga baseada em vrios fatores, incluindo as
variveis de processos, as propriedades das fibras e a temperatura
do gs exaurido.Precipitador eletrostticoNa indstria de Alumnio, o
precipitador eletrosttico pode ser utilizado para captar as emisses
de materiais particulados, SO2 e fluoretos, provenientes dos
calcinadores. Os calcinadores so usados para revolver a umidade da
alumina trihidratada, formando o xido de alumnio (alumina). Para a
produo de aluminas especiais, adicionado cloro ao calcinador com a
finalidade de diminuir o teor de sdio no produto final. Nos
calcinadores especiais, o teor de cloretos tambm deve ser
monitorado, alm do material particulado e SO2, provenientes dos
combustveis e da emisso de poeiras.O precipitador eletrosttico um
dispositivo de controle de partculas que utiliza foras eltricas
para remover as partculas da corrente de ar. O princpio de
funcionamento consiste no fornecimento de carga eltrica a partcula,
que ocorre atravs da ionizao do gs pelo efeito corona, por fim as
partculas ionizadas passam por um campo eltrico de modo que sua
velocidade de migrao eletrosttica possibilite sua coleta sobre as
placas aterradas, onde perdem as cargas e a camada de p formada
removida do sistema para posterior descarte. A taxa de migrao das
partculas depende do tamanho, da magnitude da carga na partcula, da
intensidade do campo eltrico e do fluxo gasoso (MEIRA,
2009).Algumas vantagens do precipitador eletrosttico so: opera em
elevada temperatura, atinge alta eficincia de coleta das partculas,
possui baixa perda de carga e baixo custo de manuteno (MEIRA,
2009).
Figura 8 Princpio de funcionamento do precipitador eletrostticoA
Tabela 5 mostra o monitoramento do filtro manga e do precipitador
eletrosttico em uma indstria de alumnio.Tabela 5 - Monitoramento do
filtro manga e do precipitador eletrosttico pela ALCOA. Fonte:
Adaptado de ALVES (2011).
LegislaoNa resoluo CONAMA N 382 de 2006 foram estabelecidos os
limites de emisso de poluentes atmosfricos considerando, de acordo
com o artigo 2, os seguintes critrios:I - o uso do limite de
emissoes e um dos instrumentos de controle ambiental, cuja
aplicacao deve ser associada a criterios de capacidade de suporte
do meio ambiente, ou seja, ao grau de saturacao da regiao onde se
encontra o empreendimento; II - o estabelecimento de limites de
emissao deve ter como base tecnologias ambientalmente adequadas,
abrangendo todas as fases, desde a concepcao, instalacao, operacao
e manutencao das unidades bem como o uso de materias primas e
insumos; III - adocao de tecnologias de controle de emissao de
poluentes atmosfericos tecnica e economicamente viaveis e
acessiveis e ja desenvolvidas em escala que permitam sua aplicacao
pratica; IV - possibilidade de diferenciacao dos limites de
emissao, em funcao do porte, localizacao e especificidades das
fontes de emissao, bem como das caracteristicas, carga e efeitos
dos poluentes liberados; e V - informacoes tecnicas e mensuracoes
de emissoes efetuadas no Pais bem como o levantamento bibliografico
do que esta sendo praticado no Brasil e no exterior em termos de
fabricacao e uso de equipamentos, assim como exigencias dos orgaos
ambientais licenciadores. A resoluo N 436 de 2011 complementa as
Resolues n 05/1989 e n 382/2006 e estabelece os limites mximos de
emisso de poluentes atmosfricos para fontes fixas instaladas ou com
pedido de licena de instalao anteriores a 02 de janeiro de 2007. As
Tabelas 6 e 7 mostram os padres de emisso para uma unidade mdia em
cada etapa do processo de produo de alumnio primrio, de acordo com
a CONAMA 382/ 2006 e pela CONAMA 436/ 2011, respectivamente. Para
as fontes no listadas nas tabelas, o COPAM 11, 1986 estabelece um
padro de emisso de material particulado 150mg/Nm e
SO2=2500mg/Nm.Tabela 6 - Padro de lanamento de acordo com a CONAMA
382/ 2006.Fonte de emisso/unidade de medidaMPFluoreto Total
Forno de calcinao de hidrato/kg/t de alumina produzida2N.A.
Sala de cubas(1)/kg/t de alumnio produzido4,81,1
Forno de cozimento de anodo /kg/t equivalente de
alumnio0,20,15
Tabela 7 - Padro de lanamento de acordo com a CONAMA 436/
2011.
DimensionamentoLavador de gsPara este trabalho, escolheu-se a
realizao do projeto de um lavador de gs mido de tipo Venturi. Os
lavadores a mido so amplamente utilizados no processo Bayer. O
autor Licht (1988) prope um mtodo geral para o projeto de lavadores
tipo Venturi que consta dos seguintes passos: 1. Seleciona-se, na
faixa de valores usualmente utilizados, um par de valores para
QL/QG e Vgarg; 2. Com base nestes valores calcula-se o dimetro
Sauter das gotas de gua Dd;3. Para o valor selecionado de Vgarg e o
valor calculado de Dd calcula-se ReD1 e CD1.
A expresso anterior a equao de Schiller & Naumann, vlida na
faixa de valores: 0,5 < Rep< 3; 4. Utilizando os valores
determinados no ponto 3, calcula-se, ento:
5. Seleciona-se uma dimenso de partcula dpi e o valor do fator
de Cunningham Cci calculado;6. Para esta partcula, calcula-se:
7. Seleciona-se um valor de L (comprimento adimensional da
garganta; recomenda-se assumir L = 2-3), calcula-se ento o
comprimento da garganta lgarg e ugarg;
Onde o valor de X calcula-se como :
8. Em seguida, calcula-se a penetrao Pti (Yung et al.,
1978);
9. necessrio repetir os passos 5-7 para diferentes dimenses de
partculas;10. Calcula-se a eficincia total de separao;11. Repetir
todos os clculos para diferentes valores de QL/QG e/ou Vgarg.
Considerar tambm outros valores para L e para ugarg;12. Por fim,
determina-se o comprimento da garganta e a queda de presso
total.
Custo de lavador de gs a mido:O livro Controle Da Poluio do Ar
Na Indstria Aucareira de Silva (2000), Na apresenta dados
aproximados de custos de lavadores de gs, obtidos por consulta a
vrios fabricantes brasileiros e estrangeiros para a aplicao
especfica em caldeiras para bagao. Tais valores no incluem os
custos de montagem. O material de fabricao do lavador tipo torre de
nebulizao ao carbono, enquanto o lavador tipo Venturi construdo de
ao inox. A Figura 9 mostra um grfico do custo aproximado desses
lavadores de gs.
Figura 9 - Custo aproximado de lavadores de gs tipo torre de
nebulizao e Venturi. Fonte: (SILVA, 2000).
Parmetros para projeto:Dentre os parmetros importantes para
projeto, destaca-se a escolha do solvente para uso nos lavadores de
gs a mido. essencial escolher um solvente com baixa presso de
vapor, com baixa corrosividade, reduzida viscosidade e baixo custo.
Alm disso, a solubilidade do gs deve ser alta, de forma que a
quantidade requerida de solvente no seja to elevada. A tabela
abaixo sumariza tais parmetros.Tabela 8 - Escolha do solvente para
lavadores midos
Filtro manga1) Velocidade de filtraoEsse parmetro uma varivel
importante no processo de filtrao de gases, pois est diretamente
relacionado com o tempo necessrio para a filtrao, o desgaste do
tecido e a profundidade que o material particulado consegue
penetrar no tecido. Juntamente com o mtodo de limpeza, a velocidade
de filtrao determina as dimenses do filtro.Os valores de velocidade
recomendados so de 0,5 a 10 cm/s (SANTINI, 2011). O tempo de
filtrao inversamente proporcional a velocidade de filtrao, portanto
altas velocidades de filtrao levam a um tempo curto, porm com alta
penetrao de partculas no tecido, o que dificultaria a remoo da
torta, alm de aumentar a queda de presso durante a filtrao e aps a
remoo da torta.2) Escolha do meio filtranteO tipo de meio filtrante
a ser utilizado depende das caractersticas (temperatura, umidade,
alcalinidade e acidez) do gs transportador, das caractersticas das
partculas a serem filtradas (concentrao, distribuio de tamanhos,
abrasividade), do tipo de limpeza a ser utilizado, do custo e da
disponibilidade (SANTINI, 2011). A Figura 10 mostra a comparao do
tempo de vida til de um filtro manga mal e bem dimensionado. A
Tabela 9 mostra as temperaturas de trabalho e agentes qumicos
agressivos ao material das mangas.
Figura 10 Comparao genrica entre mangas mal e bem dimensionados.
Fonte: (SANTINI, 2011)
Tabela 9 - Temperatura de trabalho e agentes qumicos agressivos
ao material das mangas. Fonte: (SANTINI, 2011)
3) Determinao da vazo e rea de filtraoPara o dimensionamento do
filtro manga, deve ser realizado a caracterizao do material
particulado, a determinao do tipo de limpeza a ser usado no
equipamento e no meio filtrante. A velocidade de exausto definida
com base no catlogo fornecido pelo fabricante dos exaustores.A vazo
definida pela equao abaixo.
Q= vazo de ar (m3/s)Vat = velocidade do ar na seo transversal do
sistema de exausto (m/s) Ad = rea da secao transversal do sistema
de exaustao (m2) A rea filtrante encontrada pela equao abaixo:
Sendo a rea da manga igual a:
Onde, D = Diametro da mangaL = Comprimento da mangaO nmero de
mangas necessrio para a filtrao dado por:
Projeto O presente projeto foi feito a partir de dados da Alcoa
Alumnio S.A. Capacidade produtiva: 110.000 toneladas por ano de
alumnio primrio. Localizao: Poos de Caldas, Minas Gerais. A partir
do monitoramento semestral de material particulado (MP) nos
reatores de leito fluidizado, o grfico abaixo mostra a emisso de
material particulado gerado no processo de reduo eletroltica.
Figura 11 - Emissao de material particulado nos reatores de
leito fluidizado. Fonte: (ALVES, 2011) Emisso mxima de material
particulado: 0,36 kg MP/ t alumnio. Considerando as caractersticas
do material particulado, o tipo de limpeza automtica por meio de
jatos de ar comprimido e outras caractersticas, foi definido que o
filtro manga ter as caractersticas descritas na figura 12 e formato
circular.
Figura 12 Dados do filtro. Fonte: (ALVES, 2011)
Foi considerado um comprimento de 5200 mm (5,2 m) e altura de
5300 mm (5,3 m). Portanto, Ad ser 27,56 m2 A velocidade do ar na
seo transversal do sistema de exausto (m/s) considerada: 10 cm/s
(0,1 m/s). Recomendados valores entre 0,5 a 10 cm/s (SANTINI,
2011). = 27,56 m2 x 0,1 m/s = 2,756 m3/s = 0,162 m x 3,14 x 5,3 m/
4 = 0,107 m2 = 2,756 /0,107 = 25,76 m2
Referncias Bibliogrficas
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