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APROVEITAMENTO DA ESCÓRIA DE ALTO-FORNO, DO MUNICÍPIO DE
MARABÁ, COMO MATÉRIA-PRIMA PARA FABRICAÇÃO DE MATERIAL CERÂMICO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁCAMPUS DE MARABÁ
FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS E MEIO AMBIENTE
DISCENTE: ANA CARLA DE MELO MOREIRAORIENTADOR: PROF. MSC. ALEXANDRE BURIL DE MACEDOCO-ORIENADOR: PROF. MSC. DENILSON DA SILVA COSTA
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INTRODUÇÃO
Localização da área de estudo
O parque siderúrgico
A produção do ferro-gusa e da escória
Questão ambientais
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INTRODUÇÃO
Localização da área de estudo
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INTRODUÇÃO
O parque siderúrgico
Figura 2 - Complexo Siderúrgico de Marabá.Fonte: Costa e Silva (2008).
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INTRODUÇÃO
A produção do ferro-gusa e da escória
Fonte: Costa e Filho (2004)
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INTRODUÇÃO
A produção do ferro-gusa e da escória
Fonte: http://www.cdn.com.br/cdnportal/comunicacaocorporativa_saladeimprensa_interna.aspx?conteudo=2004
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INTRODUÇÃO
Questão ambiental
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OBJETIVOS
Descrever os possíveis impactos ambientais causados pelos rejeitos de indústria;
Analisar experimentalmente o processo de fabricação de material cerâmico utilizando escória de alto-forno e argila como matérias-primas;
Desenvolver tecnologias alternativas que possibilitem
reciclar escória; Planejar os experimentos e analisar os resultados,
estatisticamente.
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MATERIAIS E MÉTODOS
MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA
CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA
PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³
CURVA DE SECAGEM
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA
QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS
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MATERIAIS E MÉTODOS
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MATERIAIS E MÉTODOS
MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA
CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA
PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³
CURVA DE SECAGEM
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA
QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
CURVA DE SECAGEM (PONTO CENTRAL)
t (min)
M /
M0
0,972
0,976
0,980
0,984
0,988
0,992
0,996
1,000
0 50 100 150 200 250 300 350
Perda de massa em função do tempo na temperatura de 100 graus Celsius.
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MATERIAIS E MÉTODOS
MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA
CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA
PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³
CURVA DE SECAGEM
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA
QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS
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MATERIAIS E MÉTODOS
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
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MATERIAIS E MÉTODOS
MATÉRIAS-PRIMAS: ESCÓRIA E ARGILA
CONFORMAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA
PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL 2³
CURVA DE SECAGEM
DETERMINAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE
SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA
QUEIMA DOS CORPOS DE PROVA
DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS(IPT e Santos, 1989)
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA ARGILA
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA ESCÓRIA
nível mais baixo (-1) 63,5m (-200 +270) nível mais alto (+1) 127m (-100 +150)ponto central (0) 89,5m (-150 +200)
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ANÁLISE DOS RESULTADOS ATRAVÉS DO PROJETO FATORIAL COMPLETO (2³)
Matriz de experimentos com os resultados das Variáveis de resposta
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ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
Matriz de experimentos com os resultados das Variáveis de resposta
NÃO HOUVE BOA REPRODUTIBILIDAD
E
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ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
EFEITOS ESTIMADOS
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GRÁFICO DE BARRAS (DIAGRAMA DE PARETO)
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
Efeitos Estimados
0,0160297
-0,194494
0,6753855
-1,01949
-2,00051
7,522213
p = 0,10
X 1X 3
X 1X 2
X 2X 3
Temperatura(X 3 )
Diâmetro(X 1 )
Proporção(X 2 )
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Gráfico de barras dos efeitos individuais e combinados para TRF
LIMITE DE REJEIÇÃO DO TESTE DE HIPÓTESE NULA PARA 90% DE CONFIANÇA
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ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA)
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
R² % de variações experimentais que podem ser explicadas pela análise de regressão.
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GRÁFICO EM PAPEL DE PROBABILIDADE NORMAL
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
Gráfico dos efeitos em papel de probabilidade normal para a resposta TRF
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OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
COEFICIENTES DE REGRESSÃO MÚLTIPLA PARA TRF
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OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
Comparação entre os valores preditos pelo modelo e os valores experimentais para a resposta TRF
Valores Observados
Val
ores
Pre
dito
s
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
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OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
Distribuição dos resíduos para a resposta TRF
Valores Preditos
Res
íduo
s
-12
-8
-4
0
4
8
12
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
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OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
Superfície de resposta para TRF em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da Proporção de Escória (X2)
47,162 51,213 55,263 59,313 63,364 67,414 71,465 75,515 79,566 83,616 above
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OBTENÇÃO E ANÁLISE DO MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA TRF
Superfície de resposta para TRF em função da temperatura de secagem (X3) e da Proporção de Escória (X2)
47,005 50,638 54,271 57,904 61,538 65,171 68,804 72,437 76,070 79,703 above
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EFEITOS ESTIMADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
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GRÁFICO DE BARRAS (DIAGRAMA DE PARETO)
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
Efeitos Estimados
0,3096299
1,176594
1,57292
-2,06833
-2,53896
-13,859
p = 0,10
X 2 X 3
X 1 X 3
X 1 X 2
Temperatura(X 3 )
Diâmetro(X 1 )
Proporção(X 2 )
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16
LIMITE DE REJEIÇÃO DO TESTE DE HIPÓTESE NULA PARA 90% DE CONFIANÇA
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ANÁLISE DE VARIÂNICA (ANOVA)
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
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GRÁFICO EM PAPEL DE PROBABILIDADE NORMAL
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
Gráfico dos efeitos em papel de probabilidade normal para a resposta AA
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
COEFICIENTES DE REGRESSÃO MÚTIPLA PARA AA
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
Distribuição dos resíduos para a resposta AA
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
Superfície de resposta para AA em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da Proporção de Escória (X2)
18,822 19,123 19,424 19,725 20,026 20,327 20,628 20,929 21,229 21,530 above
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
Superfície de resposta para AA em função da temperatura de secagem (X3) e do Diâmetro Médio das Partículas (X1).
19,756 19,840 19,925 20,009 20,094 20,179 20,263 20,348 20,432 20,517 above
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA AA
Superfície de resposta para AA em função da Proporção de Escória (X2) e da temperatura de secagem (X3)
18,734 19,026 19,318 19,610 19,903 20,195 20,487 20,779 21,072 21,364 above
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ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
EFEITOS ESTIMADOS
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ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
Gráfico de barras dos efeitos individuais e combinados para MEA
Efeitos Estimados
0,2886751
0,2886751
0,2886751
1,443376
2,598076
8,371579
p = 0,10
X 2X 3
X 1X 3
X 1X 2
Temperatura(X 3 )
Diâmetro(X 1 )
Proporção(X 2 )
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
GRÁFICO DE BARRAS (DIAGRAMA DE PARETO)LIMITE DE REJEIÇÃO DO TESTE DE HIPÓTESE NULA PARA 90% DE CONFIANÇA
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ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
ANÁLISE DE VARIÂNICA (ANOVA)
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GRÁFICO EM PAPEL DE PROBABILIDADE NORMAL
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
Gráfico dos efeitos em papel de probabilidade normal para a resposta MEA
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
COEFICIENTES DE REGRESSÃO MÚLTIPLA PARA MEA
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
Comparação entre os valores preditos pelo modelo e os valores experimentais para a resposta MEA
Valores Observados
Val
ores
Pre
dito
s
1,60
1,62
1,64
1,66
1,68
1,70
1,72
1,74
1,76
1,78
1,60 1,62 1,64 1,66 1,68 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
Distribuição dos resíduos para a variável de resposta MEA
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
Superfície de resposta para MEA em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da Proporção de Escória (X2)
1,645 1,654 1,662 1,671 1,679 1,688 1,697 1,705 1,714 1,723 above
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MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
Superfície de resposta para MEA em função do Diâmetro Médio das Partículas (X1) e da temperatura de secagem (X3)
1,669 1,673 1,676 1,679 1,682 1,685 1,689 1,692 1,695 1,698 above
Page 47
MODELO ESTATÍSTICO
ANÁLISE DOS RESULTADOS PARA A VARIÁVEL DE RESPOSTA MEA
Superfície de resposta para MEA em função da Proporção de Escória (X2) e da temperatura de secagem (X3)
1,649 1,657 1,664 1,672 1,680 1,688 1,695 1,703 1,711 1,719 above
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
Na temperatura de secagem de 100º C, Diâmetro Médio das Partículas de 89,5 m e 35% de escória, o tempo de 120 minutos é suficiente para alcançar o equilíbrio, pois a umidade foi inferior a 0,1%;
Na característica Tensão de Ruptura à Flexão (TRF), observou-se um aumento crescente com o teor de escória;
Observou-se uma diminuição da resposta Absorção de Água (AA), com o aumento do
Diâmetro Médio das Partículas, teor de escória e temperatura de secagem; O aumento do Diâmetro Médio das Partículas e teor de escória proporcionam
aumento da Massa Específica Aparente (MEA) do material cerâmico; Os modelos preditivos obtidos podem ser, satisfatoriamente, usados para estimar os
valores das respostas para as faixas utilizadas neste trabalho; O uso controlado de escória misturado à argila para fabricação de produtos
cerâmicos é tecnicamente viável, demonstrando também viabilidade para ser uma alternativa eficiente na transformação de estéril de risco em subproduto.