5.2.1. Determinação do teor de Nitreto de Alumínio (AlN) na borra de alumínio
Para que a metodologia desenvolvida para a análise quantitativa de Nitreto de Alumínio fosse validada, foram realizados 5 testes seguidos no eudiômetro. No primeiro teste, foi utilizada uma massa de 2,9981 gramas de borra bruta e 100ml de água. Somente após 300 minutos a leitura no eudiômetro foi completamente estabilizada, conforme mostra a Figura 5.1.
Figura 5. 1 – Leituras realizadas no eudiômetro para verificar a porcentagem de Nitreto de
Alumínio na borra de alumínio - Primeira análise.
Percebeu-se que se o mesmo teste fosse realizado com uma massa de borra menor, gastar-se- ia menos tempo para que a leitura se estabilizasse. Devido a este fato, os outros quatro experimentos foram realizados com uma massa média de 1,5 gramas e 50ml de água. No experimento número 2, foram utilizadas 1,5519 gramas de borra sem tratamento com 50ml de água, as medidas são mostradas na Figura 5.2.
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Figura 5. 2 - Leituras realizadas no eudiômetro para verificar a porcentagem de Nitreto de Alumínio na borra de alumínio - Segunda análise.
No ensaio número 3, Figura 5.3, foram utilizadas 1,5327 gramas de borra e 50ml de água.
Figura 5. 3 - Leituras realizadas no eudiômetro para verificar a porcentagem de Nitreto de Alumínio na borra de alumínio - Terceira análise.
No 4° ensaio, conforme mostra a Figura 5.4, foi utilizada a massa de 1,5106 gramas de borra bruta e 50ml de água deionizada.
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Figura 5. 4 - Leituras realizadas no eudiômetro para verificar a porcentagem de Nitreto de Alumínio na borra de alumínio - Quarta análise.
Por fim, no ensaio número 5 conforme mostra o Figura 5.5, a massa de borra foi 1,5128 gramas e 50ml de água.
Figura 5. 5 - Leituras realizadas no eudiômetro para verificar a porcentagem de Nitreto de Alumínio na borra de alumínio - Quinta análise.
Com as leituras de resfriamento, ou seja, condições normais de temperatura e pressão, realizou-se o cálculo com a fórmula (4.15) desenvolvida para verificar a porcentagem de Nitreto de Alumínio. Os resultados seguem na Tabela V.7.
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Tabela V. 7 - Porcentagem de AlN encontrada nas amostras de borra de alumínio.
Massa (g) Leitura (cm) %AlN
2,9981 4,8 4,66
1,5519 2,6 4,87
1,5327 3,0 5,69
1,5106 2,7 5,20
1,5128 2,7 5,19
Os resultados mostrados na Tabela V.7 de borra de alumínio, puderam comprovar o método adotado inclusive com uma boa reprodutibilidade dos mesmos. Chegou-se à faixa de 4,66 a 5,69% de AlN na borra utilizada pela Solvi Insumos. Porém, essa porcentagem pode variar dependendo da fonte da matéria-prima. (FILLETI, 2007)
5.2.2. Testes para criação do método de inertização
O teste realizado para se verificar a melhor proporção água-borra no processo de inertização mostrou que menores quantidades de água adicionadas na borra tornavam a mistura muito espessa, dificultando a liberação de gases da mistura para o ambiente e também a possibilidade de que em escala industrial a mistura muito espessa dificultasse canalização do material caso fosse preciso na planta industrial. Portanto, após dicussões com técnicos e engenheiros da empresa, decidiu-se adotar a proporção de 60% de água e 40% de borra para o processo de inertização.
Para que se chegasse à melhor temperatura inicial da água para que se adicione a borra e o melhor tempo, foram realizados testes em escala laboratorial onde se pôde constatar que temperaturas altas e muito tempo de aquecimento fizeram a mistura transbordar da panela, adotou-se então a temperatura inicial da água para que pudesse ser colocada a borra de 60°C com um tempo de aquecimento de 10 minutos, sempre controlando para que a mistura não ultrapassasse em torno de 110°C.
Após este aquecimento da mistura, chegou-se a um intervalo de tempo para que a inertização fosse completada.
5.2.3. Análise do alumínio metálico presente na água utilizada na inertização
Para que se comprovasse que não houve perda de alumínio metálico pela água de inertização, uma amostra de água foi levada ao laboratório da Aperam, onde passou por uma análise no
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ICP e apresentou 17,5 mg/L de Alumínio metálico, o que representa uma fração muito baixa (inferior a 0,07%) comparando com o alumínio total presente na borra. Porém, a Portaria nº 518/2004 do Ministério da Saúde estabelece que o padrão de aceitação para consumo humano é de 0,2mg/l. Logo, deve-se realizar um tratamento nesta água para posterior descarte.
5.2.4. Análise dos teores de alumínio metálico em diferentes tratamentos da borra inertizada
Confirmada a metodologia de inertização da borra, de análise da porcentagem de Nitreto de Alumínio e a baixa quantidade de alumínio metálico perdida na água de inertização, foi realizada novamente a análise de alumínio metálico na borra inertizada. Conforme já citado, houve significativa perda de alumínio metálico.
Devido a este fato, optou-se por aquecer a borra próximo ao seu ponto de fusão (660°C) para que o alumínio metálico fosse recuperado do hodróxido de alumínio formado na reação com a água.
Foram realizados dois aquecimentos, uma a 110°C na estufa e a 450°C na mufla até sua completa secagem, tais leituras foram repetidas 5 vezes. Além disso, anteriormente foi realizada a medida de alumínio metálico na borra bruta, ou seja, antes de passar pelo processo
de inertização para comparação. As Tabelas V.8, V.9 e V.10 mostram os resultados obtidos.
Tabela V. 8 - Resultado da análise do teor de alumínio na borra bruta (sem tratamento).
Massa (g) Leitura (cm) %Al0
1,5069 14,2 19,3
1,5095 15,0 20,4
1,5059 14,0 19,0
1,509 14,3 19,4
1,5116 15,2 20,6
Tabela V. 9 - Resultado da análise do teor de alumínio na borra inertizada e aquecida a 110°C
Massa (g) Leitura (cm) %Al0
1,5381 15,5 20,6
1,5044 13,8 18,8
1,5049 13,3 18,1
1,5369 14,6 19,5
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Tabela V. 10 - Resultado da análise do teor de alumínio na borra inertizada e aquecida a 450°C
Massa (g) Leitura (cm) %Al0
1,5381 15,5 20,6
1,515 14,2 19,2
1,5095 13,8 18,7
1,5071 13,6 18,5
1,5024 14,6 19,9
Pode-se concluir que o alumínio é praticamente todo recuperado e o tratamento da borra de alumínio proposto neste trabalho é adequado. De acordo com os ensaios, a temperatura ideal seria em torno de 110°C devido a menos demanda térmica.