Baixe Produção de metais: fornos, controle e gestão de resíduos e outras Esquemas em PDF para Materiais, somente na Docsity!
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RESUMO
O presente documento de referência sobre as melhores técnicas disponíveis na indústria de metais não ferrosos reflecte o intercâmbio de informações levado a efeito em conformidade com o Artigo 16 (2) da Directiva 96/61/CE do Conselho. Este documento deve ser visto à luz do prefácio, no qual são descritos os objectivos do documento e a sua aplicação.
Para tratar de uma área tão complexa como a da produção de metais não ferrosos, foi adoptada uma abordagem com a qual se pretende englobar, num só documento, a produção de metais obtidos tanto a partir de matérias-primas primárias como a partir de matérias-primas secundárias e tratar dos metais em 10 grupos. Esses grupos são:
- Cobre (incluindo Sn e Be) e suas ligas.
- Alumínio.
- Zinco, chumbo e cádmio, (+ Sb, Bi, In, Ge, Ga, As, Se, Te).
- Metais preciosos.
- Mercúrio.
- Metais refractários.
- Ferro-ligas
- Metais alcalinos e alcalino-terrosos.
- Níquel e cobalto.
- Carbono e grafite.
A produção de carbono e grafite foi também incluída num grupo separado, porquanto muitos desses processos estão associados à fusão redutora do alumínio primário. Os processos de ustulação e sinterização de minérios e concentrados e de produção de alumina foram também incluídos nestes grupos, onde aplicável. A exploração mineira e o tratamento dos minérios nas minas não são objecto do presente documento.
As informações constantes deste documento são apresentadas em doze capítulos, que abrangem: informações de carácter geral no capítulo 1, processos comuns no capítulo 2 e, seguidamente, processos metalúrgicos de produção de dez grupos de metais nos capítulos 3 a 12. O capítulo 13 apresenta as conclusões e as recomendações. Também se incluem anexos que incidem nos custos e regulamentações internacionais. Os processos comuns, relativos ao Capítulo 2, estão divididos da seguinte maneira:
- Utilização do capítulo – instalações complexas.
- Utilização e apresentação de dados relativos às emissões.
- Gestão, concepção e formação.
- Recepção, armazenagem e manuseamento das matérias-primas.
- Processamento prévio e tratamento prévio das matérias-primas e transferência para os processos de produção.
- Processos de produção de metais – tipos de fornos e técnicas de controlo dos processos.
- Recolha de gases e técnicas de tratamento de redução de poluentes atmosféricos.
- Tratamento de efluentes e reutilização da água.
- Minimização, reciclagem e tratamento dos resíduos do processo (incluindo subprodutos e resíduos).
- Recuperação de energia e de calor residual.
- Questões relacionadas com os efeitos colaterais.
- Ruído e vibrações.
- Odores.
- Aspectos relacionados com a segurança.
- Desactivação.
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Cada um dos capítulos 2 a 12 inclui secções relativas aos processos e técnicas aplicados, aos níveis actuais de consumo e emissão, às tecnicas a considerar na determinação das melhores técnicas disponíveis e às conclusões sobre as melhores técnicas disponíveis. No que diz respeito ao capítulo 2, apenas são tiradas conclusões sobre as melhores técnicas disponíveis relativamente ao manuseamento e à armazenagem dos materiais, ao controlo do processo, à recolha e tratamento de redução de gases, à eliminação de dioxinas, à recuperação de dióxido de enxofre, ao tratamento de redução de mercúrio e ao tratamento de efluentes/reutilização da água. Devem consultar-se as conclusões sobre as melhores técnicas disponíveis contidas em todos estes capítulos, tendo em vista uma compreensão total desta matéria.
1. Indústria dos Metais Não Ferrosos
NA UE são produzidos, pelo menos, 42 metais não ferrosos mais ferro-ligas, carbono e grafite, os quais são utilizados em múltiplas aplicações relativas às indústrias metalúrgica, química, da construção, dos transportes e de produção/transmissão de electricidade. Por exemplo, o cobre de elevada pureza é essencial para a produção e distribuição de electricidade e pequenas quantidades de níquel, ou o uso de metais refractários permite melhorar as propriedades de resistência à corrosão ou outras propriedades do aço. Estes metais também são usados em muitos desenvolvimentos de tecnologias de ponta, em particular nas indústrias da defesa, informática, electrónica e telecomunicações.
Os metais não-ferrosos são produzidos a partir de uma grande variedade de matérias-primas primárias e secundárias. As matérias-primas primárias são extraídas de minérios que são explorados e submetidos a um tratamento subsequente, antes de serem objecto de um processamento metalúrgico para produzir o metal bruto. O tratamento dos minérios é normalmente levado a cabo na proximidade das minas. As matérias-primas secundárias são sucatas e resíduos nativos e podem também ser submetidas a um tratamento prévio para remover os materiais de recobrimento.
Na Europa, os jazigos minerais que contêm metais em concentrações viáveis têm vindo a ser progressivamente esgotados, restando já poucas fontes nativas. A maior parte dos concentrados é importada de diversas fontes espalhadas por todo o mundo.
A reciclagem constitui uma componente importante do abastecimento de matérias-primas de vários metais. O cobre, o alumínio, o chumbo, o zinco, os metais preciosos e os metais refractários, entre outros, podem ser recuperados a partir dos respectivos produtos ou resíduos e ser devolvidos ao processo de produção sem perda de qualidade ao nível da reciclagem. Por toda a parte, as matérias-primas secundárias são responsáveis por uma quota-parte importante da produção, reduzindo assim o consumo de matérias-primas e de energia.
O produto industrial pode ser quer o metal refinado, quer os denominados produtos semi- acabados ou semimanufacturados, ou seja, lingotes vazados de metais e ligas metálicas ou perfis laminados, perfis obtidos por extrusão, folhas, chapas, bandas, barras, etc.
A estrutura da indústria varia de metal para metal. Nenhuma empresa produz todos os metais não ferrosos, embora hajam algumas empresas pan-europeias que produzem vários metais como, por exemplo, cobre, chumbo, zinco, cádmio, etc.
A dimensão destas empresas que produzem metais e ligas metálicas na Europa varia entre um número reduzido que emprega mais de 5000 pessoas, e um elevado número que tem entre 50 e 200 trabalhadores. No que diz respeito aos proprietários destas empresas, a situação varia entre grupos pan-Europeus e grupos nacionais da indústria de metais, holdings industriais, empresas públicas independentes e empresas privadas.
Alguns metais são essenciais como elementos em quantidades vestigiais, mas em concentrações mais elevadas caracterizam-se pela toxicidade do metal, do ião ou dos compostos, estando
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fornos, lamas, poeiras de filtração e escórias. Constitui também um problema a formação de dioxinas durante o tratamento dos materiais do cobre secundário.
- Relativamene à produção de alumínio: fluoretos (incluindo HF), poeiras, compostos metálicos, SO 2 , COS, PAH, COV, gases que contribuem para o efeito de estufa (PFC e CO2), dioxinas (secundárias), cloretos e HCl. Resíduos, tais como resíduos de bauxite, revestimentos já gastos das cubas de electrólise, poeiras de filtração, escórias contendo sais e água residual (óleo e amoníaco).
- Relativamente à produção de chumbo, zinco e cádmio: poeiras, compostos metálicos, COV (incluindo dioxinas), odores, SO2, outros gases ácidos, água residual (compostos metálicos) e resíduos, tais como lamas, resíduos ricos em ferro, poeiras de filtração e escórias.
- Relativamente à produção de metais preciosos: COV, poeiras, compostos metálicos, dioxinas, odores, NO (^) x, outros gases ácidos, tais como cloro e SO2. Resíduos, tais como lamas, poeiras de filtração, escórias e água residual (compostos metálicos e compostos orgânicos).
- Relativamente à produção de mercúrio: vapor de mercúrio, poeiras, compostos metálicos, odores, SO2, outros gases ácidos, água residual (compostos metálicos) e resíduos, tais como lamas, poeiras de filtração e escórias.
- Relativamente à produção de metais refractários, pó de metal duro e carbonetos metálicos: poeiras, metal duro em fase sólida e compostos metálicos, água residual (compostos metálicos) e resíduos, tais como poeiras de filtração, lamas e escórias. Os produtos químicos do processo, como seja o fluoreto de hidrogénio (HF), utilizados para o processamento de tântalo e nióbio são altamente tóxicos. É preciso considerar este facto no manuseamento e na armazenagem destas substâncias.
- Relativamente à produção de ferro-ligas: poeiras, compostos metálicos, CO, CO2, SO2, recuperação de energia, água residual (compostos metálicos) e resíduos, tais como poeiras de filtração, lamas e escórias.
- Relativamente à produção de metais alcalinos e alcalino-terrosos: cloro, HCl, dioxinas, SF6, poeiras, compostos metálicos, CO 2 , SO2, água residual (compostos metálicos) e resíduos, tais como lamas, aluminatos, poeiras de filtração e escórias.
- Relativamente à produção de níquel e cobalto: COV, CO, poeiras, compostos metálicos, odores, SO 2 , cloro e outros gases ácidos, água residual (compostos metálicos e compostos orgânicos) e resíduos, tais como lamas, poeiras de filtração e escórias.
- Relativamente à produção de carbono e grafite: hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH), hidrocarbonetos, poeiras, odores, SO2, prevenção de água residual e resíduos, tais como poeiras de filtração. 3. Processos aplicados
Há uma ampla gama de matérias-primas disponíveis para as várias instalações, o que significa que são utilizados diversos processos metalúrgicos de produção. Em muitos casos, a escolha do processo rege-se pelas matérias-primas. Os quadros seguintes apresentam uma síntese dos fornos utilizados para a produção de metais não ferrosos:
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Forno Metais Utilizados Materiais Utilizados
Comentários
Secador com serpentina de vapor Secador em leito fluido Secador de acção rápida
Cu e alguns outros Concentrados
Forno rotativo A maior parte dos metais para secagem. Formação de fumos de ZnO. Calcinação de alumina, Ni e ferro-ligas. Queima de película fotográfica para a produção de metais preciosos. Extracção de óleo de sucatas de Cu e Al.
Minérios, concentrados, sucatas, e resíduos diversos.
Aplicações em secagem, calcinação e formação de fumos.
Utilização como incinerador
Forno de leito fluidizado.
Cobre e zinco Al (^) 2O 3
Concentrados. Al(OH) (^3)
Calcinação e ustulação Máquina de sinterização por sucção pela parte superior.
Zinco e chumbo Concentrados e materiais secundários
Sinterização
Máquina de sinterização por sucção pela parte inferior
Zinco e chumbo Concentrados e materiais secundários
Sinterização
Máquina de sinterização de correia sem fim de aço
Ferro-ligas, Mn, Nb Minério. São possíveis outras aplicações
Herreshoff Mercúrio. Molibdénio (recuperação de rénio)
Minérios e concentrados
Ustulação, calcinação
Fornos de secagem, ustulação, sinterização e calcinação
Forno Metais Utilizados Material Utilizado Comentários
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Forno Metais Utilizados Materiais Utilizados Comentários
Forno de indução A maior parte dos metais
Metais e sucatas depurados
A agitação induzida apoia a formação de ligas. Pode ser aplicado vácuo relativamente a alguns metais Forno de bombardeamento electrónico
Metais refractários Metais e sucata depurados
Forno rotativo Alumínio, chumbo Várias qualidades de sucata
São utilizados fundentes e sais para matrizes complexas Forno de revérbero Alumínio (primário e secundário)
Várias qualidades de sucata
Pode variar a configuração do banho ou da soleira. Fusão ou conservação Contimelt Cobre Ânodos de cobre, sucata depurada e cobre poroso (ou cobre blister )
Sistema de forno integrado
Forno de cuba Cobre Cátodos de cobre e sucata depurada.
Condições redutoras.
Tambor (Thomas) Cobre Sucata de cobre Fusão, refinação ígnea Cadinhos aquecidos (caldeiros indirectos)
Chumbo, zinco Sucata depurada. Fusão, refinação, formação de ligas Cadinhos aquecidos directamente
Metais preciosos Metais depurados Fusão, formação de ligas. Fornos de fusão
São também utilizados processos hidrometalúrgicos. Utilizam-se ácidos e álcalis (NaOH e, por vezes, também Na 2 CO 3 ) para dissolver o teor de metal de vários produtos de calcinação, minérios e concentrados, antes da refinação e da extracção por electrólise. O material a lixiviar encontra-se, normalmente, na forma de óxido, quer sob a forma de um minério oxidoso, quer sob a forma de um óxido produzido por ustulação. Também a lixiviação directa de alguns concentrados ou mates é levada a cabo tanto a pressões elevadas como à pressão atmosférica. Alguns minérios contendo sulfuretos de cobre podem ser igualmente lixiviados com ácido sulfúrico ou com outros meios, utilizando por vezes as bactérias naturais para promover a oxidação e a dissolução, mas os tempos de residência utilizados são muito longos.
Pode adicionar-se ar, oxigénio, cloro ou soluções contendo cloreto férrico aos sistemas de lixiviação para lhes fornecer as condições adequadas à dissolução. As soluções produzidas são tratadas de várias maneiras para refinar e extrair os metais. É prática comum devolver as soluções empobrecidas à fase de lixiviação, nos casos em que isso seja apropriado, para conservar os ácidos e as soluções alcalinas.
4. Consumos e emissões actuais
A gama de matérias-primas é também um factor significativo que afecta o consumo de energia, a quantidade de resíduos produzida e a quantidade utilizada de outros materiais. Disso é exemplo a remoção de impurezas, como do ferro para as escórias; a quantidade de impurezas que se encontram presentes rege a quantidade de escória produzida e a energia utilizada.
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As emissões para o ambiente dependem dos sistemas de recolha ou de tratamento de redução aplicados. O Quadro que se segue apresenta um resumo dos limites de variação relativamente a vários processos de tratamento de redução, referidos durante o intercâmbio de informações:
Técnica de Emissões referidas tratamento de redução
Componente mínimo máximo
Emissões específicas (quantidade por t de metal produzida) Filtro de mangas de tecido, PE a quente e ciclone
Poeiras (metais em função da composição)
< 1 mg/m^3 N 100 mg/m^3 N 100 – 6000 g/t
Filtro de carvão C total < 20 mg/m^3 N C total < 2 mg/m^3 N 100 mg/m^3 N 10 - 80 g/t Dioxinas (TEQ)
< 0,1 ng/m^3 N 5 ng/m^3 N (^) 5 - 10 μg/t
PAH (EPA) < 1 μg/m^3 N 2500 μg/m^3 N
Pós-queimador (incluindo arrefecimento rápido da temperatura para as dioxinas)
HCN < 0,1 mg/m^3 N 10 mg/m^3 N
SO 2 < 50 mg/m^3 N 250 mg/m^3 N 500 – 3000 g/t Hidrocarbone- tos
<10 mg de C/m^3 N
200 mg de C/m^3 N
Sistema de lavagem de gases por via húmida ou semi-seca (^) Cloro < 2 mg/m^3 N Poeiras < 1 mg/m^3 N 20 mg/m^3 N Hidrocarbone- tos
< 1 mg de C/m^3 N
50 mg de C/m^3 N
Sistema de lavagem de alumina PAH (EPA) (^) < 20 μg/m^3 N 2000 μg/m^3 N Recuperação de cloro
Cloro < 5 mg/m^3 N
Combustão optimizada Queimador de redução de NOx
NO (^) x 10 mg/m^3 N 500 mg/m^3 N
Sistema de lavagem de gases oxidante
NO (^) x < 100 mg/m^3 N
de contacto duplo
Instalação de 99,3 % 99,7% produção de ácido sulfúrico referida como fazendo a conversão de SO (^2)
de contacto simples
1 - 16 kg/t
Arrefecedor, PE, PAH (EPA) 0,1 mg/m^3 N 6 mg/m^3 N adsorção em cal/carvão e filtro de mangas de tecido
Hidrocarbone- tos
20 mg de C/m^3 N
200 mg de C/m^3 N
Limites de variação das actuais emissões, referidos
Os gases resultantes do processamento são capturados e seguidamente depurados em filtros de mangas de tecido, tendo em vista a redução de emissões de poeiras e compostos metálicos, como sejam os compostos de chumbo. Os tecidos dos filtros modernos apresentam melhorias significativas ao nível da sua eficiência, fiabilidade e vida útil. Utilizam-se pós-queimadores e absorção em carvão para eliminar as dioxinas e os COV.
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O Quadro que se segue mostra que as emissões não captadas ou resultantes de fugas são problemas importantes:
Emissão de poeiras kg/ano Antes da recolha secundária adicional de gases (1992)
Após recolha secundária adicional de gases (1996)
Produção de ânodos t/ano
Emissões resultantes de fugas Total da unidade de fusão redutora
Linha da cobertura da unidade de fusão redutora
Emissões na chaminé da unidade de fusão redutora primária Unidade de fusão redutora/ instalação de produção de ácido
Chaminé-chapéus secundários
Comparação entre as cargas de poeiras que são objecto de tratamento de redução e aquelasque resultam de fugas numa unidade de fusão redutora primária de cobre
Muitos processos utilizam sistemas bem vedados de água de refrigeração e de água de processamento, mas continua a haver a possibilidade de descarregar metais pesados para a água. No capítulo 2 são analisados os métodos que visam reduzir o consumo de água ou a produção de água residual, e tratar as águas utilizadas no processo.
A produção de resíduos é igualmente um factor importante nesta indústria, mas os resíduos contêm, em muitos casos, uma grande quantidade de metais susceptíveis de serem recuperados, pelo que é prática comum utilizar os resíduos in situ ou noutras instalações com vista à recuperação dos metais. Muitas das escórias produzidas são inertes e não lixiviáveis, pelo que são utilizadas em muitas obras de engenharia civil. Outras escórias, tais como as escórias contendo sais, podem ser tratadas com vista à recuperação de outros componentes destinados a serem utilizados noutras indústrias, mas é necessário que a indústria assegure que essas operações de recuperação são levadas a cabo de acordo com elevados padrões ambientais.
5. Conclusões-chave sobre as melhores técnicas disponíveis
O intercâmbio de informações, levado a efeito durante a elaboração do documento de referência sobre as melhores técnicas disponíveis para a produção de metais não ferrosos, permitiu tirar conclusões sobre as melhores técnicas disponíveis, aplicáveis aos processos de produção e aos processos associados. Por esse motivo, deve recorrer-se às secções de cada um dos capítulos que descrevem as melhores técnicas disponíveis para se compreenderem perfeitamente as melhores técnicas disponíveis e os processos e emissões que lhes estão associados. Apresenta- se abaixo um resumo dos principais resultados.
A gestão do processo, a supervisão e o controlo do processo e dos sistemas de tratamento de redução são factores muito importantes. O recurso a boas acções de formação e a uma boa instrução e motivação dos operadores é também importante, em especial para prevenir a
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poluição ambiental. A aplicação de boas técnicas de manuseamento de matérias-primas pode impedir a ocorrência de emissões resultantes de fugas. Outras técnicas importantes incluem o seguinte:
- Estudo das implicações ambientais de um novo processo ou de uma nova matéria-prima logo no início do projecto, seguido de revisões periódicas efectuadas posteriormente.
- Concepção do processo de forma que este aceite a gama de matérias-primas prevista. Podem advir problemas graves se, por exemplo, os volumes de gás forem muito elevados ou se o consumo de energia do material for superior ao esperado. A fase de projecto é o período mais eficaz em termos de custos, para que se introduzam as melhorias no comportamento funcional global em termos ambientais.
- Utilização de uma sucessão de relatórios de auditoria de projecto e processo de decisão que mostrem a forma como foram tidos em consideração os vários processos e as várias opções de tratamento de redução.
- Planificação dos procedimentos de entrada em funcionamento de novas instalações ou de instalações modificadas.
O quadro que se segue apresenta um resumo das técnicas de armazenagem e manuseamento de matérias-primas com base no tipo e nas características do material. Matéria-prima Grupo de metais
Método de manuseamento
Método de armazenagem
Comentários
Todos, se derem origem à formação de poeiras
Transportadores em espaços fechados ou transportadores pneumáticos
Concentrados Edifício fechado
Todos, se não derem origem à formação de poeiras
Transportadores cobertos
Armazém coberto
Prevenção da contaminação das águas
Material granular de partículas de pequena dimensão (por exemplo, pós metálicos)
Metais refractários
Transportadores em espaços fechados ou transportadores pneumáticos. Transportadores cobertos
Tambores, depósitos e tremonhas fechados
Prevenção da contaminação das águas e de emissões resultantes de fugas para a atmosfera
Todas – materiais de grande dimensão
Carregador mecânico
Aberto
Todas – materiais de pequena dimensão
Vagonetas de carregamento
Espaços cobertos
Matérias-primas secundárias
Todas – materiais com partículas de pequena dimensão
Em espaços fechados ou no estado aglomerado
Em espaços fechados caso se tratem de materiais pulverulentos
Prevenção da contaminação das águas ou de reacções com a água. Escoamento das substâncias oleosas da limalha de ferro
Fundentes Todos, se derem origem à formação de poeiras
Transportadores em espaços fechados ou transportadores pneumáticos
Edifício fechado Prevenção da contaminação das águas
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As técnicas de controlo do processo concebidas para medir e manter os parâmetros óptimos, tais como a temperatura, a pressão, os componentes dos gases e outros parâmetros críticos do processo, etc., são consideradas as melhores técnicas disponíveis.
Amostragem e análise das matérias-primas para controlar as condições da instalação. Deve conseguir-se uma boa mistura dos diferentes materiais de alimentação para se obter uma óptima eficiência de conversão e reduzir as emissões e quantidade de materiais rejeitados.
A utilização de sistemas de pesagem e medição do material de alimentação, a utilização de microprocessadores para controlar a velocidade de alimentação do material, as condições críticas de processamento e de combustão e a adição de gases permitem optimizar a operação do processo. Para este efeito, podem ser medidos diversos parâmetros e fornecidos alarmes para os parâmetros críticos, que incluem:
- A monitorização em linha da temperatura, da pressão no forno (ou depressão) e do volume ou caudal de gases.
- A monitorização de componentes gasosos (O (^) 2, SO 2 , CO, poeiras, NOx, etc.).
- A monitorização em linha de vibrações com o objectivo de detectar obstruções e possíveis falhas do equipamento.
- A monitorização em linha da corrente e da tensão aplicadas nos processos electrolíticos.
- A monitorização em linha das emissões para controlar os parâmetros críticos do processo.
- A vigilância e o controlo da temperatura dos fornos de fusão para impedir a produção de fumos metálicos e fumos de óxidos metálicos por sobreaquecimento.
Os operadores, os técnicos e as restantes pessoas envolvidas devem ser objecto de formação contínua e de avaliação quanto à aplicação das instruções de serviço, à aplicação das técnicas modernas de controlo e quanto ao significado dos alarmes e às acções a empreender quando os alarmes são accionados.
Optimização dos níveis de supervisão por forma a tirar partido do acima exposto e a manter a responsabilidade dos operadores.
- Recolha de gases e respectivo tratamento de redução
Os sistemas utilizados para a recolha de fumos devem explorar os sistemas de vedação dos fornos ou dos reactores e ser concebidos para manter uma pressão reduzida que evite fugas e emissões resultantes de fugas. Devem ser utilizados sistemas que mantenham uma boa vedação dos fornos ou uma disposição correcta das coberturas. São disso exemplos: adições de material através dos eléctrodos; adições através de tubeiras ou lanças e a utilização de válvulas rotativas robustas nos sistemas de alimentação. A recolha secundária de fumos é dispendiosa e consome muita energia, mas é necessária no caso de alguns fornos. O sistema utilizado deve ser um sistema inteligente, capaz de direccionar a extracção de fumos para a fonte e determinar a duração dos fumos.
Sendo utilizados em toda a parte para a remoção de poeiras e metais associados, os filtros de mangas de tecido (a jusante da recuperação de calor ou do arrefecimento dos gases) podem proporcionar o melhor desempenho, contanto que, sejam utilizados tecidos modernos, resistentes ao desgaste, que as partículas sejam próprias para o efeito, e que seja levada a cabo uma monitorização contínua para detectar falhas. Os tecidos modernos utilizados nos filtros (por exemplo, filtros de membrana) apresentam melhorias significativas em termos do seu comportamento funcional, da sua fiabilidade e da sua vida útil e, por conseguinte, proporcionam poupanças ao nível dos custos a médio prazo. Estes filtros podem ser utilizados em instalações já existentes e podem ser instalados durante as operações de manutenção. Têm, como característica, sistemas de detecção do rebentamento do(s) saco(s) e métodos de limpeza em linha.
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Os precipitadores electrostáticos ou os sistemas de lavagem de gases por via húmida podem ser eficazes para as poeiras viscosas ou abrasivas, desde que sejam correctamente concebidos para a aplicação em vista.
O tratamento de gases para a fase de fusão redutora ou de incineração deve incluir uma fase de remoção do dióxido de enxofre e/ou uma pós-combustão, se tal for considerado necessário para evitar problemas na qualidade do ar a nível local, regional ou a longa distância, ou se houver a hipótese de presença de dioxinas nos gases.
Podem haver variações ao nível das matérias-primas que influenciem a gama de componentes ou o estado físico de alguns componentes, como sejam a dimensão e as propriedades físicas das poeiras produzidas. Estas variações devem ser objecto de uma avaliação a nível local.
- Prevenção e destruição de dioxinas
No que diz respeito a muitos dos processos pirometalúrgicos de produção de metais não ferrosos, é preciso ter em linha de conta a presença de dioxinas ou a sua formação durante um dado processo. São referidos exemplos específicos nos capítulos respeitantes especificamente aos metais e, nesses casos, considera-se que as seguintes técnicas correspondem às melhores técnicas disponíveis para a prevenção da formação de dioxinas e a destruição das dioxinas presentes. Estas técnicas podem ser utilizadas combinadas entre si. Há referências ao facto de alguns metais não ferrosos catalisarem a síntese de novo , pelo que é por vezes necessário dispor de um gás depurado antes de se proceder a um tratamento de redução ulterior.
- Controlo da qualidade da sucata que entra no processo, em função do processo utilizado. Utilização do material de alimentação correcto para o forno ou processo em questão. A escolha e separação para prevenir a adição de material contaminado com substâncias orgânicas ou precursores podem reduzir o potencial de formação de dioxinas.
- Utilização de pós-queimadores bem concebidos e operados e arrefecimento rápido e expedito dos gases quentes até < 250°C.
- Utilização de condições óptimas de combustão. Utilização de injecção de oxigénio na parte superior do forno para assegurar a combustão completa dos gases do forno, se isso for necessário para o conseguir.
- Absorção em contacto com carvão activado num reactor de leito fixo ou de leito móvel ou por injecção no caudal de gases e remoção sob a forma de poeiras de filtração.
- Remoção de poeiras com alta eficiência, por exemplo, em filtros cerâmicos, filtros de mangas de tecido de alta eficiência ou no trem de depuração de gases que antecede uma instalação de ácido sulfúrico.
- Utilização de uma fase de oxidação catalítica ou de filtros de mangas de tecido que tenham um revestimento catalítico incorporado.
- Tratamento das poeiras recolhidas em fornos de altas temperaturas para destruir as dioxinas e recuperar os metais.
As concentrações na emissão associadas às técnicas acima mencionadas variam entre <0,1 e 0, ng/m³N TEQ, em função do material de alimentação, do processo de fusão redutora ou do processo de fusão e das técnicas ou da combinação de técnicas utilizadas para remover as dioxinas.
É ampla a gama de matérias-primas disponíveis para as várias instalações, o que significa que há necessidade de incluir vários processos metalúrgicos de produção nas secções da maioria dos grupos de metais respeitantes às melhores técnicas disponíveis. Em muitos casos, a escolha do
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A recolha de fumos ao nível da linha de cobertura das instalações consome muita energia, pelo que deve ser considerada como último recurso.
O quadro seguinte apresenta um resumo das potenciais fontes de emissão para a atmosfera e dá também uma perspectiva dos métodos de prevenção e de tratamento. As emissões para a atmosfera, referidas baseiam-se em emissões recolhidas. As emissões associadas são indicadas como médias diárias, baseadas numa monitorização em contínuo durante o período de operação. Nos casos em que não seja exequível levar a cabo uma monitorização em contínuo, o valor corresponderá à média do período de amostragem. Foram utilizadas condições normalizadas: 273 K, 101,3 kPa, medição do teor de oxigénio e gases secos sem diluição dos gases.
A captura do enxofre é um requisito importante sempre que os minérios ou concentrados contendo sulfuretos são objecto de ustulação ou de fusão redutora. O dióxido de enxofre produzido pelo processo é recolhido e pode ser recuperado sob a forma de enxofre, gesso (se não acarretar efeitos secundários) ou dióxido de enxofre ou pode ser convertido em ácido sulfúrico. A escolha do processo depende da existência de mercados para o dióxido de enxofre a nível local. A produção de ácido sulfúrico numa instalação de ácido sulfúrico de contacto duplo, com um mínimo de quatro passagens, ou numa instalação de contacto simples com produção de gesso a partir dos gases de cauda e utilizando um catalisador moderno são consideradas como as melhores técnicas disponíveis. A configuração das instalações dependerá da concentração do dióxido de enxofre produzido na fase de ustulação ou de fusão redutora.
Fase do processo Componentes nos efluentes gasosos
Método de tratamento
Manuseamento e armazenagem de materiais
Poeiras e metais Armazenagem, manuseamento e transferência correctos. Recolha das poeiras e filtração em filtros de mangas de tecido, se necessário Moagem, secagem Poeiras e metais Operação do processo. Recolha dos gases e filtração em filtros de mangas de tecido COV, dioxinas. Pós-queimador, adição de adsorventes ou de carvão activado Poeiras e compostos metálicos Recolha dos gases, depuração dos gases em filtros de mangas de tecido, recuperação de calor Monóxido de carbono Pós-queimador, se necessário
Sinterização/ustulação Fusão redutora Conversão Refinação ígnea
Dióxido de enxofre Instalação de ácido sulfúrico (para os minérios contendo sulfuretos) ou sistema de lavagem de gases Poeiras e metais. Recolha dos gases, arrefecimento e filtração em filtros de mangas de tecido Dióxido de enxofre Sistema de lavagem de gases.
Tratamento de escórias.
Monóxido de carbono Pós-queimador Lixiviação e refinação química
Cloro Recolha e reutilização dos gases, sistema de lavagem de gases por via húmida utilizando produtos químicos Refinação por carbonilo Monóxido de carbono. Hidrogénio.
Processo bem vedado, recuperação e reutilização. Pós-queimador e remoção de poeiras em filtros de mangas de tecido para os gases de cauda
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Extracção com solventes COVs (depende do solvente utilizado, devendo ser feita a determinação in situ , a fim de se avaliarem os possíveis riscos).
Confinamento, recolha de gases, recuperação do solvente. Adsorção em carvão, se necessário
Poeiras e metais. Recolha dos gases e filtração em filtros de mangas de tecido
Refinação térmica
Dióxido de enxofre. Sistema de lavagem de gases, se necessário Electrólise em sais fundidos
Fluoretos, cloro, PFCs Operação do processo. Recolha dos gases, sistema de lavagem (alumina) e filtração em filtros de mangas de tecido Cozimento de eléctrodos, grafitização
Poeiras, metais, SO 2 , Fluoretos, PAH, alcatrões
Recolha dos gases, condensador e precipitador electrostático (PE), pós-queimador ou sistema de lavagem de alumina e filtração em filtros de mangas de tecido. Sistema de lavagem de gases, se necessário para o SO 2 Produção de pós metálicos
Poeiras e metais Recolha dos gases e filtração em filtros de mangas de tecido Produção de pó Poeiras, amoníaco Recolha e recuperação dos gases. Sistema de lavagem de gases em meio ácido Redução a altas temperaturas
Hidrogénio. Processo bem vedado, reutilização
Extracção por electrólise Cloro. Nevoeiro ácido.
Recolha dos gases e reutilização. Sistema de lavagem de gases por via húmida. Extracção de nevoeiro. Poeiras e metais. Recolha dos gases e filtração em filtro de mangas de tecido
Fusão e vazamento
COVs, dioxinas (material de alimentação orgânico)
Pós-queimador (injecção de carvão) Nota. A captura de poeiras mediante a utilização de um filtro de mangas de tecido pode requerer a remoção das partículas quentes para impedir a ocorrência de incêndios. Os precipitadores electrostáticos a quente devem ser utilizados num sistema de depuração de gases a montante de uma instalação de ácido sulfúrico ou para gases húmidos.
Resumo das fontes e das opções de tratamento/redução
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adsorção em cal/carvão e filtro de mangas de tecido
Hidrocarbonetos (voláteis) < 20 mg de C/m^3 N Hidrocarbonetos (condensados) < 2 mg de C/m^3 N Nota: Só emissões recolhidas. As emissões associadas são indicadas como médias diárias, baseadas numa monitorização em contínuo durante o período de operação e em condições normalizadas de 273 K, 101,3 kPa, medição do teor de oxigénio e gases secos sem diluição dos gases com o ar. Nos casos em que não seja exequível levar a cabo uma monitorização em contínuo, o valor será a média do período de amostragem. No que diz respeito ao sistema de tratamento de redução utilizado, serão tidas em consideração as características dos gases e das poeiras na concepção do sistema e na temperatura correcta de serviço utilizada. Relativamente a alguns componentes, a variação da concentração nos gases brutos durante os processos de carregamento pode afectar o desempenho do sistema de tratamento de redução.
Emissões para a atmosfera associadas à utilização das melhores técnicas disponíveis
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Há vários reagentes específicos que são utilizados no tratamento químico de soluções de metais ou em vários processos metalúrgicos. Passamos a indicar alguns dos compostos, algumas das fontes e alguns dos métodos de tratamento dos gases gerados pela utilização desses reagentes:
Processos/reagentes utilizados
Componentes presentes nos efluentes gasosos
Método de tratamento
Utilização de óxido de arsénio ou de antimónio (refinação de Zn/Pb)
Arsina/estibina Sistema de lavagem de gases com permanganato
Pez, etc. Alcatrões e PAH Pós-queimador, condensador e PE ou torre de absorção por via seca Solventes, COV COV, odores Confinamento, condensação. Carvão activado, biofiltro Ácido sulfúrico (+ enxofre presente no combustível ou na matéria-prima)
Dióxido de enxofre Sistema de lavagem de gases por via húmida ou semi-seca. Instalação de ácido sulfúrico Água régia NOCl, NOx Sistema de lavagem de gases com substâncias cáusticas Cloro, HCl Cl 2 Sistema de lavagem de gases com substâncias cáusticas Ácido nítrico NO (^) x Oxidação e absorção, reciclagem, sistema de lavagem de gases Na ou KCN HCN Oxidação com peróxido ou hipoclorito de hidrogénio Amoníaco NH 3 Recuperação, sistema de lavagem de gases Cloreto de amónio Aerossóis Recuperação por sublimação, sistema de lavagem de gases Hidrazina N 2 H 4 (possível carcinogéneo)
Sistema de lavagem de gases ou carvão activado Boro-hidreto de sódio Hidrogénio (perigo de explosão)
Evitar, se possível, no processamento de metais do grupo da platina (MGP) (em especial Os, Ru) Ácido fórmico Formaldeído Sistema de lavagem de gases com substâncias cáusticas Clorato de sódio/HCl Óxidos de Cl 2 (perigo de explosão)
Controlo da parte final do processo
Sinopse dos métodos de tratamento químico de alguns componentes gasosos
As emissões para a água provêm de várias fontes, podendo ser aplicadas múltiplas opções de minimização e tratamento, em função da fonte e dos componentes presentes. Em regra, as águas residuais podem conter compostos metálicos solúveis e não solúveis, óleo e materiais orgânicos. O quadro seguinte apresenta um resumo das potenciais águas residuais, dos metais produzidos, dos métodos de minimização e dos métodos de tratamento utilizados.
