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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.1999.tde-18112015-110531
Document
Author
Full name
Mirian Chieko Shinzato
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1999
Supervisor
Committee
Hypólito, Raphael (President)
Duarte, Uriel
Fávaro, Déborah Inês Teixeira
Masini, Jorge Cesar
Sígolo, Joel Barbujiani
Title in Portuguese
Comportamento de íons metálicos associados a rejeitos de indústria de reaproveitamento de alumínio e ligas metálicas em solos/sedimentos e águas
Keywords in Portuguese
Alumínio (Recuperação)
Poluição
Resíduos industriais
Tecnologia petroquímica
Abstract in Portuguese
No Município de Itaquaquecetuba (São Paulo, Brasil) encontra-se grande número de empresas que recuperam alumínio metálico a partir de escórias provenientes de indústrias de reciclagem (fundições). O processo é ainda muito rudimentar e consiste basicamente na moagem, lavagem e peneiramento da escória. Apesar de simples, durante o processamento das escórias podem ocorrer reações químicas bastante complexas produzindo gases tóxicos como metano e amônia, além de grande quantidade de resíduos líquidos e sólidos. Os efeitos causados pelas atividades destas pequenas empresas foram estudados visando determinar o comportamento dos principais constituintes químicos provenientes das escórias e dos resíduos que são liberados para o meio. A empresa RPN - Moagem de Resíduos Metálicos Ltda., onde se desenvolveram os estudos, localiza-se próxima a uma lagoa da qual são retiradas águas utilizadas em seus processos de lavagem. Amostras representativas de solos, sedimentos, águas (da lagoa, zona saturada e de chuva) e materiais envolvidos no processo de reciclagem (escórias e rejeitos) foram coletadas e analisadas física, química e mineralogicamente. As escórias são quimicamente constituídas por Al, Mg, Na e K, além de Cu, Pb, Zn, Ni e Mn em menores quantidades. Todos os metais presentes, exceto Al, Na e K são provenientes das ligas que originaram as sucatas de alumínio que são fundidas em fornos rotativos. O rejeito sólido produzido durante a lavagem da escória é composto predominantemente de óxidos de alumínio e magnésio, de hidróxidos de alumínio, além de metais-pesados em quantidade-traço. O 'Na''Cl' - presente em grande quantidade na escória - por tratar-se de composto muito solúvel, tem seus íons como principais componentes do rejeito líquido. Outros compostos solúveis acham-se na forma de complexos como [Al'(OH) IND.4], [Pb'(OH IND.4]''POT.2-' etc. Durante o processo de reciclagem ocorre intensa liberação de íons para o meio ambiente, uma vez que tanto a escória como os rejeitos são estocados a céu aberto e, por isso sofrem constantes lixiviações gerando soluções com mesma composição química do resíduo líquido e pH em torno de 10. Os íons lixiviados reagem sob novas condições do meio e dependendo de suas características algumas precipitam formando hidróxidos com Al('OH IND.3'). Outros como o 'Na POT.+', por se encontrar em elevadas concentrações, são adsorvidas pelas superfícies dos minerais, e acabam liberando íons originalmente presentes no meio, principalmente 'Al POT.3+'e 'Fe POT.2+', cujas hidrólises promovem o aumento do conteúdo hidrogeniônico na solução e consequentemente a solubilização de íons como 'Ni POT.2+', 'Cu POT.2+', 'Pb POT.2+', 'ZnPOT.2+'. A textura arenosa e os minerais como caulinita, quartzo, feldspatos e micas, predominantes no meio, pouco ou quase nada influi na retenção dos íons. Assim sendo, os elementos móveis atingem facilmente o aquífero freático cujas características acabam sendo alteradas, como composição química e pH. As características químicas da lagoa, que recebe os rejeitos descartados pela empresa, também são modificadas pela entrada de novos elementos, principalmente nas regiões mais profundas onde se acumulam os rejeitos e, em consequência, há aumento nas concentrações em amônio, alumínio e alguns metais-pesados, em forma de complexo. Estes elementos em solução são altamente tóxicos para a vida aquática. Os dados obtidos levaram, além da detecção dos agentes poluidores gerados pela empresa, a apresentação de alternativas em suas técnicas a fim de minimizar a contaminação da área.
Title in English
Not available.
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
In Itaquaquecetuba municipality (São Paulo, Brazil) there are a great number of companies that recover metallic aluminum from dross produced in foundries of industries that recycle aluminum. The process is very rudimentary and consists basically of crushing, washing and sieving the dross. These simple processes produce complex chemical reactions that generate toxic gases, such as metane and ammonia, as well as a great amount of liquid and solid residues. This thesis examines the geochemical behavior and effects of the principal elements released from the dross and the residues into the environment. The RPN - Moagem de Resíduos Metálicos Ltda company, where this study was carried out, uses water from a nearby pond for washing the dross. Samples of soils, sediments, water (from the pond, saturated zone and rain) and materials involved in the recovery process (dross and residues) were collected for physical, chemical and mineralogical analyses. The main metallic ions in the dross are Al, Mg, Na and K, with smaller amounts of Cu, Pb, Zn, Ni and Mn. All these constituents, except Al, Na and K, are derived from alloys in the scraps that are melted in the rotary foundries. The solid residue produced during washing consists predominantly of aluminum and magnesium oxides, aluminum hydroxides and heavy metals in trace concentrations. NaCl is present in great amounts in the dross. Being quite soluble in water, it dominates the liquid residue. Other soluble components are complex forms, such as '['Al(OH) IND.4'] POT.-', '['Pb(OH) IND.4'] POT.2-', etc. During the recovery process, ions are released into the environment because both the dross and the residues are stored openly above ground without any kind of protection. Consequently, they are constantly subjected to leaching by weathering, resulting in solutions with the same chemical composition as the liquid residue and a pH almost 10. When the leached ions reach new environments they react and some precipitate as hydroxides (for example, 'Al(OH) IND.3'). Others, like 'Na POT.+', present in great amount in solution, may be absorbed on mineral surfaces, dislocating other ions, mainly 'Al POT.3+' and 'Fe POT.2+' which hydrolyze, thereby increasing the amount of hydrogen in solution which, in turn, increases the solubility of 'Ni POT.2+', 'Cu POT.2+', 'Pb POT 2+' and 'Zn POT.2+'. Ion fixation is not favored by the sandy texture and mineral composition (predominantly kaolinite, quartz, feldspars and micas) in the local soils. Hence, the most mobile elements easily reach the phreatic aquifer and modify the chemical composition and pH of the immediate environment. Likewise, the characteristics of the pond that receive the residues discharged by the company are modified by the introduction of new elements, especially in its deeper parts, where the residues accumulate and the concentration of the ammonium, aluminum and some heavy metals in complex forms increases. These elements in solution are very toxic for aquatic life. Besides identifying the main pollutants generated by the aluminum recovery industry, this study also suggests several alternatives to present techniques that may help to diminish this sort of contamination.
 
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Publishing Date
2015-11-26
 
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