Precipitação química por basificação de efluente de revenimento para reuso direto

Abstract

O aço é uma das principais matérias-primas da indústria metalúrgica, sendo responsável pelo alto desempenho do mercado siderúrgico através da produção de milhões de toneladas por ano deste material. Esta matéria-prima possui diversas propriedades complexas envolvendo suas conformações moleculares, como a dureza do aço, as quais devem ser levadas em consideração ao utilizá-la no processo produtivo. Os tratamentos térmicos, como a têmpera e o revenimento, são processos voltados para modificar a dureza do aço para que tal atenda as especificações do produto final, porém este processo gera efluentes saturados com hidróxido de sódio e de potássio, os quais devem ser tratados corretamente. Para remover estes sais do efluente, a alternativa mais prática e barata é a precipitação química, que pode ser realizada através da aplicação de uma base forte, como o carbonato de cálcio (ou cal hidratada), que forma hidróxidos insolúveis com os metais em solução que tendem a decantar. Com isso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do carbonato de cálcio na precipitação do nitrato de sódio e nitrato de potássio, a fim de avaliar a aplicabilidade do reuso direto do efluente tratado no processo produtivo. Foram realizadas análises de turbidez para entender o impacto do reagente na concentração de sólidos suspensos, nas quais observou se uma diminuição de 91,60% da turbidez nos efluentes tratados quando comparados ao bruto. Também foi realizada a análise de densidade por aerômetro de Baumé para avaliar a diferença de concentração de sais antes e após o tratamento. Neste caso, foi verificado que a densidade não apresentou alterações e para verificar a origem deste dado foram realizadas análises de infravermelho por Transformada de Fourier, nas quais concluiu-se que parte da cal hidratada não solubilizou no efluente, não tendo efeito no tratamento, e parte formou carbonatos de sódio e de potássio na mesma proporção que removeu os nitratos, justificando a inalteração da concentração de sais no efluente final. Com estes resultados, conclui-se que a cal hidratada é eficiente para remoção de sólidos suspensos, porém não proporciona um efluente passível de ser reutilizado no processo produtivo devido à sua saturação de sais de carbonatos.

O steel is one of the main raw materials in the metallurgical industry, responsible for the high performance of the steel market by producing millions of tons of this material annually. This raw material has various complex properties involving its molecular conformations, such as the hardness of steel, which must be taken into account when using it in the production process. Heat treatments, such as quenching and tempering, are processes aimed at modifying the hardness of steel to meet the specifications of the final product, but this process generates effluents saturated with sodium and potassium hydroxide, which must be treated properly. To remove these salts from the effluent, the most practical and cost-effective alternative is chemical precipitation, which can be achieved by applying a strong base, such as calcium carbonate (or hydrated lime), which forms insoluble hydroxides with the metals in solution that tend to settle. Thus, the objective of this work was to evaluate the efficiency of calcium carbonate in the precipitation of sodium nitrate and potassium nitrate, in order to assess the feasibility of directly reusing the treated effluent in the production process. Turbidity analyses were carried out to understand the impact of the reagent on the concentration of suspended solids, revealing a 91.60% decrease in turbidity in the treated effluents compared to the raw ones. Density analysis by Baumé hydrometer was also performed to evaluate the difference in salt concentration before and after treatment. In this case, it was found that the density did not change, and to investigate the origin of this data, Fourier Transform Infrared analyses were conducted, concluding that part of the hydrated lime did not dissolve in the effluent, having no effect on the treatment, and part formed sodium and potassium carbonates in the same proportion as it removed the nitrates, justifying the unchanged concentration of salts in the final effluent. With these results, it is concluded that hydrated lime is effective for removing suspended solids but does not provide an effluent suitable for reuse in the production process due to its saturation with carbonate salts.