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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2014.tde-24042015-153102
Documento
Autor
Nome completo
Marvin Marco Chambi Peralta
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Toffoli, Samuel Marcio (Presidente)
Akerman, Mauro
Gouvea, Douglas
Martinelli, José Roberto
Takano, Cyro
Título em português
Uso de um lodo de cromo proveniente da indústria de curtume na fabricação de vidros sodo-cálcicos.
Palavras-chave em português
Cinzas
Cromo
Incineração
Indústria de curtume
Lodo de cromo
Resíduos sólidos
Vidro sodo-cálcico
Resumo em português
A indústria de produção de couro gera uma grande quantidade de resíduos com características poluentes e de elevada periculosidade, entre os quais se destacam os resíduos curtidos (aparas, serragem e pó de couro curtido) e os lodos provenientes das estações de tratamento de efluentes (lodos de cromo, lodos primários e lodos secundários). Estes resíduos possuem uma considerável quantidade de compostos de Cr(III) na sua composição, os quais, sob condições oxidantes, podem transformar-se em Cr(VI), que é altamente tóxico para animais, plantas e seres humanos. No entanto, estes resíduos constituem uma potencial fonte alternativa de cromo (tradicional pigmento industrial) que poderia ser aproveitada pela indústria de vidros e de esmaltes. No presente trabalho foi realizado o estudo das propriedades físicas e químicas de um lodo de cromo proveniente do distrito industrial do município de Franca/SP, com o intuito de avaliar a viabilidade da utilização das cinzas da incineração deste resíduo como uma potencial fonte alternativa de cromo na fabricação de vidros sodo-cálcicos coloridos para embalagens. Fluorescência de Raios X (FRX), Difração de Raios X (DRX), análises termodiferencial (DTA) e termogravimétrica (TG/DTG), análise elementar, análise granulométrica, determinação de poder calorífico pelo método da bomba calorimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram usados para determinar as características físicas e químicas do lodo de cromo. A incineração do resíduo foi realizada numa mufla elétrica a 800 C, utilizando um cadinho de alumina. A determinação da concentração de íons Cr(VI) presentes no lodo e nas cinzas foi realizada através do método colorimétrico utilizando difenilcarbazida. Vidros sodo-cálcicos contendo as cinzas da incineração do lodo de cromo foram preparados por meio da fusão das matérias-primas industriais (areia, barrilha e calcário) em cadinhos de alumina a 1500 C por 1h, sob condições similares às utilizadas no processo industrial de produção de vidros comerciais de coloração verde (composição, adição de ferro e condições redutoras). Para fins de comparação, foram preparadas também amostras de vidros contendo cromita (tradicional fonte industrial de cromo utilizada pela indústria de vidros) sob condições semelhantes. As amostras de vidros foram caracterizadas em termos de composição química por FRX, MEV, DRX, coordenadas colorimétricas (sistema CIEL*a*b*) e absorção óptica. Os resultados de FRX mostraram que as cinzas apresentam um teor de cromo de aproximadamente 47% em massa de Cr2O3, valor não muito distante do teor de cromo observado na composição da cromita (cerca de 43% em massa de Cr2O3). Os vidros preparados utilizando cromita e as cinzas da incineração de lodo de cromo apresentaram bandas de absorção óptica semelhantes no intervalo analisado (200-3300 nm), sem a presença aparente da banda de absorção óptica entorno de 370 nm, característica do íon Cr6+. Estes resultados sugerem que sob condições adequadas de incineração do lodo, bem como formulação e fusão do vidro, é possível utilizar-se as cinzas obtidas como fonte alternativa de cromo para a fabricação de vidros coloridos do sistema soda-cal-sílica.
Título em inglês
Use of tannery sludge containing chromium compounds in soda-lime glass fabrication.
Palavras-chave em inglês
Ashes
Chromium
Incineration
Sodo-lime glass
Solid wastes
Tannery industry
Tannery sludge
Resumo em inglês
Leather production industry generates large quantities of solid wastes with pollutant characteristics and hazardous conditions, such as tanned wastes (Chrome shaving, chrome splits and buffing dust) and sludges from wastewater treatment process (Tannery sludge, primary and secondary sludge). These wastes containing Cr(III), which, under oxidizing conditions, can turn into Cr(VI), an extremely toxic and cancerigenous form of the element. However, these wastes are a potential source of chromium (traditional industrial pigment) which could be used by the glass and ceramic enamels industries. In the present work was studied the physical and chemical properties of a tannery sludge from the industrial district of the city of Franca, São Paulo State, Brazil, in order to evaluate the feasibility of using the ashes from incineration of this waste as a potential alternative source of chromium for the manufacturing of soda-lime glasses. X-Ray Fluorescence (XRF), Xray Diffraction (XRD), Differential Thermal Analysis (DTA), Thermogravimetric Analysis (TG/DTG), elemental analysis, granulometric analysis, determination of calorific value by the bomb calorimeter method and Scanning Electron Microscopy (SEM) were used to determine the physical and chemical characteristics of tannery sludge. The tannery sludge incineration was performed using an alumina crucible in a electric oven at 800 C. Colorimetric method using diphenylcarbazide were conducted to determinate the Cr(VI) concentration in the waste and the ashes from incineration. Soda-lime glass containing the ashes from incineration of tannery sludge was prepared by melting of industrial raw materials (sand, soda ash and limestone), in alumina crucibles at 1500 C for 1 hour, under similar conditions to those used in the industrial production process of commercial green container glasses (composition, addition of iron and reducing conditions). For comparison purposes, glasses containing chromite (traditional industrial source of chromium used by the glass industry) were also prepared under similar conditions. The glass samples were characterized in terms of chemical composition by XRF, MEV, DRX, color (CIEL*a*b* system) and optical absorption. The FRX results revealed that the ashes are composed by about 47 wt% Cr2O3. This amount is not so far from the chromium content observed in the composition of chromite (about 43 wt% Cr2O3). The glasses containing chromite and the ashes from the incineration of the tannery sludge exhibited approximately similar optical absorption bands in the analyzed range (200-3300 nm), without the presence of optical absorption band around 370 nm, characteristic of Cr 6+. These results suggests that under appropriate incineration conditions of the sludge, as well as formulation and melting of glass, is possible use the chromium-rich ashes from incineration of tannery sludge as an alternative source of chromium for the manufacturing of colored glasses of the soda-lime-silica system.
 
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Tese_Marvin.pdf (17.70 Mbytes)
Data de Publicação
2015-04-30
 
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