Avaliação de estabilização e solidificação de cinzas volantes encapsuladas em cimento

Abstract

Resumo: A geração de energia a partir da combustão do carvão mineral gera um passivo ambiental potencialmente perigoso com relação ao seu conteúdo de metais, são as chamadas cinzas volantes, cuja geração ocorre em larga escala. As opções de tratamento deste passivo são bastante escassas e por vezes nulas, ocorrendo nada além de um armazenamento em aterros para este fim. Uma opção de tratamento é a técnica de Estabilização/Solidificação (S/S), que tem por objetivo reduzir a mobilidade de metais e melhorar as características físicas do resíduo por meio da solidificação. Neste contexto, o cimento Portland tem sido sugerido como um método eficaz de S/S físico-química para resíduos perigosos contendo metais. Esta pesquisa visa avaliar a estabilização e solidificação de metais em diferentes misturas de cimento Portland com cinzas volantes amostradas da Usina Termelétrica de Figueira, no Paraná. A estabilização da cinza volante foi investigada a partir de dois testes de lixiviação propostos para determinar a eficiência do encapsulamento, estudando a dissolução dos metais cobre e cromo da cinza na matriz cimentícia. O primeiro é o teste oficial para ensaios de lixiviação no Brasil descrito pela NBR 10005:2004. O segundo teste é realizado sob uma faixa de condições de pH, em meio ácido (pH 3,0), meio neutro (pH 7,0) e meio básico (pH 11,0). Os resultados obtidos apresentaram que a maior eficiência na estabilização ocorreu em misturas com maiores quantidades de cimento em relação às cinzas (20% de cinzas) e com altos valores de pH. Este processo é eficiente por que no pH da mistura diversos cátions de múltiplas valências são convertidos em hidróxidos e carbonatos insolúveis. Os íons metálicos são incorporados na estrutura cristalina que os minerais do cimento formam após o processo de hidratação, o que coopera com a solidificação do resíduo. Palavras-chave: Estabilização/Solidificação. Metais pesados. Cimento Portland. Cinzas volantes.

Abstract: The power generation from the combustion of mineral coal generates a potentially dangerous residue in relation to its metal content, they are called fly ash, whose generation occurs on a large scale. The options for treating this waste are quite scarce and sometimes null, with nothing more than landfill storage for this purpose. An treatment option is the Stabilization/Solidification (S/S) technique, which aims to reduce the mobility of metals and improve the physical characteristics of the waste through solidification. In this context, Portland cement has been suggested as an effective method of physical-chemical S/S for hazardous waste containing metals. This research aims to evaluate the stabilization and solidification of metals in different mixtures of Portland cement with fly ash sampled from the Figueira Thermal Power Plant, in Paraná. The stabilization of fly ash was investigated based on two proposed leaching tests to determine the encapsulation efficiency, studying the dissolution of the copper and chromium metals in the cement matrix. The first is the official test for leaching tests in Brazil described by NBR 10005: 2004. The second test is performed under a range of pH conditions, in an acid medium (pH 3,0), neutral medium (pH 7,0) and basic medium (pH 11,0). The results obtained showed that the greatest efficiency in stabilization occurred in mixtures with higher amounts of cement compared to ashes (20% ash) and with high pH values. This process is efficient because at the pH of the mixture several cations of multiple valences are converted into insoluble hydroxides and carbonates. Metal ions are incorporated into the crystalline structure that cement minerals form after the hydration process, which cooperates with the solidification of the residue. Keywords: Stabilization/Solidification. Heavy metals. Portland cement. Fly ash.