Title

DEGRADAÇÃO DE AREIA DE MACHARIA POR PIRÓLISE

CORE SAND DEGRADATION BY PYROLYSIS

Authorship

Gouvêa, Carlos Alberto Klimeck; Wypych, Fernando; Albrech, Waldir; Althof, Christine Albrecht

Gouvêa, Carlos Alberto Klimeck

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Wypych, Fernando

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Albrech, Waldir

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Althof, Christine Albrecht

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DOI

10.5151/2594-5327-0239

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Abstract

O objetivo do presente trabalho é a regeneração de areia de macharia de origem dos processos Cold-Box e Shell, através de processo de pirólise. A caracterização da areia foi realizada por análise termogravimétrica, calorimetria de varredura diferencial, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de energia dispersiva, Raman, distribuição granulométrica, teor de umidade, teor de matéria orgânica e caracterização de resíduos sólidos segundo NBR 10.004, antes e após a regeneração. A degradação foi conduzida em escala piloto sob pressão negativa. Após a regeneração, 100% da resina foi degradada, restando 62% de carbono amorfo na superfície do grão de areia de origem Shell e 33% sobre o grão de origem Cold-Box. Foram condensados resíduos líquidos oleosos do processo, os quais apresentaram duas características distintas, uma fração translúcida e outra oleosa escura. A fração translúcida é rica em água e a fração oleosa permite ser novamente polimerizada com MDI. Segundo a NBR 10.004 a classificação da areia regenerada passou a ser Classe II B – Inerte. O consumo médio de energia para regeneração da areia Cold-Box foi de 0,14 kW/kg e para a Shell foi de 0,18 kW/kg. Finalmente, foram realizados testes práticos para reutilização da areia regenerada como areia de moldagem, onde testes de compressibilidade, módulo de finura e flexão apresentaram resultados positivos, mostrando que o seu reuso é perfeitamente viável. Vários lotes de peças de ferro fundido foram moldados com areias regeneradas, e os produtos obtidos foram de qualidade idêntica àqueles moldados com areia de processo.

The aim of this work is the regeneration of core sand from Cold-Box and Shell process through pyrolysis process. Characterization was done by TG, DSC, MEV, EDX, Raman, granulometric distribution, humidity, organic content, and solids residues classification by NBR 10.004, before and after regeneration. The pyrolysis process was conducted in negative pressure. After regeneration the resin was complete degraded and remains 62% of amorphous carbon over the sand grains in the Shell sand and 33% in the Cold-Box sand. Two kinds of liquids were condensed, an oleos and an aqueous. The oleos one can be repolymerized with MDI. According to NBR 10.004 classification the regenerated sand changes form class 1 – dangerous, to class 2-b inert, after regeneration. The energy consumption for Col-Box sand regeneration in constant regime is 0.14 kW/kg and for Shell sand it is 0.18 kW/kg. At least, all the laboratorial tests with regenerated sand indicate it is able to be used as green sand and practical tests took place producing metal artifacts with quality as good as those produced with virgin sand.

Keywords

Pirólise; Macharia; Reciclagem; Reuso

Pyrolysis; Core sand; Recycling; Reuse