PI0005482 PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE VIDRO NEGRO E VITROCERÂMICA ESCURA A PARTIR DE ESCÓRIA DE ACIARIA
Depósito: 19/10/2000
Destaque: A Usiminas comercializou 973 mil toneladas de escória de aciaria em 2010
Inventor: Luis Augusto Marconi Scudeller / Eduardo Bellini Ferreira / Edgar Dutra Zanotto / Cátia Fredericci
Titular: FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS - UFSCAR; (BR/SP) / USINAS SIDERÚRGICAS DE MINAS GERAIS S.A. - USIMINAS (BR/MG)
A Usiminas teve um pedido de patente para produção de vitrocerâmica a partir de escória siderúrgica concedida pelo Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (INPI). A vitrocerâmica é usada em revestimentos arquitetônicos e a empresa, maior produtora de aços planos do Brasil, estima um potencial de negócios anuais para a técnica de 20 milhões de dólares. A patente foi obtida após trabalho desenvolvido na década de 1990 pela equipe liderada pelo pesquisador Luís Augusto Marconi Scudeller. A pesquisa contou com parceria da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). O potencial de consumo de pisos fabricados a partir da escória de aciaria é de 400 mil metros quadrados anuais, segundo o pesquisador Eduardo Bellini, que participou do estudo com Edgar Zanotto e Cátia Fredericci, todos da UFSCar. Segundo os pesquisadores, cada tonelada de escória siderúrgica, subproduto da produção de aço que também pode ser usado na produção de cimento, pode resultar em 1,5 a 2 toneladas de vitrocerâmica. A Usiminas comercializou 973 mil toneladas de escória de aciaria em 2010, geradas pelas usinas de Ipatinga (MG) e de Cubatão (SP).
A invenção consiste em um processo industrial para transformar a escória de aciaria, um resíduo poluente da produção de aço, em materiais de alto valor agregado: vidro negro e vitrocerâmica escura. O método aproveita as propriedades químicas do rejeito para criar revestimentos resistentes que dispensam o uso de corantes artificiais. Atualmente, a escória de aciaria representa um sério problema ambiental e logístico para as siderúrgicas, ocupando grandes áreas de descarte. Diferente da escória de alto-forno, que já é usada no cimento, a de aciaria carecia de uma aplicação tecnológica nobre que absorvesse seu volume expressivo (cerca de 90kg por tonelada de aço produzido).
A grande inovação deste processo é a eliminação de agentes escurecedores e nucleantes externos, pois os próprios óxidos presentes na escória (como ferro e manganês) já conferem a cor negra brilhante e facilitam a cristalização. Os principais passos do método incluem: Ajuste da Composição: Adição de sílica (SiO2) e fundentes (como areia ou cacos de vidro reciclados) para garantir a formação do vidro. Oxidação Prévia: O aquecimento da escória antes da fusão converte o ferro em Fe3+ , o que evita a cristalização descontrolada e melhora a qualidade do produto final. Tratamento Térmico: Para obter a vitrocerâmica, o vidro negro passa por duas etapas de temperatura — uma para a formação de núcleos de cristais (500°C a 750°C) e outra para o seu crescimento (600°C a 900°C).
O material resultante possui alta resistência mecânica e resistência a ataques químicos (ácidos e básicos). Esteticamente, após o polimento, a vitrocerâmica adquire um aspecto espelhado semelhante a pedras naturais como mármore e granito. Suas principais aplicações incluem: Construção Civil: Pisos, azulejos e revestimentos de fachadas. Arquitetura e Decoração: Pastilhas auto-sustentáveis e peças decorativas. Indústria: Revestimentos industriais e comerciais de alta durabilidade.
Resumo: PI0005482 O processo descreve a obtenção de vidro negro e vitrocerâmica escura com a utilização de escória de aciaria como matéria-prima principal, com formulações contendo proporções de SiO~ 2~ tão baixas quanto 30% em peso na composição final, mediante ajustes em sua composição química e sua oxidação prévia. Para o vidro negro, o processo elimina a etapa de adição de agentes escurecedores existente nos processos convencionais e possibilita sua obtenção mesmo sem nenhuma adição de material fundente. O vidro obtido apresenta coloração escura, negra brilhante, bastante uniforme. O processo também elimina a adição de agentes nucleantes e agentes escurecedores para a fabricação de vitrocerâmica escura, obtendo-se um produto de brilho vítreo, espelhado, à semelhança de pedras polidas, e características químicas e físicas, dentro das especificações exigidas, compatíveis com as necessidades de mercado. Esse tipo de material tem grande aplicação como revestimento em construções civis, tanto em pisos como em fachadas.
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