Regeneração e reutilização de areias de macho em fundição

Abstract

Este documento descreve o trabalho desenvolvido durante o estágio curricular decorrido na Funfrap – Fundição Portuguesa S.A., localizada na zona industrial de Cacia, Aveiro. Trata-se de uma unidade industrial do setor metalúrgico que produz componentes de ferro fundido para automóveis através do processo de moldação em areia verde. Este processo gera diariamente elevadas quantidades de resíduos de areia com aglomerantes orgânicos resultante do processo de fabrico de machos que, devido à sua toxicidade, são descartadas para aterros controlados. Atualmente, a legislação força a diminuição da quantidade de areia depositada em aterro, pelo que o custo desta prática tem aumentado nos últimos anos. Com o objetivo de reutilizar a areia rejeitada, foram estudadas as propriedades tecnológicas da areia de macharia regenerada. O trabalho começou pela caracterização da areia base SP 55 (padrão), que incluiu a distribuição granulométrica, o cálculo do índice de finura, a determinação do coeficiente de angularidade, a determinação da percentagem de humidade, do pH, do valor de acidez, da perda ao fogo e dos carbonatos. Foram também produzidos provetes pelo sistema de caixa fria fenólico-uretânico para ensaios de resistência à flexão, dureza e permeabilidade. Paralelamente procedeu-se à regeneração e caracterização de 9 amostras de areia usada. Os valores obtidos foram comparados com os valores da amostra padrão. Numa segunda etapa foram produzidos provetes para ensaios de resistência à flexão, dureza e permeabilidade formados por 100% de areia regenerada, primeiro com cada uma das amostras e depois com misturas de várias amostras. Os resultados foram comparados com os valores médios dos provetes da produção e com os valores obtidos com os provetes da amostra padrão. Com base nos resultados obtidos, desenvolveram-se novas formulações contendo 5% de areia de sucata de macharia regenerada que sobreviveram com sucesso a um ensaio fabril. Desta maneira, parte da areia que originalmente não era utilizada é reincorporada no processo de fabrico. O facto da areia em causa não ser depositada em aterro e, consequentemente, existir uma redução dos custos da sua deposição, constitui uma das principais vantagens deste estudo, a par com os benefícios ambientais

This document describes the work carried out during the curricular internship at Funfrap – Fundição Portuguesa, S.A., located at the industrial park of Cacia, Aveiro. This is an industrial unit in the metallurgical sector that produces automotive iron components using the green sand casting moulding process. This process daily generates high amounts of rejected sand with organic binders originated at the core-making process, which, due to its toxicity, is discarded of at controlled landfills. Currently, the legislation enforces the reduction of the amount of sand sent to landfill, hence the costs of this practice have increased in the last years. Having in mind the reuse of the rejected sand, the technological properties of reclaimed core sand were investigated. The work began with the characterization of the base sand SP 55 (standard), which included the determination of the particle size distribution, the fineness index, the angularity coefficient, the moisture content, pH, the acid demand value, the loss on ignition and the carbonate content. Test-pieces were also prepared by the phenol-urethane cold box process to evaluate the flexural strength, hardness and permeability. In parallel, 9 samples of used core sand were regenerated and characterized. The results were compared to those obtained for the base sand. In a second stage, test-pieces containing 100% reclaimed core sand were prepared for flexural strength, hardness and permeability testing, first with each of the sand samples and then with mixtures thereof. The results were compared to the average values obtained in the production line and to those obtained for the base sand. Based on this study, new formulations were developed using 5% of reclaimed scrap sand. This formulation was successfully tested in an industrial trial. In this way, some of the sand that cannot follow the manufacturing process can be recycled. The fact that this sand is not disposed of to landfill and is reused instead, eliminates the corresponding deposition costs, which is one of the most important contributions of this study