MONOGRAFIA UFU EDER E WILSON

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Ituiutaba – MG 
12/06/2012 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
Faculdade de Ciências Integradas do Pontal 
Curso de Graduação de Química 
 
 
 
 
ALUMÍNIO 
 
 
 
 
 
 
Éder Souza Rogério 
Wilson Barbosa Yabuta 
 
 
 
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ÉDER SOUZA ROGÉRIO 
WILSON BARBOSA YABUTA 
 
 
 
 
 
 
 
ALUMÍNIO 
 
 
 
 
 
 
 
Monografia apresentada á disciplina 
Métodos e técnicas de Pesquisa 
como atividade de requisito parcial 
para a Universidade Federal de 
Uberlândia – Faculdade de Ciências 
Integradas do Pontal 
 
 
 
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ÉDER SOUZA ROGERIO 
WILSON BARBOSA YABUTA 
 
 
 
 
 
 
Ituiutaba, de de 2012 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
 
 
Profª. Drª. Regina Massako Takeuchi FACIP – UFU 
 
Prof. Dr. Benecildo AmaurI Riguetto FACIP – UFU 
 
Profª. Drª. Elaine Kikuti FACIP – UFU 
 
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RESUMO 
 
Atualmente é crescente o emprego do alumínio na fabricação de embalagens para 
bebidas, o que torna interessante a reutilização do mesmo, através da reciclagem 
como matéria-prima na indústria metalúrgica. Tornando-se uma atividade econômica 
que conta com diversos setores da sociedade, algumas pouco tecnológicas como 
coletar vasilhames já utilizados e culminando com etapas onde o conhecimento da 
metalurgia se torna fundamental para um melhor reaproveitamento do alumínio contido 
nestes vasilhames, garantindo assim, a qualidade metalúrgica deste processo. Este 
artigo descreve um estudo experimental utilizando procedimentos para a recuperação 
do alumínio, analisando a influência dos parâmetros de processamento sobre o 
rendimento final, definido aqui como a relação entre as quantidades de alumínio obtido 
a partir da reciclagem destas latas e a utilizada na sua fabricação. A metodologia 
envolveu a prensagem das latas de alumínio em “pacotes”, a fusão do material para a 
separação entre as partes metálicas e não metálicas que constituem a lata, vazamento 
do metal líquido em moldes apropriados e a caracterização do metal resultante. Na 
fusão foram avaliadas as influências da temperatura e do tempo de fusão sobre a 
eficiência desta prática de reciclagem e a utilização de fluxos para tratamento do metal 
líquido. 
 
Palavras – chave: Alumínio, Alumínio e Metalurgia, Caracterização do alumínio 
 
 
 
 
 
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ABSTRACT 
Nowadays it’s increasing the use of aluminum to manufacture drink containers and 
it’s recycling aiming a better efficiency with metallurgical quality from the obtained raw 
material for metallurgic industries, and has been an economic activity witch has involved 
several society sectors, some one like collect cans more less technological and 
culminated with stages where the understanding from the metallurgy it’s fundamental for 
a better reuse from the aluminum contained into the cans, warranted the metallurgical 
quality from this process. This paper describes an experimental study of the procedures 
for aluminum recovery based on the analysis of the effect of the processing parameters 
on efficiency of the recovered aluminum, defined here as a relation between the 
recovered and original amount of aluminum, and assessment of its metallurgical quality. 
The methodology involves the pressing of aluminum cans in "packages", melting and 
separation of metallic and non-metallic parts, pouring of the molten metal in dies and 
characterization of the final product. During the melting phase, it was assessed the 
influence of the temperature and melting time on the efficiency of the recycling 
procedure and the use of flows to treat the melt. 
 
Keywords: 
 
 
 
 
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LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Quadro demonstrativo dos parâmetros utilizados nas diferentes corridas 
realizadas 10 
Tabela 2 - Composições químicas das ligas utilizadas na fabricação das latas de 
alumínio 11 
Tabela 3- Composições químicas aproximadas das cargas iniciais 11 
Tabela 4 - Rendimento obtido nas diferentes corridas experimentais realizadas 12 
Tabela 5 - Composição química dos corpos de prova 13 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1- Pacote contendo 50 latas de alumínio com o formato semelhante ao cadinho 
do forno 8 
Figura 2- Representação esquemática do molde para obtenção dos corpos de prova 
para análise química 9 
Figura 3 - Amostras mostrando as marcas das medições realizadas usando 
espectroscopia de emissão ótica 10 
 
Figura 4 - Valores médios dos rendimentos obtidos na fusão de latas em função dos 
parâmetros testados 13 
 
Figura 5 - Variações nos teores de manganês e magnésio no alumínio obtido a partir da 
reciclagem de latas. 14 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
1 Introdução 7 
2 Revisão da leitura 8 
 2.1 Definições das condições de reciclagem 8 
 2.2 Definição dos parâmetros de fusão 9 
3 Resultados e discussões 12 
4 Conclusão 15 
5 Referências bibliográficas 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
A relevância da reciclagem está fundamentada no aumento crescente do consumo 
de latas de alumínio, é o que esclarece a ABAL (Associação Brasileira do Alumínio, 
2007) “... gerando atividades de trabalho e renda (aproximadamente R$ 850 
milhões/ano), economia de energia, criação de novos mercados, conscientização 
ambiental e inclusão social”. O alumínio é o mais importante dos metais não-ferrosos e 
possui grande importância industrial devido suas excelentes propriedades físico-
químicas, pois com baixo ponto de fusão (6600ºC quando na pureza de 99,80%)”, com 
elevada resistência específica principalmente na forma de ligas, além de outras 
propriedades como longa vida útil, resistência à corrosão, excelente condutor térmico e 
elétrico, boas propriedades refletivas e infinitamente reciclável. 
Segundo a ABAL (Associação Brasileira do Alumínio, 2011) o Brasil desde 2001 
detém a liderança mundial na reciclagem de latas de alumínio, com índices de 85% em 
2001, 90% em 2010 e 94% em 2011, o que representa um volume de 121,1 mil 
toneladas sobre o total de latas consumidasABAL (2011). 
O processo de reciclagem de alumínio a partir de latas de bebidas descartadas é 
uma atividade que vem proporcionando um significativo crescimento em função do 
avanço da redução do consumo de energia relacionado com esta reciclagem em 
comparação com a produção de alumínio primário, onde se utiliza uma tecnologia de 
refino eletrolítico que envolve um elevado consumo de energia. A economia de energia 
associada com a reciclagem de 1 kg de alumínio representa uma redução no consumo 
de energia elétrica da ordem de 95% com relação à produção da mesma quantidade de 
alumínio primário, cerca de 1576 GWh/ano, o que equivale a 0,5% de toda a energia 
gerada pelo País, suficiente para abastecer uma cidade como Campinas – SP, de um 
milhão de habitantes”. Desta forma qualquer incremento no rendimento do processo de 
recuperação do alumínio, por menor que seja, pode representar um ganho econômico 
expressivo para as empresas que trabalham com a refusão destas latas visando à 
obtenção de alumínio em lingotes. Outro aspecto importante é o que está relacionado 
com a qualidade do alumínio obtido a partir da refusão das latas, a grande maioria das 
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empresas não realiza um controle de qualidade rigoroso do material produzido, o que 
pode levar a uma série de problemas a medida que este material seja reintroduzido na 
cadeia produtiva, envolvendo consequências como o comprometimento da composição 
química e do desempenho das peças obtidas usando este material, sem contar com o 
fato de que a falta de controle sobre a composição química e a presença de óxidos 
podem promover um efeito danoso para as indústrias que trabalham com a reciclagem 
de alumínio. 
 Este trabalho mostra parte dos resultados de um estudo experimental sobre a 
reciclagem do alumínio utilizado na fabricação de embalagens de bebidas, usando um 
forno elétrico a indução para a fusão das latas de alumínio, que comparativamente, 
quanto aos níveis de contaminação, é um forno intermediário entre o forno a 
combustão ar/óleo (muito utilizado pelas indústrias) e forno a plasma térmico segundo 
SANT’ANNA. Nos fornos convencionais e a indução, segundo CAMPBELL é possível 
observar a força motriz relacionada com a tentativa do fundido entrar em equilíbrio com 
o meio que o cerca, provocando desta forma a contaminação do metal, portanto, o tipo 
de combustível do forno e do ambiente que o cerca também devem ser considerados 
na reciclagem do alumínio e observados através de posterior análise química. Foram 
avaliados alguns dos parâmetros utilizados no processo de refusão destes materiais 
com a finalidade de obter os melhores rendimentos possíveis em termos da quantidade 
de alumínio recuperado, bem como se preocupando com a qualidade deste alumínio 
afim de que o mesmo possa ser reutilizado para aplicações mais nobres sem o 
comprometimento dos produtos obtidos a partir do seu reaproveitamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 REVISÃO DA LITERATURA 
 
2.1 Definições das condições de acondicionamento da carga (latas de 
Alumínio) no forno para fusão 
 
Foram utilizadas duas condições experimentais, tendo sido fundidas latas soltas 
somente amassadas para sua colocação no cadinho do forno e latas na forma de 
“pacotes” conforme mostra a Figura 2. Para obtenção dos pacotes foi projetada e 
construída uma matriz de compactação, de modo a permitir a obtenção de “pacotes” de 
latas com uma geometria muito próxima à cavidade do cadinho, possibilitando desta 
forma um melhor acondicionamento da carga no mesmo. Adicionalmente o uso de uma 
carga mais compacta permite uma melhor eficiência na fusão, uma vez que numa 
carga mais compacta existe uma menor relação superfície/volume, e 
consequentemente, uma menor tendência à ocorrência de perdas por oxidação. 
 
Figura 1: Pacote contendo 50 latas de alumínio com o formato semelhante ao 
cadinho do forno. 
 
 
 
2.2 Definição dos parâmetros de fusão 
Temperatura máxima do metal após a fusão, tempo de manutenção no estado 
líquido e utilização de fluxos para melhorar a separação entre o metal líquido e as 
escórias formadas. Foram inicialmente realizadas diversas corridas nas quais estes 
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parâmetros foram variados aleatoriamente, para posteriormente definir os parâmetros a 
serem utilizados no restante dos experimentos. A fusão foi realizada em um Forno de 
Indução com potência de 40 Kw usando um cadinho de grafite com capacidade para 
fundir até 1,3 Kg de alumínio por corrida, foram utilizadas potências da ordem de 5 a 6 
Kw o que resultou em tempos totais de fusão de aproximadamente 15 minutos. Após a 
fusão total do material carregado foi realizado o procedimento de separação e retirada 
da escória e vazado o alumínio obtido em moldes adequados para obtenção dos 
corpos de prova para análise química, conforme mostra esquematicamente a Figura 2, 
e em moldes com cavidades troncas cônicas (diâmetro superior = 40mm, diâmetro 
inferior = 35mm e altura = 80mm) para análises metalográficas e outras futuras 
avaliações. 
 
 Figura 2: Representação esquemática do molde para obtenção dos corpos de prova 
para análise química. 
 
 
 
 
Os corpos de prova para análise química foram usinados em uma superfície e 
submetidos a análises químicas via Espectroscopia de Emissão Óptica usando um 
Espectrômetro, tendo sido feitas entre 3 a 5 medições para cada condição experimental 
testada. A Figura 3 apresenta as superfícies de duas amostras submetidas a análise 
química, mostrando a marca da queima resultante da descarga elétrica efetuada pela 
equipamento durante cada medição realizada. 
 
 
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 Figura 3: Amostras das marcas das medições realizadas usando espectroscopia de 
emissão ótica. 
 
 
(a) 03 medições. 
 
 
 (b) 05 medições. 
 
A Tabela 1 apresenta o programa de experiências realizadas, indicando os 
parâmetros variados em cada corrida experimental. 
Tabela 1: Quadro demonstrativo dos parâmetros utilizados nas diferentes corridas 
realizadas. 
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As latas são fabricadas a partir de três diferentes partes, corpo (liga 3004) que 
apresenta boa resistência à corrosão, boa conformabilidade e moderada resistência 
mecânica. A tampa (liga 5182) e selo (liga 5082) são dúcteis no estado recozido, mas 
endurecem rapidamente sob trabalho a frio, possuem alta resistência à corrosão em 
ambientes marítimos e quanto maior os teores de Mg, maior a resistência mecânica. A 
Tabela 2 apresenta as composições químicas destas ligas de acordo com a ASM [6]. 
Tabela 2: Composições químicas das ligas utilizadas na fabricação das latas de 
alumínio.
 
*Os valores apresentados indicam as porcentagens máximas admissíveis como 
impurezas, com exceção das indicadas por faixas (que representam os elementos de 
liga). 
Com o objetivo de conhecer a composição química aproximada do material de 
partida efetuou-se um procedimento de cálculo usando-se o percentual em peso de 
cada um destes componentes no peso de uma lata e suas respectivas composições 
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químicas, considerando apenas os elementos principais de liga Mn e Mg. Isto permitiu 
uma melhor avaliação das variações químicas ocorridas durante o processo de 
reciclagem. 
A Tabela 3 mostra os resultados obtidos usando os valores médios obtidos a partir 
da pesagem de quatro lotes de quarenta latas. 
Tabela 3: Composições químicas aproximadas das cargas iniciais. 
 
O rendimento do processo foi calculado através da relação entre o peso em lingotes 
de alumínio obtido a cada corrida experimental e o peso total da carga adicionada ao 
forno para fusão, considerando-se aqui como peso total da cargaa lata recoberta com 
tinta e verniz. 
 
 
 
 3 RESULTADOS E DICUSSÃO 
Os valores de rendimento apresentados na tabela acima indicam à ocorrência de um 
excelente rendimento na reciclagem de alumínio usando a fusão em forno elétrico a 
indução, rendimento este muito superior aos valores médios obtidos pelas indústrias 
que trabalham com reciclagem de latas de alumínio usando processos de fusão em 
fornos com queima de combustíveis. De acordo com informações obtidas junto a 
algumas empresas que trabalham com reciclagem de latas de alumínio o rendimento 
máximo obtido, usando fornos a combustão ar/carvão são da ordem de 55% e em 
fornos a combustão ar/óleo ou gás são da ordem de 60% [7–12]. Outra vantagem 
associada à utilização de fusão em forno elétrico a indução é a redução na emissão de 
gases resultantes da queima de combustíveis e dos seus impactos sobre a atmosfera. 
 Os resultados obtidos na determinação do rendimento na fusão nas 
diferentes corridas experimentais realizadas são mostrados na tabela 4. 
 
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Tabela 4: Rendimento obtido nas diferentes corridas experimentais realizadas. 
 
Corrida 09 – Houve um aumento do rendimento em função de posterior refusão. 
Corrida 16 – Rendimento aquém do esperado em função de baixa temperatura de 
vazamento. 
 
A análise dos rendimentos obtidos em função de variações nos parâmetros de fusão 
indica a ocorrência de melhores rendimentos quando se utilizou 10% e 20% em peso 
de fluxo escorificante e temperaturas máximas do metal líquido em torno de 780 ºC a 
800 ºC. O gráfico da Figura 4 apresenta os valores de rendimento em função do uso ou 
não de fluxo e da variação na quantidade de fluxo utilizado, o que permite uma melhor 
visualização do efeito destas variáveis sobre o rendimento obtido. 
 
Figura 4: Valores médios dos rendimentos obtidos na fusão de latas em função dos 
parâmetros testados. 
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Os corpos de prova obtidos das 18 corridas da Tabela 1 foram submetidos à análise 
química por Espectroscopia de Emissão Óptica num Espectrômetro Shimadzu OES 
5500 II, os resultados obtidos são mostrados na Tabela 5. 
 
 Tabela 5: Composição química dos corpos de prova. 
 
 
Comparando-se os valores apresentados nas Tabelas 3 e 5, observa-se que o alumínio 
reciclado apresenta uma composição química muito próxima daquela prevista como 
composição inicial da carga, sendo que os percentuais do elemento manganês 
apresentam pequenas variações entre as diferentes corridas experimentais realizadas 
e em média uma redução muito pequena com relação à composição inicial. Para o 
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elemento magnésio ocorreram maiores variações com relação à composição inicial, o 
que pode ser explicado pelo fato de que o magnésio é um elemento químico 
extremamente reativo com o oxigênio e sua perda durante operações de fusão e 
refusão de ligas metálicas é bastante comum e de difícil controle. 
 Quanto aos outros elementos que aparecem na forma de impurezas 
pode-se afirmar que os valores encontrados estão dentro dos limites permitidos em 
todas as normas que definem especificação de composição química para ligas de 
alumínio trabalháveis. Elementos como Cr, Ni, Pb, Sn e V, que poderiam ser 
incorporados ao metal através das resinas utilizadas na confecção dos rótulos das 
embalagens, não apresentaram variações significativas nas análises realizadas, o que 
se constitui em mais um indicativo da vantagem de se utilizar a fusão em forno elétrico 
a indução para a reciclagem de latas de alumínio. 
O gráfico da Figura 5 mostra os teores de manganês e magnésio obtidos nas 
diferentes corridas experimentais realizadas. 
 Figura 5: Variações nos teores de manganês e magnésio no alumínio obtido a partir 
da reciclagem de latas.. 
 
 
 
 
 
 
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4 CONCLUSÃO 
 
De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que o uso da fusão em forno 
elétrico a indução permite a obtenção de melhores rendimentos na reciclagem de latas 
de alumínio em comparação com o método usado convencionalmente pelas empresas 
que trabalham com este tipo de atividade. 
O uso de fluxos escorificantes em teores da ordem 10% e 20% com relação ao peso 
da carga inicial permitiu a obtenção de melhoras significativas neste rendimento. 
Quanto a qualidade metalúrgica do alumínio obtido por reciclagem em forno elétrico 
a indução conclui-se que as composições químicas obtidas permitem qualificar este 
alumínio como uma matéria prima com qualidade metalúrgica aceitável, podendo o 
mesmo ser reintroduzido na cadeia produtiva sem causar maiores problemas de 
contaminações que possam gerar defeitos e redução no desempenho mecânico das 
ligas fabricadas a partir deste alumínio reciclado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
PERRY, H.R. Manual de Engenharia Química, 5a ed., RJ, Guanabara Dois, 1980. 
 
VOGEL, C. “Brasil recicla 89% das latas”, In: A Notícia, Florianópolis, mar. 2011. 
 
SANT’ANNA, J.P. Tecnologia. Processo Limpo, Metalurgia & Materiais, SP, p. 736-
739, out. 2010. 
 
CAMPBELL, J. Castings: Metal Ractions, Birmingham: Butterworth Heinemann, cap.1, 
p.1 – 25, 1995.