Processo de Galvanoplastia, Teses (TCC) de Química

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Galvanoplastia

Série

Gestão

Ambiental

ISSN 2178-

Orientações para o controle ambiental

instituto estadual do ambiente

2ª edição

Governo do Estado do Rio de Janeiro Luiz Fernando de Souza Governador

Secretaria de Estado do Ambiente Carlos Francisco Portinho Secretário

Instituto Estadual do Ambiente Isaura Maria Ferreira Frega Presidente

Marco Aurélio Damato Porto Vice-Presidente

Diretoria de Gestão das Águas e do Território (Digat) Rosa Maria Formiga Johnsson Diretora

Diretoria de Informação, Monitoramento e Fiscalização (Dimfis) Ciro Mendonça da Conceição Diretor

Diretoria de Licenciamento Ambiental (Dilam) Ana Cristina Henney Diretora

Diretoria de Biodiversidade e Áreas Protegidas (Dibap) Guido Gelli Diretor

Diretoria de Recuperação Ambiental (Diram) Fernando Antônio de Freitas Mascarenhas Diretor

Diretoria de Administração e Finanças (Diafi) Renato Tinoco Gonzaga Diretor

Direitos desta edição do Instituto Estadual do Ambiente (Inea). Diretoria de Gestão das Águas e do Território (Digat). Gerência de Apoio à Gestão Ambiental Municipal (Gegam). Av. Venezuela, 110 – Saúde - CEP 20081-312 – Rio de Janeiro - RJ

Qualquer parte desta publicação pode ser reproduzida, desde que citada a fonte. Disponível também em www.inea.rj.gov.br

Produção editorial: Gerência de Informação e Acervo Técnico (Geiat / Vice-Presidência)

Coordenação editorial: Tânia Machado

Revisão técnica: Ana Cristina Henney

Copidesque: Cristhiane Ruiz

Revisão: Sandro Carneiro

Normalização: Josete Medeiros

Projeto gráfico e diagramação: Ideorama Comunicação e Design Ltda.

Impressão: WalPrint Gráfica e Editora

Projeto gráfico e impressão financiados com recursos do Fundo Estadual de Conservação Ambiental e Desenvolvimento Urbano (Fecam)

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Central do Inea I59 Instituto Estadual do Ambiente. Galvanoplastia: orientações para o controle ambiental/ Instituto Estadual do Ambiente.---- Rio de Janeiro: INEA, 2014 ---- 2. ed.

44p.: il (Gestão ambiental, 6) ISSN 2178-

Glossário p. 38 - 39

1. Gestão ambiental. 2. Galvanoplastia. 3. Licenciamento ambiental. I. Perez, Ilma Conde. II. Corrêa, Rogério Giusto. III. Pires, José Luiz. IV. Título.

CDU 504.

Apresentação

1. O que é galvanoplastia

2. Agentes poluidores

2.1 Efluentes líquidos

2.2 Emissões gasosas

2.3 Resíduos sólidos

2.4 Metais

3. Condicionantes para o licenciamento

Referências bibliográficas

Glossário

Anexo 1 – Classificação de resíduos sólidos

Anexo 2 – Legislação e normas técnicas

Sumário

O Fundo Estadual de Conservação Ambiental e Desenvolvimento Urbano (Fecam) é um dos maiores aliados na luta que o Estado do Rio de Janeiro trava por um ambiente mais saudável e pelo desenvolvimento sustentável.

Criado pela Lei estadual no^ 1.060, de 10 de novembro de 1986, e aper- feiçoado, nas duas décadas seguintes, por outras três legislações, o Fecam tem o objetivo de atender às necessidades financeiras de proje- tos ambientais e de desenvolvimento urbano.

Os recursos disponibilizados — oriundos de royalties do petróleo, de multas administrativas e de condenações judiciais por irregularidades ambientais — contribuem para que os municípios possam financiar pro- gramas de saneamento, reflorestamento, recuperação de áreas degra- dadas, canalização de cursos d’água, educação ambiental, despoluição de praias e implantação de tecnologias novas e menos poluentes.

Carlos Francisco Portinho Secretário de Estado do Ambiente (SEA)

1. O que é

galvanoplastia

A galvanoplastia pode ser descrita como o processo de depositar diversas camadas metálicas sobre um objeto através da aplicação dos princípios fundamentais que reagem ao fenômeno da eletrólise, como reações de oxidação e redução. Em todo processo em que metais não nobres são reves- tidos por outros mais nobres, geralmente para proteger contra a corrosão ou para fins estético-decorativos, a galvanoplatia é chamada de galvanização ou eletrode- posição. Para fins de licenciamento ambiental, as atividades de galvanoplastia (cobragem, cromagem, douração, estanhagem, zincagem, niquelagem, prateação, chum- bagem, esmaltagem e serviços afins) são enquadradas como serviços de galvanotécnica.

Tanque de redução do Cromo (2)

Para precipitação, usar como agente redutor o metabissulfito de sódio. Para manter o pH entre 2,0 e 3,0, deve-se utilizar ácido sulfúrico. Potencial redox (ORP mV) 150 a 250. Efluente não deve ficar com coloração amarelada. Caso fique com esta coloração, acrescentar metabis- sulfito.

Tanque de neutralização (3)

Controle de pH com adição de soda cáustica e ácido clorídrico. Faixa do pH 8,0 a 9,0. Para facilitar a aglutinação das partículas em sus- pensão, adicionar sulfato de alumínio e floculante. Efluente com coloração azulada. Coloração amarelada ou esverdeada significa con- taminação de cromo.

Tanque de correção final (4)

Caso necessário, corrigir pH com solução de ácido sulfúrico. Manter pH entre 7,0 e 8,0.

Efluente final (5)

A água deve estar clara e sem partículas. Coloração amarelada indica contaminação de cromo; retornar ao tratamento.

Processo de Galvanoplastia

Encontro das águas ácidas e alcalinas

Tanque do afluente Ni & Cr + vazão recalcada

Tanque de neutralização HCl + NaOH & Tanque floculação Al 2 (SO 4 ) 3 +Floculante

Tanque 2

1 o^ clarificador

Efluente do lodo - Retorno para processo de tratamento

2 o^ clarificador

Filtro prensa (^) Efluente tratado

H 2 SO 4 Tanque de correção Tanque decantador -^ final Lodo

Tanque cromo H 2 SO 4 Metabissulfito de sódio

Tanque níquel NaOH

Tanque 1

Lodo galvânico Classe I - Armazenado em sacos e tambor de polipropileno

3

1 2

4

5

O principal agente poluidor característico de atividades de galvanoplastia é o descarte das águas das lavagens das peças, feito entre os banhos. O tratamento dessas águas de lavagem contempla, basicamente, desde a simples neu- tralização da acidez ou alcalinidade livre até a remoção dos metais presentes na forma solúvel.

No processo produtivo, destacam-se as áreas de lavagem resultantes dos banhos metálicos onde observamos poten- ciais agentes poluidores, como:

• Metais tóxicos utilizados para revestimento [cromo hexavalente (Cr +6^ ), níquel, zinco, cádmio, cobre, prata etc.];
• Íons provenientes dos banhos para clarificação de metais (cianeto);
• Águas de lavagem da decapagem (ácida e alcalina);
• Banhos contendo solventes orgânicos;
• Águas de lavagem do desengraxe (hexano, tetraclo- reto de carbono, tricloroetileno, benzol etc.).

O processo é realizado com corrente contínua, através de uma solução específica denominada banho.

Para que esses processos de deposição metálica sejam concluídos com êxito, o material que será galvanizado deve ser previamente preparado, com a isenção de óleos, graxas e óxidos metálicos.

2.1 Efluentes líquidos

Na prática, isso significa que o material sofrerá ataque químico, utilizando-se para este fim produtos desengraxantes e decapantes. Será também consumido um volume razoável de água nas lavagens para que os banhos não sofram contaminação.

A técnica de tratamento mais usual, geralmente adotada para remoção dos metais, consiste na insolubilização e pos- terior precipitação dos mesmos por ajuste do pH, de modo a garantir a máxima precipitação dos metais presentes sob a forma de hidróxidos insolúveis.

A perda de solução que ocorre durante o processo de galvanoplastia acarreta em custo econômico, em consequência da perda de produtos químicos e também da necessidade de se utilizar maiores quantidades de materiais químicos para tratar os efluentes gerados.

Os efluentes provenientes desse processo podem ser divididos em:

• Concentrados (banhos exaustos);
• Diluídos (águas de lavagens e lavadores de gases).

Pontos de geração:

• Extravasores dos tanques de preparação e lavagem de superfícies metálicas, normalmente compostos por solventes orgânicos, óleos e graxas;
• Extravasores de banhos ácidos, alcalinos eletrolíticos e alcalinos comuns;
• Extravasores dos tanques de lavagem de peças retiradas dos banhos eletrolíticos, ácidos e alcalinos;

Redução de água de lavagem

A lavagem é, no processo de eletrodeposição, a certeza de qualidade. Ela atua na diluição ou diminuição da quanti- dade de sais arrastados pelas peças de um banho a outro, os quais influenciam negativamente na eletrodeposição.

A lavagem final, isto é, a última etapa de lavagem do processo, é responsável pela remoção de eletrólitos que, caso contrário, podem influir na qualidade do recobrimen- to superficial, alterando suas características mecânicas ou corrosivas.

É equivocado pensar que uma boa lavagem só pode ser realizada com o emprego de muita água. É possível fazer uma boa lavagem com uma pequena quantidade de água e isso deve ser incentivado.

Tanques para banho

Acervo Inea

Características dos efluentes líquidos

Conforme mencionado anteriormente, o principal agente poluidor característico de atividades metalúrgicas asso- ciadas à galvanoplastia é o descarte das águas de lavagens das peças, ocorrido entre os banhos. O tratamento des- sas águas contempla, basicamente, a neutralização da acidez ou alcalinidade livre, até a remoção dos metais presentes na forma solúvel.

A técnica de tratamento geralmente adotada para remoção dos metais consiste na insolubilização e posterior precipitação dos mesmos por ajuste do pH a um determinado valor ótimo, que é aquele que garante a máxima precipitação dos metais como hidróxidos insolúveis.

As neutralizações e os ajustes de pH são feitos em tanques providos de agitação (reatores), mediante a adição controlada de bases ou ácidos. Os metais sedimentados são removidos nos próprios reatores, na forma de lamas ricas em hidróxidos metálicos, que constituem o assim chamado “lodo galvânico”.

Os efluentes líquidos oriundos da eletrodeposição são prejudiciais aos corpos receptores ou redes coletoras, sobretudo na presença de:

• Metais tóxicos, principalmente o cromo em sua for- ma hexavalente (Cr +6^ ), zinco, cádmio e outros;
• Ânions tóxicos, especialmente cianetos, sulfuretos e fluoretos;
• Óleo solúvel (mistura de óleos minerais, sintéticos e água);

Em uma primeira etapa oxida-se o cianeto a cianato utili- zando-se cloro livre ou hipoclorito, para, posteriormente, decompor o cianato em gás carbônico (CO 2 ) e nitrogênio molecular (N 2 ).

No processo de eliminação dos metais pesados (Fe, Ni, Zn, Cu, Mn etc.), a forma iônica deles é transformada em hidróxido ou carbonato através da elevação do pH. Os íons de cálcio são eliminados como sulfato. A maioria dos me- tais modifica sua forma iônica por meio do aumento do pH. Os demais metais obedecem a um pH ótimo de coagu- lação e precipitação: zinco a 8,5; cobre a 12,0 e os outros na faixa de 8,0 e 9,0.

O cromo hexavalente é uma exceção. Em pH ácido, ele está na forma de cromato (solúvel) e, em pH alcalino, está na forma de bicromato (solúvel). Por isso, o cromo hexavalente tem que ser reduzido a cromo trivalente e, a partir daí, ter seu pH ajustado.

Os resíduos quelatizados (cobre e níquel químico) também devem sofrer um tratamento prévio para a eliminação do citrato de sódio (quelatizante) do ácido etilenodiamino- tetracético (ETDA) e do amoníaco.

O cianeto, sendo estável em baixos valores de pH e com a legislação vigente admitindo essa estabilidade em uma concentração de 0,2 mg/l, deve ser previamente oxidado e destruído, para evitar que esta oxidação se processe com o oxigênio dissolvido nos corpos receptores.

Um dos pontos mais importantes do processo de trata- mento físico-químico é ter os efluentes separados por suas

características , impedindo assim a sua contaminação, que pode ocorrer através de respingos, operações de lavagem incorretas, vedações malfeitas, manutenção preventiva inexistente, mudança de processo sem prévia avaliação etc.

Dois sistemas apresentam destaque entre os mais utiliza- dos em tratamentos dentro de metalúrgicas e galvanotéc- nicas:

- Tratamento descontínuo – Batelada : consiste em reter os efluentes em um conjunto de dois reatores. Enquanto um recebe o efluente, o outro realiza o tratamento. - Tratamento contínuo – Automático : consiste em tratar os efluentes a vazão constante em um con- junto de tanques, reatores e tanques de preparo de produtos químicos, cuja dosagem é controlada por instrumentação.

Deve-se ressaltar que os sistemas de tratamento descritos são apenas exemplos de fluxo de tratamento.

A implantação e a operação do sistema de tratamento adequa- do dependerão das características únicas que cada empresa apresenta em seu processo produtivo.

A recuperação das matérias-primas utilizadas nos banhos é fundamental para a otimização do processo produtivo, bem como para a melhoria das condições de tratabilidade dos efluentes.

O lodo galvânico resultante do processo físico-químico de tratamento, assim como os descartes periódicos de fundo