INSERÇÃO DO RESÍDUO DE MÁRMORE NA CADEIA PRODUTIVA DA LÃ DE VIDRO

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1 INSERÇÃO DO RESÍDUO DE MÁRMORE NA CADEIA PRODUTIVA DA LÃ DE VIDRO G. F. Rodrigues * ; J. O. Alves; D. C. R. Espinosa; J. A. S. Tenório. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais - Escola Politécnica Universidade de São Paulo (USP) Av. Prof. Mello Moraes, 2463, Cidade Universitária São Paulo, SP. * girleyf@gmail.com RESUMO O trabalho objetivou o estudo da reciclagem do resíduo proveniente do corte de mármore, visando o seu reaproveitamento como matéria-prima parcial na produção de lã de vidro. As lãs de vidro são materiais com alta resistência química e mecânica, durabilidade e leveza, além de importantes propriedades termo-acústicas. Uma mistura do resíduo com aditivos químicos foi fundida em um forno elétrico laboratorial com temperatura de trabalho de 1450 C. O material fundido foi vertido diretamente em um recipiente com água, visando um resfriamento rápido. Amostras do material produzido foram caracterizadas por DRX, MEV e DTA. Os resultados mostraram que o resíduo do corte de mármore pode ser inserido na cadeia produtiva da lã de vidro, proporcionando uma diminuição na extração de recursos minerais, um destino rentável para este resíduo e uma economia para as empresas produtoras de isolamento termo-acústico. Palavras-chave: Reciclagem, mármore, lã de vidro, isolante, rochas ornamentais. 2115

2 INTRODUÇÃO O mármore é utilizado principalmente pelo setor de construção civil (revestimento interno e externo de paredes, pisos e pilares, colunas, soleiras) e também por outros setores como o de revestimento de elementos urbanos (pavimentação de vias, praças, parques, jardins, fontes, bancos ou assentos, calçadas e meios-fios), e o de artes e decorações. Independente de qual setor será usado as peças destas rochas apresentam uma similaridade que é o ciclo produtivo, este engloba três principais etapas: mineração (pedreira), beneficiamento primário (serraria) e acabamento final (polimento e lustre). Quantidades significativas de resíduos oriundos do corte de mármores são geradas durante a produção de peças desta rocha, durante o beneficiamento são gerados rejeitos na forma de pó que somam cerca de 20% a 25% em massa do total beneficiado (1,2). Neste contexto este trabalho objetivou a reutilização do resíduo de mármore como matéria-prima a ser reintroduzida no meio produtivo, sendo assim, diminuindo a quantidade de resíduos que são lançados no meio ambiente, reduzindo a extração de matéria-prima natural e a produção de um material com uma grande variedade de aplicações. Outro fator a ser citado é que o aproveitamento, total ou parcial, de resíduos pode constituir uma vantagem que coloca o fabricante em uma posição fortemente competitiva no mercado, devido não apenas à questão econômica, como também à oportunidade de veiculação deste princípio como marketing ecológico (3,4). A lã de vidro é um material constituído de fibras distribuídas aleatoriamente e que podem ser ou não impregnadas com resinas poliméricas. Estas fibras possuem sua composição química composta principalmente por SiO 2, Na 2 O e CaO. A principal aplicação das lãs de vidro é como elemento para isolação térmica e acústica (5,6). A lã de vidro possui estrutura vítrea e como tal, suporta quantidades de diferentes elementos em solução, sendo favorável para assimilar resíduos complexos em sua composição (3,4,7). 2116

3 MATERIAIS E MÉTODOS O material empregado consiste em um resíduo do corte de mármore oriunda de uma indústria de beneficiamento localizada no estado do Espírito Santo (Brasil), a Tab. apresenta a composição química deste resíduo. O resíduo foi seco em uma estufa do tipo FANEM a 90 ºC por 48 horas antes de ser utilizado. Tabela 1: Composição química do resíduo do corte de mármores. CaO MgO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Na 2 O Outros p.f. * 34,7 18,6 2,05 0,17 0,13 0,25 3,9 40,2 * p.f. - perda ao fogo. Uma mistura contendo 12% de resíduo de corte de mármore, 4% de Al 2 O 3, 68% de SiO 2, 3% de MgO, 1% de Fe 2 O 3 e 12% Bórax (16,25% de Na 2 O, 36,51% de B 2 O 3 e 47,24% de H 2 O).foi homogeneizada em um misturador do tipo Heirinch por 10 minutos. Um lote com 1kg da mistura foi colocada em um forno elétrico a arco e fundida a uma temperatura de 1450ºC, sendo posteriormente vazada em água (visando um processo de resfriamento brusco). A Fig. 1 apresenta o fluxograma das atividades desenvolvidas. Caracterização Físico-Química do Resíduo Estudo da Composição Química da lã de Vidro e Preparação da Mistura Fusão da Mistura Vazamento em Água Figura 1: Fluxograma das atividades realizadas. 2117

4 Amostras do material produzido com formato de fibras com espessuras inferiores a 500 μm foram caracterizadas por difração de raios X, análise térmica diferencial e microscopia eletrônica de varredura. RESULTADOS E DISCUSSÃO Microscopia eletrônica de varredura A Fig. 2 mostra a imagem de microscopia eletrônica de varredura do material produzido. Figura 2: Imagem de Microscopia Eletrônica de Varredura a) uma fibra com diâmetro aproximado de 50µm, b) parte da fibra vista no modo de elétrons retroespalhados. A homogeneidade exibida pela imagem da Fig. 2 demonstra que não foram formadas fases secundarias no material. Difração de raios X A Fig. 3 mostra o difratograma do material produzido. 2118

5 θ (º) Figura 3: Difratograma do material produzido. O difratograma apresentado é característico de um material predominantemente amorfo, não apresentando picos cristalinos. Portanto pode-se afirmar que o processo de resfriamento brusco foi satisfatoriamente obtido. Análise térmica diferencial (DTA) O resultado da análise térmica diferencial do material obtido é exibido na Fig. 4. A curva mostra o comportamento térmico do material, sendo que o pico exotérmico é referente à cristalização e o pico endotérmico remete à fusão do material. 1, ,2 8 DTA mw/mg exo 1,0 0,8 0,6 800 ºC 1190 ºC 6 4 0,4 0,2 2 0, TEMPERATURA (ºC) 0 Figura 4: Curva DTA do material produzido. 2119

6 A Análise Térmica Diferencial mostra o comportamento térmico do material, nota-se que a temperatura de cristalização é de 800ºC e a temperatura de fusão é 1190ºC. O material produzido apresentou as características de um material vítreo, ou seja, predominantemente amorfo e sem a formação de fases secundárias, e o comportamento térmico semelhante as lãs de vidro, demonstrando que a inserção do resíduo na cadeia produtiva da lã de vidro não altera as características da lã de vidro, que fazem com que este material seja aplicado como isolante térmico e acústico. Conclusões Os resultados encontrados neste trabalho mostram que é possível a incorporação dos resíduos do corte de mármores na fabricação da lã de vidro. Tal fato possibilita uma inovação tecnológica, permitindo o reaproveitamento deste resíduo, transformando-o em sub-produto e fornecendo um destino adequado. Além disto, esta técnica estabelece uma maneira de diminuir o uso das reservas de matérias-primas naturais e pode proporcionar uma economia para o setor de produtivo da lã de vidro. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a Fundação Gorceix, CAPES, Universidade Federal de Ouro Preto e Universidade de São Paulo. REFERÊNCIAS 1) S.N. Monteiro, L.A. Pecanha, C.M.F. Reformulation of roofing tiles body with addition of granite waste from sawing operations Vieira Journal of the European Ceramic Society, 24 (2004) ) Saboya Jr. F.; Xavier, G.C.; Alexandre, J. The use of the powder marble byproduct to enhance the properties of brick ceramic. Construction and Building Materials, 21 (2007)

7 3) ALVES, J.O., ESPINOSA, D.C.R., TENORIO, J.A.S. Recycling of steelmaking slag aiming at the production of thermo-acoustic insulation. Anais... TMS th Annual Meeting & Exhibition, 2009, San Francisco - USA, p ) ALVES, J.O., ESPINOSA, D.C.R., TENORIO, J.A.S. Reciclagem da escória de aciaria e do resíduo de corte do granito visando a produção de lã de vidro. Anais... 40º Seminário Internacional de Aciaria - ABM, 2009, São Paulo-SP, p ) BUCK, R. L. Man-Made Vitreous Fibers. Technical Manual NEHC- TM , Rev. A, Navy Environmental Health Center, USA, ) LUOTO, K.; HOLOPAINEN, M.; KANGAS, J.; KALLIOKOSKI, P.; SAVOLAINEN, K.. Dissolution of short and long rockwool and glasswool fibers by macrophages in flowthrough cell culture. Environ. Res. Sect. A, 78, pp , ) ALVES, J.O., RODRIGUES, G.F., ESPINOSA, D.C.R., TENORIO, J.A.S. Caracterização de fibras de vidro obtidas a partir da escória de aciaria. Anais... 41º Seminário Internacional de Aciaria - ABM, 2010, Resende-RJ, p

8 INSERTION OF MARBLE WASTE IN THE PRODUCTION CHAIN OF GLASS WOOL ABSTRACT The work aimed the study of the recycle of the waste from marble cutting, aiming the reuse as partial raw material in the production of glass wool. Glass wool are materials with chemical and mechanical resistance, durability and lightness, and also important thermo-acoustic properties. A mixture of the waste with chemical additives was melted in a laboratory electric furnace using temperature of 1450 C. The melted material was directly poured in a water-filled recipient aiming the rapidly cooling. Samples of the produced material were characterized by XRD, SEM and DTA. The results showed that the residue from marble cutting can be inserted into the productive chain of glass wool, providing a decrease in the extraction of mineral resources, a profitable destination for this waste, and a economy for the companies producer of thermo-acoustic insulators. Key-words: Recycling, marble, glass wool, insulator, ornamental rocks. 2122