ENCONTRO LATINOAMERICANO DE EDIFICAÇÕES E COMUNIDADES SUSTENTÁVEIS

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1 ENCONTRO LATINOAMERICANO DE EDIFICAÇÕES E COMUNIDADES SUSTENTÁVEIS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO UTILIZAÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE MINÉRIOS PARA A RECUPERAÇÃO DO REJEITO DA SERRAGEM DE SIENITO Joel Martins dos Santos 1 Resumo A indústria de rochas ornamentais para revestimento, da Região Metropolitana de Curitiba, gera rejeito resultante do processo de serragem dos blocos. Esse rejeito quando descartados indevidamente provocam impacto ao meio ambiente. Neste trabalho foram investigadas duas rotas tradicionais beneficiamento minérios para a remoção de partículas de ferro e óxidos de ferro contido no rejeito: (I) separação granulométrica e (II) separação magnética. Com o objetivo de utilizar esse rejeito como matéria prima para alternativa para indústria da cerâmica vermelha na produção de blocos. Coletou-se uma amostra com cerca de 30 kg de rejeito de serragem de sienito, em uma empresa do ramo de rochas ornamentais localizada em Curitiba. A separação granulométrica removeu cerca de 20% em peso do material ensaiado ficou retido entre 0,30mm e 0,15mm. Estes materiais apresentam uma coloração escura devido a granalha utilizada no processo de serragem dos blocos. A reparação magnética foi realizada nas frações inferiores a 0,15mm e revelou uma diminuição dos materiais ferrosos contido no rejeito à medida que ocorria a redução na granulometria do material potencializando sua recuperação. Os produtos obtidos na separação magnética apresentam uma coloração esverdeada típica da rocha que estava sendo serrada. Com base nos resultados obtidos verificou-se que o rejeito apresenta características física e mineralógica semelhantes as das matérias-primas cerâmicas convencionais para produção de blocos cerâmicos. Palavras-chave: reciclagem, rejeito de sienito, bloco cerâmico Abstract USE OF MINERAL PROCESSING ROUTES TO RECOVERY REJECT THE SAWDUST SYENITE The ornamental rock industry producing coating materials in the Metropolitan Region of Curitiba generates rejects resulting from the process of sawing off the blocks. This reject, when improperly discarded, impacts the environment. In this work we investigated two traditional ore beneficiation routes for particulate removal of iron and iron oxides contained in reject: (I) particle size separation and (II) magnetic separation. The research has the aim of using this reject as raw material as an alternative for the red ceramic industry in the production of blocks. One sample was collected about 30 kg of reject sawdust syenite in a branch company of ornamental rock located in Curitiba. Separation using sieves removed approximately 20% by weight of the tested material that was trapped between 0.300mm and 0.15 mm. These materials present a dark color due to granules used in the process of sawing off the blocks. The repair was performed on magnetic fractions smaller than 0.15mm and showed a decrease of ferrous materials contained in the reject in the extent that the reduction in particle size of the material occurred by leveraging its recovery. Products obtained in the magnetic separation feature a greenish coloration typical of rock that was sawn. On the basis of the results obtained it was found that the reject presents physical and mineralogical characteristic similar to those of ceramic raw materials for the production of conventional ceramic blocks. Keywords: recycling, reject syenite, ceramic block 1 STI / SENAI Ponta Grossa, PR. joel.martins@pr.senai.br ELECS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO 1

2 1 INTRODUÇÃO As rochas ornamentais e de revestimento, também designadas pedras naturais, rochas lapídeas, rochas dimensionais e materiais de cantaria, compreendem os materiais geológicos naturais que podem ser extraídos em blocos ou placas, cortados em formas variadas e beneficiados por meio de esquadrejamento, polimento, lustro, etc. Seus principais campos de aplicação incluem tanto peças isoladas como esculturas, tampos e pés de mesa, balcões, lápides e arte funerária em geral, quanto edificações, destacando-se, neste caso, os revestimentos internos e externos de paredes, pisos, pilares, colunas, soleiras, dentre outros (Chiodi Filho, 1995). Do ponto de vista comercial, as rochas ornamentais e de revestimento são basicamente subdivididas em granitos e mármores. Como granitos, enquadram-se, genericamente, as rochas silicáticas, enquanto os mármores englobam, lato sensu, as rochas carbonáticas. Alguns outros tipos litológicos, incluídos no campo das rochas ornamentais, são os quartzitos, serpentinitos, travertinos, calcários (limestones) e ardósias, também muito importantes setorialmente (PEITER; CHIODI FILHO, 2001), incluídos nos grupos de rochas silicosas, síltico-argilosas e ultramáficas. O padrão cromático é o principal atributo considerado para qualificação comercial de uma rocha. De acordo com as características cromáticas, os materiais são enquadrados como clássicos comuns ou excepcionais. Os clássicos não sofrem influência de modismos, incluindo mármores vermelhos, brancos, amarelos e negros, bem como granitos brancos, verdes, negros e vermelhos. Os comuns ou de batalha, de largo emprego em obras de revestimento, abrangem mármores beges e acinzentados, além de granitos acinzentados, rosados e amarronzados. Os materiais excepcionais são normalmente utilizados para peças isoladas e pequenos revestimentos, incluindo mármores azuis, violeta e verdes, além de granitos azuis, amarelos, multicores e pegmatíticos, estes últimos definindo os ora designados granitos exóticos ou feldspatados (CHIODI FILHO, 2001). A produção mundial de rochas para ornamentação e revestimento atingiu 116 milhões de toneladas em A China respondeu por 36 milhões de toneladas(t) (31%) da produção mundial, seguindo-se, em ordem decrescente, a Índia (14 milhões t), Turquia (10,6 milhões t), Iran (8,5 milhões t), Itália (7,5 milhões t), Brasil (7,25 milhões t), Espanha (5,5 milhões t) e outros (MONTANI, 2012). O estado do Espírito Santo é o principal pólo produtor do país, seguido por Minas Gerais e Bahia. O estado do Paraná vem se firmando como um importante produtor e exportador de rochas ornamentais no Brasil. Ocupa a terceira posição entre os estados produtores de mármores e a quinta posição entre os produtores de granitos segundo. Dentre as rochas extraídas e beneficiadas no Estado, os sienitos alcalinos de Tunas merecem destaque. Um dos principais produtos requeridos pelos compradores nacionais e internacionais de rochas processadas e comercializados, em sua maior parte, sob a forma de ladrilhos e chapas polidas (ABIROCHAS, 2012). 1.1 Justificativa Um volume significativo de rejeito em forma de lama é gerado durante a serragem de rochas para revestimento e de polimentos de chapas. Esse rejeito quando descartado em locais inadequados gera danos ambientais, e ocasionam custos de armazenagem as empresas geradoras, justificando seu tratamento antes da deposição final. Algumas características desse rejeito mostram potencialidades favoráveis à sua utilização industrial. Citam-se como exemplos sua fina granulometria, sua composição pré-definida (sienito, granito, mármore moído, cal ou substitutos e fragmentos finos de granalha e lâmina), a não ocorrência de grãos mistos entre seus componentes básicos e sua facilidade para utilização em processos de beneficiamento de minérios. As vantagens práticas dessas características são, respectivamente, as possibilidades de incorporação desse rejeito como carga mineral na indústria da cerâmica de revestimento, e de blocos e em diversos processos industriais. A agregação desse rejeito pode resultar em ganhos, tanto de natureza ambiental, promovendose a destinação corretos, como também econômicos para as indústrias geradoras. 2 O BENEFICIAMENTO DAS ROCHAS ORNAMENTAIS O beneficiamento de rochas refere-se ao desdobramento de materiais brutos extraídos nas pedreiras em forma de blocos. Os blocos, com dimensões normalmente variáveis de 5m³, a 10m³, podendo atingir, excepcionalmente, 12m³. Materiais com alto valor comercial permitem, no entanto, o aproveitamento de ELECS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO 2

3 blocos a partir de 1m³e são beneficiados, sobretudo através da serragem (processo de corte) em chapas, por teares e talha-blocos. As dimensões padrão especificadas para blocos de serragem em teares, variam de 2,4 x 1,2 x 0,6 m (1,73 mᵌ) a 3,3 x 1,8 x 1,5 m (8,9m³), de acordo com Chiodi Filho (2009). O sistema de desdobramento de blocos de rochas ornamentais para a produção de chapas é realizado em teares através de um quadro com fixação de laminas de aço paralelas, que desenvolvem movimentos retilíneos, perpendiculares ou curvo retilíneos-curvo sobre a rocha. O processo de serragem nos teares é auxiliado por uma polpa composta por água, granalha, cal e rocha moída despejada continuamente sobre o bloco, para otimização do corte e resfriamento das laminas, limpar os canais entre as chapas evitando a oxidação das mesmas. A figura 1demonstra a serragem de um bloco num tear. Figura 1 - Sistema de desdobramento de blocos (teares) Com o decorrer da operação de serragem, a viscosidade dessa polpa abrasiva se eleva, devido ao contínuo incremento da rocha moída. Tal fato dificulta a serragem, o que pode resultar em defeitos nas chapas, além de aumentar o desgaste mecânico das lâminas e do tear. Para controlar a viscosidade, acrescenta-se periodicamente água e se descarta uma parcela mais fina da polpa, através de um sistema de ciclone. Estima-se que em serradas produzindo chapas de 2 cm de espessura, 20% a 25% do bloco de granito é transformado em pó (MOTTA & FREIRE,1996). Este rejeito é ainda acrescido por fragmentos metálicos provenientes dos desgastes das lâminas e da granalha, além da cal ou substitutos. Seu volume total tornase bastante significativo, gerando problemas técnicos, ambientais e econômicos para as empresas. Após a serragem, o passo seguinte do beneficiamento é acabamento final das chapas. Este processo é realizado por meio de desbaste, polimento e lustro. O desbaste representa o desengrossamento das chapas, com a criação de superfícies planas e paralelas. O polimento produz o desbaste fino da chapa e o fechamento dos poros entre os grãos de minerais, criando uma superfície lisa, opaca e mais impermeável que de uma face natural da mesma rocha. A figura 2 demostra um sistema que executa o livigamento e polimento de chapas. Figura 2 - Sistema de livigamento e polimento de chapas (politriz) ELECS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO 3

4 3 MATERIAIS E MÉTODOS DE ANÁLISES Foi coletada uma amostra de rejeito de serragem de rochas para revestimento em forma de polpa provenientes dos processos de desdobramentos de blocos e de polimentos de chapas numa serraria localizada na Região Metropolitana de Curitiba. Os materiais estudados foram pré-selecionados dentro do universo de produtos disponíveis, próximo ao pólo de rochas ornamentais de Curitiba no Paraná. Um quadro geral da execução dos ensaios desde a coleta e preparação das amostras até a caracterização pós-processamento é mostrado no fluxograma da figura 3. Destacam-se as atividades de coleta e de amostragem, análises granulométricas e ensaios de beneficiamento. Estas atividades serão detalhadas a seguir. 3.1 Amostragem Figura 3 Fluxograma Coletou-se uma amostra representativa, de cerca de 30 kg de rejeito no seu estado natural aqui denominada de tal qual. Esta amostragem foi realizada numa serraria que trabalhava na ocasião quase que exclusivamente com sienito Tunas. As amostras foram coletadas nas descargas dos hidrociclones instalados em cada tear, que realiza a serragem dos blocos, utilizando-se galões manuais, nos quais foram interrompidos os fluxos de resíduos durante um tempo de aproximadamente 20 segundos, o suficiente para encher completamente os galões. Após a coleta as amostras foram secas a 110 c durante 24 horas, homogeneizadas, quarteadas e submetidas a ensaios específicos de beneficiamento. Na figura 4 é demonstrada a descarga do ciclone onde foi coletado o rejeito. Figura 4 Amostragem do rejeito em forma de polpa ELECS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO 4

5 3.2 Procedimento de homogeneização e quarteamento do rejeito O rejeito foi homogeneizado pelo método de pilha alongada (LUZ; SAMPAIO; ALMEIDA, 2004). Por este método, o material foi depositado sobre uma lona em camadas sucessivas, no formato de uma fileira. Pelo método, a cada camada concluída iniciava-se uma nova camada ao final da anterior e assim sucessivamente até se obter a pilha, uma vez finalizada, o material das pontas da pilha era retirado e colocado novamente sobre a mesma, assim se obteve uma pilha homogênea e com uma espessura uniforme. A Figura 5 mostra uma pilha alongada obtida. Após a operação anterior, realizou-se o corte transversal da pilha para obtenção de uma amostra considerada representativa do rejeito com aproximadamente 15 kg. Uma alíquota de aproximadamente 2.700(g) foi obtida por meio de um quarteador mecânico QT-16 (Inbrás), esta alíquota foi utilizada para os ensaios subsequentes. Figura 5 Pilha alongada de rejeito de rochas obtida mediante homogeneização e quarteamento 3.3 Análise granulométrica Uma alíquota de rejeito com aproximadamente 2.700g foi utilizada para a separação granulométrica com objetivo de retirar partículas de ferro metálico e óxido de ferro inerente ao processo de desdobramento de rochas para revestimento e polimento de chapas. Para isto, utilizou-se de um peneirador mecânico vibratório circular tipo Syncro-Sizer da Inbras/Eriez, do Laboratório de Tecnologia Mineral do SENAI - Ponta Grossa. As peneiras utilizadas foram de abertura de: 0,30mm, 0,15mm, 0,045 mm, resultando em 3 frações granulométricas.uma vez separadas em 3 frações granulométrica cada uma foi reservado em sacos plásticos, e cada uma foi pesada utilizando uma balança marca OHAUS modelo ARD 110. As frações + 0,30mm, e + 0,15 mm foram arquivadas, enquanto que as frações: (+ 0,045mm), e (- 0,045mm) foram utilizadas para o ensaio de separação magnética. 3.4 Ensaio de beneficiamento Separação magnética Uma alíquota de rejeito com aproximadamente 2.179(g) das nas frações (+ 0,045mm, - 0,045mm), foi utilizada para a separação magnética Com o objetivo de retirar materiais ferrosos inerentes ao processo de desdobramentos dos blocos de rochas e polimento de chapas. Para isto utilizou-se um separador magnético vía úmida (L4) Inbras/Eriez, do Laboratório de Tecnologia Mineral do SENAI-PG com matrizes intercambiáveis, adequadas para operar com diferentes granulometrias. Os materiais não magnéticos e magnéticos obtidos foram secados a 110ºC, durante 24 horas e reservado em sacos plásticos, e cada um foi pesado utilizando uma balança marca Gehaka modelo 440. Exemplo de embalagens de caracterização das amostras não magnéticas do rejeito. ELECS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO 5

6 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Separação granulométrica A Tabela 1 representa um resumo das principais características obtidas no ensaio de separação de partículas. Nesta estão representados os percentuais retidos em cada peneira utilizada. Pode-se observar na figura 6 exemplo de embalagens das amostras de caracterização da separação granulométrica do rejeito da esquerda para a direita (+0,30mm), (+0,15mm), (+ 0,045 mm), e (- 0,045 mm), a medida que a granulometria vai decrescendo a coloração do material vai ficando mais claro, houve uma redução de cerca de 18,81% em peso para a fração magnética conforme a tabela 1. Nome da Mostra Designação ABNT (mm) Retido (g) % (Peso) retido % (Peso) retido acumulado Rejeito + 0,30 161,00 5,95 100,00 + 0,15-0,30 363,90 13,46 95,05 + 0,045-0,15 506,00 18,71 81,59-0, ,00 61,87 62,88 ALIMENTAÇÃO 2.703,90 100,00 Tabela 1 - Separação granulométrica da alíquota de rejeito Figura 6 exemplos de alíquotas de rejeito obtidos na separação granulométrica. 4.2 Ensaios de beneficiamento Nesta série preliminar de experimentos, destacam-se os ensaios de beneficiamento do rejeito, que objetivaram a separação da fração magnética do rejeito. Quanto ao beneficiamento, o processo de separação magnética das frações (+ 0,045 mm), e (- 0,045 mm), mostraram-se uma eficiência crescente na redução dos teores de óxidos de ferro que alcançou para a fração (+ 0,045 mm), 36,96% em peso de recuperação, enquanto que a fração de rejeito (- 0,045 mm), alcançou uma recuperação de 75,61% em peso. Ensaio de separação magnética do rejeito A tabela 2 apresenta os resultados da separação magnética, nesta estão representados os percentuais não magnéticos e magnéticos de cada fração de rejeito utilizado. Pode-se observar na figura 7 exemplo de embalagens das amostras de caracterização da separação magnética do rejeito da esquerda para a direita (+ 0,045 mm), e (- 0,045 mm),na qual se verificou que o material não magnética obtido nas duas frações apresentam coloração cinza clara, e que o material magnético era bem escuro, apresentava, além das partículas metálicas magnetizáveis, também resíduos de minerais que foram arrastados juntamente com as partículas que são bem finas, obtendo-se para fração (+ 0,045 mm) uma recuperação de aproximadamente 36,96% em peso para parcela não magnética, e 63,04% em peso para a parcela magnética. Enquanto isto, ELECS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO 6

7 para fração (- 0,045 mm) ocorre uma recuperação de aproximadamente 75,61% em peso para parcela não magnética, e 24,39% em peso para a parcela magnética. Conforme mostra a tabela 2. Rejeito Não magnético em peso (%) Magnético em peso (%) (+ 0,045mm) 36,96% 63,04% (- 0,045mm) 75,61% 24,39% Tabela 2 Recuperação do produto não-magnético em relação à alimentação das frações Figura 7 exemplos de alíquotas de rejeito obtidos na separação magnética. 5 CONCLUSÕES O método de separação granulométrica foi avaliado nas frações superiores a 0,15mm do rejeito para determinar a precisão do mesmo na concentração dos elementos metálicos. O valor encontrado foi de aproximadamente 18,81% em peso ficou acima de 0,15mm. Isto comprova a eficácia da classificação granulométrica. O método da separação magnética foi utilizado para determinar o material não magnético no rejeito. Foram usados duas faixas granulométricas, o material não magnético foi de 36,96% na faixa de (+ 0,045 mm),na faixa(- 0,045mm) foi de 75,61% em peso. Com estes resultados verificou-se que na fração granulométrica mais fina a concentração de material magnético é menor. Desta forma os dois métodos utilizados permitem maximizar o aproveitamento do rejeito. 6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS Estudo do uso dos materiais metálicos obtidos tanto na separação granulométrica quanto na separação magnética em outras ligas metálicas. Estudo da incorporação dos materiais não metálicos em composições de massas cerâmicas. ELECS CURITIBA - PR 21 A 24 DE OUTUBRO 7

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