VALORIZAÇÃO DO REJEITO PROVENIENTE DO BENEFICIAMENTO DE CAULIM DO MUNICÍPIO DE EQUADOR-RN

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1 V Costa Brasil 1 VALORIZAÇÃO DO REJEITO PROVENIENTE DO BENEFICIAMENTO DE CAULIM DO MUNICÍPIO DE EQUADOR-RN Cibele Gouveia Costa (1) Engenheira Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia Sanitária da UFRN. Bolsista UFRN/CAPES. Sayonara Andrade de Medeiros Engenheira Civil pela UFRN. Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia Sanitária da UFRN. Maria del Pilar Durante Ingunza Geóloga pela Universidade Complutense de Madri, Espanha. Mestre em Avaliação de Impactos Ambientais pela Universidade Politécnica de Madri Espanha. Doutora em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Politécnica de Madri Espanha. Professora da Universidade Federal do Rio Grande do Norte UFRN Centro de Tecnologia/RN. Olavo Francisco dos Santos Junior Engenheiro Civil pela UFRN, Mestre em Geotecnia pela Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos EESC-USP. Doutor em Engenharia Civil - Geotecnia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE/UFRJ. Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte UFRN Centro de Tecnologia/RN - Departamento de Engenharia Civil. Edgard Ramalho Dantas Geólogo pela UFRN. Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte UFRN Centro de Tecnologia/RN - Departamento de Engenharia Civil. Endereço (1) : Campus Universitário Centro de Tecnologia Laboratório de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental. Natal/ RN/Brasil. CEP: Tel.: (55) (84) cibele_gc@yahoo.com.br RESUMO O caulim é uma argila de cor branca, formada por silicatos de alumínio hidratado, de vasta aplicação industrial. Por geralmente ocorrer associado a impurezas, o mesmo necessita passar por processos de beneficiamento para atender às especificações de mercado. Nesses processos, há uma grande geração de resíduos, os quais são dispostos em terrenos da própria empresa, ocupando um grande espaço. Portanto, este trabalho tem por objetivo apresentar a problemática existente no município de Equador, no que se refere ao resíduo gerado no beneficiamento do caulim, bem como alternativas para utilização do mesmo. Os principais problemas gerados pela extração de caulim estão ligados à segurança e saúde dos trabalhadores, a degradação do ecossistema e a contaminação do lençol freático. Já problemas gerados pelo beneficiamento, se referem à quantidade de resíduo gerada e a poluição do ar, devido a grande quantidade de particulados. Várias pesquisas estão sendo desenvolvidas, para aproveitamento desse resíduo entre elas pode-se destacar: argamassas de cimento, tijolos cerâmicos e tijolos de cimento, para emprego na construção civil. PALAVRAS-CHAVE: Caulim, Equador-RN, Beneficiamento, Impactos Ambientais, Valorização do Rejeito. INTRODUÇÃO O Caulim O caulim é uma rocha constituída de material argiloso, com baixo teor de ferro e cor branca, segundo GRIM apud LUZ e CHAVES (2000). É um material formado por silicatos de alumínio hidratado, cuja composição química aproxima-se de Al 2 O 3.2SiO 2.2H 2 O, sendo a caulinita e a 1

2 haloisita seus minerais predominantes. Também podem ocorrer os minerais do grupo caulinita: diquita, nacrita, folerita, anauxita, colirita e tuesita. Segundo SILVA (2001) o caulim pode conter outros elementos como impurezas, as quais podem atingir de 40% a 50% em volume do material extraído, sendo constituídas, de um modo geral, por areia, quartzo, palhetas de mica, grãos de feldspato, óxidos de ferro e titânio, etc. Suas principais aplicações atualmente são como material de enchimento (fíler) no preparo de papel; como agente de cobertura (coating) para papel couché e na composição das pastas cerâmicas. Em menor escala, o caulim é usado na fabricação de materiais refratários, plásticos, borrachas, tintas, adesivos, cimentos, inseticidas, pesticidas, produtos alimentares e farmacêuticos, catalisadores, absorventes, dentifrícios, clarificantes, fertilizantes, gesso, auxiliares de filtração, cosméticos, produtos químicos, detergentes e abrasivos, além de cargas e enchimentos para diversas finalidades. O caulim do município de Equador-RN O município de Equador (Figura 01) está localizado no Nordeste do Brasil, no estado do Rio Grande do Norte (RN). De acordo com os dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2005), a cidade possui um território de 265 km 2 e em 2004 possuía habitantes. É uma região de baixa pluviometria e de grandes quantidades de minérios, sendo sua principal atividade econômica a extração e o beneficiamento de caulim. Figura 01: Localização do município de Equador Nessa região a lavra do caulim é subterrânea e realizada de forma artesanal. Em média, as minas chegam a 20 m de profundidade, podendo atingir em alguns pontos de exploração 70 m. O beneficiamento do caulim é realizado a úmido e é constituído pelas etapas apresentadas na Figura 02. 2

3 Água Pilha de estocagem do caulim bruto Desagregação através de misturadores Desareamento Resíduo Peneiramento através de peneiras n o 200 e 325 Resíduo fino Trituração Ensacamento Comercialização Calcinação em fornos à lenha Secagem das tortas ao ar livre Filtragem em filtro prensa Estocagem em tanques de decantação Figura 02: Esquema dos processos realizados na indústria de beneficiamento de caulim do município de Equador-RN O beneficiamento inicia-se com a adição de água ao caulim bruto e a desagregação do mesmo em um misturador. A seguir, a polpa é transportada por gravidade para etapa de peneiramento. Nesse transporte ocorre o desareamento, no qual são sedimentados os materiais mais grosseiros, constituídos por mica, quartzo, feldspato, entre outros. Esse material é removido manualmente, através de pás perfuradas, e depositados em terrenos da empresa. Na etapa de peneiramento ocorre a classificação das partículas da mistura. Essa etapa é formada por um conjunto de peneiras de malha número 200 (0,074 mm) e 325 (0,044 mm), que estão empilhadas em ordem crescente da abertura da malha. Todo o material é passado na peneira Nº Caso seja necessário um melhor refinamento do minério, a poupa também deve ser submetida à peneira de Nº O material retido nas peneiras de número 200 é rejeitado e consiste no resíduo fino da cadeia produtiva do caulim. O material peneirado é bombeado, por gravidade, através de tubulações, para um sistema de tanques onde se inicia a fase de decantação e sedimentação. O primeiro tanque recebe a mistura e é preenchido completamente com água destilada, nele ocorre à separação da fração de maior granulometria através da sedimentação. A fração mais fina, que se posiciona na região superficial, passa por transbordamento para o segundo tanque, que apresenta um desnível de altura em relação ao primeiro, onde acontece a sedimentação da fração mais grossa. A parcela mais fina é transbordada para o terceiro tanque. Esse procedimento se sucede até o ultimo tanque do sistema. A água superficial que não transborda é vazada para um outro tanque de onde é reciclada para fase inicial de dispersão do minério bruto. O material sedimentado em cada tanque é escolhido, de acordo com a sua utilização final, e destinado para um tanque de vazamento para posteriormente seguir para etapa de filtração. Na etapa de filtração retira-se a água do material proveniente do tanque de vazamento. Este processo é realizado através do método da prensagem, em que a mistura é recalcada para dentro de filtros prensa, por meio de uma bomba de recalque, obtendo-se assim uma torta com aproximadamente 65% de sólidos. Para a perda da umidade, as tortas são expostas ao sol e as correntes de ar, onde ficam parcialmente secas. Para completa secagem do material, elas são dispostas em fornos à lenha. Depois da calcinação são trituradas, ensacadas e destinadas à comercialização. 3

4 OBJETIVOS Este trabalho tem por objetivo apresentar a problemática existente no município de Equador, no que se refere ao resíduo gerado no beneficiamento do caulim, bem como alternativas para utilização do mesmo. METODOLOGIA APLICADA Os problemas gerados pelo resíduo oriundo do beneficiamento do caulim, no município de Equador-RN, foram levantados através de visitas ao local. Para determinação das alternativas de utilização desse resíduo foi realizada uma revisão bibliográfica. RESULTADOS Impactos Ambientais A extração de um volume expressivo de argila e de materiais rochosos, em todas as suas fases, envolve atividades que provocam impactos para o meio físico e biótico e acarretam problemas sócio-econômicos. Alguns desses impactos dependem de fatores como tipo de minério, técnicas de extração e beneficiamento, o que requer diferentes medidas para a recuperação ambiental (WILLIAMS et al apud SILVA et al, 2001). Etapa de extração Na etapa da lavragem do caulim os principais problemas estão ligados à segurança e saúde dos trabalhadores. Esses trabalham em condições precárias, sem equipamentos adequados, tanto para a sua proteção (Figura 03) quanto para o transporte material. Nas galerias não há vigas de sustentação, nem escoramento, facilitando assim o desmoronamento das mesmas. A iluminação é realizada através de velas (Figura 04). Além da função de iluminação, as velas servem para detectar a quantidade de oxigênio presente no ar, em profundidades muito grandes, abaixo de 50 m do chão. Figura 03: Equipamento utilizado para a descida de trabalhadores para as galerias e para a retirada do material. Fonte: SAKAMOTO (2003) 4

5 Figura 04: Vista das galerias. Fonte: SAKAMOTO (2003) Por o caulim possuir partículas sólidas muito pequenas, a exposição durante um longo período pode provocar doenças no sistema respiratório dos trabalhadores, como a silicose, e levá-los a morte. A escavação do subsolo ou alteração da superfície sem estudos mais aprofundados pode levar à degradação de um ecossistema ou à contaminação de lençóis freáticos. No município de Equador tem-se observado indícios de contaminação da água devido à exploração inadequada do subsolo da região, caracterizados pela quantidade de casos de doenças renais, acima do índice considerado normal. Etapa de beneficiamento Na etapa de beneficiamento os principais problemas estão ligados à quantidade de resíduo gerada, 70% do caulim extraído, e a poluição do ar. Os resíduos gerados nessa etapa são simplesmente amontoados em terrenos das empresas de beneficiamento (Figuras 05 e 06), ocupando assim um grande volume. Como a disposição dos resíduos não é feita de forma correta, observa-se que eles, depois de secos, se transformam em pó e pela ação do vento, se espalham, poluindo o ar. Figura 05: Vista da área utilizada para depósito do resíduo gerado durante o processo de beneficiamento de caulim 5

6 Figura 06: Disposição do resíduo a céu aberto Valorização do rejeito oriundo do beneficiamento de caulim Utilização dos resíduos Devido a grande quantidade de resíduo gerada, as empresas têm utilizado o resíduo grosso para o enchimento da cava das minas desativadas. Pesquisas desenvolvidas na região do Junco-Equador Por causa da grande quantidade de resíduos gerados pelo beneficiamento do caulim, várias pesquisas vêm sendo desenvolvidas nessa região, com o intuito de aproveitá-los em diversos segmentos da construção civil. Essas pesquisas visam proporcionar a valorização do resíduo e a redução dos impactos ambientais provocados pelos mesmos. No município de Equador-RN PEREIRA e DANTAS (2005) utilizaram o resíduo fino na composição de argamassa de assentamento interno. Realizou-se a caracterização do material, conforme as normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Os resultados classificam o resíduo como pouco plástico. Para avaliar o comportamento mecânico dos traços com a incorporação do material, realizaram-se os ensaios de compressão axial e de tensão-deformação. O melhor traço obtido na pesquisa foi 1:2:8, de cimento, cal e caulim, o qual apresentou uma resistência de 2,5 MPa. LIMA e DANTAS (2005) utilizaram os dois rejeitos (grosso e fino), na produção de tijolo ecológico, que será utilizado na construção civil. Foram realizados ensaios de caracterização do material, conforme as normas da ABNT. O corpo de prova que alcançou o melhor resultado de resistência aliado à economia, foi o traço composto por cimento, cal, siri e sarrabulho, na proporção de 1:1:3:7, respectivamente. O mesmo obteve a resistência à compressão de 4,58 MPa, aos 07 (sete) dias de teste, possuindo então uma resistência superior a exigida pela ABNT para tijolos de vedação (1,5 MPa). VARELA et al (2005) estudaram a incorporação do resíduo do caulim e de descartes de tijolos, oriundos da construção civil, na formulação de tijolos cerâmicos. Foi realizada a caracterização química e estrutural nos resíduos. As massas estudadas eram compostas somente pelos dois resíduos e foram sintetizadas em diferentes temperaturas. Foram realizados ensaios com o intuito de determinar as propriedades tecnológicas dos tijolos. Os resultados obtidos mostraram que é possível gerar produtos com boas propriedades físicas e mecânicas a partir de resíduos de tijolos e de resíduos provenientes do beneficiamento de caulins. O resíduo de caulim se mostrou como uma matéria-prima mais indicada para a obtenção de revestimentos de base clara e melhores propriedades físicas e mecânicas, uma vez que, nas massas que possuíam acima de 50% do resíduo do caulim, foram obtidos valores de resistência mecânica referentes a revestimentos cerâmicos do tipo Semi-Grês e Grês-Porcelanato, atingindo valores entre 65 MPa e 75 MPa, e AA na faixa de 3,5% até 4,5%, quando sintetizadas a 1250 o C. 6

7 No município de Juazeirinho PB ROCHA (2005) estudou a incorporação do resíduo do caulim nos traços de argamassa a serem empregadas em atividades de construção civil. O resíduo foi submetido a uma caracterização física e mineralógica. Foram realizados dois estudos. No primeiro foram incorporados 5%, 10%, 15% e 20% do resíduo nas argamassas (chapisco, assentamento, emboço e reboco), em substituição a uma parte da cal, mantendo as mesmas proporções de cimento e areia. E no segundo, a areia foi completamente substituída pelo resíduo, mantendo a mesma proporção de cal nos traços de argamassas de assentamento, emboço e reboco. Seu comportamento mecânico foi determinado através da medida da resistência a compressão simples e resistência à tração indireta. Os resultados obtidos mostraram que os traços de argamassa contendo resíduo de caulim se encontram dentro das normas da ABNT efetivando assim a viabilidade da utilização desse resíduo. LIMA (2005) estudou a potencialidade do resíduo de caulim para uso em blocos de concreto simples sem função estrutural. Fez-se a caracterização física e mineralógica do resíduo. Os ensaios tecnológicos estudaram os traços convencionais 1:2:2, 1:3:3 e 1:4:4 (cimento, areia e brita 0), com a incorporação de resíduo de caulim nas proporções de 15% e 20%, em substituição a parte da areia. As propriedades físico-mecânicas foram determinadas através da resistência à compressão simples e absorção de água. Os blocos moldados com o traço 1:2:2, contendo o resíduo de caulim, obtiveram uma menor resistência à compressão simples e uma maior absorção de água se comparados aos blocos convencionais de mesmo traço. Já os blocos moldados com os traços 1:3:3 e 1:4:4, contendo o resíduo de caulim, apresentaram melhores resultados de resistência à compressão simples, apesar de também possuírem uma maior absorção de água, se comparados aos convencionais de mesmo traço. Os valores de resistência e absorção obtidos em todos os blocos moldados com o resíduo de caulim estão em conformidade com as normas da ABNT NBR 7184/91 e NBR1211/91 respectivamente. GUIMARÃES (2005) estudou a possibilidade de utilização do resíduo proveniente do beneficiamento do caulim como aglomerante, em processo de estabilização química, nos solos utilizados em camadas de estradas vicinais, analisando a sua influência na resistência à compressão simples do solo estabilizado. Inicialmente fez-se a caracterização física e química do resíduo. Em seguida, foram confeccionados corpos de prova com as seguintes porcentagens de resíduo: 5%, 10%, 15% e 20%, em substituição à parte do solo. Esses corpos de prova foram submetidos aos ensaios de compactação, no qual se determinou a umidade ótima (h ot ) e a massa específica aparente seca máxima (y smáx ), e de CBR, no qual se determinou a expansão do solo e o Índice de Suporte Califórnia (ISC). Os resultados obtidos no ensaio de compactação mostraram que o acréscimo do resíduo na mistura proporcionou uma diminuição da y smáx e um aumento da h ot no solo estabilizado, resultando assim na diminuição da resistência do solo à compactação. No ensaio de CBR, os resultados demonstraram que o incremento de resíduo ao solo proporciona o aumento da expansão da amostra, ainda garantindo a sua utilização como subleito (expansão < 3%). Além disso, também provoca uma diminuição do ISC. No entanto, essa diminuição não interfere de maneira grosseira na atuação do solo, uma vez que o valor do ISC do solo é pequeno para proporcionar sua utilização como base para pavimentos (ISC> 60%). Sendo assim justifica-se a utilização do resíduo de caulim em estabilização de solo de estrada, uma vez que, esse reaproveitamento reduzirá os impactos ambientais provocados pelo lançamento inadequados dos resíduos ao meio ambiente. SOUZA NETO et al (2004) estudou a possibilidade de utilizar o resíduo, com origem no processamento de caulim, como fíler nos concretos asfálticos, em substituição aos materiais convencionais como cal e cimento portland. Foram realizados ensaios para caracterização física e química do resíduo. Para verificação da conveniência do uso desse resíduo como fíler em misturas asfálticas foram realizados ensaios de Viscosidade Saybolt-Furol e de Penetração no mastique. Foram analisados mastiques com diferentes tipos (cal, cimento portland e resíduo) e porcentagens (0%, 2,5%, 5,0%, 7,5%, 10,0%, 15%, 20%, 30% e 40%) de fíler. Os resultados obtidos mostram que o acréscimo da quantidade de fíler ao CAP provoca um aumento na viscosidade do mesmo com conseqüente diminuição no valor de penetração. Sendo assim o incremento de fíler causa um aumento nas propriedades de rigidez do CAP, melhorando a estabilidade no concreto asfáltico. O resíduo do caulim teve um comportamento, quando associado ao CAP, menos atuante que a Cal e mais atuante que o Cimento Portland. Portanto, o fíler resíduo apresentou uma interação com o 7

8 CAP razoável, melhorando a sua estabilidade sem torná-lo excessivamente rígido. Os resultados obtidos indicaram que a utilização do resíduo do Caulim em revestimentos asfálticos é uma alternativa viável. CONCLUSÕES Os problemas oriundos da extração e do beneficiamento do caulim, no município de Equador-RN, podem ser minimizados com um estudo prévio de viabilidade da jazida e dos impactos ambientais gerados nesses processos. Além disso, é necessária a substituição das técnicas rudimentares de extração por máquinas modernas, a utilização de equipamentos de proteção individual e a capacitação dos trabalhadores. Essas medidas aumentariam a produção, minimizariam os impactos ambientais e evitariam riscos à saúde e acidentes. Para uma aplicação correta e economicamente viável de um determinado resíduo é necessário um estudo prévio do mesmo, para o conhecimento de suas propriedades química, física e mineralógica. A utilização de resíduos minerais é importante tanto do ponto de vista social e ambiental, quanto do técnico e econômico, uma vez que proporciona: um uso eficiente dos recursos; valorização do resíduo; geração de novos empregos; redução dos custos com o seu descarte e redução dos impactos ambientais. BIBLIOGRAFIA 1. GUIMARÃES, C. G. Utilização do Resíduo Proveniente da Produção do Caulim como Aglomerante na Estabilização de Solos de Estradas Vicinais. Relatório final do Programa Institucional Voluntário de Iniciação Científica (PIVIC). 62f GRIM, R. E. Clay Mineralogy. Geological Science Series. New York: McGraw-Hill, p apud LUZ, A. B., CHAVES, A. P. Tecnologia do caulim: ênfase na indústria de papel. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, IBGE. Dados da cidade Equador-RN Disponível em: > Acesso em: 10 de outubro de LIMA, M. S. Utilização do Resíduo de Caulim para uso em Blocos de Concreto sem Função Estrutural f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental)-Universidade Federal de Campina Grande. Campina Grande, PB, LIMA, V. A., DANTAS, E. R. Construção de tijolo ecológico com rejeito oriundo do beneficiamento de caulim. In Anais do XVI Congresso de Iniciação Científica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil. 5-7 Out/ PEREIRA, J. R. C., DANTAS, E. R. Desenvolvimento de argamassa de acabamento interno com o aproveitamento de rejeito de mineração. In Anais do XVI Congresso de Iniciação Científica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil. 5-7 Out/ ROCHA, A. K. A. Incorporação de Resíduo de Caulim em Argamassa de Alvenaria f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental)-Universidade Federal de Campina Grande. Campina Grande, PB, SAKAMOTO, L. Os homens-tatu do sertão. Brasil Repórter Disponível em: < Acesso em : 10 de outubro de SILVA, S. P. Caulim. Balanço Mineral Brasileiro Disponível em: < Acesso em 13 de janeiro de SOUZA NETO et al. Utilização do resíduo com origem no processamento do caulim como filler em misturas asfálticas. In Anais da 35 a Reunião Anual de Pavimentação, Rio de Janeiro, RJ, Brasil VARELA M. L. et al. Utilização dos Resíduos proveniente da cadeia da construção civil e da indústria do beneficiamento do caulim na produção de piso cerâmico de alta qualidade. In Anais do XXI ENTMME, Natal, RN, Brasil. Nov/ WILLIAMS et al. Manual de recuperação de áreas degradadas pela mineração: técnicas de revegetação. Brasília: IBAMA, p apud SILVA et al. Impactos ambientais causados pela 8

9 mineração e beneficiamento de caulim. REM: Rev. Esc. Minas, vol.54, no.2, Apr./June. p