UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DE GRANITO NA INDÚSTRIA DE REVESTIMENTO CERÂMICO

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1 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 1 UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DE GRANITO NA INDÚSTRIA DE REVESTIMENTO CERÂMICO R L. S. Nunes, H. S. Ferreira e G. A. Neves UFCG/CCT/DEMa AV. Aprígio Veloso, Fone: Fax: Campina Grande-PB roberianunes@bol.com.br; heber@labdes.ufcg.edu.br; gelmires@dema.ufcg.edu.br RESUMO A reciclagem dos resíduos industriais tem sido bastante estudada, com o objetivo de diminuir os custos em vários processos de fabricação, reduzindo o impacto ambiental. Neste trabalho, serão apresentados os resultados de caracterização dos resíduos de granito, visando sua aplicação em composição de massas plásticas para fabricação de revestimentos cerâmicos. A caracterização mineralógica foi efetuada através de análise química, granulométrica, termodiferencial e gravimétrica. Para os ensaios cerâmicos os corpos de prova foram conformados por prensagem a partir de uma massa formulada através do programa computacional REFORMIX 2.0. Em seguida, foram determinadas as propriedades físico-químicas nas temperaturas de 1050 C, 1100 C e 1150 C, usando a sistemática proposta por Souza Santos e pela norma da ABNT NBR Após análise dos resultados, conclui-se que o resíduo da serragem de granito estudado apresenta-se adequado para uso na formulação de massas para revestimentos cerâmicos apresentando classificação porosa do tipo BIII. Palavras-chaves: Resíduos, reciclagem, revestimento cerâmico.

2 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 2 INTRODUÇÃO No Brasil as indústrias beneficiadoras de mármores e granitos vêm preocupando proprietários, ambientalistas e governantes pela quantidade crescente de resíduos. Estes, sem nenhum tratamento para eliminação ou reduzir os constituintes presentes, acumulam-se nos pátios, reservatórios e córregos, comprometendo o meio ambiente. Nos últimos anos, os mais diversos setores industriais vem sendo citados como fontes de contaminação e/ou poluição do meio ambiente, devido a enorme quantidade de rejeitos gerados e freqüentemente lançados diretamente no ecossistema, sem um processo de tratamento para eliminar ou reduzir os constituintes presentes. Um dos pontos cruciais para os produtores de rochas ornamentais reside na forma de como melhor aproveitar estes resíduos provenientes do processo de industrialização. Segundo Sauterey (1), a construção civil é o ramo da atividade tecnológica que, pelo volume de recursos naturais consumido, parece ser o mais indicado a absorver os rejeitos sólidos, como os de rochas ornamentais. Pesquisa realizada por Motta e Freire (2), sobre o aproveitamento econômico dos rejeitos da serragem de granito das empresas do município de Guarulhos, vislumbrou que é possível desenvolver um novo produto cerâmico, de qualidade e custo inferior aos tradicionais. Este trabalho tem como objetivo principal estudar o aproveitamento dos resíduos oriundos do beneficiamento de granito das indústrias de Campina Grande- PB, visando sua aplicação em composição de massas plásticas para uso em revestimento cerâmico. MATERIAIS Resíduo Proveniente da indústria beneficiadora de granitos POLIGRAN localizada na Alça Sudoeste, km 14, quadra 18 no Distrito Industrial do Ligeiro na cidade de Campina Grande-PB. Argila, quartzo e calcita Provenientes da Indústria ARMIL MINÉRIOS LTDA, localizada no Distrito Industrial de Campina Grande-PB.

3 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 3 MÉTODOS Ensaios de Caracterização Análise Granulométrica por Peneiramento e Sedimentação. As composições granulométricas foram determinadas via úmida por peneiramento e sedimentação com material passando 100% em peneira ABNT nº 200 (0,074mm) de acordo com a norma NBR-7181 (3). Análise Química. As amostras das matérias primas alternativas e convencionais foram submetidas a análise química seguindo as normas do Laboratório de Análise Minerais do CCT/PRAI/UFCG (4). Análises Térmicas. As análises termodiferenciais e termogravimétricas foram obtidas através de um sistema de Análise Térmica Modelo RB-3000 da BP Engenharia do Laboratório de Cerâmica do DEMa/CCT/UFPB. Ensaios Tecnológicos As massas alternativas e convencionais estudadas nesta pesquisa foram submetidas aos ensaios tecnológicos completos, visando sua utilização em revestimentos cerâmicos, de acordo com a sistemática proposta por Souza Santos e da norma da ABNT NBR (5). As amostras foram submetidas ao processo de beneficiamento, compreendendo moagem em moinho de galga e peneiramento em malha ABNT nº100 (0,15mm) e depois colocadas em sacos plásticos. As massas cerâmicas foram formuladas através de um programa computacional REFORMIX 2.0 (6) do DEMa da Universidade Federal de São Carlos. As massas cerâmicas formuladas foram pesadas em quantidades de 200g e adicionado 7% de agua para permitir agregação na prensagem. As amostras foram moldadas em forma de lâminas prismáticas com dimensões de 6,0 x 2,0 x 0,5 cm³ e prensados com 20MPa. O processo de secagem e queima dos corpos de prova foram realizados na temperatura de 110ºC em estufa, e a 1050ºC, 1100ºC e 1150ºC em fornos sem atmosfera controlada, respectivamente, permanecendo na temperatura máxima por 40 minutos. O resfriamento foi natural até a temperatura ambiente.

4 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 4 Após a queima nas temperaturas citadas, os corpos de prova foram submetidos aos seguintes ensaios: absorção de água, massa específica aparente, porosidade aparente, retração linear e tensão de ruptura à flexão. Os valores apresentados foram referentes a média aritmética de quatro determinações, e foram comparados com valores especificados pela NBR (5). RESULTADOS E DISCUSSÃO Ensaios de Caracterização Análise Granulométrica. Observando-se os valores da Tabela I, verifica-se que os resíduos estudados apresentam uma fina granulometria com um alto percentual de partículas com diâmetro equivalente inferior a 70µm de 99% para o resíduo POLIGRAN. Tabela I- Composição granulométrica por sedimentação das amostras dos resíduos e matérias-primas. Diâmetro das partículas (µm) Amostra % de material que passa 70µm 60µm 50µm 40µm 30µm 20µm 10µm 5µm 2µm POLIGRAN Quartzo Argila Calcita Em relação as matérias-primas convencionais, verifica-se que as amostras estudadas apresentam um alto percentual da fração argila: 55% de partículas com dimensões abaixo de 2µm para a argila e 23% para o caulim. O quartzo e a calcita também apresentam granulometria adequada à formulações cerâmicas. Analisando conjuntamente os resultados de análise granulométrica do rejeito em relação às outras matérias primas convencionais e ao seu uso como matériaprima cerâmica, observa-se que o seu estado de cominuição é adequado. Composição Química A Tabela II apresenta os resultados da composição química do resíduo e matérias primas convencionais.

5 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 5 Tabela II- Composição química do resíduo e das matérias-primas convencionais. Pr SiO 2 RI Fe 2 O 3 Al 2 O 3 CaO MgO Na 2 O K 2 O Amostra Argila 12,20 49,34 1,20 6,87 20,50 3,50 Traços 2,40 3,00 Quartzo 0,34 96,76 0,98 Traços Traços Traços Traços 0,67 0,60 Calcita 39,27 1,55 Traços Traços Traços 53,48 2,11 0,14 Traços POLIGRAN 2,57 60,20 3,18 6,30 13,80 6,02 Traços 3,38 3,63 Observando os valores da Tabela II, verifica-se que o resíduo apresenta um teor de SiO 2 superior a 60% e de Al 2 O 3 de 13%, o que indica ser proveniente de rochas graníticas. As presenças de óxido de cálcio e óxido de ferro (CaO e Fe2O3) encontrados nas amostras são oriundas principalmente da granalha e cal utilizados como abrasivos e lubrificantes. Com relação ao uso cerâmico os teores de ferro (Fe 2 O 3 ) superiores a 5% presente no resíduo após sinterização, conduzem a colorações escuras. Os óxidos de sódio e de potássio (Na 2 O e K 2 O) presentes são oriundos do feldspato e da mica do granito e são agentes fundentes. Em relação a composição química da argila estudada, verifica-se que a argila apresenta teor de SiO 2 de 52% e de Al 2 O 3 26,88%, comparando esses valores com os obtidos por Souza Santos (7), para argilas de outras regiões, verifica-se que é adequada para uso em massa plásticas. Análises Térmicas. As Figuras 1 e 2 mostram as curvas de análises térmicas diferencias e gravimétricas do resíduo e das matérias primas convencionais. Diferença de Temperatura (ºC) Tem peratura (ºC) Perda de Massa ATD ARGILA ATD POLIGRAN ATG ARGILA ATG POLIGRAN Figura 1 ATD e ATG do Resíduo e da Argila

6 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 6 Analisando as curvas de ATD da Figura 1, verifica-se que o resíduo apresenta: banda endotérmica de pequena intensidade à 110 o C, o que indica perda de água livre; banda endotérmica de pequena intensidade à 580 o C, correspondentes as transformações de quartzo-α em quartzo-β; banda endotérmica de pequena intensidade correspondente a perda de hidroxilas da mica à 750 o C; banda endotérmica de pequena intensidade correspondentes a recristalização da mica à 850 o C e banda endotérmica de pequena intensidade correspondentes a decomposição do carbonato de cálcio à 950 o C. Verifica-se que a argila apresenta: banda endotérmica de pequena intensidade à 110 o C, correspondente perda de água livre; banda endotérmica de média intensidade à 580 o C, correspondente a perda de hidroxilas e banda exotérmica de pequena intensidade à 920 o C, correspondente a nucleação de mulita. Analisando as curvas de ATG da Figura 1, verifica-se para o resíduo POLIGRAN: pequena perda de massa (2,04%) entre 60 e 200 o C, correspondente à perda de água livre; perda de massa (4,50%) entre 200 e 800 o C correspondente à perda de hidroxilas da mica; perda de massa (0,50%) entre 800 e 1000 o C correspondente a decomposição do carbonato de cálcio. Verifica-se para argila : perda de massa de 4,86% correspondente à água livre entre a temperatura ambiente e 316 o C; perda de massa de 8,15% entre 316 e 683 o C, correspondente a matéria orgânica e perda de hidroxilas; perda de massa de 1,19% entre 683 e 823 o C, oriunda da metacaulinita A T D Q u a rtz o ATD Calcita A T G Q u a rtz o A T G C a lc ita Diferença de Temperatura (ºC) Perda de Massa Tem peratura (ºC) Figura 2 ATD e ATG da Quartzo e Calcita Analisando as curvas de ATD da Figura 2, verifica-se que o quartzo apresenta: banda endotérmica de média intensidade à 580 o C, correspondente

7 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 7 transformação de quartzo-α em quartzo-β. Para a calcita observa-se: banda endotérmica de grande intensidade correspondente a decomposição do carbonato de cálcio à 950 o C. Analisando as curvas de ATG da Figura 2, verifica-se que para o quartzo a queda de foi insignificante. Para calcita, observa-se: perda de massa de 39%, correspondente a decomposição do carbonato entre 600ºC e 1000ºC. A Tabela III apresenta os resultados da formulação das massas cerâmicas através do Reformix 2.0 (6). Tabela III- Composição de massas Matéria-Prima P-1 P-2 P-3 P-4 Argila Quartzo Calcita Resíduo Propriedades Físico-Mecanicas As Figuras 3 e 4, apresentam os resultados das propriedades físico-mecânicas das composições alternativas aditivadas com resíduo. 20,5 Absorção de água 20,0 19,5 19,0 18,5 18,0 17,5 17,0 P-1 P-2 P-3 P-4 16,5 16, Tem peratura de sinterização(º C) Figura 3 Absorção de água dos corpos de prova

8 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 8 16 Tensão de ruptura à flexão(n/mm 2 ) P-1 P-2 P-3 P Tem peratura de sinterização(ºc) Figura 4 TRF dos corpos de prova De acordo as Figuras 3 e 4 verifica-se que os corpos cerâmicos apresentaram valores da absorção da água máxima de 20,1%, 19,1% e 18,4 % e mínimos de 17%, 16,4% e 16% para as temperaturas de 1050ºC, 1100ºC e 1150 o C respectivamente, que os valores de tensão de ruptura à flexão variam de 10,5MPa à 15MPa. Analisando esses resultados e comparando com as especificações da ABNT NBR13818 (5) para revestimentos cerâmicos, observa-se que, os corpos cerâmicos estudados sinterizados à 1050ºC apresentam absorção de água para as composições P-2, P-3 e P-4 dentro dos valores aceitáveis para uma classificação como material poroso do tipo BIII, embora todas as TRF encontrem-se abaixo de 15 MPa, valor mínimo para classificação. Isto se deve a baixa sinterização dos corpos de prova a esta temperatura. À 1100ºC todas as composições possuem absorção de água entre 10% e 20%, o que as classifica como material poroso do tipo BIII, porem todas as TRF encontram-se abaixo de 15MPa, devido a baixa sinterização. À 1150ºC as composições P-2 e P-3 classificam-se como material poroso do tipo BIII, sendo ambas aprovadas tanto em absorção de água quanto em TRF. As demais composições apresentam valores de absorção de água abaixo de 20% porem TRF abaixo de 15MPa. CONCLUSÕES Através dos estudos da reciclagem de resíduos da serragem de granito para uso em massas cerâmicas podemos concluir: Os resíduos estudados apresentam granulometria adequada para uso em composições cerâmicas;

9 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 9 Os resíduos da serragem de granito apresentam composição mineralógica adequada para uso em revestimentos cerâmicos; Apenas as massas P-2 e P-3, sinterizadas à 1150ºC, apresentam classificação de acordo com a norma da ABNT NBR (5) como material porosa do tipo BIII. Observa-se que teores de resíduo entre 30% e 35% obtiveram os melhores resultados. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. SAUTEREY, R. Allocuicion d Ouverture. In: Colloque International Sur L utilization des Sous Produits et Déchets Dans Genie Civil, Paris, FREIRE, A.S.;MOTA,J.F., Potencialidades para o Aproveitamento Econômico do Rejeito da Serragem do Granito. Revista Rochas de Qualidade, Edição 123, Julho/agosto de ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação da Analise Granulométrica de Solos: Método de Ensaio, NBR-7181, Laboratorio de Analises Minerais, Método de Analise Química, CCT/PRAI/UFCG Campina Grande ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas, Placas Cerâmicas para Revestimento Especificação e métodos de ensaios, NBR-13818, Zanotto, E.D.; Marques, E. L. e Vergani Jr, A.C, Reformix 2.0, Concurso Nacional de Software Tecnológico, São Carlos, SANTOS,P.S., Tecnologia de Argilas, Volume I. Editora Edgar Blucher Ltda., São Paulo SP, ABSTRACT The recycling of the industrial trashes has been sufficiently studied, with the objective to diminish the costs in some processes of manufacture, reducing the ambient impact. In this work, the results of characterization of the granite trashes will be presented, aiming at its application in composition of plastic masses for ceramic coating manufacture. The mineralogical characterization was effected through chemical, grain sized, termodiferencial and gravimetrical analysis. For the ceramic assays the test bodies had been conformed by press from a mass formulated

10 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 10 through computational program REFORMIX 2,0. After that, the properties had been determined physicist-chemistries in the temperatures of 1050 C, 1100 C and 1150 C, using systematic the proposal for Souza Santos and the norm of ABNT NBR After analysis of the results, concludes that the trash studied granite is presented adequate for use in the formularization of masses for ceramic coatings presenting porous sorting of type BIII. Word-keys: Trashes, recycling, ceramic coating.