Cachoeiro de Itapemirim outubro de 2009

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1 Centro de Tecnologia Mineral Ministério da Ciência e Tecnologia Coordenação do Campus Avançado de Cachoeiro de Itapemirim CETEM/ ES ESTUDOS PRELIMINARES DA UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS ORIUNDOS DO BENEFICIAMENTO DA PEDRA SABÃO EM PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA Roberto Carlos da Conceição Ribeiro Julio Cesar Guedes Correia Marceli Conceição Cachoeiro de Itapemirim outubro de 2009 CT : Trabalho apresentado na XIX Jornada de Iniciação Científica da UFRRJ, Rio de Janeiro RJ, realizada em outubro de 2009.

2 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO XIX JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA Ficha de Inscrição N o da Inscrição (CPF sem os dígitos finais): Título do trabalho: Estudos Preliminares da Utilização de Resíduos Oriundos do Beneficiamento da Pedra Sabão Em Pavimentação Asfáltica Área (de conhecimento): ciências exatas e da terra Primeiro Autor: Marceli do Nascimento da Conceição Instituto: UFRRJ Tel. Celular: / Ramal: Subárea: Química Departamento: Química marcelipoliqui@gmail.com Responsável pela apresentação: Marceli do Nascimento da Conceição O trabalho faz parte da bolsa de IC: Sim ( ) CNPq ( x ) FAPERJ ( ) Não ( ) Deseja fazer apresentação oral: Sim ( x ) Não ( ) Termo de compromisso: Declaro ter revisado o trabalho apresentado e autorizo sua inscrição na XIX Jornada de Iniciação Científica. Roberto Carlos da Conceição Ribeiro Nome do Orientador/Responsável p/ inscrição UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO XIX JORNADA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PARECER DA ASSESSORIA TÉCNICA NOME: Marceli do Nascimento da Conceição TÍTULO: Estudos Preliminares da Utilização de Resíduos Oriundos do Beneficiamento da Pedra Sabão Em Pavimentação Asfáltica ÁREA: C. da Vida ( ) C. Exatas ( x ) C. Humanas ( ) N CLASSIFICAÇÃO: Selecionado ( ) Não Selecionado ( ) Ã O Aspectos / Apreciação Bom Regular Insuficiente Contribuição à Ciência / Cultura P Estrutura / Linguagem R Apresentação / Normas Técnicas E E Aceito ( ) N Aceito com modificações sugeridas ( ) C Encaminhado a outro setor/área ( ) H Não deve ser aceito ( )

3 E Código Assessor UFRuralRJ, / /2009 R ESTUDOS PRELIMINARES DA UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS ORIUNDOS DO BENEFICIAMENTO DA PEDRA SABÃO EM PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA Aluno: Marceli do Nascimento da Conceição. Orientador: Roberto Carlos da Conceição Ribeiro 2 Corientador: Julio Cesar Guedes Correia 2 Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/CNPq/UFRuralRJ, Discente do Curso de Quimica 2 Pesquisador do CETEM Centro de Tecnologia Mineral Palavras-chave: Modelagem Molecular Introdução Mata dos Palmitos,MG, tem sua economia voltada para o beneficiamento da pedra sabão.esse processo é rudimentar e os resíduos gerados são considerados um grave impacto ambiental. Baseado nisto,o objetivo desse trabalho é verificar a possibilidade de utilização desses resíduos no processo de pavimentação asfáltica, que utiliza 95% de agregados minerais e 5% de Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP).Para tal,foram realizados ensaios de caracterização tecnológica do resíduo, por meio de DRX e MEV.O CAP foi caracterizado por meio de RMN de 3 C e H.Por fim, realizaram-se estudos de interação resíduo-cap, por meio de adsorção e modelagem molecular. Resultados indicaram a potencialidade de utilização do resíduo em pavimentação uma vez que os valores de adsorção do CAP no resíduo chegaram a 95% e os resultados de modelagem molecular indicaram a melhor interação química, apresentando os menores valores de energia potencial, em torno de 5,5 kj.no entanto,faz-se necessário a realização de ensaios mecânicos com o pavimento para conclusões mais concretas. Figura : Estrutura cristalina do talco Material e Métodos Na Pedra Sabão foram realizados Análise Mineralógica e Microscopia eletrônica de varredura. No CAP foi feita sua caracterização por meio de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de H e 3 C e análise elementar de C,H,N,O e S.Para avaliar a Interação CAP/Resíduo foi feito ensaio de adsorção. Além disso foram realizados estudos em Modelagem Molecular pelo programa Hyperchem 7.0 Resultados e Discussão.Caracterização do resíduos: nos resultados de Difração de Raio-x(DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura ( MEV) houve picos específicos de talco e crisótilo, minerais estes constituintes da pedra sabão. Da mesma forma os resultados da MEV onde foi observado os mesmos minerais. 2.Caracterização do Asfalteno:A)Análise Elementar: indicou 83,9% de carbono; 9,8% de hidrogênio e 4,4% de oxigênio. No entanto foram observados teores enxofre,4% e nitrogênio 0,5%. B)Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de H e 3 C; Em relação ao carbono 38% são aromáticos, 62% são saturados, % são aromáticos ligados à alquilas, 3% são aromáticos não substituídos, 7% são metílicos terminais e 2,2% são metílicos em ramificações.no que diz respeito ao hidrogênio 92% são saturados e 8% são aromáticos.

4 3.Avaliação da Interação CAP/Resíduo: A) Adsorção:a adsorção do asfalteno do CAP A na de pedra sabão,granito e pó de pedra(basalto),aumenta com o aumento da concentração de asfalteno.porém um processo de adsorção mais efetivo na pedra sabão,com valores de 95%,superior aos demais agregados,75% de adsorção.isso pode ser explicado pela composição mineralógica do resíduo de pedra sabão,que apresenta o mineral talco em maior teor.no entanto, tais resultados serão explicados pela modelagem molecular.b)modelagem Molecular:os melhores resultados de adsorção entre asfaltenos e resíduos de pedra sabão podem ser explicados por meio de interações entre os minerais que constituem esse resíduo e o asfalteno,por meio da técnica de modelagem molecular.na figura 2 estão apresentadas duas moléculas de asfaltenos,onde encontram-se os hidrogênios,o carbono e oxigênio.no centro observa-se um fragmento do cristal de talco, que são interligadas por oxigênios e hidrogênios. A adesão da molécula de asfalteno no talco pode ocorrer na superfície do cristal,verificando-se a ligação dos hidrogênios,nos pares eletrônicos disponíveis do oxigênio no asfalteno.além disso,verifica-se a realização de ligações dipolo-dipolo em menor intensidade. Si/Mg HO OH 2 2 O O HO OH Si/Mg. Ligação de Hidrogênio; 2. Ligação Dipolo-Dipolo Figura 2: Ilustração das interações, superficial e interlamelar entre a superfície do talco e o asfalteno. Os resultados de adsorção menos efetivos com os outros resíduo podem ser explicados pela ligação dipolo-dipolo,que é mais fraca que a ligação de hidrogênio(kotz & Treichel, 2000).Isso é comprovado na tabela,onde observa-se que as energias potenciais são menores que a do asfalteno isolado indicando que a interação tende a ocorrer.mas os valores são melhores para o talco. Condição de ensaio Energia (kj) Condição de ensaio Energia (kj) Asfalteno 8,74 Asfalteno + Quartzo 3,44 Asfalteno+ Feldspato,57 Asfalteno+ Talco 4,98 Tabela :Resultados de Energia Potencial (kj) Conclusão Pode-se concluir que a utilização do resíduo de pedra sabão em substituição ao pó de pedra na composição do pavimento asfáltico é possível,uma vez que resultados de adsorção química e simulações em modelagem molecular mostraram resultados representativos.no entanto,fazse necessário a realização de ensaios mecânicos e de aderência com esse resíduo. Agradecimentos A Deus por ter me sustentado, a minha mãe, e as pessoas que me ajudaram na confecção desse trabalho. Ao cnpq pelo apoio financeiro e ao cetem e a coppe-geotecnia pela infraestrutura. Referências Bibliográficas Araújo,P.;Bezerra,O.;BrandãoL.P.;Campos,C.B.P.;Castilhos,Z.C.;Middea,A;Morais,F.;Portugal,A.;Za mboni,w.clean technologies for soapstone handcraft in a rural area of Ouro Preto,MG,Brazil.Apresentação feita na 8th Internacional Conference - Clean Technologies for the World Mining Industry Santiago,Chile,abril, 2008 (I). Correia, J. C. G., Leal Filho, L. S., Seidl, P. R.,Modelagem Molecular Aplicada à flotação de Minerais Estudo de Caso, Série Tecnologia Mineral, CETEM, 998. Dana, G.,Manual de Mineralogia,v2.,970. Elphingstone, G. M., Adhesion and cohesion in asphalt aggregate systems, dissertation submitted to Texas A&M Universityin partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of technology, 997.Rachele, K, Ribeiro,R.C.C.e Correia,J.C.;Avaliação do Pavimento Asfáltico por Meio de M.M.;XV

5 JIC Cetem, 2007.Ribeiro,R.C.C.,Estudo da Interação Asfalto-Brita,Dissertação de Mestrado,Escola de Química UFRJ,2003. Kotz, R. & Treichl, C.; Introdução à Química Geral, Vol, p 0-06, 2000.