Reaproveitamento do Resíduo Sólido do Processo de Fabricação de Louça Sanitária no Desenvolvimento de Massa Cerâmica

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1 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 1 Reaproveitamento do Resíduo Sólido do Processo de Fabricação de Louça Sanitária no Desenvolvimento de Massa Cerâmica A. B. Amorim Dantas 1 * ; V.C. Almeida* ; L. Yokoyama* 1 Travessa Visconde de Moraes 120/201 Botafogo RJ CEP anaebia@uninet.com.br *Universidade Federal do Rio de Janeiro RESUMO O presente trabalho teve como objetivo verificar a possibilidade de reaproveitamento do resíduo sólido gerado na ETE de uma indústria cerâmica de louça sanitária como alternativa de emprego junto `a matéria-prima virgem. Para isto, foram desenvolvidas formulações de massa cerâmica, nas quais incorporou-se o resíduo sólido (0, 5, 70 e 100%) a massa padrão empregada industrialmente na produção de louça sanitária. Os corpos de prova produzidos por prensagem (60x20x5 mm) foram queimados a 1250 o C por 1 hora e, avaliados quanto aos parâmetros retração linear, absorção de água, porosidade aparente e tensão de ruptura à flexão. Os resultados obtidos mostraram que as formulações apresentam valores de RL, AA, PA e tensão de ruptura dentro dos padrões estabelecidos pela indústria, tendo, portanto potencial para serem empregadas no setor de louça sanitária. Palavras-chave: resíduo sólido, louça sanitária, reaproveitamento INTRODUÇÃO Um dos grandes desafios do mundo moderno é o trato do problema do resíduo sólido gerado no processo industrial. Com as novas normas e diretrizes para o gerenciamento de resíduos sólidos, a intensificação da legislação e a fiscalização muito mais presente e efetiva, torna-se inadmissível o descarte e disposição direta desses materiais no meio ambiente (4) (8).

2 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 2 Em vista disto, a busca por alternativas ambientalmente menos agressivas, mais eficazes e tratamento ecoeficientes dos resíduos sólidos tem sido o caminho trilhado para reverter, ou pelo menos amenizar, o cenário negativo estabelecido pela disposição incorreta destes materiais. Nessa cruzada por soluções ambientais, surge a política de Produção Mais Limpa (P+L) como forma de lidar com o problema não só do resíduo sólido, mas de todos os rejeitos. Esse programa visa minimizar a geração de resíduo através das práticas de reuso, reciclo e redução bem como a substituição de insumos tóxicos (4). Entretanto, é fácil perceber que quanto mais distante do gerador, maior serão os riscos potenciais ao meio ambiente e ao ser humano decorrente de transporte, armazenamento, disposição e tratamento deste resíduo. Por isto, fechar o ciclo de vida do resíduo dentro da própria indústria geradora é a solução mais econômica e ecoeficiente, pois garante a redução real da quantidade de resíduo uma vez que não são mais necessários tratamentos adicionais para o mesmo. Desta maneira, a prática de reciclagem interna surge como uma forma de gerenciamento que possibilita a redução do resíduo diretamente na fonte produtora (8). É neste contexto que o presente trabalho se insere, tendo como objetivo estudar a reutilzação do resíduo sólido gerado na Estação de Tratamento de Efluentes de uma indústria cerâmica de louça sanitária junto à matéria-prima virgem empregada no próprio processo industrial. MATERIAIS E MÉTODOS Resíduo Sólido O resíduo gerado no tratamento de efluentes, Figura I, foi seco em estufa a 80 ± 5ºC, cominuído e posteriormente classificado granulometricamente. A fração retida na peneira de diâmetro maior que 0,088 mm (>170 mesh) e menor que 0,074 mm (<200 mesh) foi separada e destinada a análise de difração de Raios x (SIEMENS D-5000, DCMM/PUC-Rio), fluorescência de Raios x (RIGATO RIX 3100, DCMM/PUC-Rio), ensaio de lixiviação (NBR 10005) e solubilização (NBR 10006), com metais determinados por ICP-EAS.

3 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 3 Figura I - Resíduo sólido Massa Padrão (Matéria-Prima Virgem) A massa padrão industrial, Figura II, já na faixa granulométrica desejada (0,088<φ<0,074), foi analisada por difração de Raios x e fluorescência de Raios x. Figura II Massa padrão industrial Massa Cerâmica As formulações cerâmicas foram feitas pela incorporação do resíduo sólido ( 0, 5, 70, 100%) à massa padrão. Os corpos de prova com as massas desenvolvidas foram preparados em uma matriz de aço inox (60x20x5 mm) com 10g de massa, umidade de prensagem de 9% e pressão de 220 kgf/cm 2 (IPT). As peças cerâmicas foram queimadas a 1250 º C por 1 hora, e avaliadas quanto à retração linear, absorção de água, porosidade aparente e tensão de ruptura à flexão.

4 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO A análise por fluorescência de Raios x (Tabela I) mostrou que o resíduo e a massa padrão apresentam composição química semelhante, com valores percentuais próximos. O teor de carbono contudo é bastante elevado, diferindo daquele normalmente encontrado em argilas para sanitário 0,5 a 0,7% (1). Essa quantidade de carbono é decorrente do polieletrólito empregado no tratamento de efluentes da indústria cerâmica (3). Tabela I - Análise química do resíduo e da massa padrão Composição (%) Resíduo Massa Padrão SiO 2 62,7 63,6 Al 2 O 3 29,4 23,7 K 2 O 3,45 2,26 Na 2 O 1,42 2,057 Fe 2 O 3 1,24 1,10 TiO 2 0,52 0,44 MgO 0,73 traço CaO 0,52 0,16 %C 6,1 traço A análise por difração de Raios x mostrou que tanto o resíduo sólido (Figura III.a) quanto a massa padrão (Figura III.b) são compostos basicamente por quartzo, caulinita e albita.

5 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR (a) 5 (b) Figura III Difração de Raios x do resíduo (a) e da massa padrão (b) Pelos ensaios de periculosidade e toxicidade, o resíduo apresenta metais com concentração abaixo do limite imposto pela norma, sendo portanto considerado resíduo Classe II Resíduo Não Inerte (Tabela II e III). Tabela II Ensaio de lixiviação do resíduo Lixiviação ppm NBR Limite Máximo no Lixiviado (ppm) Zn Zn - Al Al - Zr Zr - Cr Cr 5.0 Ti Ti Fe < Fe - Cu < Cu - Sr < Sr -

6 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 6 Tabela III Ensaio de solubilização do resíduo Solubilização ppm NBR Limite Máximo no Extrato (ppm) Al Al 0.20 Zr Zr - Zn Zn 5.0 Fe Fe 0.3 Cr Cr 0.05 Cu Cu 1.0 Ti Ti - Sr < Sr - Os resultados do comportamento de queima das formulações preparadas são apresentados na Tabela IV. Observa-se que os corpos de resíduo puro (100%) apresentaram valores de RL, AA e PA condizentes com os verificados para as peças preparadas com a massa industrial (0%). A TRF por outro lado, se apresentou abaixo do valor padrão. Verifica-se que com o aumento da concentração de resíduo na massa formulada houve uma maior retração linear dos corpos de prova. A absorção de água e a porosidade aparente também diminuíram, em relação aos valores observados para a massa padrão pura. Apesar deste primeiro momento de diminuição, o comportamento da AA e da PA foi pouco afetado pelo percentual do resíduo. A resistência mecânica, por outro lado, não apresentou um comportamento claro. Para as concentrações de 5% e 70% de resíduo pode-se observar valores de TRF próximos ao obtido para a massa padrão. Tabela IV Comportamento de queima das misturas de resíduo e massa padrão %resíduo na RL(%) AA(%) PA(%) TRF(kgf/cm 2 ) mistura 0 10,27 0,29 0, ,43 0,13 0, ,50 0,14 0, ,45 0,15 0, ,43 0,28 0,51 88 De maneira geral, os resultados obtidos para os parâmetros RL, AA e PA se apresentaram condizentes com os aplicados industrialmente (1) (4).

7 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 7 CONCLUSÃO A composição química da massa padrão e do resíduo sólido evidenciou elevada concentração de sílica, vinda do quartzo e dos argilominerais presentes (caulinita e albita). O teor de carbono encontrado no resíduo é decorrente do agente de floculação adicionado na Estação de Tratamento de Efluentes. Pelos ensaios de lixiviação e solubilização, a porcentagem de metais pesados encontrada foi extremamente baixa, ratificando o enquadramento do resíduo como Classe II Não Inerte. Na queima das peças cerâmicas observou se aumento da retração linear e diminuição da absorção de água e da porosidade aparente com a elevação da concentração de resíduo na massa cerâmica. Para os valores de concentração estudados estes parâmetros apresentaram valores iguais ou menores que os empregados industrialmente. Já a tensão de ruptura à flexão não apresentou um comportamento claro. Sendo necessários estudos mais detalhados sobre seu comportamento. De maneira geral pode-se verificar que o resíduo sólido proveniente da unidade de tratamento de efluentes demonstrou ter características que o tornam um material passível de ser reaproveitado, em proporções definidas, dentro do próprio ciclo produtivo da indústria, sem desvios significativos nos parâmetros limites do processo. REFERÊNCIA 1. P.S. Santos, Ciência e Tecnologia de Argilas, Editora Edgard Blücher, São Paulo, vols 1, A.B.A. Dantas, V.C. Almeida, L. Yokoyama, Caracterização do Rejeito da Indústria de Louça Sanitária, 2002, 23 o Jornada de Iniciação Científica, Rio de Janeiro, RJ, Universidade Federal do Rio de Janeiro. 3. A.B.A. Dantas, V.C. Almeida, L. Yokoyama, Estudos Preliminares para a Classificação e a Utilização do Resíduo Sólido Gerado pela Indústria Cerâmica, João Pessoa, PE, Junho de A.B.A. Dantas, Caracterização e Aplicação Tecnológica do Resíduo da Indústria de Louça Sanitária. Tese de M.Sc., EQ/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ.

8 28 de junho a 1º de julho de 2004 Curitiba-PR 8 5. Anônimo, NBR : Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro, ABNT Anônimo, NBR : Lixiviação de Resíduos. Rio de Janeiro, ABNT Anônimo, NBR : Solubilização de Resíduos. Rio de Janeiro, ABNT Anônimo, Gestão para Resíduos, 2002, Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente FEEMA.. Reuse of the Solid Residue of the Process of Production of Sanitaryware in the Development of Ceramic Mass ABSTRACT The present work had as objective verifies the possibility of reuse of the solid residue generated in ETE of a ceramic industry of sanitaryware as alternative material in the virgin raw material. For this, formulations of ceramic mass were developed, in which incorporated the solid residue (0, 5, 70 and 100%) in the standard mass used in the industry production of The proof bodies produced by pressure (60x20x5 mm) they were burned to 1250oC for 1 hour and, evaluated as for the parameters linear retration, absorption of water, apparent porosity and rupture tension. The obtained results showed that the formulations present values of RL, AA, PA and TRF inside of the established patterns for the industry of sanitaryware. Keywords: solid residue, sanitaryware, reuse,