21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 09 a 13 de Novembro de 2014, Cuiabá, MT, Brasil

Transcrição

1 CARACTERIZAÇÃO DA ATIVIDADE POZOLÂNICA DAS CINZAS DE BRIQUETE DE CANA-DE-AÇÚCAR REQUEIMADAS SOB DIFERENTES TEMPERATURAS L. S. Moura, A. C. V. Nóbrega, E. P. Marinho, P.S.X. Acantara, L. S. de Moura Rodovia BR 104 Km 59 Sítio Juriti Caruaru PE Brasil CEP: , Núcleo de Tecnologia, Centro Acadêmico do Agreste, UFPE RESUMO Avaliou-se a atividade pozolânica de cinzas de briquete de cana-de-açúcar geradas no APL de confecções do agreste pernambucano, bem como requeimas controladas laboratorialmente com o objetivo de avaliar a temperatura de requeima mais adequada para evidenciar sua atividade pozolânica. As cinzas passadas na peneira de malha 200 foram caracterizadas e avaliadas quanto às suas atividades pozolânicas utilizando o método qualitativo de Chapelle (NBR 15895, 2010). Não foram identificados qualitativamente atividade pozolânica no sistema em nenhuma das cinzas coletadas diretamente nas lavanderias da região. Por outro lado, a requeima controlada incrementou o consumo de CaO pelo material, positivo para sistemas de base Portland. O maior índice de atividade pozolânica, comparativamente foi identificado para a cinza de briquete de cana-de-açúcar requeimada controladamente a 600 ºC. Palavras-chave: atividade pozolânica, cinza debriquete de cana-de-açúcar, Chapelle, temperatura, requeima. 2463

2 INTRODUÇÃO No agreste Pernambucano a lenha é uma das principais fontes de energia de alguns segmentos industriais de grande importância econômica para região, como o pólo de confecções, onde é utilizada nas mais de 240 lavanderias para o aquecimento de água no processo de tingimento do jeans e na indústria de cerâmica vermelha como combustível para os fornos de tratamento térmico. Uma alternativa de matriz energética são os briquetes de bagaço de cana-de-açúcar, também é conhecido como lenha ecológica por se tratar de cilindros de materiais prensados. Durante o processo de queima para produção de energia térmica, ocorre a geração de grande quantidade de cinzas, que na sua grande maioria não recebe qualquer controle sobre sua disposição final, justificando assim, estudos que envolvam seu reaproveitamento, como em materiais de construção. Dentre os materiais de construção, os de base cimentícia podem ser extremamente importantes para incorporar as cinzas, uma vez que a literatura vigente aborda possibilidade de geração de atividade pozolânica por grande parte das cinzas de biomassa provenientes de sistemas agroindustriais (TAYLOR, 1990): cinza volante, cinza de bagaço de cana-de-açúcar, casca de arroz, cinza de castanha de caju, entre outros, orientou a proposta de caracterização inicial da atividade pozolânica das cinzas geradas na região agreste. Mas, para isso a sílica deve ser amorfa. Nas sílicas cristalinas, apesar da composição química ser a mesma da sílica amorfa, sua estrutura é bem definida e, consequentemente, são estáveis (MARTIRENA et al., 2006). Borline et al. (2005) estudaram as cinzas de lenha de eucalipto identificando que se apresenta como um aglomerado alcalino de partículas de forma arredondada bastante poroso, sendo composta predominantemente por carbonato de cálcio. Paula (2006) estudou a substituição parcial do cimento Portland por cinza do bagaço de cana-de-açúcar em argamassas, acarretando um retardo de 10 min no intervalo entre os tempos de pega com reatividade para pozolanicidade. Poggiali (2010) identificou que a moagem influencia positivamente na reatividade das cinzas. O estudo do briquete é relevante por se tratar de cilindros de materiais prensados em condições de pressão e umidade controlados, onde as condições de queima são alteradas dentro da fornalha, por se tratar de um material mais denso, podendo diferir da cinza gerada pelo bagaço de cana-de-açúcar. 2464

3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL As cinzas de briquete de cana-de-açúcar in natura foram coletadas na grelha da caldeira em padarias, pizzarias e lavanderias emblemáticas de médio porte situadas em Caruaru-PE. Na sequência, peneiradas em malha 200. Também foram realizadas requeimas controlada em laboratório utilizando muflas tipo (EDG 3P-S), às temperaturas entre 400 ºC e 800 ºC com incremento de 100 ºC por períodos de 3 horas. A atividade pozolânica da cinza proveniente da indústria e a requeimada em laboratório foram determinadas pelo Método Chapelle Modificado, segundo a NBR (2010). RESULTADOS E DISCUSSÃO O aspecto das cinzas de briquete de cana-de-açúcar antes e após peneiramento em malha 200 pode ser visto na Fig. 1. As atividades pozolânicas das cinzas de briquete de cana-de-açúcar coletadas nas diferentes fornalhas da região agreste pernambucana encontram-se compiladas na Tab. 1. (a) (b) Figura 1. Aspecto das cinzas de briquete de cana-de-açúcar coletadas in natura (a) e após peneiramento em malha 200 (b). 2465

4 Tabela 1. Índices de atividade pozolânica por Chapelle para cinzas de briquete de cana-de-açúcar coletadas em quatro (04) fornalhas da região agreste pernambucana. Consumo de CaO (mg/g) Fornalha 1 201,89 Fornalha 2 198,91 Fornalha 3 215,32 Fornalha 4 211,94 Pelo método de Chapelle, o material para ser considerado efetivamente pozolânico deve apresentar um índice de consumo mínimo de 330 mg de CaO/g da amostra (CHRISTÓFOLLI, 2010). Assim, após a caracterização da atividade pozolânica pelo método de Chapelle, nenhuma das cinzas coletadas e simplesmente peneiradas apresentaram atividade pozolânica satisfatória. Os resultados de consumo de CaO (mg/g de cinza) obtidos após a requeima controlada da cinza debriquete de cana-de-açúcar nas diferentes temperaturas encontram-se expostos na Fig

5 Figura 2. Índices de consumo de CaO/mg de cinzas requeimadas em laboratório a diferentes temperaturas. Verifica-se que em todas as temperaturas houve aumento na capacidade do material em fixar CaO. O processo de requeima e resfriamento contribui no intuito de produzir sílica amorfa. Não necessariamente temperaturas maiores de queima estão relacionadas com a formação desse composto. Quanto maior a capacidade de fixar CaO, melhores são os compósitos cimentícios em termos microestruturais. Para a temperatura de 600 ºC o consumo de CaO atingiu valores próximos a 330 mg/g de cinza, indicando melhor resposta da cinza quando da requeima controlada a essa temperatura. No entanto, por ser um ensaio qualitativo e suscetível a erros humanos e influências ambientais durante o ensaio, porém estudos futuros a essa temperatura envolvendo outros métodos de avaliação de pozolanicidade, como as normas da ABNT, métodos com base na termogravimetria, análises de difração de Raios-X e eletroquímicos podem ser utilizados para uma avaliação mais efetiva. CONCLUSÕES Após caracterização da atividade pozolânica pelo método de Chapelle, nenhuma das cinzas provenientes de briquetes de cana-de-açúcar coletadas diretamente na lavanderia, apresentaram atividade pozolânica satisfatória. A provável presença de parte de sílica cristalina na cinza e partes que não queimaram completamente contribuíram para que não fossem os resultados satisfatórios, uma vez que o sistema já estava em parte cristalizado e em parte com combustão incompleta. No entanto, a requeima controlada em laboratório mostra que em todas as temperaturas houve um aumento no consumo de CaO/mg de material, à temperaturas em torno de 600 ºC foi possível obter qualitativamente o indicativo de uma possível atividade pozolânica da cinza de briquete de cana-de-açúcar, necessitando de estudos futuros mais precisos acerca dessa temperatura. AGRADECIMENTOS 2467

6 Agradeço a orientação da professora Ana Cecília Vieira da Nóbrega, e à professora Erika Pinto Marinho por disponibilizar as instalações do laboratório de química para o desenvolvimento dos experimentos. Aos colegas de laboratório. Lisley Costa pelo auxilio nas correções. E finalmente a Facepe - Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia de Pernambuco pelo apoio financeiro. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15895: Materiais pozolânicos - Determinação do teor de hidróxido de cálcio fixado Método de Chapelle modificado, (2) BORLINI, M. C. et al. Cinza da lenha para aplicação em cerâmica vermelha. parte I: características da cinza. Cerâmica [online]. 2005, vol.51, n.319 [cited ], pp (3) CHRISTÓFOLLI, J. L. Estudo de argilas calcinadas para produção de cimento portlandpozolânico na região de curitiba, paraná brasil. (Dissertação). Pós- Graduação em Construção Civil, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná. Paraná, (4) ETIÉGNI, L.; CAMPBELL, A. G. Physical and chemical characteristics of Wood ash.bioresource technology, vol.37, p ,1991. (5) MARTIRENA, F. et al. Rudimentary, low tech incinerators as a means to produce reactive pozzolan out of sugar cane straw. Cementand Concrete Research, vol. 36, p , (6) PAULA, M. O. Potencial da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como material de substituição parcial de cimento Portland.Universidade Federal de Viçosa (UFV), 2006 (7) POGGIALI, F. S. J. Desempenho de microconcretos fabricados com cimento Portland com adições de cinza de bagaço de cana-de-açúcar. Universidade Federal de Minas Gerais, (8) TAYLOR, H. F. W. Cement Chemistry. 2 ed. London: Thomas Telford,

7 CHARACTERIZATION OF THE POZZOLANIC ACTIVITY OF SUGAR-CANE BAGASSE BRIQUETTE ASHES AT DIFFERENT TEMPERATURES ABSTRACT It was evaluated the pozzolanic activity of the sugar-cane bagasse briquette ashes produced in Local Productive Arrangement (APL) of Clothing of PernambucanAgreste Brazil, as well as ashes re-burned in laboratory. The last ones was carried out in order to evaluate the most appropriate controlled re-burning temperature to highlight its pozzolanic activity. The ashes were sieved in the 200 mesh, characterized and their pozzolanic activities were evaluated applying the qualitative method of Chapelle (NBR 15895, 2010). Qualitatively, pozzolanic activity were not identified for any natural ashes, but the controlled re-burning increased the consumption of CaO for the systems. This fact is positive for Portland systems based materials. In addition, comparatively, the highest pozzolanic activity was identified for sugar-cane bagasse briquette ashes re-burned at 600 C. Keywords: pozzolanic activity, sugar-cane bagasse briquette, Chapelle, temperature, burning, re-burning. 2469