UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO PROVENIENTE DO ACABAMENTO DE MÁRMORES E GRANITOS COMO MATÉRIA PRIMA EM CERÂMICA VERMELHA.

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1 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 1 UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO PROVENIENTE DO ACABAMENTO DE MÁRMORES E GRANITOS COMO MATÉRIA PRIMA EM CERÂMICA VERMELHA. Mello, Roberta Monteiro de; Santos, Thiago da Silva; Silva, Davi Cristiano da; Rodrigues, Eleno de Paula. Av. José Odorizzi, 1555, Bairro Assunção, São Bernardo do Campo, S.P. CEP betamp@yahoo.com.br Escola Senai Mario Amato RESUMO Este trabalho tem como objetivo realizar investigações e aplicações tecnológicas em amostra de lama residual produzida em marmoraria, oriunda do processo de manufatura e acabamento, bem como definir utilização para uma determinada argila vermelha proveniente da região de Jundiaí (S.P). Para tanto, foram realizadas caracterizações físico-químicas das matérias primas, bem como formulações de uma amostra padrão (apenas argila) e outras com o resíduo incorporado nas porcentagens de 8%, 16%, 24%, 32%, 4%, sendo queimadas em várias temperaturas, com o intuito de efetuar medições das propriedades físicas como resistência mecânica, absorção de água, porosidade, Mea e retração; com a intenção de comparar a amostra padrão com as amostras que contêm resíduo incorporado. Palavras-chave: argila, cerâmica, resíduo, mármore, granito. INTRODUÇÃO O setor de rochas ornamentais tem grande importância econômica no Brasil, uma vez que este situa-se em sexto maior exportador mundial de rochas em volume físico e em quarto lugar na exportação de matéria prima e com tendência há uma ascensão de 1% (no setor como um todo) para o ano de 24, de acordo com Gilberto Sibin, presidente do Conselho de Administração da ABIEMG (Associação Brasileira das Indústrias Exportadoras de Mármores e Granitos), conforme (1).

2 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 2 Devido a esta ascensão, há um aumento da preocupação com o impacto ambiental causado tanto na extração deste material, como em todo seu processo de beneficiamento, através da formação de rejeitos sólidos e efluentes (lama). Alguns trabalhos já foram feitos com o intuito de aproveitar a lama proveniente da serragem da rocha (desdobramentos de blocos em chapas), como os desenvolvidos na Universidade Federal da Paraíba (2) na Universidade Estadual do Norte Fluminense (3). No entanto, não houve nenhum estudo dirigido para o material residual proveniente da manufatura e acabamento (corte e polimento) das chapas e peças rochosas. Seguindo a linha dos trabalhos acima listados, foi tido como objetivo a utilização em cerâmica vermelha da lama proveniente da manufatura e acabamento das rochas. No entanto, uma segunda finalidade deste trabalho foi encontrar uma aplicação tecnológica para uma argila de difícil aplicação oriunda da região de Jundiaí-S.P.. MATERIAIS E MÉTODOS Foram utilizados como matérias primas: uma lama (resíduo) de uma marmoraria localizada no centro industrial de Arujá em São Paulo, e uma argila vermelha extraída da região de Jundiaí, interior de São Paulo. Inicialmente foi realizada a caracterização química e mineralógica das matérias primas feitas por fluorescência de raio-x e difração de raio-x, modelos XRF-18 Shimadzu e D5 Siemens. Para realização destes ensaios as amostras foram secas, desagregadas e passadas em #2. Foram realizadas análises granulométricas no aparelho de difração a laser da marca Coulter, modelo LS Particle Size Analyser; e análise térmica diferencial no aparelho BP ENGENHARIA modelo RB 3, com taxa de aquecimento de 1ºC/min e temperatura final de leitura de 1 ºC. Para a análise térmica, as amostras foram preparadas da mesma forma das análises química e mineralógica. Visando avaliar a viabilidade de utilização da argila, bem como a incorporação da lama na cerâmica vermelha, foram determinados os limites de Atterberg, segundo as normas NBR 6459 e 718 (4),(5), tanto da argila isoladamente, quanto das formulações com argila e resíduo.

3 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 3 Após estes resultados, foram feitas misturas de argila em #4 com a lama apenas seca e passada em # 7 nas porcentagens de %, 8%, 16%, 24%, 32% e 4%, e confeccionados corpos de prova de 26 x 16 x 12 mm (largura, espessura e comprimento) em extrusora Verdés. A secagem dos corpos-de-prova foi feita inicialmente ao ar, seguida de secagem em estufa Thermosolda climatizada de laboratório à temperatura de 11ºC por 24 horas e queimados em forno Combustol com atmosfera oxidante, em sete diferentes temperaturas: 85ºC, 9ºC, 95ºC, 1ºC, 15ºC, 11ºC, 15ºC, 11ºC e 115ºC com velocidade de aquecimento de 4ºC/h, 2 horas de patamar e resfriamento natural durante a noite. Com os corpos de prova foram realizados os seguintes ensaios: retração linear, tensão de ruptura a flexão baseado na norma NBR (6), absorção d água, porosidade e Mea baseados na norma NBR 8947 (7). RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise química quantitativa: Os resultados obtidos podem ser encontrados na tabela a seguir: Tabela I Análise Química das matérias-primas utilizadas P.F. SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 CaO MgO Na 2 O K 2 O Lama 2,88 38,7 6,93 1,46,24 23,59 4,33 1,23 2,83 Argila 1,96 39,38 3,13 13,35 2,22 --,57,5 2,87 A análise química da argila apresentada na tabela I ao ser comparada com análises apresentadas por Pérsio de Souza Santos (8) demonstram que não se trata de uma análise química típica para cerâmica vermelha, devido ao baixo teor de SiO 2, e porcentagem de Fe 2 O 3 muito alto em comparação à maioria. No entanto, o teor de 13,35% de Fe 2 O 3 restringe sua utilização à cerâmica vermelha. Os resultados dos resíduos demonstram que há uma considerável contribuição de mármores, evidenciado pelo alto teor de Perda ao Fogo (P.F.), proveniente da liberação do CO 2, e pelos altos teores de CaO e MgO, ambos provenientes da presença de carbonatos de cálcio e magnésio. Além disso, pode-se observar também resíduo

4 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 4 proveniente do granito uma vez que, há uma quantidade considerável de fundentes (Na 2 O e K 2 O), proveniente da mica e feldspato, assim como o alto teor de sílica, proveniente da mica, feldspato e do quartzo Avaliação da plasticidade: O limite de plasticidade (LP), limite de liquidez (LL) e índice de plasticidade (IP) estão representados no gráfico 1, a seguir, bem como sua classificação na tabela 2 de acordo com (9). Tanto para Pérsio de Souza Santos (8), como para Celso Figueiredo Gomes (1) os limites de plasticidade encontrados (tabela2), indicam para uma argila caulinítica. % Índice de Plasticidade % de resíduo Gráfico I Gráfico de LL, LP e IP das formulações LL LP IP % de lama (%) Índice de Classificação adicionada Plasticidade 17,8 Excelente 8 17,1 Excelente 16 14,7 Boa 24 13, Regular 32 12,9 Regular 4 11,7 Fraco Tabela II Classificação das formulações de acordo com o índice de plasticidade. O gráfico I revela que com a adição de resíduo, a umidade de extrusão (conseqüência do ensaio de plasticidade) tende a um menor valor e, conseqüentemente, a uma menor retração. Distribuição granulométrica: A seguir são apresentados os gráficos (II e III) com os resultados das análises granulométricas realizadas com a argila e com a lama no aparelho de difração a laser. Análise Granulométrica Análise Granulometrica , Tamanho de Partícula (µm) Gráfico II Análise Granulométrica da argila Porcentagem Acumulada (%), Tamanho de Particula (µm) Porcentagem acumulada (%) Gráfico III Análise Granulométrica da lama

5 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 5 Os resultados mostram que a argila teve uma variação de,4 µm a 1µm, obtendo uma média de diâmetro de grãos por volta de 2 µm, contendo uma boa quantidade de material argiloso. Já no caso da lama, houve uma variação de,5 µm à 1 µm, com média de diâmetro em torno de 1 µm, sendo possível sua aplicação em cerâmica, uma vez que a média de grãos é similar ao de uma matéria-prima cerâmica não plástica Difração de raios-x: Abaixo encontram-se os difratogramas da argila e do resíduo utilizado neste projeto: Gráfico IV Difratograma da lama Gráfico V Difratograma da argila O difratograma da lama (gráfico IV) exibe a presença de quartzo, mica e feldspato, (provenientes do granito) e picos de calcita e dolomita (provenientes do mármore). Sendo assim, é possível verificar juntamente com a análise química que há um valor razoavelmente mediano entre mármore e granito neste resíduo. Já o difratograma da argila (gráfico V) demonstra a presença de caulinita e quartzo, o que explica o comportamento mais refratário desta argila, conforme os ensaios físicos. Além disso, foram verificados picos referentes a hematita, o que explica o grande teor de Fe 2 O 3 encontrado na análise química, bem como picos de baixa intensidade de ilita e feldspato. Análise Térmica Diferencial: As curvas a seguir demonstram a análise térmica diferencial da argila e do resíduo.

6 -45 Proceedings of the 48 th Annual Meeting of the Brazilian Ceramic Society 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR Tem per atur a (ºC) -5 Gráfico VI Análise térmica da lama Gráfico VII Análise Térmica da argila Segundo P.S. Santos (8) e F.H. Norton (11), o gráfico VII apresenta comportamento térmico típico de uma caulinita, onde verifica-se a aproximadamente 15ºC um pico endotérmico da perda de água adsorvida, bem como um pico pouco acima de 3ºC indicando já alguma decomposição de hidroxilas, a qual fica muito bem evidenciada em um pico bem intenso em temperatura próxima a 6ºC. Além disso, é possível observar um pico exotérmico bem definido acima de 9ºC, indicando a nucleação da mulita. Já no caso da curva da lama (gráfico VI), é possível a verificação de um pico endotérmico muito próximo de 8ºC devido ao início de decomposição da dolomita(ca,mg(co 3 ) 2 ), como também é possível perceber a presença de decomposição da calcita evidenciado pelo pico endotérmico intenso acima de 9ºC. No entanto, picos referentes ao quartzo e mica não foram possíveis de serem observados. Ensaios físicos: Após conformação, secagem a 11ºC e queima dos corpos de prova nas temperaturas de 85ºC, 9ºC, 95ºC, 1ºC, 15ºC, 11ºC e 115ºC, foram realizados os ensaios físicos dos corpos de prova com %, 8%, 16%, 24%, 32% e 4% de resíduo. A seguir são apresentados gráficos com estes resultados:

7 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 7 Retração Linear Absorção d água % de retração % 8% 16% 24% 32% 4% % de absorção % 8% 16% 24% 32% 4% Gráfico VIII Retração linear Gráfico IX Absorção d água Massa Específica Aparente (MEA) Porosidade Aparente 3 % 6 % MEA (g/cm 3 ) 2,5 2 1,5 1,5 8% 16% 24% 32% Porosidade (%) % 16% 24% 32% % % Gráfico X Massa Específica Aparente Gráfico XI Porosidade Aparente Tensão de Ruptura a Flexão (TRF) TRF (MPa) % 8% 16% 24% 32% 4% Gráfico XII Módulo de Ruptura a Flexão De acordo com os gráficos anteriores, os melhores resultados da argila pura se dá na temperatura de 15ºC, uma vez que apresenta um resultado de 12,34% de

8 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 8 absorção d água (gráfico IX) e com valor de 17,58% de retração (gráfico VIII), no entanto, a argila não apresenta comportamentos típicos de uma argila vermelha, uma vez que não apresenta sinterização em temperaturas de 9ºC a 95ºC, evidenciado pelos resultados obtidos pela queima a 9 e 95ºC, os quais não são aceitáveis por normas (12),(13),(14),(15) aos produtos queimados nestas temperaturas. Com a adição do resíduo em todas as porcentagens, nota-se uma queda da retração (gráfico VIII), e aumento do módulo de ruptura a flexão (gráfico XII), com exceção das temperaturas a partir de 11ºC, onde há um aumento do valor de TRF da argila, por conta de sua sinterização, sendo refletido também nas propriedades de absorção d água, Mea e Porosidade (gráfico IX, X e XI respectivamente). A partir de 1ºC há uma queda acentuada de absorção d água e porosidade pelas formulações de %, 8% e 16% de resíduo, bem como o aumento expressivo da retração linear. Estes resultados obtidos acima de 1ºC, como por exemplo, com adição de 24% e 32% de resíduo, traz opções de produtos a serem fabricados como por exemplo, revestimentos e tubos cerâmicos, pois apresentam resultados dentro de normas (6),(12),(13),(14),(15) (16). CONCLUSÕES Com a realização deste trabalho foram encontradas possibilidades de utilização da argila em estudo como também a viabilidade de utilização da lama residual com o intuito de melhorar as propriedades da argila em questão, como é mostrado a seguir: Com 24% e 32% de resíduo incorporado, foram obtidos resultados satisfatórios à temperatura de 115ºC para fabricação de tubos cerâmicos, os quais são queimados nesta faixa de temperatura, obtendo bons resultados de absorção d água apresentando valores respectivos de,99% e 1,4% e retração de 12% e 14%. A partir de 15ºC todas as composições são indicadas para fabricação de revestimento extrudado. No entanto, os melhores desempenhos em relação a absorção d água, retração e TRF são as misturas de 8% e 16% de lama incorporada a 15ºC, de 24% e 32% a 11ºC, e 24%, 32% e 4% a 115ºC

9 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR 9 Há, portanto, uma possibilidade de utilização da lama na indústria cerâmica, tendo como conseqüência a diminuição do impacto ambiental causado por este resíduo, além de uma possibilidade de utilização da argila de Jundiaí, uma vez que a mesma possui características de difícil empregabilidade pelas indústrias da região de Jundiaí, devido às suas características de argila plástico-refratária, porém contendo um elevado teor de Fe 2 O 3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. MARBLE CONNECTION WORLD. Disponível em: articleview/5871/26. Acesso 1 jan Araújo, E.S. et al. Caracterização dos resíduos da serragem de granitos na produção de tijolos sílica-cal para uso em construção civil. Anais do 46º Congresso Brasileiro de Cerâmica. 3. XAVIER, et al. Estudo da adição de resíduos da serragem do mármore à massa de conformação de cerâmica vermelha. Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica. 4. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo Determinação do Limite de Plasticidade Método de Ensaio: NBR 718. Rio de Janeiro, p. 5. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo Determinação do Limite de Liquidez Método de Ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Placas Cerâmicas para revestimento Especificação e métodos de ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 7. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica Determinação da massa e da absorção de água Método de ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 8. SANTOS, P. S. Ciências e Tecnologia das Argilas. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, v. 9.SENAI-SP. Apostila: Determinação da umidade e plasticidade. São Paulo,22.17p. 1. GOMES, C.F.Argila:o que são e para que servem.lisboa:f. Calouste Gulbenkian, p. 11. NORTON, F. H. Introdução à Tecnologia Cerâmica. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, p.

10 28 de junho a 1º de julho de 24 Curitiba-PR ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Bloco Cerâmico para alvenaria Especificação: NBR Rio de Janeiro, p. 13. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica Tipo Francesa Especificação: NBR Rio de Janeiro, p. 14. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica de capa e canal Especificação: NBR 961. Rio de Janeiro, p. 15. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica Tipo Romana Especificação: NBR Rio de Janeiro, p. 16. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. (1997). Placas Cerâmicas para revestimento Classificação: NBR Rio de Janeiro. 3 p. USE OF MARBLE AND GRANITE MUD ORIGINATING FROM ROCK BLOCKS MANUFACTURING LIKE RAW MATERIALS IN THE STRUCTURAL CERAMIC. ABSTRACT This work intends to study about technicals aspects and applications for marble and granite mud originating from rock blocks manufacturing, as well as, to define a clay use from Jundiaí (SP). Caracterization lab tests were carried out and the samples were conformed by extrusion processing. These samples were molded with different contents of marble and granite mud, and fired at temperatures ranging from 85ºC to 115ºC, with intent to analyze properties in the compositions with and without marble and granite mud. KEY-WORDS: clay, marble, granite, by-product, ceramic.