AVALIAÇÃO DA POSSIBILIDADE DE APROVEITAMENTO DA LAMA PROVENIENTE DO PROCESSO DE BENEFICIAMENTO DE MÁRMORES COMO MATÉRIA-PRIMA EM CERÂMICA VERMELHA.

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1 1 AVALIAÇÃO DA POSSIBILIDADE DE APROVEITAMENTO DA LAMA PROVENIENTE DO PROCESSO DE BENEFICIAMENTO DE MÁRMORES COMO MATÉRIA-PRIMA EM CERÂMICA VERMELHA. Mello, Roberta Monteiro de; Guaita, João Paulo; Fajan, Silvia Fajan Av. José Odorizzi, 1555, Bairro Assunção, São Bernardo do Campo, S.P. CEP Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Escola Senai Mario Amato RESUMO Devido à ascensão do setor de rochas ornamentais nos últimos anos, houve um aumento da preocupação com o impacto ambiental causado tanto na extração deste material como em seu processo de beneficiamento. Por este motivo, este trabalho tem como objetivo realizar investigações e aplicações tecnológicas em amostra de lama residual oriunda do processo de manufatura e acabamento de marmorarias, utilizando-a como matéria-prima na indústria de cerâmica vermelha. Foram realizadas caracterizações, tanto da argila quanto da lama, executando-se ensaios granulométricos, e análise por fluorescência de raios-x. Em seguida, foram feitas misturas de argila contendo 0, 8, 16, 24, 32 e 40% em peso da lama, as quais foram queimadas em seis diferentes temperaturas (de 850ºC a 1100ºC). Sobre os corpos de prova foram efetuados os ensaios de: resistência mecânica, absorção de água, porosidade, massa específica aparente e retração a fim de verificar a influência da lama incorporada. PALAVRAS-CHAVE: Lama, mármore, cerâmica vermelha INTRODUÇÃO

2 2 O setor de rochas ornamentais representa um ponto muito importante para a economia do País devido a sua grande ascensão, principalmente no que diz respeito às exportações, as quais segundo Chiodi (1), bateram novo recorde em 2004, chegando a cifra de aproximadamente US$ 600,00 milhões, evidenciando um aumento de 39,97% frente ao ano de O Estado de São Paulo possui uma modesta exploração de rochas ornamentais, mesmo assim, segundo Mello (2), disputa com o Estado do Rio de Janeiro o quarto lugar em importância no setor de rochas ornamentais. Este fato se dá devido a grande quantidade de marmorarias existentes em São Paulo (estima-se 3000 no Estado, com pelo menos, 1000 na capital) que respondem pelo beneficiamento de grande variedade de rochas e pela produção de enorme quantidade de peças acabadas. O motivo da existência deste elevado número de marmorarias voltadas para o beneficiamento de rochas no Estado de São Paulo é o grande poder de consumo, o qual corresponde à cerca de 50% do consumo nacional. Assim como em todos os outros setores produtivos, no setor de rochas ornamentais existe uma crescente preocupação com os rejeitos gerados tanto na extração como no beneficiamento. Tais rejeitos tendem a atingir dimensões insuportáveis pela população, caso não recebam corretas disposições e não se desenvolvam novas formas e métodos para seu efetivo aproveitamento. Em face deste quadro, há alguns trabalhos voltados para o aproveitamento dos resíduos gerados, principalmente no emprego no setor cerâmico. Destacam-se os trabalhos de: Menezes et al. (3), Moura et al (4), Moreira et al (5) e Xavier et al. (6), os quais utilizaram o resíduo gerado da extração e serragem das rochas. No entanto, com a grande quantidade de marmorarias instaladas no Estado de São Paulo, optou-se por realizar um trabalho de pesquisa voltado especificamente ao aproveitamento do resíduo gerado apenas do acabamento de rochas ornamentais e realização do produto final. Durante visitas realizadas a empresas paulistas, observou-se que algumas delas trabalham quase que exclusivamente com mármores, ou com granitos. Em decorrência disso, apresenta-se neste trabalho os resultados obtidos a partir do estudo realizado em marmorarias beneficiadoras preponderantemente de mármores (rochas carbonáticas, que englobam calcários, dolomitos e seus correspondentes metamórficos).

3 3 MATERIAIS E MÉTODOS Foram utilizados como matérias-primas para realização deste trabalho um argilito procedente da região de Jundiaí (interior de São Paulo), e uma lama residual coletada de empresa localizada em Diadema (Grande São Paulo), a qual trabalha basicamente com mármores. Para a realização das análises química, mineralógica e térmica, as amostras foram secas, cominuídas e peneiradas (utilizando-se a fração passante em #200) A análise química foi realizada por fluorescência de raios-x, usando-se um aparelho marca Shimadzu modelo XRF-1800; a análise térmica diferencial (ATD) em um aparelho com taxa de aquecimento de 10ºC/min e temperatura final de leitura de 1000 ºC. Além destas caracterizações mineralógicas e químicas referidas, as amostras foram submetidas à análise granulométrica por difração a laser, através do equipamento de marca Coulter, modelo LS Particle Size Analyser. Sobre o argilito e também com as misturas entre argilito e a lama nas proporções de 8, 16, 24, 32 e 40% em peso foram determinados os limites de Atterberg, segundo as normas NBR 6459 e 7180 (7),(8), com o intuito de avaliar a trabalhabilidade do material, prevendo-se assim, seu comportamento no processo de conformação. Após estes ensaios preliminares foram confeccionados os corpos-de-prova com dimensões de 12cm x 2cm x 2cm, utilizando-se misturas entre argilito e lama nas mesmas proporções citadas acima. Para tanto, as amostras foram misturas em galga, depois levadas ao laminador, descansadas durante 48 horas e, finalmente, passadas em extrusora. Os corpos-de-prova foram inicialmente secos ao ar livre por 48 horas, levados a em estufa Thermosolda climatizada de laboratório à temperatura de 110ºC por 24 horas e queimados em forno Combustol com atmosfera oxidante, velocidade de aquecimento de 40ºC/h e 2 horas de patamar, nas temperaturas de: 850ºC, 900ºC, 950ºC, 1000ºC, 1050ºC, 1100ºC, 1050ºC e 1100ºC, com resfriamento natural durante a noite. Foram realizados ensaios de retração linear e tensão de ruptura à flexão (nos estados seco e queimado), baseados na norma NBR (9). Índices de absorção

4 4 d água, porosidade e Mea foram determinados com base na norma NBR 8947 (10), tanto em corpos-de-prova resultantes de misturas, quanto naqueles conformados apenas com argilito (os quais são considerados como referência). RESULTADOS E DISCUSSÃO Análise química: A seguir são apresentados na tabela I os resultados das análises químicas obtidas por fluorescência de raios-x: 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 (%) 41,44 5,78 0,31 0,21 0,06 41,31 9,73 0,001 0,17 Argila (%) 5,50 61,51 17,28 6,27 0,78 0,68 2,94 1,16 4,12 A análise química acima demonstra que a lama apresenta teores característicos de rochas carbonáticas, como mostra Norton (11) devido ao seu alto teor de Perda ao Fogo, de CaO e MgO. Além disso, o teor de SiO 2, Na 2 O e K 2 O são muito baixos, contrariando aqueles encontrados em rochas silicáticas. De acordo com Santos (12), a análise química da lama apresenta características de um material calcário dolomítico tanto por apresentar um teor de 9,73% de MgO (entre 4,3 e 10,5) quanto por apresentar um valor de 0,23 na relação entre MgO/CaO (entre 0,08 a 0,25). Já o argilito é considerado um material fundente por sua análise química, uma vez que, apresenta teores altos de óxidos fundentes como Fe 2 O 3, Na 2 O e K 2 O, além disso, apresenta uma coloração avermelhada na queima caracterizada pela presença acentuada de Fe 2 O 3. Avaliação da plasticidade - O índice de plasticidade (IP) está representado no gráfico 1, a seguir: 15 Índice de Plasticidade índice de plasticidade Índice de % de lama em peso Plasticidade

5 5 Gráfico 1 Índice de plasticidade Através do gráfico 1, pode-se observar uma queda bem considerável do índice de plasticidade, uma vez que o material proveniente da lama de marmoraria é constituído apenas por materiais não plásticos, o que torna as misturas menos plásticas através de sua adição. A partir da mistura de 16%, as misturas já começam a serem consideradas mais fracas, ou seja, com pouca plasticidade, porém ainda com índice suficiente para extrusão de acordo com Gibo (13). Análise granulométrica: Abaixo pode-se observar o resultado da análise granulométrica feita por difração a laser. Gráfico 2 Análise granulométrica das matérias primas Pelo resultado obtido nota-se que a lama apresenta-se em sua maior parte mais fina que o argilito, isso porque, o argilito foi utilizado em uma granulometria semelhante àquela utilizada no processo produtivo das empresas de Jundiaí, tendo assim, um baixo índice de beneficiamento. No entanto, a lama apresenta-se em uma granulometria já aceitável em um processo produtivo de cerâmica vermelha, sem ao menos, ter passado por qualquer processo de beneficiamento. Análise Térmica: De acordo com os gráficos 3 e 4 abaixo pode-se concluir que:

6 6 ATD - Argilito ATD - Lama Gráfico 3- Análise Térmica Diferencial do argilito lama Gráfico 4- Análise Térmica Diferencial da Segundo P.S. Santos (14) e F.H. Norton (11), o gráfico 3 apresenta um pico endotérmico a aproximadamente 200ºC representante de perda de água adsorvida, bem como a aproximadamente 600ºC indicando saída de hidroxilas. Além disso, é possível observar a formação de um pico exotérmico sendo formado inicialmente perto dos 900ºC, indicando a nucleação da mulita. Já no caso da curva de análise térmica da lama (gráfico 4), é possível a verificação de um pico endotérmico muito próximo de 725ºC e um segundo entre 900ºC e 950ºC, que ao ser confrontado com a análise química demonstra que há decomposição da dolomita(ca,mg(co 3 ) 2 ) e da calcita CaCO 3. Ensaios Físicos: A seguir são demonstrados os gráficos de resultados dos ensaios físicos, possibilitando assim, a observação de seu desempenho.

7 7 Retração Linear Módulo de Ruptura a Flexão (MRF) % de retração Temperatura (ºC) 0% 8% 16% 24% 32% 40% MRF (MPa) Temperatura (ºC) 0% 8% 16% 24% 32% 40 Gráfico 5 - Retração Linear Gráfico 6 - Módulo de Ruptura a Flexão O gráfico 5 traz a retração do material, tanto à seco quanto queimado, nota-se que o material a seco, apresentou uma retração de 2% a 3%, sem muitas variações com a adição de resíduo, porém com o material queimado, principalmente na temperatura de 950ºC a adição de resíduo diminui acentuadamente a retração do material, uma vez que, há uma diminuição proporcional do material plástico na massa. Entretanto, a diminuição da retração (sendo um ponto positivo para a massa) trouxe consigo a desvantagem da diminuição do Módulo de Ruptura à Flexão, como mostra o gráfico 6, a qual se torna muito acentuada e agravante ao se tratar do material à seco, uma vez que a diferença chega a mais de 20 MPa do material sem resíduo para os materiais com 24%, 32% e 40%, sendo que para as formulações de 8% e 16% estas diferenças foram bem mais sutis. Em contrapartida, mesmo com resultados de aproximadamente 3MPa a seco apresentados pelas formulações de 24%, 32% e 40%, segundo Santos (12), elas ficam enquadradas juntamente com argilas consideradas de plasticidade normal, sendo que o próprio argilito, bem como as formulações de 8% e 16% encaixam-se como argilas de plasticidade muito alta.

8 8 Porosidade Aparente Porosidade (%) Temperatura (ºC) 0% 8% 16% 24% 32% 40% 30 Absorção d água 25 % de absorção % 8% 16% 24% 32% 40% Temperatura (ºC) Gráfico 7 - Porosidade Aparente Gráfico 8 - Absorção dá água Massa Específica Aparente (MEA) 2,7 MEA (g/cm 3 ) 2,5 2,3 2,1 1,9 1,7 0% 8% 16% 24% 32% 40% 1,5 1, Temperatura (ºC) Gráfico 9 Massa Específica Aparente De acordo com as normas NBR 9601 (15), NBR 7172 (16) e NBR (17) (específicas para telhas) o valor máximo de absorção d água aceitável é de 18% para telhas tipo romana, sendo mais amplo para outros tipos, chegando até 20%. Comparando este limites com os resultados do gráfico 6 pode-se garantir a utilização de lama em até 16%, sendo a mesma limitação para a sua utilização em revestimentos de acordo com a norma NBR (9). Já para blocos o limite se torna uma pouco maior (de 8 a 25%), sendo possível a incorporação da lama em até 40% acima de 900 ºC, ficando bem próximo do limite, contudo para uma maior garantia dos resultados e melhor desempenho do produto, convém consentir sua utilização em até 32% da lama. Do mesmo modo, acontece com a porosidade e a massa específica aparente, apresentadas respectivamente nos gráficos 7 e 9, uma vez que com o aumento da

9 9 lama, há um aumento de saída de carbonatos, conseqüentemente maior porosidade, maior absorção e conseqüentemente menor massa específica aparente. CONCLUSÕES De acordo com os resultados obtidos conclui-se que a lama utilizada foi caracterizada pela presença predominante de resíduo de mármores, evidenciado pela análise química e análise térmica diferencial (ATD), a qual ao ser incorporada no argilito (chamado de massa padrão) diminuiu a plasticidade da massa, no entanto sem maiores prejuízos para o processo de extrusão, claro que, com a vantagem de não ter que utilizar-se de nenhum processo de beneficiamento do material De acordo com os ensaios físicos realizados (visando analisar a tendência de desempenho de um produto de cerâmica vermelha) constatou-se que de uma maneira geral, a lama diminui a resistência mecânica e aumenta a porosidade e absorção d água, o que normalmente não é muito desejável, porém, se a mesma for adicionada ao argilito em até 16% em peso não compromete o desempenho do material perante normas pré-estabelecidas, isso para qualquer produto de cerâmica vermelha. Esta margem de lama adicionada é maior (chegando a 32%) quando se trata de blocos especificamente. Portanto, é viável a utilização desta lama na indústria cerâmica incorporada em porcentagens acima determinadas, levando em consideração a diminuição do impacto ambiental causado pelo descarte deste material, bem como o não beneficiamento do material para a sua aplicação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. CHIODI FILHO, Cid. Balanço das exportações brasileiras de rochas ornamentais e de revestimento em 2004 novo recorde histórico de crescimento. Anais do 1º Congresso Internacional de Rochas Ornamentais. 2. MELLO, I.S.C. A cadeia produtiva de rochas ornamentais e para revestimento no Estado de São Paulo: características, perspectivas e ações para inovação e competitividade. Anais do 1º Congresso Internacional de Rochas Ornamentais. 3. MENEZES, R.R.; NEVES, G.A. E FERREIRA, H.C. O estado da arte sobre o uso de resíduos como matérias-primas cerâmicas alternativas. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.6, n.2, p , 2002.

10 10 4. MOURA, W.A.; GONÇALVES, J.P.; LEITE, R.S. Utilização do resíduo de corte de mármore e granito em argamassas de revestimento e confecção de lajotas para piso. Sitientibus, Feira de Santana, n.26, p.49-61, jan./jun MOREIRA, J.M.S.; FREIRE, M.N. e HOLANDA, J.N.F. Utilização do resíduo de serragem de granito proveniente do Estado do Espírito Santo em cerâmica vermelha. Cerâmica, v.49, n.312, p , out./dez 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. 7. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo Determinação do Limite de Liquidez Método de Ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 8. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo Determinação do Limite de Plasticidade Método de Ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 9. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Placas Cerâmicas para revestimento Especificação e métodos de ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 10. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica Determinação da massa e da absorção de água Método de ensaio: NBR Rio de Janeiro, p. 11. NORTON, F. H. Introdução à Tecnologia Cerâmica. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, p. 12. SENAI DN. Matérias Primas Cerãmicas. Por Leia Maria das Neves dos Santos. São Paulo, SENAI DN. Determinação da umidade e plasticidade. Por Ricardo Minoru Gibo. São Paulo, SANTOS, P. S. Ciências e Tecnologia das Argilas. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda, v. 15. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica de capa e canal Especificação: NBR Rio de Janeiro, p. 16. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica Tipo Francesa Especificação: NBR Rio de Janeiro, p. 17. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Telha Cerâmica Tipo Romana Especificação: NBR Rio de Janeiro, p.

11 11 EVALUATION OF THE POSSIBILITY TO USE MUD RESULTING FROM MARBLES PROCESSING INTO RED CERAMIC, AS RAW MATERIAL. ABSTRACT Due to the growth of the dimension stones industry in recent years, there is an increasing concern with the environmental impact resulting from the extraction of marble, as well as with its processing. Based on this argument, this work aims at carrying out technological researches and applications with samples of residual mud coming from manufacturing and finishing processes of dimension stones, using this mud as raw material in the red ceramic industry. Characterizations were performed both with clay and mud, and granulometric tests and X-Ray fluorescent analysis were carried out. Afterwards, clay mixes containing 0, 8, 16, 24, 32, and 40% of the mud weight were prepared and fired under six different temperatures (from 850ºC to 1100ºC). The test specimen were subject to the following tests: mechanical strength, water absorption, porosity, apparent specific mass, and retraction in order to check the results of the incorporated mud. KEY-WORDS: mud, marble, red ceramic.