Anais do 48º Congresso Brasileiro de Cerâmica

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1 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 1 INFLUENCIA DA ADIÇÃO DE RESIDUOS INDUSTRIAIS PROVENIENTES DE SERRAGEM DE GRANITOS NAS PROPRIEDADES CERÂMICAS DE MASSAS PARA CONFECÇÃO DE REVESTIMENTOS CERÂMICOS H.S. Ferreira, R. L. S. Nunes, A.W.B. Rodrigues, G.A. Neves e H.C. Ferreira DEMa/CCT/UFCG Av. Aprigio Veloso, Fone: Fax: Campina Grande PB heber@labdes.ufcg.edu.br; roberianunes@bol.com.br; heber@dema.dema.ufcg.edu.br RESUMO No Brasil as industrias beneficiadoras de mármores e granitos vêm preocupando proprietários, ambientalistas e governantes pela quantidade sempre crescente de resíduos. Estes resíduos sem tratamento algum, acumulam-se em pátios, reservatórios e córregos comprometendo assim o meio ambiente. As formas de como melhor aproveitar estes resíduos provenientes do processo de industrialização, são a construção civil e industria cerâmica. Este trabalho tem como objetivo estudar a influencia dos resíduos oriundos do benecifiamento de granitos de industrias de Fortaleza-CE e Campina Grande-PB, visando sua aplicação na confecção de massas para uso em revestimentos cerâmicos. Os resíduos oriundos destes beneficiamentos foram submetidos a ensaios de caracterização e posteriormente foram formuladas cinco composições cerâmicas com cada um dos resíduos. Estas composições foram submetidas a ensaios fisico-mecânicos segundo metodologia de Souza Santos e NBR 131. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da utilização dos resíduos para confecção de materiais cerâmicos de revestimento. Palavras-chaves: Resíduos, reciclagem, revestimento cerâmico. INTRODUÇÃO

2 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR O granito é uma rocha de origem magmática, formada nas grandes profundidades da crosta, e em cuja composição entram basicamente feldspato alcalino e quartzo. Na Paraíba, os granitos localizam-se principalmente na grande unidade litoestratigráfica denominada Complexo Gnaissico-Migmático, cronologicamente situada do Pre Cambriano Indiviso e, secundariamente, em unidade com menor expansão geográfica com o Grupo Seridó. A exploração dos recursos minerais, como no caso das rochas graníticas, para obtenção dos mais variados bens de consumo para o bem estar do homem, gera grandes quantidades de resíduos que agridem a natureza e provocam preocupantes degradações ambientais, causando perdas até mesmo irreparáveis. Os impactos ambientais causados pelas empresas mineradoras podem ser classificados em duas etapas. Na primeira, o impacto é originado pela exploração da lavra, na qual o grande problema é o desmatamento e a remoção da cobertura vegetal. Na segunda, o impacto é devido aos resíduos gerados pelo beneficiamento, que são lançados diretamente no ecossistema, sem nenhum tratamento prévio, para reduzir seus constituintes. Durante o processo de beneficiamento do granito milhares de toneladas de resíduos contendo pó de granito e grandes quantidades de granalha formam montanhas ocupando terrenos, tanques e lagoas. Periodicamente estes reservatórios necessitam ser esvaziados, causando grandes transtornos e altos custos (1,,3). O aproveitamento de resíduos é encarado hoje como atividade complementar que pode inclusive, contribuir para diversificação dos produtos e diminuição dos custos finais. O reaproveitamento tecnológico de resíduos, de maneira integral ou como coadjuvante em ramos industriais cerâmicos e correlatos, pode contribuir para uma menor utilização de argilas cujas jazidas encontram-se a beira da exaustão, além da conseqüente diminuição dos custos de matérias primas e da prevenção de possíveis problemas ambientais A reciclagem de resíduos é uma das maneiras de diversificar a oferta de matéria prima para produção de componentes cerâmicos, viabilizando eventualmente reduções de preço. Esta situação pode ser favorecida pela adoção de incentivos para habitações de baixo custo utilizando produtos reciclados de desempenho comprovado (,5). De acordo com estudos realizados pelo NITES () estima-se hoje que o percentual de desperdício, no processo de mineração de pedras ornamentais, chega

3 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 3 a %. No processo de serragem pode-se perder até 3% dos blocos. Outras perdas costumam ocorrerem causadas por quebra de placas, falhas de empilhamento, defeitos de corte, uso de polpa inadequada e laminas de corte pouco tencionadas. Deve-se ressaltar que, durante a manufatura de ladrilhos pode-se atingir perdas da ordem de 1 %. E finalmente estima-se que quando da aplicação de pedras ornamentais na construção civil, as perdas podem chegar a até 3%, sem mencionar os rejeitos do polimento (7,). Este trabalho tem como principal objetivo estudar a influencia dos resíduos oriundos do beneficiamento de granitos de indústrias de Fortaleza-CE e Campina Grande-PB, em massas para uso em revestimentos cerâmicos. MATERIAIS Resíduo FORTALEZA - Proveniente da serragem de granito da Empresa GRANDONI S.A., localizado no Distrito Industrial da cidade de Fortaleza- CE. Resíduo CAXAMBU - Proveniente da serragem de granito da Empresa Granitos CAXAMBÚ, localizada no Distrito Industrial da cidade de Campina Grande- PB. Argila, quartzo, calcita e feldspato - Provenientes da Indústria ARMIL MINÉRIOS LTDA, localizada no Distrito Industrial da cidade de Campina Grande-PB. Caulim - Proveniente da CAULISA Indústria S/A, localizada no município de Juazeirinho-PB. MÉTODOS Ensaios de Caracterização Análise Granulométrica por Peneiramento e Sedimentação. As composições granulométricas foram determinadas via úmida por peneiramento e sedimentação de acordo com a norma NBR-711 (9) Análise Química. As amostras das matérias primas alternativas (resíduos) e convencionais (argila, quartzo, calcita, feldspato e caulim) foram submetidas a analise química seguindo as normas do Laboratório de Analise Minerais do CCT/PRAI/UFCG (1). Análises Térmicas. As analises termodiferenciais (ATD) e termogravimétricas

4 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR (ATG) foram efetuadas através de um aparelho de análise térmica Modelo RB-3 da BP Engenharia do Laboratório de Cerâmica do DEMa/CCT/UFPB. Ensaios Tecnológicos As massas cerâmicas foram formuladas com auxílio do sofware de formulação, REFORMIX., do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) com dados das análises química, e análise granulométrica de uma massa industrial (13). As massas estudadas nesta pesquisa foram submetidas aos ensaios tecnológicos completos, visando sua utilização em revestimentos cerâmicos, de acordo com a sistemática proposta por Souza Santos e pela norma da ABNT NBR131 (1). Os ensaios tecnológicos foram realizados em corpos de prova com dimensões 1, x, x 1, cm 3, moldados por prensagem estática semi seca à MPa, secos a 11ºC e queimados as temperaturas de 115ºC, 1175ºC e 1ºC. Propriedades Cerâmicas. Após tratamento térmico, os corpos de prova foram submetidos aos seguintes ensaios: absorção de água (AA); porosidade aparente (PA); retração de queima (RT) e tensão de ruptura à flexão (TRF). Os valores apresentados foram referentes a média aritmética de três determinações (11). RESULTADOS E DISCUSSÕES Ensaios de Caracterização Análise Granulométrica. Observando-se os valores da Tabela I, verifica-se que os resíduos estudados apresentam uma fina granulometria com um alto percentual de partículas com diâmetro equivalente inferior a 7µm, de 77% para FORTALEZA e % para o CAXAMBU. Em relação as matérias-primas convencionais, verifica-se que as amostras estudadas apresentam um alto percentual da fração argila: 55% de partículas com dimensões abaixo de µm para a argila e 3% para o caulim. O quartzo, calcita e feldspato também apresentam granulometria adequada à formulações cerâmicas.

5 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 5 Analisando conjuntamente os resultados de análise granulométrica dos rejeitos em relação às outras matérias primas convencionais e ao seu uso como matérias-primas cerâmicas, observa-se que o seu estado de cominuição é similar. Tabela I- Composição granulométrica por sedimentação das amostras dos resíduos e matérias-primas. Diâmetro das partículas (µm) Amostra % de material que passa 7µm µm 5µm µm 3µm µm 1µm 5µm µm FORTALEZA CAXAMBU Caulim Quartzo Ball-clay Calcita Feldspato Composição Química. A Tabela II apresenta os valores da composição química dos resíduos e matérias primas convencionais. Tabela II - Composição química das matérias-primas convencionais e alternativas. Amostra Pr SiO RI Fe O 3 Al O 3 CaO MgO Na O K O Argila 1, 9,3 1,,7,5 3,5 Traços, 3, Caulim 13, 5, 1,1, 39,5 Nhiil Nihil,, Quartzo,3 9,7,9 Traços Traços Traços Traços,7, Calcita 39,7 1,55 Traços Traços Traços 53,,11,1 Traços Feldspato,51,7 1, Traços, Traços Traços,7, FORTALEZA,1 5,75 Traços,3 1,9, Traços,3 3,3 CAXAMBU,57, Traços,3 13,, Traços 3,3 3,3 Pr Perda ao Rubro; RI Resíduos Insolúveis Observando os valores da Tabela II, verifica-se que os resíduos apresentam um teor de SiO superior a 5% e de Al O 3 de 1%, o que indica serem provenientes das rochas graníticas. Os óxidos de cálcio e ferro (CaO e Fe O 3 ) encontrados nas amostras são oriundos principalmente da granalha e cal utilizados como abrasivo e lubrificante. Com relação ao seu uso como matéria prima cerâmica os teores de ferro (Fe O 3 ) superiores a % após sinterização, provavelmente conduzirão a colorações

6 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR escuras. Os óxidos de sódio e de potássio (Na O e K O) presentes, são oriundos do feldspato e da mica do granito e são agentes fundentes. Em relação a composição química das argilas estudadas, verifica-se que a argila apresenta teor de SiO de 9,3% e de Al O 3,5%; para o caulim o teor de SiO é de 5% e de Al O 3 de 39,5%. comparando esses valores com os obtidos por Souza Santos, para argilas de outras regiões, verifica-se que são similares. O quartzo, a calcita e o feldspato apresentam composições químicas típicas. Análises Térmicas. As Figuras 1, e 3 mostram as curvas de análises térmicas diferencias e gravimetricas das matérias primas convencionais e alternativas.analisando Nas curvas de ATD da Figura 1, verifica-se que os resíduos apresentam: bandas endotérmicas de pequena intensidade à 11 o C, o que indica perda de água livre; bandas endotérmicas de pequena intensidade à 5 o C, correspondentes as transformações de quartzo-α em quartzo-β; bandas endotérmicas de pequena intensidade correspondentes a perda de hidroxilas da mica à 75 o C; bandas endotérmicas de pequena intensidade correspondentes a recristalização da mica à 5 o C e bandas endotérmicas de pequena intensidade correspondentes a decomposição do carbonato de cálcio à 95 o C. D iferença de Tem peratura (ºC ) T e m p e r a t u r a ( º C ) Perda de M assa (% ) A T D C A X A M A T D F O R T A A T G C A X A A T G F O R T Figura 1 Análise Termodiferencial e Termogravimétrica dos resíduos. Analisando as curvas de ATG da Figura 1, verifica-se para o resíduo CAXAMBU pequena perda de massa (1,5%) entre o C e 3 o C, correspondente à perda de água; perda de massa (,9%) entre 3 o C e 51 o C correspondente à perda de hidroxilas da mica; perda de massa (,59%) entre 51 o C e 7 o C

7 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 7 correspondente a decomposição do carbonato de cálcio. Para o resíduo FORTALEZA, observa-se pequena perda de massa (1,5%) entre o C e 5 o C correspondente a perda de água livre; perda de massa entre 5 o C e 7 o C, correspondente a perda de hidroxilas da mica; perda de massa (3,5%) entre 51 o C e 5 o C correspondente a decomposição do carbonato de cálcio. D iferença de Tem peratura (ºC 3 A T D A r g i l a A T D C a u l i m A T G A r g i l a A T G C a u l i m T e m p e r a t u r a ( º C ) Perda de M assa (% ) Figura Análise Termodiferencial e Termogravimétrica da argila e do caulim Analisando as curvas de ATD da Figura, verifica-se que a argila apresenta: banda endotérmica de pequena intensidade à 11 o C, correspondente perda de água; banda endotérmica de média intensidade à 5 o C, correspondente a perda de hidroxilas e banda exotérmica de pequena intensidade à 9 o C, correspondente a nucleação de mulita. Para o caulim observa-se: banda endotérmica de pequena intensidade à 11 o C, correspondente a perda de água livre; banda endotérmica de grande intensidade à 1 o C, correspondente a perda de hidroxilas e banda exotérmica de grande intensidade à 9 o C, correspondente a nucleação de mulita. Analisando as curvas de ATG da Figura, verifica-se para argila perda de massa de,% correspondente à água entre a temperatura ambiente e 31 o C; perda de massa de,15% entre 31 o C e 3 o C, correspondente a matéria orgânica e a perda de hidroxilas; perda de massa de 1,19% entre 3 o C e 3 o C, oriunda da metacaulinita. Para o caulim, observa-se: perda de massa de 1,37%, correspondente a perda de umidade e hidroxilas entre a temperatura ambiente e 95 o C, e perda de massa de,% entre 5 o C e 957 o C oriundas da metacaulinita. Analisando conjuntamente os comportamentos verifica-se que as amostras são tipicamente cauliniticas.

8 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 1 Diferença de A T D Q u a rtz o A T D C a lc it a A T D F e ld s p a t o A T G Q u a r t z o A T G C a lc it a A T G F e ld s p a t o 1 T e m p e r a t u r a ( º C ) 1 3 Perda de Massa Figura 3 Análise Termodiferencial e Termogravimétrica do quartzo, calcita e feldspato Analisando as curvas de ATD da Figura 3, verifica-se que o quartzo apresenta banda endotérmica de média intensidade à 5 o C, correspondente a transformação de quartzo-α em quartzo-β. Para a calcita, observa-se banda endotérmica de grande intensidade correspondente a decomposição do carbonato de cálcio à 95 o C. Para o feldspato, observam-se pequenas bandas endotermicas correspondentes a perda de água entre e 15ºC Analisando as curvas de ATG da Figura 3, verifica-se que para o quartzo a perda de massa foi insignificante. Para calcita, observa-se perda de massa de 39%, correspondente a decomposição do carbonato de cálcio entre ºC e 1ºC. Para o feldspato, observa-se pequena perda de massa (%) entre a temperatura ambiente e o C correspondente a perda de umidade. Propriedades Físico-Mecanicas A composição das massas cerâmicas utilizadas nesta pesquisa formuladas através do REFORMIX. com base no padrão industrial, estão contidas na Tabela III e IV. Tabela III- Composições das massas cerâmicas aditivadas com o resíduo CAXAMBU. CA-1 CA- CA-3 CA-- CA-5 Argila 3% 3% % 3% 7% Caulim 1% 1% 1% 15% 1%

9 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 9 Resíduo 3% 1% 35% 5% 15% Calcita % 5% 3% 5% 3% Feldspato 3% 31% % 5% 3% Tabela IV- Composições das massas cerâmicas aditivadas com o resíduo FORTALEZA. F-1 F- F-3 F- F-5 Argila 3% % 35% 35% % Caulim 11% 15% 1% 1% 15% Resíduo % 3% 3% 5% 35% Calcita 1% % 1% 19% 1% Quartzo 9% 7% 7% 7% 7% As Figuras e 5, apresentam os resultados dos ensaios fisico-mecânicos Absorção de Agua Porosidade CA-1 CA- CA-3 CA- CA-5 1 TRF (MPa) Retração de Queima Figura Propriedades cerâmicas para os corpos de prova aditivados com o resíduo CAXAMBU

10 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 1 Absorção de Agua Porosidade F-1 F- F-3 F- F-5 3 TRF (MPa) Retração de Queima Figura 5 Propriedades cerâmicas para os corpos de prova aditivados com o resíduo FORTALEZA De acordo com a Figura observa-se que os valores de AA de todas as composições aumentam com o aumento do teor de resíduo. Para os valores de PA, observa-se novamente que os valores aumentam com o aumento dos teores de resíduo. Os valores de TRF e de RT crescem com o aumento dos teores de resíduos. Analisando conjuntamente os dados verifica-se que o incremento dos teores de resíduo entre 15% (CA-5) à 35% (CA-3), aumenta a absorção, e conseqüentemente a porosidade, a TRF e a RT, prejudicando as propriedades finais dos corpos de prova. Entre as composições estudadas a CA-1 foi a que obteve melhores resultados. De acordo com a Figura 5 observa-se que os valores de AA de todas as composições diminuem com o aumento do teor de resíduo, os valores de PA conseqüentemente diminuem com o aumento dos teores de resíduo. Os valores de TRF crescem com o aumento dos teores de resíduos e os valores de RT aumentam com o aumento dos resíduos. Analisando conjuntamente os dados verifica-se que o incremento dos teores de resíduo entre 5% (F-) à % (F-1), diminuem a absorção, e conseqüentemente a porosidade, e aumentam a TRF, indicando que o resíduo contribui melhorando as propriedades finais dos corpos de prova, embora os

11 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 11 valores de RT também aumentem com o teor de resíduo. A composição F-1 foi a que obteve melhores resultados. CONCLUSÕES Foram estudados resíduos provenientes do corte e polimentos de granitos, para uso na confecção de revestimentos cerâmicos, podendo-se chegar as seguintes conclusões: os resíduos estudados apresentam granulometria adequada para uso em composições cerâmicas; os resíduos estudados apresentam composições mineralógica típica de granitos; o resíduo CAXAMBU, não mostrou-se adequado para formulação de massas cerâmicas; o resíduo FORTALEZA, apresentou-se adequado para formulação de massas cerâmicas visto que em proporções de até % melhora sensivelmente as características cerâmicas das massas. REFERENCIAS 1. G. de A. Neves; S. M. R. Patricio; H. C. Ferreira; M. C. Silva, Anais do o Congresso Brasileiro de Cerâmica, Florianópolis-SC, H. C. Ferreira, Utilização da Serragem de Granitos para Uso como Matéria Prima Cerâmica, Ministério da Ciência e Tecnologia-PADCT-CCT, G. de A. Neves; S. M. R. Patricio; H. C. Ferreira; M. C. Silva, Anais do 13º CBCIMAT, Curitiba PR, G. de A. Neves; D. S. Sobrinho; J. B. Carvalho, Anais do o Congresso Brasileiro de Cerâmica, Florianópolis-SC, G. de A. Neves; R. R. Menezes; H. C. Ferreira e M. C. Silva, Cerâmica Industrial, No Prelo.. Anônimo, Núcleo Regional de Informação Tecnológica de Espirito Santo, NITES, São Paulo, Edição 11, pp , julho/agosto/setembro, S. A. C. Silva, Caracterização do Resíduo da Serragem de Blocos de Granito. Estudo do Potencial de Aplicação na Fabricação de Argamassas de Assentamento e de Tijolos de Solo-Cimento. Dissertação de Mestrado em Engenharia Ambiental, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, ES,199.

12 de junho a 1º de julho de Curitiba-PR 1. A. S. Freire, J. F. Mota, Revista Rochas de Qualidade, Edição 13, julho/agosto de 1997; 9. ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação da Análise Granulométrica de Solos, NBR-711, Laboratório de Análise Minerais, Métodos de Análise Química,CCT/PRAI/UFPB/ Campina Grande-PB, P. Souza Santos, Ciência e Tecnologia de Argilas, Editora Edgard Blücher, V.1, 1997; 1. ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Placas Cerâmicas para Revestimento Cerâmico- Especificação e Métodos de Ensaio, NBR 13 1, E. D. Zanotto, E. L. Marques e A. C. Vergani Jr, REFORMIX., Concurso Nacional de Software Tecnológico, Universidade Federal de São Carlos - Departamento de Engenharia de Materiais, 199. THE INFLUENCE OF THE ADDITION OF INDUSTRIAL WASTES PROCEEDING FROM GRANITES IN THE CERAMIC PROPERTIES OF MASSES FOR CERAMIC COATING ABSTRACT In Brazil the industries of marbles and granites come worrying proprietors, ambientalists and governing for the always increasing amount of wastes. These wastes without handling some, accumulate in reservoirs and streams compromising the environment. The ways of as better to use to advantage these wastes proceeding from the industrialization process, are the civil construction and the ceramic industria. This work has as main objective to study influences it of the deriving wastes from of the benecifiament of granites of industries of Fortaleza-CE and Campina Grande-PB, aiming at its application in the confection of masses for use in ceramic coatings. The deriving wastes of these improvements had been the characterization assays and later five ceramic compositions with each one of the trashes had been formulated. These compositions had been submitted technological according to methodology of Souza Santos and NBR 131. The gotten results show the viability of the use of the trashes for confection of ceramic covering materials. Keywords: Wastes, recycling, ceramic coating.