CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUO DE PÓ DE MÁRMORE PARA APLICAÇÃO EM MATERIAIS CERÂMICOS Thiago de F. Almeida 1* (D), Flaviane H. G. Leite 1 (D) José N. F. de Holanda 1 1-Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro-UENF/PPGECM, 28013-602 Campos dos Goytacazes RJ Resumo: As atividades da indústria de rochas ornamentais geram enormes quantidades de resíduos sólidos, que impactam negativamente o meio ambiente. Este trabalho tem como objetivo a caracterização de uma amostra de resíduo de pó de mármore gerado a partir do beneficiamento de placas de mármore. A amostra de resíduo de pó de mármore foi submetida à caracterização física, química, mineralógica e térmica através do uso de diversas técnicas de caracterização de materiais tais como: fluorescência de raios-x, difração de raios-x, análise térmica diferencial, análise térmica gravimétrica, microscopia confocal, perda ao fogo e análise granulométrica. Os resultados experimentais indicam que o resíduo de pó de mármore é rico em carbonato de cálcio (CaCO 3 ), bem como apresenta grande potencial para ser usado como uma matéria-prima alternativa de baixo custo na formulação de massas cerâmicas. O reaproveitamento do resíduo de pó de mármore também contribuirá para minimizar o impacto ambiental da indústria de rocha ornamental. Palavras-chave: Resíduo de Mármore, Carbonato de Cálcio, Materiais Cerâmicos. ABSTRACT CHARACTERIZATION OF MARBLE POWDER WASTE FOR APPLICATION IN CERAMIC MATERIALS Abstract: The ornamental stone industry activities generate large amounts of solid waste, which negatively impacts the environment. This work aims the characterization of a sample of marble powder residue generated from the processing of marble slabs. A sample of marble powder residue was subjected to physical, chemical, mineralogical and thermal through the use of various material characterization techniques such as X-ray fluorescence, X-ray diffraction, differential thermal analysis, thermo gravimetric analysis, confocal microscopy, loss on ignition and particle size analysis. The experimental results indicate that marble powder residue is rich in calcium carbonate (CaCO3), and has great potential to be used as a raw material of low cost alternative in the formulation of ceramic bodies. The reuse of marble dust residue will also help to minimize the environmental impact of the dimension stone industry. Keywords: Marble Powder, Calcium Carbonate, Ceramic Materials. Introdução O Brasil é responsável por uma forte atividade industrial de extração e beneficiamento de rochas ornamentais, tais como granito, mármore, gnaisse, ardósia, entre outras. No entanto, as atividades da indústria de rochas ornamentais geram enormes quantidades de resíduos sólidos, que podem causar consequências negativas à segurança do meio ambiente e das pessoas [1]. Estes resíduos não têm uma aplicação prática definida. Por este motivo, eles são em grande parte descartados em rios,
lagoas, lagos, córregos e no meio ambiente, resultando em impactos negativos para o meio ambiente. A indústria cerâmica tem se destacado nos últimos anos como uma alternativa promissora para o destino de grandes quantidades de resíduos sólidos poluentes de diversos tipos e origens, quando comparado aos métodos tradicionais [2]. Sendo ainda uma das poucas áreas industriais que podem obter vantagens no seu processo produtivo com a incorporação de resíduos entre suas matériasprimas, a exemplo da economia de matérias-primas de elevada qualidade, cada dia mais escassas e caras, a diversificação da oferta de matérias primas, e a redução do consumo de energia e, por conseguinte, redução de custos [3] A reutilização de resíduos bem como sua reciclagem, são ótimas alternativas para redução dos gastos na produção, diversificação dos produtos, redução do uso de materiais não renováveis, economia de energia, ajudando ainda na melhoria da saúde da população. Mas essa reutilização só é possível após análise das potencialidades desses [4]. Este trabalho tem como objetivo a caracterização mineralógica, física e química de uma amostra de resíduo de pó de mármore. Para tal caracterização, foram utilizados os seguintes métodos de análises: fluorescência de raios X, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal, análise granulométrica e análises térmicas. Experimental O resíduo sólido de mármore foi coletado em forma de pó fino. Após coleta, a amostra de resíduo foi depositada em recipiente para secagem em estufa de laboratório a 110 C durante 24 h. Posteriormente, foi desagregado manualmente com graal e pistilo de porcelana até passagem completa em peneira de 150 mesh (106 µm ASTM). A análise mineralógica qualitativa da amostra de resíduo de pó de mármore foi feita via difração de raios-x com um difratômetro de raios-x convencional (Shimadzu, XRD-7000), utilizando-se radiação monocromática de Cu-K. A composição química da amostra de chamote foi determinada por fluorescência de raios-x (Shimadzu, XRD-7000). A perda ao fogo (PF) foi determinada de acordo com a Eq. 1: PF (%) = Ms Mc / Ms x 100 (1) onde Ms é a massa da amostra seca (g) a 110 ºC e Mc é a massa da amostra calcinada (g) a 1000 ºC durante 1h. A análise granulométrica do resíduo foi determinada via processo combinado de peneiramento e sedimentação de acordo com procedimentos padronizados na norma NBR 7181. A morfologia das partículas do resíduo de chamote foi observada via microscopia confocal a laser (3D Measuring Laser Microscope, Lext OLS4000) e microscopia eletrônica de varredura (Shimadzu, modelo SSX-550A). As análises térmicas (ATD e TG) foram realizadas em um analisador térmico simultâneo ATG-ATD (Shimadzu, DTG-60H), sob atmosfera de ar e taxa de aquecimento de 10 ºC/min. Resultados e Discussão A Tabela 1 apresenta a composição química do resíduo de pó de mármore. Pode-se observar que o resíduo de mármore é constituído principalmente por óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO), que são óxidos característicos das rochas carbonáticas [4]. Além disso, nota-se que este resíduo apresenta composição característica de um material calcário dolomítico, tanto por revelar teor de 9,62% de MgO, quanto pela relação MgO/CaO em torno de 0,18. Calcários dolomíticos apresentam teores de MgO entre 4,3% e 10,5% e relação MgO/CaO entre 0,08 e 0,25 [5]. O resíduo apresenta também menores quantidades de dióxido de silício e óxido sulfúrico. Nota-se uma alta
Intensidade (u.a.) perda de massa na calcinação do resíduo de mármore de 36% correspondente à liberação do CO 2 dos carbonatos durante o aquecimento. Tabela 1: Composição química do resíduo de mármore CaO MgO SiO 2 K 2 O SO 3 SrO Perda ao Fogo 52,40 9,62 0,90 0,58 0,40 0,01 36 % A Figuras 1 apresenta o difratograma de raios-x do resíduo de pó de mármore. Nota-se a presença de picos típicos da calcita (CaCO 3 ) e dolomita (CaMg(CO 3 ) 2 ) principais constituintes das rochas carbonáticas confirmando assim o exposto pela análise química do resíduo. 6000 MARMORE D 4000 C 2000 0 C DC D C D CD C CD 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2 graus) Figura 1: Difratograma de raios-x do resíduo de Mármore: C - Calcita; D - Dolomita. As micrografias obtidas por MEV do resíduo de pó de mármore podem ser observadas na Figura 2 (A e B). Nota-se que o resíduo de pó de mármore apresenta partículas com morfologia irregular de formato angular. Ainda, observa-se a larga distribuição granulométria do resíduo de pó de mármore. Observa-se também que as partículas possuem planos extensos e clivagem característica da calcita [5], Figura 2: Micrografia de MEV do resíduo de mármore, (A) aumento de 200x; (B) aumento de 500x.
A Figura 3 (A e B) apresenta a morfologia confocal do resíduo de mármore. Nota-se que o resíduo utilizado apresenta coloração predominantemente branca e se encontra bastante aglomerado com partículas finas, que podem ser melhor observada na Figura 3 (B). Figura 3: Micrografia ótica do pó de mármore com aumento de 116X. (A) Colorida; (B) Preto e Branco. A Figura 4 apresenta o comportamento térmico (ATD e ATG) para o resíduo de pó de mármore. Observa-se a formação de dois picos endotérmicos intensos, um à aproximadamente 771,6 C que pode estar relacionado à decomposição do carbonato de magnésio e outro a 864,9 C que pode estar relacionado à decomposição do carbonato de cálcio, já que esses carbonatos não se decompõem na mesma temperatura [6]. Pode-se observar também uma perda de massa em torno de 42,26%, condizente com a perda ao fogo apresentada na Tabela 1. Figura 4: Curvas de ATD/TG do pó de Mármore.
A análise granulométrica para o pó de mármore, como mostrado na Figura 5, indica que a quantidade de fração argila é da ordem de 4,5 %, o teor de silte de 95 % e o teor de areia fina é cerca de 0,5 %. A massa específica real dos grãos de resíduo de pó de mármore foi de 2,96 g/cm³. Este resultado reflete a mineralogia do resíduo de pó de mármore. Figura 5: Curva de distribuição de tamanho de partículas do pó de mármore. Conclusões Neste trabalho os resultados experimentais da caracterização do resíduo de pó de mármore permitem as seguintes conclusões: O resíduo de pó de mármore apresenta calcita e dolomita como minerais predominantes, típicos das rochas carbonáticas. Pode-se observar também uma alta perda ao fogo relacionada com a decomposição dos carbonatos. Do ponto de vista granulométrico, o resíduo de pó de mármore estudado é rico em partículas nas frações silte. Portanto, o resíduo de mármore tem potencial para ser usado como uma matéria-prima alternativa de baixo custo na fabricação de produtos cerâmicos, inclusive como fonte alternativa de óxido de cálcio. Agradecimentos Os autores agradecem ao CNPq e FAPERJ pelo apoio financeiro, e a MOCAL pelo fornecimento do resíduo de mármore utilizado neste trabalho. Referências Bibliográficas 1. ABIROCHAS Associação Brasileira da Indústria de Rochas Ornamentais. Balanço das exportações Brasileiras de rochas ornamentais 2011 2. G.P. Souza, J.N.F. Holanda; Ceramics International, V. 30, N. 1, p. 99-104, 2005. 3. A.A. Wander; B.B. Baldo; Cerâmica Industrial, São Paulo, v.3, n.1-2, p.34-36, 1998. 4. R.R. Menezes, R.R. de Almeida, L.L. Santana, H.S. Ferreira, G.A. Neves, H.C. Ferreira; Revista Matéria v. 12, n. 1, p. 225 235, 2007. 5. P.S. Santos; Ciência e Tecnologia de Argilas, Ed. Edgard Bluccher Ltda, São Paulo, 1989, Vol. 1. 6. E. Schnitzler, W. Costa, M.A.C. Filho, M. Ionashiro; Publicatio UEPG, 2000.