PÓ DE DESPOEIRAMENTO NA FABRICAÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS

PÓ DE DESPOEIRAMENTO NA FABRICAÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS F.G. da Costa; M.A. Castro; S.C. Borba; E.F. Neto; A.A. Rabelo; Folha 17, Quadra 04, Lote Especial - Marabá/PA, CEP: 68505-080 Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará fiama_gomes13@hotmail.com RESUMO A inserção do resíduo fino siderúrgico pó de despoeiramento, composto basicamente por óxido de zinco e hematita, apresenta-se como uma possível opção para fabricação de tijolos ecológicos, além de conferir o reaproveitamento do mesmo. Foram feitas adições do resíduo com diferentes teores em dois tipos de tijolos solo-cimento, o primeiro sendo com a composição original (solo arenoso e cimento Portland) e o segundo com o reaproveitamento do próprio tijolo ecológico depois de ter sido triturado (10 e 20 % em volume do pó e composição primária). O procedimento se deu com a trituração do rejeito de tijolos seguido do peneiramento para obter a granulometria desejada. Foram feitas as adições dos teores do pó de despoeiramento em volumes variados, prosseguido da homogeneização. Os tijolos foram moldados por prensagem e ensaiados para verificar os parâmetros de conformidade à norma técnica. Palavras-chave: pó de despoeiramento, solo-cimento, reaproveitamento. INTRODUÇÃO As variedades de tecnologias para a construção de moradias tendem aumentar cada vez mais com o passar dos anos, devido a diversos fatores que agregam essa necessidade. Os pontos fundamentais para essa situação baseiam-se em questões ambientais assim como a disponibilidade, proximidade, custo das matérias-primas, facilidade e tempo gasto na construção, pois o principal objetivo é tornar viável a produção de determinadas tecnologias em conjunto com a sua manutenção. O tijolo solo-cimento, também conhecido como tijolo ecológico, apresenta-se como uma possível opção ou solução para essa nova demanda de tecnologias alternativas e ecologicamente corretas. Em virtude do baixo custo de operação e utilização de materiais de amplo acesso, é possível reduzir o déficit de moradia populacional brasileiro. O processo de fabricação do tijolo solo-cimento não necessita de queima, 1632

apenas da homogeneização das matérias primas, seguida da compactação e tempo de cura, no qual se fabricado conforme as normas da ABNT podem apresentar altas resistências à compressão, bom índice de impermeabilidade além de uma boa durabilidade. Sabe-se que a indústria siderúrgica gera diversos resíduos que a princípio seriam descartados na natureza sem nenhum tipo de reaproveitamento, um exemplo é o pó de despoeiramento (PD) que é um resíduo sólido gerado como particulado das emissões provenientes da produção de aço em fornos elétricos a arco (FEA), que são filtrados pelo sistema de despoeiramento (1). Esse resíduo foi inserido em proporções variadas no tijolo solo-cimento, viabilizando então uma possível utilização do mesmo. Ainda com o objetivo de se reaproveitar outros materiais, triturou-se os tijolos eliminados pela própria fábrica, onde no presente trabalho é denominado de refugo dos tijolos solo-cimento (RT), no qual foi inserido em algumas composições juntamente com o resíduo siderúrgico. Por essas questões, o objetivo do trabalho é analisar os tijolos solo-cimento com variados tipos de proporções entre as matérias primas, por meio de testes de absorção de água, resistência à compressão e distribuição granulométrica. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL A argila vermelha foi utilizada no processo de fabricação dos tijolos, rica em óxido de ferro e cobre e resistência a altas temperaturas. O cimento utilizado foi CP II Z que é empregado em obras civis em geral, produção de argamassas e concreto simples e é composto com 6 a 14% de pozolana e de 76 a 90% de clínquer mais gesso (2). O pó de despoeiramento foi concedido pela empresa siderúrgica Sinobras S.A. em quantidade necessária para a fabricação dos tijolos de acordo com a proporção estabelecida na Tab. 1. Vale ressaltar que o resíduo siderúrgico na empresa é gerado no forno elétrico a arco. Os rejeitos dos tijolos descartados pela fábrica foram escolhidos de modo aleatório e triturados a pó. Com exceção do PD, as outras matérias primas foram fornecidas pela fábrica de tijolos solo-cimento Dorim Construções Tijolos Ecológicos Ltda. O traço definido para a fabricação dos corpos de prova foi em uma proporção de 1:6, ou seja a quantidade de cimento é fixa independentemente da composição. Na Tab. I é possível identificar os valores estabelecidos para cada composição, no 1633

qual o volume de água inserido variou entre 1,8 e 2,2 L e volume do cimento foi de 3,4 L em todas as composições. Tabela 1: Proporções totais entre as matérias primas das composições Solo Razão entre água e cimento Pó de despoeiramento Refugo do tijolo Composições Litros % L/L Litros % Litros % A 15,1 74,7 0,64 1,7 10,0 - - B 15,5 76,7 0,64 1,3 7,5 - - C 16,0 79,2 0,58 0,8 5,0 - - D 16,4 81,1 0,58 0,4 2,5 - - E 10,0 59,5 0,58 1,7 10,0 1,7 10,12 F 10,4 61,9 0,58 1,3 7,5 1,7 10,12 G 10,9 64,8 0,58 0,8 5,0 1,7 10,12 H 11,3 67,2 0,58 0,4 2,5 1,7 10,12 I 8,3 49,4 0,58 1,7 10,0 3,4 20,24 J 8,7 51,7 0,52 1,3 7,5 3,4 20,24 K 9,2 54,7 0,52 0,8 5,0 3,4 20,24 L 9,6 57,1 0,52 0,4 2,5 3,4 20,24 As matérias primas de cada composição foram separadas em baldes e jarras aferidas de acordo com as proporções já pré-estabelecidas e posteriormente homogeneizadas, até se adquirir uma coloração uniforme. Logo após, com um regador, a quantidade de água necessária foi gradativamente distribuída na massa e paralelamente misturada. Feito isso, a massa foi despejada em um triturador Sahara com o fim de se obter uma homogeneização mais adequada. Após a preparação da mistura, o material foi transferido para uma prensa hidráulica Sahara TH-2 que foi operada pelo funcionário da fábrica local, onde a pressão utilizada para compactar os corpos de prova foi de 4000 psi. Os tijolos ficaram em um local fechado e o processo de hidratação foi executado por funcionários da fábrica a cada 12 horas durante 4 dias e uma vez ao dia a partir do quinto, sendo que a secagem foi realizada por convenção natural. O capeamento dos tijolos em ambas as faces foi feito em um intervalo de aproximadamente de 50 horas e o procedimento foi executado de acordo com a norma NBR 10836 (3). Conforme a norma NBR 10834 (4) o tempo de cura tanto para o teste de absorção quanto de compressão deve ser de no mínimo 28 dias de idade. Os ensaios de absorção foram feitos de acordo com a NBR 10836 (3). Após esse 1634

procedimento, os corpos foram pesados em uma balança com parâmetros exigidos pela ABNT. É importante frisar que grande parte dos tijolos não resistiu ao processo de hidratação e sofreram trincas, e em decorrência disso foram separados para o teste de absorção, 2 tijolos de cada composição com exceção da composição A e F, onde foram testados 3 tijolos e 1 tijolo respectivamente. Assim, obtiveram-se valores necessários para a determinação da absorção. Na compressão todos os corpos-de-prova foram ensaiados respeitando as exigências da NBR 10834 (4). As composições que foram testadas e não apresentavam trincas por motivos já esclarecidos, foram as C, D, H e L. Após as escolhas das composições adequadas, os tijolos foram imersos em água durante 24 horas e previamente enxugados superficialmente com um pano. Os testes foram realizados no Laboratório de Ensaios destrutivos numa prensa manual Solotest que contém um dispositivo adequado para a uniformização da carga aplicada no tijolo, permitindo a leitura das cargas aplicadas, com tolerância de medição de ± 2% para a carga máxima estimada para o ensaio. Foram realizadas as análises granulométricas da argila vermelha, PD e RT respeitando a norma NBR 7181 (5). Coletou-se 150,2 g do resíduo siderúrgico que foram depositados na peneira de 18 mesh, onde a sequência para o teste foi de 18, 30, 40, 70, 100, 200, 325 e 400 mesh e coletor. Seguindo essa ordem, as peneiras foram colocadas em um agitador de peneiras durante três minutos. Como o pó de despoeiramento é um resíduo muito fino, durante o processo de peneiramento existe uma tendência à formação de aglomerados que não passam por peneiras com aberturas grandes se comparado ao diâmetro do pó, e por essa razão, utilizou-se um pincel para que fosse possível uma melhor distribuição granulométrica entre as peneiras, pois assim os resultados tornam-se mais satisfatórios e reais. Para a argila e RT, as peneiras utilizadas foram entre 18 e 200 mesh, seguindo a sequência citada anteriormente e depositadas no agitador de peneiras por 3 minutos. RESULTADOS E DISCUSSÃO No ensaio de peneiramento foram calculadas as massas retidas e a porcentagem do passante acumulado da argila, PD e RT, obtendo-se as curvas de distribuições granulométricas apresentadas na Fig. 1. 1635

Figura 1: Distribuição granulométrica da Argila, PD e RT. Conforme a NBR 10004 (6) os lodos ou poeiras provenientes do sistema de controle de emissão de gases empregado na produção de aço primário em fornos elétricos, são classificados como resíduos tóxicos, onde seus constituintes perigosos são o cromo hexavalente, chumbo e cádmio. De acordo com o gráfico, o PD variou entre a escala correspondente de silte à areia grossa, tendo em vista que cerca de 90% corresponde aos grãos de tamanho silte. Observa-se também que a granulometria da argila e PD encontram-se numa escala de tamanho variando entre areia fina e areia grossa, sem a presença de grãos muito finos, onde no solo cerca de 70% dos grãos correspondem á grãos médios de areia. Os resultados da absorção de água são apresentados na Fig. 2, relacionando as proporções do resíduo siderúrgico em cada composição. Figura 2: Ensaios de absorção dos tijolos 1636

A abreviação PD refere-se à composição que contém somente o pó de despoeiramento como resíduo sem a presença do RF, no qual as abreviações seguintes referem-se aos seus respectivos resíduos e o teor inserido na composição. Os valores exigidos pela norma para o teste de absorção equivalem a menor ou igual a 22% para valores individuais e menor ou igual a 20% para média. Com base nesses parâmetros as composições C, D, F, G, H e L satisfazem aos valores citados. A composição original, ou seja sem inserção de resíduos, não alcançou os valores ideais para o testes de absorção de água, cujo o resultado foi de 24% para a média das amostras. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão são apresentados na Fig. 3. Figura 3: Ensaios de compressão dos tijolos A norma estabelece um valor individual maior ou igual a 1,7 Mpa e maior ou igual a 2,0 Mpa para a média das amostras. Dentre estes parâmetros, o teste de resistência à compressão para a composição original resultou em um valor de 1,1 Mpa. As composições C,D e H também não alcançaram os exigidos, ao contrário da formulação L, que atingiu uma média de 2,32 Mpa, atendendo assim os parâmetros estabelecidos pela norma. Para obterem-se os limites de Atterberg, o solo foi ensaiado no aparelho Casagrande e placa esmerilhada. Os valores são mostrados na Tab. 3. 1637

Tabela 3: Resultados dos limites de liquidez, plasticidade e índice de plasticidade. Limite de Liquidez (%) 29,88 Limite de Plasticidade (%) 13,5 Índice de Plasticidade (%) 0,3 CONCLUSÕES Assim, com todas as análises e valores obtidos do solo, observou-se que o mesmo é um solo bastante arenoso e que não apresenta plasticidade. O cimento nos tijolos ecológicos tem a função de formar aglomerados com os grãos mais grossos, conferindo mais resistência mecânica. De acordo com os resultados da Fig.1 o PD possui uma granulometria composta de grãos muito finos, o que resulta em uma diminuição da resistência à compressão, pois o cimento vai apresentar dificuldades em aglomerar os grãos mais grossos, e isso fará com que o tijolo diminua sua resistência. O conceito de utilização de poeiras de aciaria no processo de fabricação de produtos cerâmicos baseia-se na possibilidade de reforçar as propriedades mecânicas do produto, além da capacidade de alumino silicatos de se incorporar com a estrutura cristalográfica de metais pesados, causando a sua ligação permanente (7). Nos ensaios de resistência à compressão as amostras C, D e H não apresentaram valores satisfatórios, diferentemente da amostra L que mostrou valores de acordo com as exigências. Uma possível explicação para esse fator, é que a composição L contém o menor teor de PD e o maior teor de RT além de uma menor razão entre água e cimento, criando uma proporção mais adequada entre os rejeitos sem que a função do cimento seja afetada negativamente. Portanto, o PD pode vir a ser uma opção de reaproveitamento de resíduo siderúrgico nos tijolos solo-cimento, isso se aplicado em proporções viáveis. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA [1] FAY, L. Aproveitamento de resíduos siderúrgicos para a fabricação de elementos construtivos para alvenarias na construção civil. 2006. 259f. Tese (doutorado em ciências em engenharia civil) - universidade federal do rio de janeiro, rio de janeiro. 1638

[2] Associação Brasileira de Cimento Portland. Guia básico de utilização do cimento Portland, São Paulo, SP, 28p, 7.ed, 2002. [3] Associação Brasileira de Normas Técninas: NBR 10836. Bloco vazado de solocimento sem função estrutural Determinação da resistência à compressão e da absorção de água. Segunda edição. 1994. [4] Associação Brasileira de Nomras Técninas : NBR 10834. Bloco vazado de solo cimento sem função estrutural. Segunda edição. 1994. [5] Associação Brasileira de Normas Técnicas: NBR 7181. Sólido Análise granulométrica. Primeira edição. 1984 [6] Associação Brasileira de Normas Técnicas: NBR 10004. Resíduos sólidos Classificação. Segunda edição. 2004. [7] T. LIS, K. NOWACKI. Options of utilising steelmaking dust in a non-metallurgical industry, Metalurgija, Katowice, PL, v.51 n.2, p. 257-260, 2012. ELETRIC ARC FURNACE DUST IN THE MANUFACTURE OF ECOLOGICAL BRICKS Abstract The insertion of thin stillage Electric Arc Furnace Dust (EAF), composed primarily of zinc oxide and hematite, presents itself as a possible option for manufacturing ecofriendly bricks, besides conferring the reuse of the same. Additions with different levels of residue were made on two types of eco-friendly bricks, with the first being the original composition (sandy soil and Portland cement) and the second with the reuse of eco-friendly brick itself after being crushed (10 and 20 % by volume of the powder and the primer composition). The procedure took place with the milling tailings bricks followed by sieving to obtain the desired particle size. The additions of the levels EAF were made in varying volumes, continued homogenization. The bricks were molded by pressing and tested to ensure conformity to the parameters of technical standard. Key-words: electric arc furnace dust, soil cement, reuse. 1639