AvaliaçÃo do potencial de uso do rejeito proveniente do minério fluorapatítico de catalãO – go e araxá – mg, como aditivo em m



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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 040060

30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC


AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE USO DO REJEITO PROVENIENTE DO MINÉRIO FLUORAPATÍTICO DE CATALÃO – GO E ARAXÁ – MG, COMO ADITIVO EM MASSAS BÁSICAS PARA INDUSTRIA CERÂMICA

A.R. SANTOS(1) , M.M.T. MORENO(2) , W.MIJOLARO(2) , A.C.A. PRADO(2) , E.M.DIAS(3)



  1. Universidade Federal de Uberlândia – UFU –, Campus Santa Mônica – Instituto de Geografia, Bloco H, Avenida João Naves d´Ávila s/n, CEP 38.400.000 – Uberlândia –(MG) e-mail arsantos@ufu.br

  2. IGCE – UNESP – Rio Claro – SP

  3. ACEMC – Monte Carmelo (MG)

RESUMO
Numa das etapas de beneficiamento do minério fluoroapatítico de Catalão-GO e Araxá-MG, são gerados rejeitos argilosos que são depositados em lagoas nas proximadades das áreas exploradas. Foram feitos testes mineralógicos do rejeito, empregando-se a técnica da Difratometria de Raios X, para determinação da sua composição mineralógica (amostra total e fração argila). Nos ensaios cerâmicos, aditivando-se massas básicas usadas na fabricação de telhas, com 15% de rejeitos, os resultados foram satisfatórios. Nos testes de ruptura, absorção de água e retração de queima, os valores estão dentro do esperado para este tipo de produto cerâmico. Ocorreu também um aumento da plasticidade da massa, melhorando o processo de extrusão. A próxima etapa no processo de avaliação será a realização de testes em escala industrial, em parceria com a Cerâmica Monte Carlo(MG).


Palavras-chaves: Rejeito, Telhas, Massa Básica, Cerâmica Estrutural

INTRODUÇÃO

O estudo da viabilidade de aditivação de massas cerâmicas básica na região do Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba com o produto da deslamagem do minério fosfático de Araxá-MG (Serrana Fertilizantes S/A) e Catalão-GO (Utrafértil) justifica-se pelos seguintes motivos:



  1. Nestas duas regiões os aspectos geológicos são desfavoráveis. Próximo aos pólos ceramistas, não há ocorrência significativa de rochas argilosas que possam ser exploradas por um longo período, como ocorre nas regiões de Santa Gertrudes (SP) e São Manoel (SP)

  2. Há uma significativa demanda regional por telhas, tijolos e pisos rústicos, o que tem levado a um aumento crescente no consumo de matéria prima básica pelas industrias do setor.

  3. As jazidas de argilas (barreiros) localizadas nas proximidades dos cursos d’água são de pequeno a médio porte e foram adquiridas em uma época de legislação ambiental mais condescendente, estando à beira da exaustão. Atualmente, novas concessões serão dificultadas, pois os barreiros, que não são tão abundantes foram classificados como áreas de preservação permanente pela nova legislação ambiental.

Nos anos noventa houve uma mudança na postura empresarial por parte dos proprietários das Indústrias Cerâmicas na região. A administração tornou-se mais profissional e aberta. Associações de classe foram criadas, como a ACEMC (Associação dos Ceramistas de Monte Carmelo), que hoje congrega mais de 30 associados e constitui-se numa referência regional. Esta montou um laboratório de ensaios físicos cerâmicos, contratou técnicos, presta serviços aos associados e a terceiros, promove cursos de atualização profissional, estimula os ceramistas a participarem de simpósios regionais e nacionais e a interagirem com centros de pesquisa.

Com o problema da escassez da matéria prima testou-se em 1995 a incorporação à massa básica, de um argilito semidecomposto (taguá) pertencente à Formação Cabeças (1), que são residuais da Bacia São Franciscana, localizados a uma distância média de 90 Km das Indústrias Cerâmicas. Os resultados foram satisfatórios e atualmente as indústrias incorporam, em média, 28% de taguá à massa básica. A exploração do taguá também tem esbarrado na legislação ambiental, quer no âmbito estadual quanto no municipal, o que tem limitado a sua exploração. Na composição da massa básica, cerca de 72% ainda são argilas de barreiros, dai, a premência por novos materiais.

Neste trabalho foi realizado um estudo de viabilidade cerâmica com materiais alternativos, sendo escolhido o rejeito do processo de beneficiamento do minério fosfático, gerado pelas empresas de fertilizantes Ultrafértil (S/A) – Catalão (GO) e Serrana Fertilizantes – Araxá (MG).

O produto da deslamagem fosfática tanto de Catalão quanto de Araxá é muito semelhante física e quimicamente. Gerado a partir do beneficiamento do minério apatítico, compõe-se de duas frações, a lama, resultado da microdeslamagem do minério no início do beneficiamento e o rejeito de flotação produzido no circuito de flotação (2). Ambos, a lama e o rejeito são depositados em barragens nas proximidades dos complexos industriais. Aos níveis atuais de produção e processo de beneficiamento, estima-se pelo menos mais três décadas de exploração. Deve-se resaltar que existem rejeitos já acumulados ao longo de pelo menos duas décadas.

O objetivo principal deste trabalho é caracterizar física, química, mineralógica e tecnologicamente o produto da deslamagem fosfática e com estas informações testar novas formulações de massas básicas cerâmicas incluindo tal rejeito, de modo que possam ser utilizadas na fabricação de telhas, tijolos e pisos rústicos.
MATERIAIS E MÉTODOS

ESCOLHA DA ÁREA DE ESTUDO

A área onde se desenvolve o projeto localiza-se na porção Oeste do Estado de Minas Gerais, município de Monte Carmelo (MG). Tradicional pólo ceramista mineiro, Monte Carmelo conta com 40 unidades industriais no setor cerâmico, destacando-se no cenário nacional, pela grande produção de telhas, tijolos e lajotas.

O acesso é feito, pela Br 365 partindo-se de Uberlândia (MG), em direção a Patrocínio até o entroncamento da MG 040, que faz a ligação Pedrinópolis/ Paracatu, via Monte Carmelo (Fig.01)

ESCOLHA DAS AMOSTRAS


Para o estudo de aditivação de massas cerâmicas utilizadas na manufatura de telhas, foi necessário adotar certos critérios na escolha das amostras, que são os seguintes: (a) A extração não causaria impactos ao meio ambiente; (b) o volume de material seria o suficiente para ser usado em escala industrial(3,4); (c) facilidade de acesso ao material; (d) composição química e características físicas compatíveis com os materiais já utilizados; (e) localização da área de extração num raio de 150km de Monte Carmelo.

Pelos critérios estabelecidos, a escolha foi pelo rejeito da deslamagem e flotação do minério fosfático de Catalão (GO) – Ultrafértil S/A e de Araxá (MG) – Serrana Fertilizantes.



Figura 01 – Mapa de Localização e Vias de Acesso.



DESCRIÇÃO DAS AMOSTRAS


Três tipos de amostras foram coletadas e descritas, de acordo com a sua coloração, características texturais e procedência:

.Rejeito Fosfático (2) – oriundo do processamento do minério fosfático, em duas etapas de beneficiamento, deslamagem e circuito de flotação, é destinado a lagoas de rejeito na forma de polpa, com 6% de sólidos. A sua cor é ocre, e em peneiramento fino (ABTN), 9,5% do materialfica retidona peneira 60, 35 % na peneira 100 e 27,1 % na peneira Cerca de 27,2 % estão na fração silte e argila, cabendo menos de 10 % a esta última.


Taguátrata-se de um siltito argiloso, maciço e de coloração marrom avermelhada, com tonalidade mais escura quando úmida. É oriundo da Formação Capacete, Bacia São Franciscana. Ocorre no município de Coromandel, cerca de 80 Km a Norte de Monte Carmelo.

Argilas Orgânicas” –– sedimentos argilo-turfosos de origem aluvionar, muito plásticos, com uma gama grande de tons de cinza. São extraídas das várzeas locais, sendo que a sua maior expressão é no Barreiro do Ernani, município de Coromandel.

AMOSTRAGEM

A amostragem foi realizada, tomando-se o cuidado de coletar material o mais representativo possível.

Rejeito Fosfático - coletou-se numa primeira etapa, para testes piloto, cerca de 100 Kg de amostra que foram acondicionadas em 5 tonéis plásticos com capacidades para 20 Kg cada. A coleta foi realizada nas lagoas de rejeito tomando-se cuidado na observância do volume e homogeneidade do material.

Para uma segunda fase de coleta, agora para testes industriais, utilizou-se uma retroescavadeira, coletando-se 4 toneladas de rejeito, com aproximadamente 20% de umidade para facilidade de transporte e armazenagem.



Taguá – foi coletado no pátio da Cerâmica, em quatro pontos da pilha, sendo posteriormente misturados e acondicionados em tonéis plásticos. Coletou-se cerca de 100 Kg do material.

Argila Orgânica” - o procedimento de coleta foi idêntico ao aplicado ao taguá.

TRATAMENTO DAS AMOSTRAS

Após a coleta, o material foi deixado secando à sombra durante dois meses. Uma vez seco, partiu-se para a desagregação mecânica dos torrões maiores, cata de restos vegetais, quarteação do material, quee foi novamente embalado, para futuros testes.

ENSAIOS LABORATORIAIS

Foram realizados os seguintes ensaios: análise textural, estudo do conteúdo mineralógico, e ensaios tecnológicos.



Análise Granulométrica

Empregou-se nesta análise, a técnica do peneiramento grosso e fino para a determinação das frações areia e cascalho e da sedimentação para a quantificação das frações silte e argila.



Técnicas de Preparação das Amostras e Ensaio

Cerca de 70g de cada amostra foram postos em estufa, a 110 ºC, até a estabilização do peso, lá permanecendo por 12 horas. O passo seguinte foi a dispersão das amostras em hexametafosfato de sódio e a realização do ensaio de sedimentação, pelo método do densímetro e posterior peneiramento.



Estudo Mineralógico

As amostras de rejeito fosfático foram analisadas por Difratometria de Raios X, com o intuito de identificar os argilominerais (5) presentes. Os difratogramas foram obtidos em amostra natural orientada, amostra queimada e amostra glicolada. O equipamento utilizado é da marca Siemens D5000 pertencente ao Laboratório de Geoquímica do DPM-IGCE utilizando radiação CoK (35 KV e 25 mA) e velocidade de varredura de 2o (2)/minuto



Técnicas de Preparação das Amostras

Para a obtenção da fração argila, foi feita a dispersão das amostras, em água destilada, e por sifonação separou-se o sobrenadante da fração grosseira. Por decantações sucessivas, obteve-se o material na fração <2m.

Com o material obtido foram preparadas três lâminas em suporte de vidro, para cada amostra: ao natural, queimada e glicolada..

Ensaios Tecnológicos

Os ensaios tecnológicos previstos e realizados foram os seguintes: teste de extrusão, tensão de ruptura à flexão, contração linear, massa específica aparente e porosidade



Técnicas de Preparação das Amostras

Primeira etapa: moagem das amostras ( taguá, argila orgânica e rejeito), a uma granulometria passante em peneira ABTN 300.

Segunda etapa: mistura do material. Lote 15 – com 45 % de taguá, 40 % de argila orgânica e 15 % de rejeito fosfático. A opção inicial por 15% em peso de rejeito foi adotado levando-se em conta dados bibliográficos(3,4) .

Terceira etapa: adição de 24 % de água aos lotes, homogeneização, e descanso por 72 horas.


Teste de Extrusão
Realizado em maromba a vácuo, marca Verdes, série 000002, a uma pressão de 600 mm Hg, sendo 24% de água em peso, nas amostras. Foram obtidos 20 corpos de prova para cada lote.

Secagem e Queima dos Corpos de Prova

Após o ensaio de extrusão, o material foi deixado secando naturalmente, ao abrigo do sol e vento por 24 horas, e levado a seguir por mais 24 horas, em estufa a 110 ºC.

A queima foi realizada em forno elétrico tipo mufla em dois patamares de temperatura, 850ºC e 950ºC. o tempo de queima nos patamares foi de 3 horas. A duração média das duas etapas de queima foi de 24 horas cada.

RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES



E
STUDO MINERALÓGICO


Figura 02 –Curva de difração de Raios X do rejeito Fluorapatítico de Catalão . Ilita (d= 9.96 A°), caulinita (d= 7,22 A°), Quartzo (d= 3,33 A°), Goetita (d= 4,18 Aº), Barita (d= 3,43 A°), Fluorapatita (d= 2,80 A°) e Calcita (d= 3,00 Aº)

Foram detectados os seguintes minerais: Ilita, Caulinita, Goetita, Quartzo, Barita, Fluorapatita e Calcita

A Goetita constitui-se no mineral mais abundante na amostra,seguido pelos

argilominearais Ilita e Caulinita.


Análise Granulométrica

Foram realizadas análises granulométricas em quatro amostras, a saber, Rejeito de Araxá, Rejeito de Catalão, “Argila Orgânica” e Taguá, aplicando-se o método da densimetria e peneiramento. Os resultados alcançados estão mostrados na Tabela I.


Tabela I – Variação Granulométrica das Matérias Primas Utilizadas.


Amostra/tipo
Granulometria %




Argila

Silte

Areia Fina

Rejeito Fosfático de Araxa

10%

70%

20%

Rejeito Fosfático de Catalão

10%

10%

80%

Taguá Vermelho

60%

25%

15%

“Argila Orgânica”

85%

10%

5%

Com a análise efetuada constatou-se que de fato ocorre uma variação granulométrica nos rejeitos, já constatada ao tato sendo que a sua possível causa pode estar ligada à mineralogia do rejeito.

No rejeito de Catalão é possível constatar, a olho nu, a presença de minerais metálicos preto-cinzentos, possivelmente ilmenita e/ou magnetita finamente dispersas e/ou também finas palhetas de vermiculitas. Nos locais de coleta a ação eólica sobre o rejeito seco concentra os minerais metálicos mais pesados pela remoção dos mais leves.

No rejeito de Araxá não foi possível a constatação de nuances de cores devido à presença de minerais metálicos, sendo o material mais fino ao tato e levemente plástico quando umedecido.

O taguá corresponde a um argilito maciço de coloração vermelho-amarronzada proveniente da Formação Capacete, Bacia São Franciscana. Esta denominação não corresponde ao material coletado no pátio da empresa, uma vez que, ao visitar a jazida, notou-se que existe sobre o argilito um capeamento areno-siltoso de cor creme, que no processo de lavra da matéria prima acaba contaminando-a. Constatou-se que a eventual flutuação nas características granulométricas do taguá em material de pátio está diretamente relacionada à falta de uma planificação de lavra, já que não foram constatadas descontinuidades litológicas no argilito.

A “argila orgânica” apresentou uma granulometria dentro dos parâmetros esperados para este tipo de material.



ENSAIOS FÍSICOS CERÂMICOS

Teste de Extrusão
No ensaio realizado o material comportou-se bem, com ótimo acabamento nas peças fabricadas. A plasticidade da massa foi outro aspecto positivo. Com 24 % de umidade a plasticidade melhorou significativamente, sendo atribuída à incorporação do rejeito já que formulações semelhantes, trabalhadas na rotina do laboratório não tinham alcançado o mesmo desempenho.
Comportamento Físico de Secagem e Teste de Queima
Realizados na ACEMC – Monte Carmelo-MG, com a massa básica na seguinte formulação: Taguá 40 %, Argila Orgânica 45% e Rejeito Fosfático a 15% . Os resultados alcançados são mostrados nas Tabelas ll e III
Tabela II – Ensaios realizados com corpos de prova secos a 110ºC em estufa por 24 horas

Amostra


Retração de secagem (%)

Desvio Padrão



Resistência a

Ruptura


Kgf/cm2

Desvio Padrão



Am 15

4,69

0,382

60,28

4,153

Tabela III – Teste de Queima



Amostra

Temp ºC


Resistência ‘a Ruptura Kgf/cm2

Desvio


Padrão

Absorção de Água %

Desvio


Padrão

Retração de Queima %

Desvio


Padrão

Am15

850

100,29

25,481

15,29

0,398

4,28

0,567

950

211,37

15,042

10,12

0,656

6,43

0,656

O valor de 60,28 Kgf/cm2, está cerca de 20% acima da média obtida para telhas produzidas pela Cerâmica Monte Carlo. Pela ABNT o valor mínimo para este ensaio é de 29,0 Kgf/cm2, o que mostra que a adição do rejeito fosfático melhorou em muito a resistência a verde e a seco do material.

A resistência à ruptura do material queimado está um pouco acima da média dos valores obtidos pelas cerâmicas da região, o que é satisfatório. O mesmo ocorrendo com a retração de queima. Pela ABNT o valor mínimo para este ensaio é de 65,0 Kgf/cm2 .
CONCLUSÃO
A incorporação de 15%, em peso, de rejeito fosfático à massa cerâmica utilizada na fabricação de telhas alcançou resultados satisfatórios nos quesitos: extrusão, retração de secagem, resistência à ruptura, absorção de água e retração de queima. A cor de queima, vermelho-alaranjada, está dentro do padrão estético para tal produto na atualidade.

O próximo passo do trabalho será a realização de testes em escala industrial em parceria com a Cerâmica Monte Carlo, na formulação estudada e em novas formulações a serem testadas.


AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a Serrana Fertilizantes (Araxá-MG) e a Ultrafértil S/A (Catalão-GO), pelo fornecimento das amostras de rejeito fosfático, a ACEMC (Associação dos Ceramistas de Monte Carmelo-MG), pela realização dos ensaios físicos cerâmicos e a UNESP – IGCE pela utilização da sua estrutura laboratorial e discussões em grupo.
ABSTRACT
AN EVALUATION OF THE POTENTIAL OF THE USE OF REJECTED MATERIAL COMING FROM PHOSPHATIC ORE TREATMENT AS AN ADDITIVE TO THE BASIC MASS OF THE STRUCTURAL CERAMICS INDUSTRY

In one of the treatment steps of fluorapatitical ore in Catalão-GO and Araxá-MG clayey rejected material is generated and deposited in lakes near to the explored areas. Mineralogical testes of the rejected have been done applying x-ray difractometry (total sample and clay fraction). Results have been satisfactory during the ceramics test rehearsal when 15% of rejected material were added to the basic mass used in tiles manufacturing. Values are satisfactory in the rupture tests for this type of ceramic product, when water absorption and burning retraction are considered. There has been an increasing in mass plasticity improving the extrusion process. The next step in the evaluation will be the testing in industrial scale along with the partnership of Cerâmica Monte Carlo (MG).


Key words: rejected material, structural ceramics, basic mass.


BIBLIOGRAFIA
(1) BARBOSA, J.H; SUGUIO, K; Distribuição Regional e Estratigráfica das Formações Cretácicas do Oeste Mineiro. In : XXXI Congresso Brasileiro de Geologia, v.2, 1980, Balneário de Camboriú, Santa Catarina, Anais..., p.683-690.
(2) GUIMARÃES, R.C.; Aspectos Relevantes da Separação de Barita em Minério Fosfático Através de Flotação. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, Faculdade de Engenharia Metalurgia e de Minas, 1997, 249p. (Tese de Doutorado).
(3) GREGO, M.I.B.M; Estudo dos Efeitos da Aditivação de Argilas com Tortas de Filtração para produzir Blocos de Vedação. Rio Claro: Universidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências Exatas, 1998, 108p (Dissertação de Mestrado).
(4) NEGREIROS, F.T.; Fabricação de Material Cerâmico com Argila e Cinzas de Carvão Mineral. Florianópolis : Universidade Federal de Santa Catarina, Faculdade de Engenharia de Produção e Sistema, 1994, 61p. (Dissertação, de Mestrado).
(5) SANTOS, P.S.; Ciência e Tecnologia de Argilas, v 1, São Paulo, 2ª ed. Editora Edgard Blucher Ltda, 1989.



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