Estudo da adiçÃo de resíduos da serragem do mármore à massa de conformaçÃo de cerâmica vermelha



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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 020040

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



ESTUDO DA ADIÇÃO DE RESÍDUOS DA SERRAGEM DO MÁRMORE À MASSA DE CONFORMAÇÃO DE CERÂMICA VERMELHA

Gustavo de Castro Xavier, Fernando Saboya Júnior, Jonas Alexandre, Milton Pereira Soares Júnior.

Laboratório de Engenharia Civil - LECIV

Universidade Estadual do Norte Fluminense.

Av. Alberto Lamego, 2000, Horto, Campos dos Goytacazes – RJ – Brasil, CEP: 28015-620, Fone: (0xx24) 726-3738

saboya@uenf.br




RESUMO



As indústrias beneficiadoras de mármores e granitos vêm trazendo grandes preocupações no que tange ao impacto ambiental resultante da quantidade crescente de resíduos provenientes destes beneficiamentos, sem nenhum tipo de tratamento, sendo objeto de estudos dos especialistas. Este trabalho pretende discutir alguns aspectos relativos ao aproveitamento dos resíduos do corte dos blocos de mármore no município de Italva-RJ, visando a aplicação em massas cerâmicas no município de Campos dos Goytacazes-RJ, por ser uma região de produção em potencial da cerâmica vermelha, favorecendo o desenvolvimento regional. Neste trabalho foram realizados ensaios de caracterização como: análise granulométrica, massa específica real dos grãos, LL, LP e Blaine (superfície específica). Nos ensaios cerâmicos, amostras foram conformadas em extrusora a partir de composições entre resíduo/argila e calcinados em temperatura variando de 750ºC a 950ºC. Os resultados indicam a possibilidade de uso destes resíduos na confecção de artefatos cerâmicos para uso na construção civil.
Palavras-chaves: Aproveitamento, resíduo, cerâmica vermelha.

INTRODUÇÃO

Visando a indústria beneficiadora de mármores e granitos no município de Italva/RJ à aproximadamente 65 Km de Campos dos Goytacazes/RJ, este trabalho pretende contribuir no aproveitamento dos resíduos gerados pelo beneficiamento destes materiais, já que, pesquisas sobre reciclagens destes rejeitos para eliminação dos mesmos, vem sendo desenvolvidas em todo mundo.

Existe clara preocupação por parte dos proprietários, governantes e ambientalistas, pela quantidade crescente dos resíduos industriais(1). No município de Italva/RJ, bairros inteiros estão sobre aterros desses rejeitos, se aproximando cada vez mais do Rio Muriaé que é afluente do Rio Paraíba do Sul (que banha o município de Campos dos Goytacazes/RJ), propiciando o comprometimento do meio ambiente regional.

A empresa que beneficia as rochas carbonáticas e graníticas tem como principais atividades a serragem (nos teares) e polimento para produção de rochas ornamentais e exploração dos blocos retirados de suas jazidas, que são utilizados na indústria da construção civil. O sistema de desdobramento de blocos de rochas para produção de chapas, gera uma quantidade significativa de resíduos na forma de lama, (estima-se que seja de 32 a 40 m3/dia, totalizando 16 caminhões/dia - dados obtidos na empresa), geralmente constituída de: água, granalha, cal, areia, resíduos de mármore e granito.

A polpa abrasiva utilizada no tear, tem como principais objetivos lubrificar e resfriar as lâminas, servir de veículo ao abrasivo (granalha) e limpar os canais entre as chapas.

Apenas para se ter uma idéia da importância da reciclagem na construção civil, avalia-se que o setor seja responsável pelo consumo de maior volume de recursos minerais, além do fato de que seus produtos são grandes consumidores de energia. Como conseqüência tem-se um crescimento de volume de resíduos, tornando o gerenciamento cada vez mais caro e difícil . Apesar disso, a reciclagem técnica ainda não é suficientemente explorada no Brasil(2).

De acordo com estudos realizados pelo NITES(3), estima-se hoje que o percentual de desperdício, no processo de mineração de pedras ornamentais, chega a 40% (monolitos fora das dimensões padronizadas, lascas e pó-de-pedra). No processo de serragem pode se perder 30% dos blocos, na forma de costaneiras e lama abrasiva. Outras perdas costumam ocorrer causadas por quebra de placas, falhas de empilhamento, defeitos de corte, uso de polpa abrasiva de composição inadequada, lâminas de corte pouco tensionadas, blocos fraturados e falta de proporção com os teares de corte.

De acordo com pesquisas de Silva(4), bem como de Freire e Motta(5), o desperdício nas indústrias brasileiras de beneficiamento de granitos, quando da serragem de blocos, chega a variar de 20 a 25% de sua massa, que é transformada em pó, constituinte em parte da lama ou polpa abrasiva resultante do processo.

O Laboratório de Engenharia Civil (LECIV), da Universidade Estadual do Norte Fluminense-UENF/RJ, vem realizando uma série de estudos com o objetivo de aprimorar os produtos cerâmicos do município de Campos dos Goytacazes/RJ, recomendando o uso racional de jazidas, além de alertar sobre os impactos ambientais inerentes ao processo de exploração de matéria-prima. Da mesma forma para o município de Italva/RJ, vêm sendo empenhados esforços visando o melhor aproveitamento dos rejeitos produzidos pelo beneficiamento de mármore devido a inadequada disposição dos mesmos. Destaca-se também propostas de parcerias entre empresas dos segmentos cerâmicos e de mármores/granitos regional.


MATERIAIS E MÉTODOS
Como descrito anteriormente, utilizou-se um resíduo de mármore obtido do corte do mármore como material a ser incorporado em massas cerâmicas para peças cerâmicas vermelhas.

Para a massa argilosa utilizou-se material proveniente da empresa A. C. Cerâmica Indústria e Comércio Ltda., localizada no Km 15 da Rodovia Campos - Santo Amaro, na localidade de Campo Limpo, município de Campos dos Goytacazes/RJ.



Caracterização do Resíduo

Para caracterização do resíduo foram realizados, no Laboratório de Mecânica dos Solos do LECIV/UENF, ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação, propriedades índices e massa específica dos grãos. Os ensaios de distribuição granulométrica realizados determinam as frações granulométricas via úmido por sedimentação e peneiramento segundo a NBR – 7181(6)(1984).



Massa Específica Real dos Grãos

As amostras de resíduos, foram secas em estufa a 110C até a massa constante. O ensaio foi realizado segundo a norma ABNT, NBR-6471(7)(1984).



Limites de Plasticidade e Liquidez

Foram realizados ensaios para obtenção da umidade de extrusão de cada composição entre variadas porcentagens de resíduo adicionados na argila. Os ensaios foram realizados segundo a norma ABNT, NBR-7180(8)(1984) e NBR-6459(9)(1984).



Superfície Específica (Método de Blaine)

Foi realizado este ensaio para determinação da superfície específica do resíduo de mármore para uma média de dois ensaios, segundo a norma ABNT, NBR NM 76(10)(1998).



Ensaios Tecnológicos

As amostras foram preparadas com mistura de massa argilosa e diferentes teores de resíduo de mármore passados na peneira nº 20(0,85mm) de 0, 5, 10, 15, 20%. As misturas foram feitas após 24 horas em estufa à 110ºC e umedecidas até atingir-se a umidade de extrusão em função do Limite de Liquidez (LL) através da equação dada por Alexandre(11). Após esta etapa, as amostras são levadas ao laminador (Verdés modelo 080) e posteriormente à extrusora (Verdés modelo 051). Os corpos de prova foram moldados na forma de prismas com dimensões de 13,00x2,70x1,70cm (passados na boquilha da extrusora) sob pressão na câmara à vácuo da extrusora de 26 polegadas de Hg. Os processos de secagem e queima dos corpos de prova foram realizados nas temperaturas de 110ºC(estufa), 750ºC, 850ºC e 950ºC, em forno mufla, com velocidade constante de elevação de temperatura de 5ºC/min., com patamar de queima de 3 horas. O resfriamento ocorreu naturalmente durante a noite até temperatura ambiente.


Propriedades Físico-Mecânicas


Após queima nas temperaturas mencionadas anteriormente, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de: Absorção de água; Massa específica aparente; Porosidade aparente; Variação Linear e Tensão de Ruptura à Flexão. Os resultados obtidos representam a média de três determinações, segundo a norma ABNT NBR – 6460(12) (1983).

RESULTADOS E DISCUSSÃO



Análise Granulométrica do Resíduo

A Figura 1 a seguir, apresenta a curva dos ensaios realizados via úmido por Sedimentação e Peneiramento no Laboratório de Mecânica dos Solos do LECIV/CCT/UENF, segundo a NBR – 7181(6)(1984).




QUADRO DE RESULTADO DO RESÍDUO DE MÁRMORE (M.I.T.)




Pó Mármore

Pó Mármore





Areia %




Pedregulho %

LL

LP

IP

Classificação

Mas..Esp.

%

%

Fina

Média

Grossa




%

%

%

(USCS)

Real

11

75

12

1

1

-

-

-

-

-

2.77

Figura 1- Curva granulométrica do resíduo utilizado


Analisando as composições granulométricas nas curvas apresentadas, verifica-se que os rejeitos estudados têm uma distribuição uniforme com coeficiente de uniformidade Cu=1.7, apresentando fina granulometria, adequados para uso em formulações na composição de massas cerâmicas.
Massa Específica Real dos Grãos

As amostras de resíduos, foram secas a 110C até a massa constante. O ensaio foi realizado segundo a norma ABNT, NBR-6474(7)(1984). Os valores da massa específica real proveniente do corte do mármore foram de ordem de 2,77g/cm3.

Observa-se que os resíduos estudados apresentam massa específica real dentro da faixa de valores encontradas para as rochas graníticas ( 2,60 a 2,90 g/cm3). O resíduo de mármore adquiriu esse valor em função das frações de granalha presente na amostra.

Limites de Atteberg


Foram realizados estes ensaios para obtenção da umidade de extrusão de cada composição entre variadas porcentagens de resíduo adicionados na argila. Os resultados representam uma média de cinco determinações segundo a norma ABNT, NBR-7180(8)(1984), NBR-6459(9)(1984) e estão apresentados na Figura 2.

Figura 2 – Variação dos Limites de Atterberg com a percentagem de resíduo

Observa-se na Figura 3 que com adição de maior quantidade de resíduo a umidade de extrusão (Wext) assim como o Índice de Plasticidade, tendem a valores menores, permitindo uma homogeneização menos úmida, o que tende a uma melhor mistura e menor contração durante a queima.

Figura 3 – Gráfico representando a relação entre % de Resíduo e umidade de Extrusão


Determinação da Superfície Específica (Método de Blaine)
Foi realizado este ensaio para verificação da finura do resíduo de mármore para uma média de duas determinações. O resultado obtido apresentou valores médios da ordem de 693m2/kg. Isto indica a possibilidade de utilização em massas de conformação da cerâmica vermelha. O valor apresentado é aproximadamente duas vezes maior que a superfície específica do cimento portland (CPII E-32), comparando-se o resultado com a norma ABNT, NBR NM 76(10)(1998).

Propriedades Físico-Mecânicas


Após preparo dos corpos de prova nas dimensões de 13,00x2,70x1,70cm, secagem à 110ºC e queima nas temperaturas de 750ºC, 850ºC e 950ºC, foram realizados ensaios físico-mecânicos para todas as misturas (argila com 0, 5, 10, 15, 20% de resíduo), e os resultados estão apresentados a seguir.

Observa-se que os valores de absorção de água dos corpos de prova (Fig. 4), variam de 20,2% para composições de argila com 15% de resíduo de mármore à 850ºC à 24,7% para composições de argila com 20% de resíduo de mármore à 750ºC. Analisando os resultados, verifica-se que a melhor composição da massa cerâmica é de argila com 15% de resíduo de mármore na temperatura de 850ºC, encontrando-se dentro das especificações da ABNT NBR - 6480(13) (1983), cujo valor é de no máximo 22%.


Figura 4 – Absorção de Água das Massas Cerâmicas


Figura 5 – Variação Linear das Massas Cerâmicas


Para a Variação Linear dos corpos de prova (Fig. 5), observa-se que os menores valores ficaram na faixa de composição de argila com 15% de resíduo de mármore (4,6% na temperatura de 750ºC a 5,4% na temperatura de 950ºC). Analisando os resultados, verifica-se que a faixa de 15% de resíduo apresenta uma boa faixa de variação linear conduzindo a valores similares à faixa de argila com 20% de resíduo de mármore.

Para a Massa Específica Aparente dos corpos de prova (Fig. 6), os valores apresentados mostram que houve menores variações (entre 1,62 g/cm3 e 1,65 g/cm3) para as composições das massas cerâmicas de argila com 15% e 20% de resíduo de mármore com temperaturas de queima de 750ºC e 850ºC respectivamente. Verifica-se que os valores apresentados nestas proporções de misturas e temperaturas são similares.



F
110 ºC

750 ºC

850 ºC


950 ºC

110 ºC


750 ºC

850 ºC


950 ºC

igura 6 – Massa Específica Aparente das massas cerâmicas


Figura 7 – Porosidade Aparente das massas cerâmicas
Observa-se que as composições das massas cerâmicas com argila adicionadas com 10 e 15% de resíduo de mármore na temperatura de queima de 850ºC, apresentam menores valores de Porosidade Aparente (Fig. 7). Comparando os valores apresentados, sugere-se utilizar a massa cerâmica de argila com 15% de resíduo de mármore à temperatura de 850ºC por ter apresentado melhor resultado.

Figura 8 – Tensão de Ruptura à Flexão das massas cerâmicas


Para a T. R.F. (Fig. 8), os valores variam de 4,96 MPa para os corpos de prova na composição cerâmica somente de argila queimados à 750ºC, até 11,30 MPa para os corpos de prova na composição cerâmica com argila adicionada com 20% de resíduo de mármore na temperatura de 850ºC. Comparando os resultados da T.R.F. com as especificações das normas ABNT NBR - 6460(12) (1983) e NBR – 9451(14)(1986), nota-se que as composições estudadas (0, 5,10,15 e 20% de resíduo de mármore) para todas as temperaturas de queima (750ºC, 850ºC e 950ºC), encontram-se acima das especificações de resistência (T.R.Fmín =1,50MPa). A mistura de argila com 15% de resíduo de mármore na temperatura de 850ºC indica uma T.R.F. de 10,60 MPa.

Sugere-se a composição de argila adicionada a 15% de resíduo de mármore na temperatura de 850ºC por apresentar valores acima das especificações da norma ABNT, e ainda, reduzir a demanda de energia nas cerâmicas.


CONCLUSÕES
Após ter sido estudado o resíduo oriundo do corte dos blocos de mármores da Indústria de Mármores Italva Ltda – Italva/RJ, misturado com argila, nas composições especificadas para confecção de tijolos(0, 5,10,15 e 20% de resíduo de mármore), pode-se chegar às conclusões:

  • O resíduo de mármore apresenta fina granulometria, adequada ao uso de massas cerâmicas;

  • A argila adicionada com 15% de resíduo de mármore na temperatura de calcinação de 850ºC apresenta, através dos ensaios físico-mecânicos, melhor desempenho em quase todos os aspectos estudados, sendo recomendada sua utilização em escala industrial nestas condições, reduzindo a demanda de energia, maximizando a utilização do resíduo de mármore.


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) Neves, G.A.; Patrício, S.M.R.; Ferreira, H.C. e Silva, M.C., Utilização de Resíduos da Serragem de Granito para Confecção de Tijolos Cerâmicos – Anais do 43º Congresso Brasileiro de Cerâmica.

  1. Informativo técnico IBTS-IBRACON-ABCP-ABESC). Tecnologia de Concreto

Armado ( em notícias ).

(3) Anônimo, Núcleo Regional de Informação Tecnológica do Espírito Santo., Estudo Geológico sobre o Mármore e Pedras Ornamentais, NITES, São Paulo, Edição 110, pp. 101-107, julho/agosto/setembro/1992.

(4) Silva, S.A.C., 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, 1998.

(5) Freire, A.S.; Mota, J.F., Potencialidades para o Aproveitamento Econômico do Rejeito da Serragem do Granito. Revista Rochas de Qualidade, Edição 123,julho/agosto de 1997.

(6) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação da Análise Granulométrica de Solos, NBR – 7181, 1984.

(7) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação da Massa Específica Real, NBR – 6471, 1984.

(8) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação do Limite de Plasticidade, NBR-7180(1984).

(9) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação do Limite de Liquidez, NBR-6459(1984).

(10) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação da Finura do Cimento (Método de Blaine), NBR NM 76(1998).

(11) Alexandre, J., Análise de Matéria Prima e Composições de Massa Utilizada em Cerâmicas Vermelhas, Tese de Doutorado, Universidade Estadual do Norte Fluminense – UENF, Campos, Fev. (2000), p 1-170.

(12) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Verificação da Resistência à Compressão - Tijolo Maciço Cerâmico para Alvenaria, NBR – 6460, 1983.

(13) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação da Absorção de Água para Piso Cerâmico, NBR – 6480(1986).

(14) ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Determinação da Tensão de Ruptura à Flexão, NBR – 8948(1985).

THE USE OF THE POWDER MARBLE BY-PRODUCT IN THE RAW MATERIAL OF BRICK CERAMIC
ABSTRACT
The decorative stones industries of marbles and granites in the municipal district of Italva-RJ have as a by-product a rock powder that has caused great concerns regarding environmental issues. Thus, these activities have nowadays become object of the specialists' studies in order to find a suitable use of this waste. This work intends to discuss some technical aspects of the use of this material which derives from the marble blocks cutting work, in ceramic raw material. This study has been carried out using clayey soils of the municipal district of Campos dos Goytacazes-RJ, where more than 100 ceramic industries are settled, favoring the regional development.

Characterization lab tests were carried out and samples were conformed in a laboratory extruder. These samples were molded with different contents of marble powder and fired at temperatures ranging from 750ºC to 950ºC. The results depict the possibility of use this by-products in ceramic bricks for the use in civil construction industry.



Key-Words:, waste, ceramic bricks, raw material

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