UtilizaçÃo da cinza de casca de arroz na produçÃo de



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Anais do 43º Congresso Brasileiro de Cerâmica 1500

2 a 5 de junho de 1999 - Florianópolis – S.C.


UTILIZAÇÃO DA CINZA DE CASCA DE ARROZ NA PRODUÇÃO DE

CERÂMICA VERMELHA


L. M. H. Quintana*

J. M. D. Soares**

P. P. Frizzo**

L. D. Bohrer**
20 de setembro nº1463 – Bagé – RS – CEP 96.400-051

E-mail: quintana@alternet.com.br – Fone (0532) 42.4272

*Universidade da Região da Campanha (URCAMP) – NEPAE - Bagé –RS

**Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) – CT- Santa Maria – RS

RESUMO
O presente trabalho foi desenvolvido visando o aproveitamento de cinza (rejeito) resultante da queima de casca de arroz, utilizada como combustível em uma olaria da cidade Bagé-RS. A olaria produz blocos e tavelas cerâmicas a partir da mistura de uma argila de morro (bem drenado e de cor amarela) com argila de várzea (cor mais escura, típico de ambientes reduzidos). O trabalho constitui-se na mistura das argilas entre si e adições de cinza de casca de arroz e execução de ensaios de caracterização. Foram realizados ensaios de granulometria, limites de liquidez e plasticidade e ensaios de resistência à flexão, contração e absorção de água em corpos moldados por extrusão e por prensagem a seco e queimados a várias temperaturas. Ao final são indicadas as proporções entre as duas argilas e cinza de casca de arroz e temperatura de queima que apresentaram os melhores resultados.
Palavras –chaves: argila; resíduos; cinza de casca de arroz; cerâmica vermelha.
INTRODUÇÃO
Os problemas ambientais causados por resíduos gerados no consumo de materiais para a combustão tais como carvão mineral, casca de arroz entre outros são fontes de preocupação. Dar um destino a esses resíduos, sem causar alterações no meio ambiente, seria a solução mais correta. A tendência atual é a busca de alternativas para o reaproveitamento desses resíduos. A indústria da construção civil tem liderado a sua aplicação. Indústrias cimenteiras utilizam a cinza de carvão. Os Concretos de elevado desempenho recebem adições de cinza de casca de arroz e cinzas de carvão. A Fundação de ciência e Tecnologia – RS (CIENTEC) tem realizado pesquisas adicionando diferentes teores de cinza de carvão em misturas de argilas visando sua utilização em cerâmica vermelha(1).

Uma olaria na região sul em Bagé - RS (Cerâmica AP) utiliza casca de arroz como combustível para queima dos blocos cerâmicos e tavelas para pré-laje. O resíduo produzido é aproximadamente de 5 m3 /dia, representando um considerável volume (1440 m3/ano) de rejeito que está sendo depositado no meio ambiente.

A olaria utiliza mistura de duas argilas em seus produtos. A composição consiste em duas partes de argila de morro (solo, areado e drenado de cor amarela) e três partes de solos de várzea (solos extraídos na limpeza e construção de açudes, apresentando cores escuras típicas de ambientes reduzidos)(2).

O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento e o aproveitamento na produção de cerâmica vermelha de misturas de argilas com adições de cinza de casca de arroz.


MATERIAIS E MÉTODOS
Para o estudo foram utilizadas as proporções em volume, abaixo indicadas, visando atender as peculiaridades de volumes de materiais disponíveis pela olaria.

  • Amostra 1 – 100% argila amarela.

  • Amostra 2 – 90% argila amarela + 10% cinza de casca de arroz.

  • Amostra 3 – 70% argila amarela + 20% argila preta + 10% de cinza de casca de arroz.

As argilas foram caracterizadas de acordo com os procedimentos da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e da CIENTEC (Fundação de Ciência e Tecnologia – RS):

- Amostragem Preliminar para Ensaios Cerâmicos (Método CIENTEC C-015/95).

- Preparação para ensaios de caracterização : (NBR 6457/83).

- Distribuição granulométrica :(NBR 7181/84).

- Massa específica aparente (s): (NBR 6508/84).

- Limite de liquidez (WL): (NBR 6459/84).

- Limite de plasticidade (WP): (NBR 7180/84).
Em seqüência à caracterização das argilas, foram moldadas séries de corpos-de-prova por extrusão em maromba à vácuo de laboratório e por prensagem a 20 MPa em molde metálico de laboratório, para a realização de ensaios cerâmicos. Após a secagem ao ar e em estufa (110ºC), os corpos-de-prova foram queimados em forno elétrico e atmosfera neutra nas temperaturas: 800ºC, 900ºC, 950ºC e 1050ºC.

Os ensaios cerâmicos foram realizados conforme metodologia da CIENTEC – RS.

- Preparação dos corpos de prova por prensagem à seco (Método CIENTEC C-018/95).

- Preparação de corpos-de-prova por extrusão à vácuo (Método CIENTEC C-017/95).

- Determinação da umidade de conformação (Método CIENTEC C-020/95).

- Determinação da contração linear de secagem (Método CIENTEC C-021/95).

- Determinação da tensão de ruptura à flexão de secagem (Método CIENTEC C-025/95).

- Determinação da contração linear de queima (Método CIENTEC C-026/95).

- Determinação da tensão de ruptura à flexão após a queima (Método CIENTEC C-27/95).

- Determinação da absorção de água (Método CIENTEC C-022/95).

- Determinação da Porosidade aparente (Método CIENTEC C-023/95).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela I apresenta os resultados dos ensaios de caracterização das argilas estudadas. As argilas apresentam distribuição granulométrica e plasticidade adequadas à produção de cerâmica vermelha (2) .

A Tabela II mostra os valores recomendados pelo IPT/SP que servem de referência para análise das amostras estudadas.

Tabela I : Ensaios de caracterização das argilas


Amostra

Ensaios


Cor seca


WL

(%)


WP

(%)


IP

(%)


M. esp.

g/cm3

Granulometria


% argila


% silte


% areia


1

Amarela

62

38

24

2,73

20

55

25



2

Preta

46

25

21

2,62

38

32

30


Tabela II : Valores recomendados (IPT/SP) para análise de argilas para cerâmica

vermelha.


PRODUTOS

TIJOLO MACIÇO

BLOCOS DE VEDAÇÃO

TELHA

Tensão mínima de

ruptura à 1100C (MPa)



1,5

2,5

3,0

Tensão mínima de ruptura

após a queima (MPa)



2,0

5,5

6,5

Absorção máxima

de água (%)



-

20

18

A Tabela III e Figura 1 mostram os resultados dos ensaios cerâmicos dos corpos de prova moldados por prensagem e por extrusão e secos a 110 ºC. As diferenças nas retrações lineares entre corpos de prova prensados e extrudados estão relacionadas às umidades de conformação. Observa-se que as tensões de ruptura à flexão de corpos de prova extrudados são bem superiores àquelas para corpos de prova prensados, devido, possivelmente, à forma de conformação na extrusão (aplicação de vácuo e orientação das partículas). Todas as três amostras extrudadas atendem às recomendações da Tabela II quanto a tensão mínima de ruptura à flexão após secagem. A avaliação da resistência após secagem está relacionada à condição do material permitir manuseio durante as etapas de produção até a colocação no forno.


Tabela III: Ensaios à 1100C

Amostra__Umidade_de_moldagem__(%)__Retração'>Moldagem

Amostra

Umidade de moldagem

(%)

Retração

Linear

(%)

Tensão de ruptura

à flexão

(MPa)

à seco

1

8,75

0,44

2,91

2

8,36

0,64

3,03

3

7,90

0,64

2,66

por extrusão

1

27,46

9,26

12,08

2

27,68

8,37

11,24

3

26,98

9,46

9,48


Figura 1: Resistência Mecânica após secagem (110ºC)


Os resultados dos ensaios cerâmicos dos corpos de prova prensados, após queima em quatro temperaturas são apresentados na Tabela IV e Figura 2. Observa-se dessa tabela que a porosidade e a absorção aumentam com a adição de cinza, ocorrendo uma conseqüente redução na massa específica aparente. A tensão de ruptura à flexão diminui com a adição de cinza e apresenta pontos de máximo valor para a temperatura de 950 ºC (Figura 2).
Tabela IV: Ensaios de corpos de prova prensados

Amostra

Temp

0C

Contração

Linear

(%)

Massa

Específica

Aparente

(g/cm3)

Porosidade

Aparente

(%)

Perda

ao

Fogo

(%)

Tensão de

ruptura

à flexão

(MPa)

Absorção

de

água

(%)

1

800

-0,40

1,94

38,04

4,20

3,98

14,18

900

-0,50

1,93

37,01

3,93

4,13

13,98

950

-0,50

1,90

36,98

3,98

5,10

14,22

1050

-0,60

1,93

36,78

4,60

4,70

13,96

2

800

-0,30

1,89

42,70

5,19

3,49

15,81

900

-0,40

1,87

41,30

5,45

3,74

15,58

950

-0,30

1,83

41,26

5,32

4,44

15,96

1050

-0,30

1,81

38,53

5,95

4,42

15,38

3


800

-0,30

1,88

40,34

5,30

3,92

15,26

900

-0,40

1,87

38,68

5,47

3,76

14,95

950

-0,40

1,86

38,14

5,59

4,71

14,86

1050

-0,30

1,84

37,29

5,70

4,42

14,77

Figura 2: Resistência mecânica após queima (amostras prensadas)

A Tabela V e as Figuras 3 e 4 apresentam os resultados dos ensaios cerâmicos dos corpos de prova moldados por extrusão e queimados nas quatro temperaturas. Pode-se observar da Figura 3 que as três amostras atendem aos valores mínimos de tensão de ruptura à flexão (Tabela II), para temperaturas de queima superiores a 850 ºC. Todas as amostras atendem às recomendações de absorção de água da Tabela II.

Tabela V: Ensaios de corpos de prova extrudados



Amostra

Temp

0C

Contração

Linear

(%)

Massa

Específica

Aparente

(g/cm3)

Porosidade

Aparente

(%)

Perda

ao

Fogo

(%)

Tensão de

ruptura

à flexão

(MPa)

Absorção

de

água

(%)

1

800

0,20

1,81

33,97

4,77

5,42

14,00

900

-0,50

1,86

30,91

5,64

9,60

12,68

950

-0,80

1,84

31,11

6,16

13,28

12,87

1050

0,50

1,84

30,49

6,02

16,01

12,68

2

800

0,40

1,88

37,84

4,77

5,05

14,64

900

-0,70

1,87

37,96

5,51

8,46

14,72

950

-0,80

1,86

39,51

5,60

12,06

15,25

1050

0,30

1,89

34,28

5,75

15,99

13,53

3

800

0,40

1,82

35,21

5,09

5,69

14,30

900

-0,30

1,82

34,13

5,94

7,31

14,00

950

-0,70

1,84

31,42

6,12

8,32

13,00

1050

-0,30

1,84

31,13

6,40

15,83

12,88

F
igura 3: Resistência mecânica após queima (amostras extrudadas)





Figura 4: Absorção de água após queima

CONCLUSÕES
A adição de cinza na massa cerâmica reduziu a resistência à flexão e aumentou a porosidade e absorção de água.

A olaria pode adicionar até 10% de cinza de casca de arroz à massa para produção por extrusão, de materiais cerâmicos para temperaturas de queima acima de 850 ºC.

A relativa folga entre as resistências determinadas e as mínimas recomendadas, na faixa de 900 ºC a 950 ºC, sugere testes na linha de produção com adições de 10% e 20% de cinza com posterior verificação tecnológica das peças produzidas.

A incorporação à massa cerâmica de cinza de casca de arroz, produzida pela olaria, representa um problema a menos para essa atividade cuja extração de matéria-prima está relacionada ao meio ambiente.


REFERÊNCIAS
1. N. I. W. Silva, O. Zwonok, F. Chies. Artefatos Cerâmicos obtidos a partir de Misturas entre Argila e Cinzas de Carvão, 41º Congresso Brasileiro de Cerâmica, São Paulo, SP (1997) p.285 a 288.

  1. J. M. D. Soares, L. M. H. Quintana, F. B. Angnes. Ensaios Tecnológicos de Argilas utilizadas em Olarias para Produção de Cerâmica Vermelha. Cerâmica 44, 285/286 (1998), p.45.

  2. N. I. Silva, C. P. Bergmann, L. M. Calarge. Caracterização Tecnológica das Argilas de Candiota-RS. Aprovado para publicação na Revista Cerâmica Industrial, (1998).

UTILIZATION OF RICE HUSK ASH IN THE PRODUCTION OF STRUCTURAL CERAMICS

ABSTRACT
This paper was developed aiming at the utilization of the remaining ash (rejected) resulted from the burning of rice husk, utilized as fuel in a ceramic industry in Bage-RS. This ceramic industry produces ceramics from the mixture of clay taken from hills (yellow, very well drained) and clay from wetlands (darker, typical from its environment). The paper was based on the mixture of the clay and the addition rice husk ashes and the subsequent characterizations. Granulometric tests, plasticity and liquidity limits, and

flexion strenght tests, contraction and water absorption in the different samples that were shaped by extrusion or pressing and burned at different temperatures were made. The proportion between the two clays and the ashes and the related burning temperature are shown at the end.


Key words: clay, residues, rice husk, structural ceramic.

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