ÁREA: Ambiental

TÍTULO: Aplicação de resíduos gerados no beneficiamento do Mármore Bege Bahia como carga no setor polimérico

AUTORES: Ribeiro, R.C. (CETEM) ; Oliveira, M. (INT) ; Wilson Hollanda Vidal, F. (CETEM) ; Arruda, C. (CETEM)

RESUMO: Os resíduos de serrarias do mármore bege Bahia apresentam, geralmente, granulometria ultrafina e baixos teores de ferro e sílica, caracterizando-o com elevado potencial para aplicação como carga mineral, uma vez que não há necessidades de altos custos com seu beneficiamento. Baseado nisto, o objetivo deste trabalho foi aplicar esses resíduos como carga em materiais poliméricos. Dessa forma, foram processados compósitos constituídos de polipropileno (PP) e resíduo, que pôde ser incorporado em até 50%, em massa. Foram realizados ensaios mecânicos. Os resultados indicaram que a adição de apenas 20%, em massa, de resíduo foi capaz de reduzir a deformação na ruptura do compósito de 300% para 30% e aumentar a rigidez de 800 MPa para 1300 MPa.

PALAVRAS CHAVES: Marmore Bege Bahia; Compósitos poliméricos; resíduos de rochas

INTRODUÇÃO: O mármore bege Bahia, como é conhecido comercialmente no setor de rochas ornamentais, é uma rocha calcária abundante na região do rio Salitre, que é tipificada na formação Caatinga, de ambiente continental, e provém de alterações de calcários de formação salitre [1,2]. A extração desse mármore se concentra no pólo industrial entre as cidades de Ourolândia e Jacobina, e o desdobramento dos blocos ocorre em teares diamantados, além de se observar a utilização de talha-blocos para o aproveitamento de pequenos blocos para produção de ladrilhos [3]. O Brasil é o sexto produtor mundial de rochas ornamentais, com uma produção anual de cerca de oito milhões de toneladas, onde o parque industrial brasileiro é basicamente constituído de aproximadamente 1.600 teares de lâminas convencionais. Atrelada a essa produção observa-se a geração de uma quantidade significativa de resíduos grosseiros (casqueiros e sobras de chapas e ladrilhos) e de resíduos finos na forma de lama, geralmente composta por água, pó de rocha e algum abrasivo (granalha) [4]. No caso do resíduo bege Bahia não são detectados abrasivos visto que o processo é essencialmente em teares diamantados o que facilita sua aplicação como carga mineral [3]. A utilização de cargas minerais na indústria polimérica tem como objetivo a redução de custos para o setor, pois elas preenchem vazios de plásticos e borrachas, tornando viável sua produção. Com o aprimoramento do uso dessas técnicas, pode-se observar que, mais do que o simples enchimento, as cargas possibilitariam mudanças importantes nas propriedades dos materiais poliméricos, como o controle de densidade, melhoria nos efeitos óticos, controle da expansão térmica, retardamento de chama, modificações no que se refere às propriedades de condutividade térmica e elétrica.

MATERIAL E MÉTODOS: Origem dos Materiais: O PP apresenta índice de fluidez 2,16 Kg/230ºC e densidade aparente de 0,903 g/cm³ e foi fornecido pelo Instituto Nacional de Tecnologia - INT. Já o resíduo é oriundo da lavra do mármore bege Bahia, da cidade de Ourolândia – BA, que foi peneirado até a obtenção de uma granulometria < 0,037 mm. Análise Química do Resíduo: A determinação da composição do resíduo foi realizada por FRX e DRX pela coordenação de análises minerais (COAM) do CETEM. Processamento do Compósito: O processamento dos compósitos foi realizado por meio da extrusora dupla-rosca, utilizando-se uma velocidade de 200 r.p.m., com zonas de temperaturas compreendidas entre 165ºC e 230ºC. Os teores de resíduo utilizados foram: 0%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40% e 50%, em massa. Na Tabela 1 encontram-se as composições e nomenclaturas de cada um dos compósitos processados. Realização de Ensaios de Caracterização dos Compósitos Determinação da Densidade Aparente; A densidade aparente dos compósitos foi determinada segundo a norma ABNT 08/98. Propriedades Mecânicas As propriedades mecânicas do compósito fora determinadas por meio do ensaio de tração. O ensaio foi realizado de acordo com a norma ASTM D 638, a temperatura de 23 ºC e velocidade de 50mm/min.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Processamento: A Fig. 1 apresenta os perfis obtidos no processamento onde se verificou a adição de até 50%, em massa, do resíduo.A análise química indicou que o principal elemento do resíduo é o cálcio (48,85%), e que os teores de sílica (5,13%) e óxidos de ferro (0,34%) são extremamente baixos. Na Fig. 2 estão apresentados os resultados de densidade aparente. Os valores de densidade aparente determinados para o PP puro foi 0,9 g/mL e após a adição de 20% em massa de resíduo houve um aumento considerável, chegando-se a valores em torno de 1,7 g/mL. Na Fig. 3 verifica-se que o aumento do percentual de carga mineral na matriz polimérica é capaz de diminuir a tensão de escoamento, indicando que a presença dessa carga é responsável em fazer com que os compósitos suportem menos tensão no escoamento, como se observa nos compósitos BB002 à BB 006, onde o limite de escoamento diminui de 32 MPa para 26 MPa.Na Fig. 4 observa-se que a deformação na ruptura do polipropileno isento de carga mineral é alta, chegando-se a valores em torno de 300% para o BB001 e 350% para o BB007. Verifica-se também que a adição do resíduo é responsável pela estabilização mecânica do material, uma vez que a deformação diminui gradativamente, chegando-se a valores em torno de 10% para os compósitos que apresentavam 50%, em massa de resíduo, que são BB006 e BB012. Na Fig. 5 pode-se verificar o módulo de elasticidade dos compósitos, onde verifica-se que os materiais de polipropileno isentos de carga mineral apresentam os menores valores de módulo de elasticidade, em torno de 800MPa, e que a adição de carga é capaz de aumentar esse valor para 1300MPa para todos os compósitos, indicando o aumento de rigidez do material sólido.

Tabela e Figura1

Descrição da composição dos compósitos e aspecto final.

Gráficos

Resultados de densidade e mecânicos dos compósitos.

CONCLUSÕES: Pode-se concluir que o resíduo do mármore bege Bahia pode ser utilizado como carga mineral na produção de compósito de polipropileno, chegando-se a 50% em massa, e que o emprego do compatibilizante contribui muito para a melhora do potencial mecânico do material.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] RIBEIRO, A. F. e MAGALHÃES, A. C. F. Caracterização Geológica-Econômico do Mármore Bege Bahia. IV Simpósio de Rochas Ornamentais do Nordeste, Fortaleza – CE, 2003. p. 63-67.
[2] MAGALHÃES, A.C.F. Mármore Bege Bahia: dos tempos pretéritos ao panorama atual. III Congresso Brasileiro de Rochas Ornamentais – VI Simpósio de Rochas Ornamentais do Nordeste, Natal-RN, 2008.
[3] VIDAL, F. W. H., RIBEIRO, L. D., ALVES, E., BARRETO, E., PINHO, R., Apoio técnico ao arranjo produtivo do mármore bege-Bahia. Relatório de Andamento de Realizações, Salvador – BA, 2009.
[4] SILVA, S. A. C., Caracterização do Resíduo da Serragem de Blocos de Granito: Estudo do Potencial de Aplicação na Fabricação de Argamassa de Assentamento e de Tijolos de Solo-Cimento. Dissertação (Mestrado) – Engenharia Ambiental, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, ES. 1998.
[5] LIMA, A. B. T., Aplicações de Cargas Minerais em polímeros. Dissertação (Mestrado) - Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo, Universidade de São Paulo, São Paulo (Brasil). 2007.