DESENVOLVIMENTO DE COMPÓSITOS GEOPOLIMÉRICOS COM APROVEITAMENTO DE REJEITO DE MINERAÇÃO DE FERRO

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Nascimento, S.M.O. (UFMG) ; Pereira, Y.S. (CDTN) ; Santos, A.M.M. (CDTN) ; Lameiras, F.S. (CDTN)

Resumo

O desenvolvimento de compósitos geopoliméricos para aplicações na construção civil é uma excelente alternativa para o reaproveitamento de rejeitos de minério de ferro. Compósitos foram obtidos por meio de reações entre metacaulinita, silicato de sódio e NaOH, com incorporação de várias frações de rejeito (40,50,60,65 e 70% m/m). As amostras foram caracterizadas por inspeção visual e resistência à compressão. Aplicando o método estatístico de Tukey nos valores médios de resistência à compressão, não observou-se diferenças significativas nas amostras com tempo de cura de 7 dias incorporadas com 50, 60 e 65% de rejeito, e nem para as incorporadas com 40 e 65% de rejeito com 28 dias de cura. Todos os corpos de prova ficaram íntegros com alguns evidenciando maior porosidade.

Palavras chaves

geopolímero; rejeito de mineração; compósito

Introdução

A mineração é uma atividade de suma importância para o Brasil em termos econômicos e, consequentemente, sociais. Cerca de 5% do PIB nacional (LOPES, 2014) é proveniente desse ramo industrial. Isso ocorre pois o solo brasileiro tem características peculiares e ricas que tornam o mercado brasileiro competitivo em relação aos países desenvolvidos. Assim, a mineração é grande fonte de renda e equilibra os índices de crescimento do país em grau bastante significativo. Apesar de ser extremamente importante, a atividade mineradora também possui seu lado negativo. Os rejeitos provenientes da mineração configuram um enorme problema ambiental da atualidade no Brasil, visto que os resíduos são cumulativos (PRIMI, 2015). Uma solução para o problema descrito acima é o reaproveitamento de rejeitos. Uma maneira de utilização dos resíduos é a obtenção de compósitos com geopolímeros para uso na construção civil. Baseando-se na experiência do CDTN (MELO, 2012) espera-se agregar até 70% em massa de rejeito de mineração no geopolímero devido à sua rede cristalina formada de alumino-silicatos (PEREIRA, 2011) que possibilita agregar partículas de granulometria bem pequena. Neste trabalho, foram obtidos compósitos de diferentes composições de incorporação de até 70% de rejeito proveniente do processo de beneficiamento de minério de ferro cedido pela empresa Samarco Mineração S.A. As amostras foram caracterizadas por inspeção visual e ensaio mecânico de resistência à compressão.

Material e métodos

Os materiais utilizados foram caulim técnico, silicato de sódio industrial, lentilhas de hidróxido de sódio, água e rejeito. Os compósitos geopoliméricos foram preparados a partir da mistura com metacaulinita, silicato de sódio líquido, solução 10M de hidróxido de sódio e rejeito arenoso de mineração de ferro. Os percentuais em massa de incorporação de rejeito foram de 40, 50, 60, 65 e 70 e para cada percentual foram produzidas três réplicas. Cada mistura, após o processo manual de homogeneização, foi vertida em molde cilíndrico de Teflon®. Em seguida, as amostras foram deixadas à temperatura ambiente para tempos de cura de 7 e 28 dias. O caulim foi calcinado a 800 ºC por 2 horas em forno tipo mufla e sua transformação em metacaulinita foi verificada por difratometria de raios X (DRX), equipamento RIGAKU e modelo D\MAX ULTIMA. Cada corpo de prova foi caracterizado por inspeção visual, para verificação da integridade física, presença de trincas, poros e outras imperfeições, e por ensaios mecânicos de resistência à compressão utilizando-se prensa manual da marca EMIC, modelo PCM 100/20 baseando-se na norma ABNT NBR 15270- 1:2017. Foram realizados um total 30 ensaios de compressão. Após a realização de todos os ensaios de resistência à compressão foi aplicado o método estatístico de Tukey, com nível de confiança de 90%, nos valores médios dos ensaios.

Resultado e discussão

Na análise de inspeção visual, observou-se presença de pequenos poros na superfície de todas as amostras e de pequenas trincas em algumas amostras. Os resultados dos ensaios mecânicos de resistência à compressão está listado na Tabela 1. Observa-se, nestas tabelas que os valores de resistência à compressão estão superiores ao valor previsto em norma (NBR 6460:1983) para tijolos maciços (4MPa). Por meio de análise estatística com uso do método de Tukey observou-se que para os percentuais de 50, 60 e 65% de rejeito, com tempo de cura de 7 dias, não houveram diferenças significativas nos resultados das médias para o ensaio de resistência à compressão. Os percentuais de rejeito que apresentaram diferenças significativas foram os de 40 e 70%. De maneira similar, a análise estatística para as amostras com tempo de cura de 28 dias não apresentaram diferenças significativas de médias para os percentuais de 40, 50, 60 e 65% de rejeito, sendo que apenas para o percentual de 70% houve diferenças consideráveis. Desse modo, é possível que a presença de maior porosidade em algumas amostras tenha contribuído para maior dispersão dos resultados do ensaio de resistência à compressão.

Espectro obtido por meio de DRX que tem características de material amorfo que comprova a transformação do Caulim técnico em metacaulinita.


Tabela de resultados do ensaio mecânico de resistência à compressão com tempo de cura de 7 e 28 dias.

Conclusões

A análise de inspeção visual foi satisfatória para todas as amostras. Os resultados de resistência à compressão obtidos para compósitos com 50, 60 e 65% de rejeito, em massa, com tempo de cura de 7 dias e, para compósitos de 40, 50, 60 e 65% de rejeito, em massa, com tempo de cura de 28 dias são compatíveis com o valor recomendado por norma, por exemplo, para tijolos maciços (4MPa), resultados bem promissores para aplicações na área de construção civil.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) pelo apoio financeiro.

Referências

• Lopes, Marcos. Mineração no Brasil atual e sua influência na economia nacional. Disponível em https://tecnicoemineracao.com.br/mineracao-brasil-atual-e-sua-influencia-na-economia-nacional/ Acesso em: 16 de julho de 2018.
• Melo, V. A. R. Utilização do resíduo gerado na exploração do itabirito em substituição ao agregado miúdo natural para preparação de argamassa de cimento Portland. Dissertação de mestrado. REDEMAT/UFOP. March 2012. BH/MG, 73p. Disponível em: http://www.redemat.ufop.br/arquivos/dissertacoes/2012/UtilizacaoResiduo.rar. Acesso em 19 de Julho de 2018.
• Pereira Júnior, S. S. Desenvolvimento de argamassas contendo resíduos arenosos de mineração e estudo de suas propriedades visando a sua utilização. Dissertação de mestrado. Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais. CDTN/CNEN. Março, 2011. BH/MG. 145p. Disponível em: www.bdtd.cdtn.br/tde_busca/ProcessaArquivo.php?codArquivo=142 Acesso em: 18 de Julho de 2018.

• Primi, Lilian. Rejeitos de mineração são “problema crônico”. Disponível em: http://www.carosamigos.com.br/index.php/cotidiano/5631-rejeitos-de-mineracao-sao-problema-cronico Acesso em: 17 de julho de 2018.