ESTUDO DA VIABILIDADE DA INCORPORAÇÃO DO REJEITO DE ROCHA ORNAMENTAL (RRO) EM BENTONITA PARA PELOTIZAÇÃO DE MINÉRIO DE FERRO

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Verde

Autores

Nogueira, H. (UFCG) ; de Sousa, A. (UEPB) ; de Andrade, A. (UEPB)

Resumo

Objetivou-se verificar o potencial de aproveitamento dos rejeitos de rochas ornamentais (RRO) como insumo para incorporação em blends com bentonita para pelotização de minérios de ferro. As amostras de RRO foram caracterizadas por difração de raios-X e análises térmicas, posteriormente os blends foram caracterizados de acordo com normas específicas a fim de compará-los com as especificações segundo a Companhia Vale do Rio Doce (CVRD). A difratometria de raios-X confirmou a composição típica de rochas silicáticas nos resíduos, já os blends apresentaram tendência à basicidade com o aumento da incorporação de RRO, assim como uma diminuição da umidade e aumento da granulometria, dessa forma, a melhor performance foi observada na incorporação com 30% de RRO.

Palavras chaves

Resíduo mineral.; Pelotização.; Gestão ambiental.

Introdução

Ao longo dos últimos anos é possível notar um aumento expressivo na produção e no consumo de rochas ornamentais no mundo. O Brasil, por sua vez, situa-se entre os maiores produtores mundiais com grande e indiscutível importância no setor econômico, mas, como toda atividade mineradora, apresenta grande potencial de causar impactos ambientais indesejáveis. Os impactos causados pelo setor de rochas ornamentais são gerados desde a pesquisa mineral até o corte de blocos e polimento de chapas, classificando-se também quanto à sua natureza, seja de ordem social, econômica ou civil (CALMON, SILVA; 2016). Nesse setor existe uma significativa preocupação com os aspectos da poluição e da quantidade de rejeitos que existe ao fim de cada processo. A composição dos resíduos gerados varia conforme à serraria de origem, à composição da rocha beneficiada, podendo ser granitos, mármores ou granitos com mármores, e ainda o processo utilizado na serragem, teares diamantados ou tradicionais, que influenciará no aumento dos teores de ferro e cal. Desses rejeitos, aqueles gerados nas serrarias, são constituídos, basicamente, de finos das rochas que são serradas e água, podendo ter outros contaminantes como ferro e cal. O efluente gerado em teares convencionais é a chamada lama abrasiva, contendo alto teor de ferro, devido ao uso da granalha de ferro ou aço, usada na serragem dos blocos de granito (BABISK, 2009; CAMPOS et al., 2009). Dentre os variados resíduos, o principal impacto negativo no desdobramento de granitos é a geração dessa lama abrasiva, a sua composição aliada ao descarte no meio ambiente gera preocupações relacionadas aos impactos ambientais, o que mostra a necessidade de soluções urgentes para diminuição deste problema. A lama provoca impactos consideráveis ao meio ambiente, como: contaminação dos corpos hídricos, colmatação do solo, poluição visual e estética (LEITE, 2010; SANTOS et al., 2010; SOUSA et al., 2009). Algumas serrarias de granitos já possuem estação de tratamento de efluentes, composta basicamente por decantação, onde recebe o efluente com a lama abrasiva para decantação com ou sem auxílio de floculantes e depois os rejeitos decantados são levados para filtro-prensa, que reaproveita a água utilizada no processo, e descarta o restante da lama, que é levada para tanques ou lagos de decantação. A parte líquida da lama evapora ou se infiltra no solo, enquanto a outra parte permanece como umidade nos rejeitos acumulados, sem nenhuma previsão de utilização ou reuso. Esse processo de infiltração da água e sua movimentação no perfil do solo ainda é um assunto desconhecido no caso dos efluentes de lama abrasiva, mas dentre as várias possibilidades esses resíduos podem alterar as condições naturais do subsolo e do lençol de água subterrâneo (CALMON; SILVA, 2006; PREZOTTI, 2003). A industrialização de rochas ornamentais necessita se conscientizar da responsabilidade de fazer mineração autossustentável, embora, a possibilidade de redução dos resíduos gerados nos processos industriais apresente limitações financeiras, técnicas e de mobilidade de adequação de processos para as empresas. Dessa forma, o reaproveitamento apresenta-se como a melhor alternativa no gerenciamento destes resíduos, uma vez que sempre existirão, seja em pequena ou em larga escala (GONÇALVEZ, 2000; PONTES; VIDAL, 2005). Existem estudos para utilização desses rejeitos em materiais alternativos, sendo alguns deles indicando a fabricação de materiais incorporando a lama abrasiva do desdobramento de granitos a novos produtos e processos, como por exemplo, emprego desses rejeitos em produtos para a construção civil (tijolos a base de cimento), em composições de cerâmica vermelha (telhas e tijolos), em artefatos de borracha (sem uso estrutural), na formulação de argamassas industriais, entre outros (BABISK, 2009). As bentonitas, conhecidas por serem utilizadas, dentre outros processos, na pelotização de minério de ferro, são argilas constituídas principalmente do argilomineral montmorilonita, apresentam amplo uso industrial. Sua função é promover uma ligação entre as partículas minerais, conferindo resistência mecânica às pelotas verdes e, após a queima, às calcinadas (HARBEN; KUZVART, 1996; PEREIRA et al., 2014). O desenvolvimento em escala experimental de estudos de viabilidade técnica, tecnológica, econômica e ambiental para aplicação dos rejeitos provenientes do desdobramento de rochas ornamentais (RRO) como matéria-prima na obtenção de blends de bentonita para a pelotização dos minérios de ferro tem como finalidade contribuir efetivamente com a mitigação dos impactos e passivos ambientais ao possibilitar vias alternativas para agregar valor aos rejeitos industriais.

Material e métodos

As amostras de RRO foram caracterizadas quanto a granulometria, análise térmica e difração de raios-X. As amostras coletadas na forma de polpa foram submetidas à secagem em estufa a 110°C e quarteamento, em seguida foram moídas até atingir uma granulometria de 0,074mm para, finalmente, serem armazenadas e etiquetadas. Ensaios realizados no Laboratório de Ensaios de Materiais do Centro de Tecnologias do Gás (LABEMAT/CTGÁS) em Natal-RN. Para identificação da mineralogia da amostra, realizou-se a análise de difração de raios-X, a identificação das fases se deu por comparação entre o resultado obtido e cartas cristalográficas cadastradas no banco de dados do ICDD (International Centre for Diffraction Data). O equipamento utilizado foi XRD-6000 de marca Shimadzu. Já para a análise térmica, o equipamento utilizado foi TGA-51H de marca Shimadzu, com faixa de temperatura variando da temperatura ambiente à 1000ºC e taxa de aquecimento de 10ºC/min. A fim de caracterizar o blends, preparou-se 3 diferentes incorporações de massa total 100g, com composições de 10%, 20% e 30% de massa de RRO em bentonita. A amostra de RRO foi adicionada à argila do tipo BOFE já ativada e moída, após a pulverização, foram misturadas manualmente, assim, o blend, foi submetido à secagem em estufa à 110ºC e peneiramento em malha 0,074mm. Análises realizadas no Laboratório de Tecnologia Química (LETEQ) na Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Realizou-se a determinação valores de pH, umidade e granulometria das amostras. Todos os ensaios foram realizados em triplicatas e foram consideradas as médias aritméticas dos resultados para comparação com as especificações segundo a Companhia da Vale do Rio Doce (CVRD) para bentonita de alta sílica, apresentadas por Luz e Oliveira (2008). Para medir o pH da amostra, foi necessário a solubilização segundo a NBR 10006/2004. Pesou-se 20g da amostra seca, adicionou-se 100mL de água destilada, com auxílio de um agitador mecânico a amostra foi agitada em baixa rotação durante 5 minutos. A amostra foi deixada em repouso por sete dias à temperatura ambiente, logo após, filtrou-se a vácuo e mediu-se o pH. A análise do teor de umidade foi realizada em conformidade com a norma CEMP 105. Foi pesado 10g da amostra (Mu), em seguida, colocada na estufa a 120ºC durante vinte e quatro horas. Logo após colocou-se no dessecador cerca de 30 minutos e assim pesou-se a amostra (Ms). Os cálculos foram realizados utilizando a Equação (1). "%U="(Mu-Ms)"÷Ms"×100" (1) Para a análise granulométrica, de acordo com a norma CEMP 109, realizou-se a homogeneização e pulverização de toda a composição. Pesou-se 10g do composto, logo após colocou-se toda a amostra em uma peneira de malha #200 (0,074mm) e peneirou-se por 15 minutos, pesando o passante logo em seguida.

Resultado e discussão

O resultado da análise mineralógica com identificação de fases da amostra de RRO, apresentada na Figura 1 através das curvas obtidas, aponta a constituição básica do RRO composta pelos minerais quartzo, biotita e ainda uma ligeira presença de anortita, o que caracteriza uma rocha silicática, como esperado. O pico expressivo do quartzo indica que sua presença na amostra é resultado da serragem do bloco de pedra, resultando em um resíduo mineral, conhecido como pó de pedra, que estará presente no RRO. Assim como o quartzo, os traços de anortita estão presentes em consequência da etapa de serragem. No caso da biotita, que apresenta outro pico expressivo, sua presença se dá pelo fato de ser um mineral comum da classe dos silicatos, subclasse dos filossilicatos, grupo das micas (presente na formação dos granitos) e subgrupo ferromagnesianas que, forma uma série com o mineral flogopita, que contem na sua composição potássio, magnésio, ferro e alumínio. A Figura 2 mostra as curvas obtidas das análises termogravimétricas e termodiferencial das amostras, respectivamente. A avaliação térmica indicou uma pequena variação de massa para a amostra de RRO, contudo, ainda é possível notar uma significativa perda de massa explicada provavelmente pela presença de hidroxilas contidas no mineral biotita, visto que nos outros minerais identificados não consta a presença de carbonatos nem de compostos voláteis (para temperaturas abaixo de 1000ºC). Em relação à caracterização dos blends, os valores de pH para as amostras analisadas evidenciam um aumento no pH proporcionado pela adição de RRO à argila bentonita tipo BOFE, a amostra com 10% de incorporação apresentou pH 9,02, para 20% de incorporação o pH foi de 9,08 e, finalmente, para 30% de incorporação obteve-se um pH 9,19. Logo, pode-se concluir que o RRO apresenta um caráter básico maior que o da bentonita. Sendo assim, a amostra com 30% de RRO foi considerado o experimento que mais se aproxima das condições ideais exigidas nas especificações, onde espera-se um valor mínimo de 9,5. Para a análise de umidade, obteve-se 12,65%, 10,89% e 9,78% para 10%, 20% e 30% de RRO incorporado, respectivamente. Nota-se que o teor de umidade apresentou um comportamento inversamente proporcional à adição da lama, quanto maior a quantidade adicionada à bentonita, menor a umidade da amostra, o que não desqualifica as amostras em relação ao esperado nas especificações já é determinado apenas um valor máximo de 12% para esse parâmetro, é importante ressaltar a influência das condições de armazenamento nesses resultados, especialmente na amostra com 10% de RRO, que apresentou-se ligeiramente acima do esperado. Com base na análise granulométrica, pode-se afirmar que todos os experimentos feitos com os blends encontraram-se dentro dos padrões segundo as exigências da CVRD, apresentadas por Luz e Oliveira (2008), que determina um valor máximo de 15%. Os valores obtidos foram 12,63% para 10% de RRO incorporando em bentonita, 13,49% para 20% de RRO e 15,01% para 30% de RRO.

Difratograma de raios-X da amostra de RRO.


Curvas TG e DrTG da amostra de RRO e curva DTA da amostra de RRO.

Conclusões

Com base nos resultados obtidos para as análises realizadas com a incorporação em argila bentonita do rejeito de rocha ornamental (RRO) proveniente das empresas de desdobramento de granito do Estado da Paraíba, visando a viabilização da utilização das incorporações no processo de pelotização de minério de ferro, conclui-se que o difratograma de raios-X confirmou a expressiva presença de quartzo decorrente do processamento de serragem dos blocos. Na análise térmica, as amostras apresentaram uma pequena, mas significativa perda de massa devido a presença de hidroxilas provenientes da mica. Os resultados alcançados com a caracterização dos blends em comparação com as especificações determinadas pela Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) mostrou que a incorporação com 30% de RRO apresentou uma maior conformidade com os valores exigidos, ainda pode-se dizer que o pH apresentou caráter básico, ficando dentro do esperado devido à natureza da rocha e adição de aditivos químicos como a cal, durante o estágio de corte da rocha ornamental. A análise de umidade mostrou que nem toda a água do beneficiamento de rochas ornamentais evapora-se ou infiltra-se no solo após o descarte do resíduo.

Agradecimentos

Ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pela bolsa de estudos e auxílio financeiro que possibilitou a realização desse trabalho e a operacionalização do estudo.

Referências

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