3.8.2.1 Difração de raios X
Figura 87: Difratogramas dos resíduos de gesso antes e após a lixiviação com água.
O gesso da construção civil é composto por uma mistura de sulfato de cálcio dihidratado (CaSO4.2H2O) e hemi-hidratado (CaSO4.0,5H2O). A água solubiliza,
Página | 126 principalmente, o CaSO4.0,5H2O durante a lixiviação, porque ele é mais solúvel e
menos estável do que o CaSO4.2H2O. Logo, há um aumento da concentração de
CaSO4.2H2O no resíduo (CALMANOVICI et al., 1993). O resíduo de fosfogesso é
composto por sulfato de cálcio dihidratado e hidrogenofosfato de cálcio dihidratado (CaHPO4.2H2O). A água solubiliza, principalmente, o CaHPO4.2H2O durante a
lixiviação, o que provoca a redução do pH. Comparando-se os três resíduos de gesso, o fosfogesso é o que apresenta a menor extração de íons cálcio (Tabela 13), devido a sua menor concentração de CaSO4.0,5H2O. O resíduo de gesso FGD é composto
por uma mistura de sulfato de cálcio dihidratado e hemi-hidratado, além de hidróxido de magnésio. A água solubiliza, principalmente, o CaSO4.0,5H2O durante a lixiviação
e uma pequena parte do hidróxido de magnésio. Como o gesso FGD possui a maior concentração de CaSO4.0,5H2O, ele apresenta a maior extração de íons cálcio na
lixiviação. Ele também libera a maior quantidade de íons magnésio e eleva o pH da água, devido à solubilização parcial de hidróxido de magnésio do resíduo (Tabela 13). Tabela 13: Características da solução após a lixiviação de resíduos de gesso com água.
Parâmetros Gesso da
construção civil Fosfogesso Gesso FGD Concentração de Ca2+ (mg L-1) 850 610 1140 Concentração de Mg2+ (mg L-1) 50 30 110 pH 7,60 3,94 8,28 3.8.2.2 Fluorescência de raios X
Tabela 14: Composição química dos resíduos de gesso determinada por fluorescência de raios X.
Concentração Tipos de resíduos de gesso Gesso da construção civil Fosfogesso Gesso FGD CaO 41,8 39,7 30,1 SO3 56,5 53,4 40,9 MgO 0,0 0,0 24,6 P2O5 1,1 2,7 0,5 SiO2 0,4 2,2 1,1 SrO 0,1 0,7 0,1 Fe2O3 0,1 0,8 0,0 Al2O3 0,0 0,4 0,0 ZnO 0,0 0,0 1,4 MnO 0,0 0,0 1,3
Página | 127 De acordo com a Tabela 14, o resíduo de gesso da construção civil apresenta a maior concentração de cálcio e enxofre, logo, é aquele que apresenta a maior concentração de CaSO4.2H2O. O resíduo de fosfogesso apresenta a maior
concentração de fósforo, sílica, ferro e alumínio, porque estes elementos são provenientes dos minerais contidos nas rochas fosfáticas usadas na extração de ácido fosfórico (seção 1.3.8.3). O resíduo de gesso FGD apresenta uma concentração elevada de magnésio, porque óxido de magnésio foi usado na dessulfurização dos gases de uma indústria produtora de zinco. A presença de zinco e manganês no resíduo pode ser atribuída à emissão destes elementos nos gases da indústria.
3.8.2.3 Espectroscopia de Infravermelho
Figura 88: Espectros de infravermelho dos resíduos de gesso antes e após a lixiviação com água.
O sulfato de cálcio dihidratado (CaSO4.2H2O) apresenta a banda em 3540
cm-1 atribuída ao modo 3 estiramento O-H da H2O e 3404 cm-1 atribuídaao modo 1
estiramento O-H da H2O. O sulfato de cálcio hemihidratado (CaSO4.0,5H2O)
apresenta as mesmas bandas, porém em maiores frequências, devido à menor quantidade de ligações de hidrôgenio entre as moléculas de água do cristal. Elas ocorrem em 3600 cm-1 e 3550 cm-1, respectivamente. O sulfato de cálcio dihidratado
(CaSO4.2H2O) também apresenta as bandas em 1680 cm-1 e 1620 cm-1 atribuídas ao
modo 2 dedeformação da H2O. A primeira está relacionada à água fortemente ligada
Página | 128 sulfato (Figura 89). O sulfato de cálcio hemihidratado apresenta somente a banda em 1620 cm-1 atribuída ao modo 2 dedeformação da H2O.
Ca O H H O H H O O S O O 2+ 2-
Figura 89: Representação da unidade básica do sulfato de cálcio dihidratado
O sulfato de cálcio dihidratado apresenta a banda em 1143 cm-1 atribuída ao
modo 3 de estiramento assimétrico do SO42-. O sulfato de cálcio hemihidratado
apresenta três bandas em 1195 cm-1, 1110 cm-1 e 1080 cm-1 relacionadas ao mesmo
modo de transição vibracional. O sulfato de cálcio dihidratado apresenta as bandas em 660 cm-1 e 600 cm-1, que correspondem a um sinal dupleto atribuído ao modo 4
de deformação assimétrica do SO42-. O sulfato de cálcio hemihidratado apresenta as
bandas em 650 cm-1 e 580 cm-1 relacionadas ao mesmo modo de transição
vibracional. A banda em 1008 cm-1 é atribuída ao modo 1 de estiramento simétrico do
SO42- e a banda em 452 cm-1 é atribuída ao modo 2 de deformação simétrica do SO42-
para o sulfato de cálcio dihidratado (ANBALAGAN et al., 2009; MANDAL e MANDAL, 2002).
Analisando-se o espectro de infravermelho do resíduo de gesso da construção civil antes e após a lixiviação com água, pode-se concluir que houve uma solubilização parcial do sulfato de cálcio hemihidratado e aumento da concentração de sulfato de cálcio diihidratado no resíduo. O espectro de infravermelho do resíduo de gesso FGD demonstra que, além de sulfato de cálcio, há a presença de hidróxido de magnésio, que não é totalmente solubilizado pela lixiviação com água. Isto é evidenciado pela banda fina e intensa em 3698 cm-1 atribuída ao modo de estiramento O-H (FROST e
KLOPROGGE, 1999; HASE e DE OLIVEIRA, 2001). As bandas intensas em 1484 cm- 1, 876 cm-1 e 856 cm-1 no resíduo de gesso FGD após a lixiviação com água, podem
indicar a presença de carbonato de cálcio precipitado na solução, devido a absorção de CO2 atmosférico pela solução alcalina (Tabela 13). O espectro de infravermelho do
resíduo de fosfogesso antes e após a lixiviação com água, não apresenta as bandas relacionadas as transições dos modos vibracionais do CaHPO4.2H2O identificado por
difração de raios X (XU et al., 1999; TORTET et al., 1997). Logo, pode-se concluir que a concentração desta substância é baixa no resíduo de fosfogesso (aproximadamente 5 %).
Página | 129 3.8.2.4 Análise térmica
Figura 90: Análise térmica dos resíduos de gesso.
A análise térmica dos resíduos de gesso mostra que a sua composição não é fortemente influenciada pela lixiviação com água. Os resultados são idênticos para as amostras antes e após a lixiviação com água, por isso somente as primeiras foram apresentadas na Figura 90.
Os resíduos de gesso apresentaram uma perda de massa em torno de 7 % até 150 °C. Este evento é endotérmico e registrado por um pico na curva DTA em torno de 124 °C, e pode ser proveniente da desidratação de CaSO4.2H2O ou CaSO4.0,5H2O
dos resíduos, segundo as equações 52 e 53 (TYDLITÁT et al., 2012; LÓPEZ- BECEIRO et al., 2012; BADENS et al., 1998):
CaSO4.2H2O (s) CaSO4.0,5H2O (s) + 1,5 H2O (g) Eq. 52
CaSO4.0,5H2O (s) CaSO4(s) + 0,5 H2O (l) Eq. 53
Como a perda de massa total do CaSO4.2H2O pode chegar a 21 % e do
CaSO4.0,5H2O pode chegar a 6 %, pode-se concluir, baseando-se também nas
análises de espectroscopia no infravermelho e difração de raios X, que os resíduos de gesso são formados por uma mistura de CaSO4.2H2O, CaSO4.0,5H2O e CaSO4. A
análise térmica do fosfogesso confirma a análise de espectroscopia de infravermelho, concluindo-se que a quantidade de CaHPO4.2H2O é baixa no resíduo, uma vez que a
perda de água em temperaturas menores que 300 °C para esta substância é de aproximadamente 22 % (DOSEN e GIESE, 2011).
O resíduo de gesso FGD apresenta a perda de massa até 150 °C, característica das desidratações dos sulfatos de cálcio hidratados e também uma perda de massa
Página | 130 entre 300 °C e 400 °C, característica da desidratação do hidróxido de magnésio (LOU et al., 2011; VAN DER MERWE e STRYDOM, 2004). Portanto, de acordo com a perda de massa teórica do Mg(OH)2 entre 300 °C e 400 °C, pode-se concluir que o resíduo
FGD possui aproximadamente 22 % de Mg(OH)2. Esta quantidade se eleva para 29
% após a lixiviação com água, uma vez que a solubilidade do Mg(OH)2 em água é
muito baixa (0,001 g/100 g de água a 18 °C) (VOGEL, 1981).