Tensão de Ruptura à Flexão

A resistência mecânica avaliada através da Tensão de Resistência a Flexão, depende da distribuição granulométrica e da composição mineralógica da massa cerâmica (SANTOS, 1989). Além de estar intrinsicamente relacionada ao aumento da temperatura de queima, devido à maior densificação da peça (CALDAS, 2012).

A Figura 16 apresenta a TRF dos corpos de prova em função do teor de resíduo de FGD adicionado e temperatura de queima. Segundo Santos (1989), a Tensão de Ruptura à Flexão mínima da massa deve ser de cerca de 2,0 MPa para tijolos de alvenaria ou maciços, 5,4 MPa para tijolos vazados e 6,4 MPa para telhas.

Figura 16 - Tensão de Ruptura à Flexão (MPa) em função dos percentuais de resíduo de FGD.

Fonte: A autora (2022)

Com os resultados, observou-se que se comprovou o aumento do potencial da resistência à flexão ao se utilizar o ciclo de queima com maior temperatura. É possível avaliar também que houve uma baixa na TRF com 5% de resíduo em ambas as temperaturas de queima, podendo ser explicado pela alto valor encontrado para Absorção de Água e baixa Retração Linear de Queima nesta formulação, significando baixa densificação e, consequentemente, maior porosidade. Os resultados de 1,0 e 1,5 MPa para as temperaturas de 850 e 950 ºC respectivamente, estão abaixo do limite mínimo estabelecido tanto para telhas quanto para tijolos e, portanto, não são recomendados para tal uso.

Em contrapartida, com adições de 10 % de resíduo de FGD, em ambas as temperaturas, ocorreu um aumento significativo no valor da Tensão de Ruptura à Flexão, sendo este o máximo encontrado dentre as quatro formulações produzidas com o resíduo. É notório um decaimento desta propriedade com incorporações maiores de resíduo, pois, como ocorre liberação de gases provenientes da decomposição do CaSO3 e CaSO4 presente na mineralogia do resíduo e observado nos resultados de AA, PF e RLQ, ocasiona em uma maior porosidade e, consequentemente, maior fragilidade. Apenas os corpos de prova com teores igual ou superior a 10 % de pó de FGD atendem aos valores referenciais de Santos (1989).

De modo geral, a adição do resíduo atuou na melhora significativa da resistência mecânica da massa cerâmica, possivelmente devido a uma combinação de fatores como, a redução da perda de massa durante a queima, o aumento da densificação e de empacotamento dos corpos de prova.

6 CONCLUSÃO

Foi possível analisar através deste trabalho que as matérias-primas, argila e resíduo de FGD, apresentaram atributos que se complementam. A argila utilizada é constituída por SiO2 e Al2O3, caracteristicamente caulinítica, sendo comprovado através da análise mineralógica onde as principais fases encontradas foram Caulinita, Alita e Quartzo. A argila também fornecia baixa quantidade de óxidos fundentes, indo em contrapartida com o encontrado no resíduo de FGD, onde essa característica foi elevada. O resíduo derivado da dessulfuração dos gases de combustão de coqueria (FGD) mostra, além de alta quantidade de óxidos fundentes, grande teor de SO3, devido à absorção de enxofre através do CaO que também foi identificado em quantidade considerável na matéria-prima. As principais fases mineralógicas encontradas no resíduo foram CaSO3.0,5(H2O) e CaSO4.0,5(H2O).

A granulometria do pó de FGD mostrou ser majoritariamente maior que 20 μm, fornecendo uma maior “fração areia” para a argila que possui maior fração argilosa, garantindo maior empacotamento durante a prensagem. Em quesito de plasticidade, o resíduo mostrou-se não plástico enquanto a argila pura apresentou-se o contrário.

Foi observado uma redução do limite de plasticidade com até 10 % de resíduo adicionado e um aumento do LP acima deste teor. Todas as formulações ficaram dentro dos limites especificados.

Avaliando a incorporação do resíduo em diversos teores no corpo de prova, conclui-se que, acima de 5 %, existe a tendencia de aumento da Retração Linear de Queima, sendo esta potencializada quando a sinterização foi realizada em 950 ºC. A formulação com 30 % de pó de FGD foi a que apresentou maior valor desta propriedade e a com 5 % a 850 º C a de menor valor, devido à pouca densificação.

Quanto à absorção de água, houve uma redução com o aumento do teor de resíduo pelo benefício da adição de óxidos fundentes que melhora a densificação das peças. A propriedade de Perda ao Fogo também é proporcional ao teor de resíduo de FGD presente, sendo crescente para ambas as temperaturas e maior para as formulações com o ciclo de queima de 950 ºC.

A massa de cerâmica vermelha com adição de resíduo atuou na melhora significativa da resistência mecânica, salvo uma baixa na TRF com 5 % de pó de FGD em ambas

as temperaturas de queima, devido à baixa densificação. Entretanto, com 10 %, em ambas as temperaturas, houve um acréscimo significativo no valor da Tensão de Ruptura à Flexão e um decaimento gradual com adições maiores em decorrência à liberação de gases. Apenas os corpos de prova acima de 10 % de resíduo atenderam o limite estabelecido por Santos (1989).

Após a observação e análise dos resultados das propriedades físico-mecânicas dos corpos de prova sinterizados a 850 e 950 ºC em diferentes formulações de massa cerâmica, pôde-se observar, de modo geral, que as misturas que apresentaram as melhores propriedades foram as com teores de resíduo de resíduo de FGD de 10, 20 e 30 % (F10, F20 e F30), principalmente por atenderem à maioria dos limites especificados nas normas vigentes e também referências apresentadas durante as discussões do trabalho. Porém, destaca-se a formulação com 20 % de resíduo por apresentar melhor combinação em propriedades. A investigação sobre a influência da temperatura de queima mostrou que com maior temperatura ocorre maior densificação das peças devido à maior difusão de partículas.

Dessa forma, comprova-se a viabilidade técnica do uso do resíduo proveniente dos gases de coqueria (FGD) como matéria-prima alternativa na fabricação de produtos de cerâmica vermelha, visto que as propriedades dos corpos de prova com adição de resíduo tornaram-se melhores em quesito aplicação se comparado às formulações sem adição deste. Essa substituição é benéfica tanto do ponto de vista ambiental, pois reduziria a exploração de matéria-prima argilosa, quanto na redução da disposição desse resíduo em aterros.

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