O REJEITO DA INDÚSTRIA DE MÁRMORE E GRANITO: PROBLEMAS E SOLUÇÕES

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PEREIRA, E. B. B.; PEREIRA, M. B. ₁

O REJEITO DA INDÚSTRIA DE MÁRMORE E GRANITO:

PROBLEMAS E SOLUÇÕES

HEITOR FERNANDES MOTHÉ FILHO1 HELENA POLIVANOV2

CHEILA GONÇALVES MOTHÉ3 1- Departamento de Geociências / Instituto de Agronomia / UFRRJ - BR 465, km 7, Seropédica,RJ,Brasil, 23.890-000 2- Dep. de Matemática / UFRRJ moretti@ufrrj.br - BR 465, km 7, Seropédica,RJ,Brasil, 23.890-000

3- Departamento de Processos Orgânicos/EQ, UFRJ, cheila@eq.ufrj.br

ABSTRACT: Marble and granite industries waste: problemas and answers. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Exatas e da Terra, Seropédica, RJ: EDUR, v. 24, nº 1-2, p. 12-27, jan-dez., 2005. Industrialization process has brought about great deterioration in quality of environment. Industries generate huge quantities of residues that may cause environmental pollution. Dimension stone companies produce more than 200,000t per year of solid effluent, not degradable, which is put in decant lagoon or large landfill area. Its composition is mainly of silicates (quartz, plagioclase, orthoclase, and mica), and carbonates (calcite and dolomite). The goals of this research are characterizing the reject, and obtaining ceramic material. For that purpose, analysis by means of: size of grain, chemical, mineralogical, thermal, X-ray diffraction, point load, as well as tests of sintering, absorption of water, relative density, and apparent porosity. The raw materials are rejects from five of Cachoeiro do Itapemiri industries and clays from Itaboraí. Statistic software was used to indicate the best condition for a specific property. The results support that the reject can be used to obtain ceramics.

Key words: Dimension stones, pollution, environment, ceramic.

RESUMO: FILHO, H. F. M. O Rejeito da Indústria de mármore e granito: problemas e soluções. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Exatas e da Terra, Seropédica, RJ: EDUR, v. 24, nº 1-2, p. 12-27, jan-dez., 2005.Os efluentes industriais

podem deteriorar o meio ambiente se as enormes quantidades de rejeitos produzidos forem descartados de forma aleatória na natureza. As companhias de rochas ornamentais geraram cerca de 200.000 toneladas de efluente sólido em 2002, o qual não é degradável, e é descartado em lagoas de decantação ou em aterros. Este rejeito é composto principalmente por silicatos (quartzo, plagioclásio, ortoclásio e mica) e carbonatos (calcitas e dolomita). O objetivo desta pesquisa é caracterizar o rejeito sólido e avaliar a possibilidade de sua utilização na indústria cerâmica como alternativa de descarte do mesmo. Para este propósito foram feitos análises de tamanho de partícula, química, mineralógica, térmica, raios X, point load e testes de sinterização. Completou as análises ensaios de absorção d’água, densidade aparente e porosidade aparente. A matéria prima utilizada, oriunda da cidade de Cachoeiro do Itapemirim, foi misturada com argila da região de Itaboraí. Os resultados indicam que o rejeito pode ser utilizado para obtenção de material cerâmico.

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INTRODUÇÃO

A indústria das Rochas Ornamentais no Estado do Espírito Santo originou-se das marmorarias do final da segunda década do século 20 (Ferreira, 2000), enquanto que as serrarias só foram introduzidas a partir dos anos 50, juntamente com a chegada dos imigrantes italianos. Este setor é caracterizado, desde a sua origem, pelo grande número de micro e pequenas empresas de administração familiar, utilizando mão de obra local e com pouca qualificação(Giaconi, 1998). Atualmente chega a mais de 8.000 o número de empregos diretos gerados na região de Cachoeiro do Itapemirim (Ferreira, op. cit.) e outros 30.000 indiretos. Além da geologia, que foi um dos fatores preponderantes para o início desta atividade na região, contribuiu para o seu desenvolvimento, nas últimas décadas, a legislação estadual, uma boa rede rodo/ ferroviária, infra-estrutura portuária e localização geográfica.

A exploração, explotação e desdobramento de mármores e granitos no Estado do Espírito Santo representam cerca de 40% da produção nacional, entretanto suas reservas, de mármore e granito, correspondem a aproximadamente 10% das reservas do país. O valor da produção brasileira de mármore e granito para 2000 alcançou cerca de U$118.000.000,00, enquanto que o valor da produção deste estado foi de aproximadamente U$30.000.000,00 (DNPM, 2001). O crescimento nacional desta indústria foi constante desde a década de 80 e as projeções para os anos vindouros são também de crescimento (Chiodi Filho & Rodrigues, 2000).

O rejeito gerado pela indústria das rochas ornamentais, cerca de 200.000 t/ ano, pode ser subdividido em grosso e fino. O grosso é constituído de fragmentos maiores que areia fina, incluindo placas defeituosas ou quebradas, pedaços de

rochas e ou minerais e aparas de blocos. O rejeito fino é composto pela lama gerada pelo corte dos blocos, polimento das placas e acabamento das peças (Mothé Filho, 2003). O descarte do rejeito tem sido um problema para as indústrias, pois elas podem ter dificuldades para acondicioná-lo de forma adequada, dependem de ter um local para colocá-lo ou ainda têm de pagar para depositá-lo em terreno alheio. Pagava-se cerca de quinze reais por caminhão de entulho retirado. No passado este rejeito era jogado diretamente nos rios, causando problemas no fluxo hídrico, assoreamento, desoxigenação, turbidez e destruição das condições biológicas naturais. Nos trabalhos de campo foi constatado que o córrego dos Monos, afluente do rio Itapemirim, foi parcialmente soterrado pelos rejeitos descartados em suas margens, enquanto que um pequeno arroio que existia no vale do Morro Grande, foi soterrado.

Equacionar o contínuo desenvolvi-mento do setor, sem que haja um impacto sobre o meio ambiente, é uma prioridade. Dessa forma a reciclagem do rejeito é uma alternativa que possibilita agregar-lhe valor, gerar novos empregos e ajudar a minimizar o problema ambiental. O objetivo deste trabalho é caracterizar o rejeito quanto aos seus aspectos físicos e químicos, seu potencial de poluir o meio ambiente e propor alternativas do seu descarte na natureza. Os ensaios dos materiais cerâmicos desenvolvidos na pesquisa foram ensaiados segundo as normas ABNT NBR 13818, 7171 e MB 67 e 71.

MATERIAIS E MÉTODOS Trabalho de Campo

O trabalho de campo foi dividido em três partes. Na primeira foram pesquisadas cinco marmorarias e ou serrarias, enquanto que na segunda foram

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FILHO, H. F. M.; et al.

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pesquisados o entorno delas e as regiões que as continham. Na terceira parte foram feitas entrevistas com proprietários e funcionários das empresas além de serem visitadas outras serrarias e indústrias cerâmicas da região.

Foram escolhidas cinco “marmo-rarias”, duas pequenas, duas médias e uma de grande porte, no estado do Espírito Santo, com a finalidade de se estudar as formas e locais de descarte do Rejeito da Indústria de Mármore e Granito (RIMG). Foi ainda estabelecido como critério, que uma delas não fosse possuidora da jazida e, desta forma, beneficiasse blocos provenientes de diversas origens; uma que trabalhasse preferencialmente com mármore, uma que beneficiasse essencialmente granito e uma outra que cortasse tanto mármore quanto granito. Uma empresa deveria apenas cortar os blocos, serrar, não fazendo desta forma os beneficiamentos posteriores.

Estes rejeitos podem, inicialmente, serem acondicionado num aterro, lagoa de decantação ou barragem de resíduos até assorear o local, onde é deixado para secar. Havendo necessidade de espaço, ele é transportado para locais mais afastados, até que sejam descartados em uma área teoricamente definitiva.

Outra característica do RIMG é a sua mudança de composição na mesma empresa em função do tempo, bem como entre pequenas empresas, pois ele é fruto do corte e beneficiamento de rochas; logo, se houver mudança nos litotipos de rochas a serem beneficiados, mudará também o resíduo produzido.

Foram coletadas amostras em diversos pontos de cada serraria, de modo a perfazer o somatório total da amostragem em cerca de 50 kg de resíduo por serraria, Tabela 1.

Em cada local pesquisado buscaram-se informações sobre modo operacional e foi feita uma entrevista abrangendo questões sobre condições do mercado, jazidas e perspectivas futura.

Nos caminhamentos próximos e nas regiões das serrarias, foi possível registrar antigos procedimentos de descarte, assoreamento parcial de rio, assorea-mento completo de um córrego, escor-regamento de talude e destruição da flora nativa.

As amostras de argilas foram coletadas no pátio de homogeneização da empresa Tijolar Indústrias Cerâmicas Ltda, localizada no município de Itaboraí, que são de várzea (argila verde) e de barranco (argila vermelha), Rocha & Alves (1994).

Tabela 1: Características dos pontos de coleta de amostragem.

Pontos

Jazida

Rocha

Empresa

Beneficiamento

1 Sim

G & M

Média

Completo

2 Sim

Mármore

Pequena

Completo

3 Não

G & M

Pequena

Primário

4 Sim

G & M

Média

Completo

5 Sim

G & M

Grande

Completo

Obs: G & M = granito e mármore.

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Rev. Un. Rural, Sér. Ci. Exatas e da Terra. Seropédica, RJ, EDUR, v. 24, n. 1-2, jan.- dez., 2005 - p.12-27.

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Trabalhos em Laboratório Análise das Matérias Primas As amostras de argilas e rejeitos foram secas, destorroadas em lençol de borracha, homogeneizada e quarteada. Foi então retirada uma primeira fração que foi seca em estufa a 60ºC, destorroada, homogeneizada e requarteada.

Amostras de rejeito foram analisa-das quanto as suas frações granulomé-tricas, por peneiramento, espectrometria de fluorescência de raios X, análise térmica, difração de raios X e análise petrográfica.

Amostras de argila foram caracterizadas por análise fluorescência e difração de raios X e por análise térmica.

Ensaios Realizados 1 - Análise Granulométrica

Peneiramento: Aparelho Granotest com jogo de peneiras de 0,5; 0,25; 0,125 e 0,053 mm, para a análise convencional, adaptada de Suguio (1973).

2 - Análise Química

As análises de espectrometria de fluorescência de raios X foram realizadas no Laboratório de Fluorescência do Setor de Geologia Regional e Econômica do Departamento de Geologia/UFRJ, em um aparelho da marca Phillips, modelo 1480. 3 - Análise Térmica

Os ensaios de DTA foram realizados nos aparelhos Thermoflex-Rigaku do Laboratório de Raios X e DTA do Setor de Geologia de Engenharia e Ambiental do Departamento de Geologia/ UFRJ, e no equipamento TA

1 - Ensaio de Point Load

O ensaio foi realizado, no Laboratório de Mecânica de Rochas do Setor de Geologia de Engenharia e Ambiental do Departamento de Geologia/UFRJ com o objetivo de determinar a resistência à compressão puntiforme do material estudado podendo ser relacionado com o ensaio de compressão uniaxial. O aparelho utilizado foi da marca Alphageos. 2 - Preparação de Blocos Cerâmicos

I - Molde Cilíndrico

Pesaram-se 16 g de rejeito do ponto 1, passante em 270 Mesh e conformou-se com uma carga aproximada de 1000 kgf.

II - Molde Ortorrômbico

Os corpos de prova ortorrômbicos foram compostos com as argilas de Itaboraí

DTA. Razão de aquecimento 10ºC/min em atmosfera de nitrogênio e ar.

4 - Análise por Difração de Raios X O aparelho usado foi o do Laboratório de Raios X do DG/IGEO, Difratômetro Rigaku-Thermoflex, modelo 2013, contador proporcional, 40kV, 30mA, tubo de cobre, filtro de níquel e velocidade de 1ºC/min.

Preparação dos Corpos de Prova e Materiais Cerâmicos

A conformação dos corpos a verde, pré-aquecimento, foi feita em molde cilíndrico de aço (A) ou em romboédrico de aço (B). O molde cilíndrico tem 3,0 cm de diâmetro e a altura média do corpo de prova de 1,5cm. O molde romboédrico tem dimensões de 6,0 cm x 2,0 cm x 0,5 cm, como estabelecida na literatura (Souza Santos 1989).

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Os corpos de prova ortorrômbicos foram compostos com as argilas de Itaboraí

O ensaio foi realizado, no Laboratório de Mecânica de Rochas do Setor de Geologia de Engenharia e Ambiental do Departamento de Geologia/UFRJ com o objetivo de determinar a resistência à compressão puntiforme do material estudado podendo ser relacionado com o ensaio de compressão uniaxial. O aparelho utilizado foi da marca Alphageos. 2 - Preparação de Blocos Cerâmicos

I - Molde Cilíndrico

Pesaram-se 16 g de rejeito do ponto 1, passante em 270 Mesh e conformou-se com uma carga aproximada de 1000 kgf.

Os corpos de prova ortorrômbicos foram compostos com as argilas de Itaboraí e o rejeito, do ponto 1. As misturas com argilas de Itaboraí foram feitas em proporção peso por peso e teve a argila verde sempre com 50%, enquanto que os teores de rejeito variaram entre 5, 10 e 20%. Conseqüentemente teores de argila vermelha variaram entre 45, 40 e 30%. Foi utilizada a pressão de 250 kgf/cm2 para conformar os corpos de prova.

III - Preparação de Blocos Cerâmicos com Função Estrutural

Os blocos cerâmicos foram obtidos pela adição de 5, 10 e 30% de

rejeito do ponto número 1 a massa cerâmica da Cerâmica Brasilar, de Itaboraí, conformada na própria indústria e seguindo os processos normalmente utilizados pela indústria. Os tijolos após a sinterização apresentaram as seguintes dimensões: 13,5 x 13,5 x 18,5 cm3_.

Ensaios de Sinterização

Os corpos de prova cilíndricos foram sinterizados em forno resistivo, marca EDG, modelo 2000, do Departamento de Processos Inorgânicos da Escola de Química/UFRJ, nas temperaturas de 950, 1000, 1050, 1075, 1090, 1100, 1110, 1125ºC, em um patamar de uma hora e razões de aquecimento de 4, 6, 8, 10 e 12ºC/ min.

Os corpos de prova romboédricos foram sinterizados em forno resistivo no Laboratório de Pós-Graduação do Departamento de Processos Orgânicos da Escola de Química/UFRJ, nas temperaturas de 800, 900, 950, 1000 e 1050ºC, em patamares de uma, duas, três e quatro horas, com uma razão de aquecimento e resfriamento de 10ºC/min e em atmosfera de ar.

Os tijolos estruturais foram sinterizados na empresa Brasilar, seguindo os procedimentos normais da empresa para obtenção de tijolos estruturais comerciais. A temperatura de queima é controlada por um prático, aumentando ou diminuindo a quantidade de gás que esta sendo queimado, em função de sua experiência. Conforme informação verbal na empresa Brasilar a temperatura de queima foi de 950ºC.

O ensaio foi realizado, no Laboratório de Mecânica de Rochas do Setor de Geologia de Engenharia e Ambiental do Departamento de Geologia/UFRJ com o objetivo de determinar a resistência à

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O Rejeito da Indústria de Mármore....

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2 - Preparação de Blocos Cerâmicos I - Molde Cilíndrico

Pesaram-se 16 g de rejeito do ponto 1, passante em 270 Mesh e conformou-se com uma carga aproximada de 1000 kgf.

Os corpos de prova ortorrômbicos foram compostos com as argilas de Itaboraí e o rejeito, do ponto 1. As misturas com argilas de Itaboraí foram feitas em proporção peso por peso e teve a argila verde sempre com 50%, enquanto que os teores de rejeito variaram entre 5, 10 e 20%. Conseqüentemente teores de argila vermelha variaram entre 45, 40 e 30%. Foi utilizada a pressão de 250 kgf/cm2_para conformar os corpos de prova.

III - Preparação de Blocos Cerâmicos com Função Estrutural

Os blocos cerâmicos foram obtidos pela adição de 5, 10 e 30% de rejeito do ponto número 1 a massa cerâmica da Cerâmica Brasilar, de Itaboraí, conformada na própria indústria e seguindo os processos normalmente utilizados pela indústria. Os tijolos após a sinterização apresentaram as seguintes dimensões: 13,5 x 13,5 x 18,5 cm3_.

Ensaios de Sinterização

Os corpos de prova cilíndricos foram sinterizados em forno resistivo, marca EDG, modelo 2000, do Departamento de Processos Inorgânicos da Escola de Química/UFRJ, nas temperaturas de 950, 1000, 1050, 1075, 1090, 1100, 1110, 1125ºC, em um patamar de uma hora e razões de aquecimento de 4, 6, 8, 10 e 12ºC/min.

Os corpos de prova romboédricos foram sinterizados em forno resistivo no Laboratório de Pós-Graduação do Departamento de Processos Orgânicos da Escola de Química/UFRJ, nas temperaturas de 800, 900, 950, 1000 e 1050ºC, em patamares de uma, duas, três e quatro horas, com uma razão de aquecimento e resfriamento de 10ºC/min e em atmosfera de ar.

Os tijolos estruturais foram sinterizados na empresa Brasilar, seguindo os procedimentos normais da empresa para obtenção de tijolos estruturais comerciais. A temperatura de queima é controlada por um prático, aumentando ou diminuindo a quantidade de gás que esta sendo queimado, em função de sua experiência. Conforme informação verbal na empresa Brasilar a temperatura de queima foi de 950ºC.

Ensaios Tecnológicos 1 - Ensaio de Point Load

O ensaio foi realizado segundo a

International Society For Rock Mechanics, Commission on Testing Methods (1985),

que consiste em fazer um esforço de compressão uniaxial até o rompimento da amostra. Para se obter um único valor médio, era ensaiado dez corpos de prova, e utilizava-se o valor resultante da média aritmética dos seis valores intermediários. Para isso foram preparados mais de cem corpos de prova.

Objetivou uma comparação entre os dados do Point Load Testing do rejeito com o de um granito comercial, que é em realidade um gnaisse leucocrático da região de Cachoeiro do Itapemirim, cujo nome comercial é rosa bavena, com a finalidade de saber se os materiais obtidos apresentavam valores de resistência comparáveis a um produto que está sendo comercializado.

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Rev. Un. Rural, Sér. Ci. Exatas e da Terra. Seropédica, RJ, EDUR, v. 24, n. 1-2, jan.- dez., 2005 - p. 12-27.

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Corpos de prova cilíndricos do gnaisse foram cortados em serra circular, em um total de dez corpos que foram ensaiados sob o mesmo procedimento para as análises dos corpos de prova cilíndricos.

2 - Ensaio de Compressão Foi realizado o ensaio de compressão linear simples adotando-se a norma ABNT MB 71. Os materiais cerâmicos foram preparados em cinco amostras para cada condição pré-estabelecida, totalizando mais de trinta exemplares. O aparelho utilizado foi um Dinamômetro, Instron, modelo TTDML.

Esses ensaios foram realizados em tijolos comerciais com 13,5 x 13,5 x 18,5 cm3_.

RESULTADOS E DISCUSSÃO Argilas de Itaboraí

Análise Térmica

As argilas de Itaboraí são localmente denominadas de verde e vermelha, ou forte e fraca. A curva TG da argila verde mostra dois eventos de perda de água, o primeiro a aproximadamente 100ºC, saída de água higroscópica, e o segundo entre 450 e 550ºC, referente à decomposição das argilas, figura 1. A primeira decomposição há uma perda de aproximadamente 4% da massa original, enquanto que na segunda decomposição a perda foi de cerca de 8%. A perda de massa total foi de 12%.

A curva DTA, figura 1, mostra dois eventos endotérmicos, a 100ºC e 510ºC, que correspondem à saída de água e desidroxilação da caulinita. O evento exotérmico a 970ºC é a pré-nucleação da mulita. Ambas as curvas foram obtidas em atmosfera de nitrogênio, razão de aquecimento de 20ºC/min. e na faixa de 30 a 1000ºC.

Os difratogramas da argila verde, apresentados na figura 2 mostram a

presença da caulinita, ilita e esmectita. Para se confirmar à presença da esmectita, a amostra foi glicolada e aquecida. Com exposição da amostra em um ambiente de atmosfera de etileno glicol, por 24 horas, houve expansão e deslocamento do pico da esmectita. Após o aquecimento a 550ºC a esmectita e a caulinita são destruídas, restando apenas o pico da ilita (Mothé Filho et al., 2001).

A curva termogravimétrica da argila vermelha, como pode ser visto na figura 3, mostra duas perdas de massa, uma a 100ºC, perda de umidade, e a segunda na faixa de 450 a 550ºC, decomposição das argilas. O primeiro estágio de decomposição apresentou perda de massa de cerca de 2% e o segundo estágio perda de massa de aproximadamente 7%. No total foram perdidos 9% da massa inicial da argila vermelha. A curva de análise térmica da argila vermelha, por DTA, figura 3 mostra três eventos endotérmicos; a 100, 520 e 570ºC. O primeiro evento corresponde a saída de água higroscópica, enquanto que o segundo, que é o mais evidente por causar uma depressão acentuada na curva DTA, indica a decomposição das argilas.

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O terceiro evento, que foi indicado por uma pequena depressão na curva DTA, mostrou a transformação polimórfica do quartzo á para â.

A aproximadamente 970ºC ocorreu o único evento exotérmico observado que foi correlacionado a pré-nucleação da

Figura 1: Curvas TG/DTA da argila verde.

W eihgt (%) = peso T emperatura Diferencial (ºC/mg) 100 98 96 94 92 90 88 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 0 200 400 600 800 1000

mulita. Os resultados foram obtidos em atmosfera de nitrogênio, razão de aquecimento de 20ºC/min., na faixa de 30 a 1000ºC, tanto para a curva DTG quanto para a curva TG.

O difratograma da argila vermelha, o qual pode ser visto na figura 4 mostrou a caulinita como o argilo-mineral principal e traços de ilita.

As curvas TG/DTA da argila de Seropédica (SDC) estão na figura 20 e foram analisadas em atmosfera de ar, na faixa de 30 a 800ºC e razão de aquecimento de 12ºC/min.

A curva TG evidencia três perdas de massa. A primeira em cerca de 100ºC, indicou a saída de água higroscópica, com perda de aproximadamente 2% de massa. A segunda perda de massa ocorreu entre 230 a 270ºC, em um volume ao redor de 1%, que foi inicialmente correlacionado a decomposição da gibbsita. A decomposição entre 410 e 550ºC, com perda de aproximadamente 8% de massa, foi correlacionado a desidroxilação da caulinita. A perda de massa a 800ºC foi de cerca de 12% da massa original. Figura 2: Difratogramas da argila verde.

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Os teores comparativos de SiO₂ das argilas podem ainda indicar que a argila verde é alóctone, enquanto que a argila vermelha que apresenta o maior teor é autóctone. Esta é a argila que apresenta a menor perda de massa ao fogo (PM), A curva DTA mostra três eventos

endotérmicos, a 100ºC, perda d’água higroscópica, a 250ºC, decomposição da gibbsita e a 480ºC, decomposição da caulinita. Os eventos de decomposição da gibbsita e da caulinita são bem evidentes e semelhantes apesar de indicarem distintas perdas de massa.

As análises químicas por espectrometria de fluorescência de raios X foram realizadas nas amostras prensadas na forma de pastilha, com três centímetros de diâmetro, e compostas só de argila, passante em 270 mesh e moldada sob uma carga de cinco toneladas, ou por fusão do pó da argila pura menor que 270 mesh.

W eihgt (%) = peso T emperatura Diferencial (ºC/mg) 100 98 96 94 92 88 90 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 0 200 400 600 800 1000

Figura 3: Curvas TG/DTA da argila vermelha.

Figura 4: Difratograma da argila vermelha.

Os resultados da amostra em pastilha são considerados semiquantitativos, enquanto que o de fusão, quantitativo. Os valores para os dois óxidos de maiores teores, que são o de silício e o de alumínio,tabela 2, não são constantes para as análises da pastilha e por fusão, que deve refletir a diferença do processo de análise.

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Os teores comparativos de SiO₂ das argilas podem ainda indicar que a argila verde é alóctone, enquanto que a argila vermelha que apresenta o maior teor é autóctone. Esta é a argila que apresenta a menor perda de massa ao fogo (PM), devido a sua composição química, que por sua vez deve refletir a sua origem e gênese.

Os teores de Al₂O₃ e Fe₂O₃ além da presença do mineral gibsita, fornecem suporte a esta interpretação.

Rejeito Análise Térmica

As condições de análise térmica do rejeito relativo ao ponto um, figura 5, foram em atmosfera de ar, razão de aquecimento de 10ºC/min., e faixa de aquecimento da temperatura ambiente até 1300ºC. A curva TG evidencia duas perdas de massa, uma a 100ºC, perda de água higroscópica, e a seguinte entre 600 e 800ºC, degradação dos carbonatos. A perda de massa foi de aproximadamente 3,5%.

A curva DTA mostra quatro eventos endotérmicos, a 100ºC, perda de água higroscópica, a 570ºC, transformação polimórfica do quartzo á ’! â, a 670ºC,

Tabela 2: Análise química por EFRX das argilas de Itaboraí.

Argila Verde Argila Vermelha

Óxido Pastilha Fusão Pastilha Fusão

SiO₂ 46,56 54,71 48,21 61,41 Al₂O₃ 24,66 22,04 34,34

22,32 Fe₂O₃ 5,20 5,41 4,87 4,16 2,05 K₂O 2,34 0,85 0,38 M_gO 1,33 1,02 -TiO₂ 0,70 0,66 _0,65 P₂0₅ 0,07 -C_aO 0,06 - 0,02 -MnO₂ 0,05 0,08 - -Z_rO₂ 0,05 0,04 - 0,06 P.M. - 12,5 - 10,25

-Figura 5: Curvas TG/DTA ro rejeito do ponto 1. temperatura da inflexão máxima da decomposição dos carbonatos e 1170ºC, temperatura do pico endotérmico da fusão do rejeito (Mothé Filho & Mothé, 1999).

As análises por difração de raios X dos rejeitos indicam mineralogias muito simples, constituídas basicamente de quartzo, feldspatos, micas e carbonatos.

O difratograma do ponto 1 mostra quartzo, feldspato ( feldspato K e plagioclásio) e mica. Os carbonatos estão presentes, mas em quantidade secundária. Este resultado concorda com a premissa básica, que estabelecia que o primeiro ponto fosse em uma serraria que trabalhasse mais com granitos, figura 6.

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Figura 7: Difratogramas do rejeito em diferentes temperaturas mostrando a degradação dos minerais.

A mineralogia predominante dos rejeitos, por análise microscópica, inclui os seguintes minerais:

- Quartzo, em teores que podem variar de 4 a 30%,

- Feldspato, identificado o plagioclásio, o mais freqüente, microclina e ortoclásio, em menores proporções. Os teores variando de 3 a 45%.

- Carbonatos, presente a dolomita, supera a calcita em média de dois pra um. Teores de 2 a 90%.

- Micas, foram identificadas a biotita e a muscovita. Teores entre 0 e 3%.

- Anfibólios, hematita, magnetita, pirita, granada ocorrem ocasionalmente, em teores inferiores a 1%.

A estabilidade térmica dos minerais do rejeito foi pesquisada, por difração de raios X, ao aquecer-se o rejeito nas temperaturas de 950 e 1120ºC, figura 7. O rejeito utilizado foi o do ponto 1 e a 30ºC estão presentes quartzo, feldspato, mica e carbonato. A 950ºC os carbonatos não estão mais presentes e a mica e feldspatos estão se degradando. Como a biotita pode manter-se até 1050ºC e a muscovita até 950ºC, conforme Todor (1976), foi considerado como sendo biotita a mica presente.

A 1120ºC, o quartzo é o único mineral inalterado, o feldspato está quase perdendo a sua estrutura cristalina e a mica já foi totalmente degradada. O plagioclásio, que é degradado a 1118ºC, não está mais presente, sendo que a microclina, que se decompõem a 1170ºC conforme Todor (1976), estava preservada.

As análises por EFRX de todos os pontos estão apresentadas na tabela 2. A presença de óxidos fundentes e refratários ocorre em todas as amostras, mesmo que em algumas em pouca quantidade. Metais pesados em concentrações acima do normal não foram observados.

As composições refletem os tipos litológicos que são trabalhados, desta forma a composição do rejeito também mudará na forma direta do litotipo beneficiado.

A presença de óxidos fundentes no rejeito, na análise da tabela 3, por espectrometria de fluorescência de raios X, indica a possibilidade de sua utilização como material sem plasticidade na massa cerâmica.

Os resultados da tabela anterior indicam teores de concentração de Na+ próximos e independentes do tipo de rocha que foi trabalhado. O Na+_foi introduzido quando as os blocos e placas foram beneficiados, pois é usado cloreto de sódio neste processo. De forma semelhante é utilizado óxido de cálcio fazendo com que o pH do efluente líquido alcance 11,05; medido o ponto 2.

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Tabela 3: Análise química por EFRX, das amostras de rejeito por pastilha prensada.

AMOSTRAS

ELEMENTOS 1 (%) 2 (%) 3 (%) 4 (%) 5 (%) SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ SiO₂ 67,66 18,87 4,27 4,14 2,78 2,65 1,96 0,31 0,14 0,11 0,05 32,80 13,54 2,93 0,94 20,62 18,90 6,45 1,73 1,47 0,13 60,12 17,42 4,37 7,46 1,35 3,62 4,11 0,35 0,17 0,24 0,08 63,73 16,33 3,84 3,67 3,24 6,09 2,55 0,21 0,17 0,04 65,81 16,75 2,97 4,41 3,55 2,62 3,23 0,24 0,22 -Caracterização Granulométrica

As análises granulométricas por peneiramento mostram que o RIMG é essencialmente de granulometria fina. Os rejeitos oriundos de serrarias que trabalham mais o mármore tendem a serem mais finos pelo fato dessas rochas serem constituídas de minerais de dureza média, enquanto que nas outras serrarias predominam minerais de dureza alta.

O somatório das frações passante em 0,25mm varia de 79 a 98% e a fração mais abundante, com porcentagens entre 45,6 e 69,5%, situa-se na faixa da areia muito fina. As análises granulométricas mostram que não há uma tendência de diminuição da granulometria em função do tipo de rocha trabalhado, tabela 4. Compósitos

Estudos Térmicos

Os estudos térmicos dos compósitos possibilitaram antever se a adição do rejeito à argila seria ou não possível, em que proporções, condições ou ainda para qual finalidade. Os compósitos pesquisados são formados da mistura de argilas verde, vermelha com rejeito do ponto 1.

O compósito formado por 60% de argila verde, 30% de argila vermelha e 10% de rejeito é apresentado na figura 8. As curvas TG indicam que ocorrem duas perdas de massa, uma a cerca de 100ºC e outra entre 480 e 580ºC. O compósito perde menos massa do que as argilas que não contêm rejeito. As curvas DTA evidenciam os mesmos eventos nas duas curvas até 1000ºC, quando a mistura com rejeito apresenta uma inclinação para baixo indicando que o rejeito iniciará o processo de fundir-se com o aumento da temperatura.

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Figura 8: Análises TG/DTA de argila com e sem rejeito.

Tabela 4: Análise granulométrica, por separação em peneiras, dos rejeitos.

Pontos (%) Peneiras 1 2 2mm 1mm 0,5mm 0,25mm 0,125mm 0,053mm Fundo

0.2 0.1 0.5 1.1 5.7 69,5 22.8

0,3 1,2 4,6 10,7 69,7 12,8

1,6 1,2 7,9 12,1 14,1 45,6 15,4 1,5 2,0 7,9 8,3 65,4 13,7 0,2 1,1 9,4 18,4 54,4 15,7 3 4 5

Os eventos observados nas curvas DTA sem resíduo são quatro, três endotérmicos, que são, respectivamente, saídas da água a 100ºC, decomposição dos argilo-minerais 550ºC, temperatura do pico, transição polimórfica do quartzo a 573ºC, e um exotérmico. Este evento é a pré-nucleação da mulita a 970ºC. A curva relativa à presença de rejeito apresenta

os mesmos efeitos, porém com fusão do mesmo depois de 1100ºC.

A adição de rejeito, a massa ce-râmica, aumentou a resistência térmica do composto formado até cerca de 1000°C e apresentou menor perda de massa do que a massa cerâmica comercial, figura 8.

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Ensaio de Point Load

Os resultados dos ensaios de Point Load indicam que o rejeito puro apresentou a maior resistência na temperatura de 1115°C, tabela 5,

resistência extrema (Bieniawski, 1975), maior que a do granito comercial; 8,77 MPa. Na temperatura de 1125°C o valor da resistência compressão diminui em função da fusão do feldspato.

Tabela 5: Resistência do rejeito em função da temperatura de sinterização.

Temperatura (ºC) 950 1000 1050 1075 1090 1100 1110 1115 1125

Resistêcia (MPa) 0.30 0.66 1.58 5.02 7.30 11.74 15.41 16.08 10.39

Tabela 6: Resultados dos ensaios das peças cerâmicas.

Ensaios AA(%) DA(%) PA(%) Compressão(MPa)

800 – 2h 15,5 1,78 27,7 5,5 800 – 8h 16,3 1,75 28,6 5,1 1000 – 2h 11,4 1,88 21,6 5,8 1000 – 8h 12,3 1,75 23,3 5,5 Os resultados de peças cerâmicas em

escala 1:3, com 30% de rejeito do ponto 1 e argilas de Itaboraí e sinterizadas em laboratório, confirmaram que o rejeito pode ser adicionado nesta quantidade, sem que o produto que venha a ser obtido esteja abaixo dos padrões necessários. Os valores de absorção d’água (AA), densidade aparente (DA), porosidade aparente (PA) e resistência à compressão, sinterizados a 800 e 1000ºC, por 2 ou 8 horas, mostraram um produto com qualidade adequada para tijolo de vedação ou mesmo estrutural, tabela 6.

Entretanto o patamar de oito horas apresenta valores inferiores ao de duas horas devido excesso de queima.

Foram preparados tijolos estruturais com 30% de rejeito com as argilas de Itaboraí e para comparação foram preparados tijolos sem rejeito. Os cerâmicos, com e sem rejeito, foram misturados, extrudados, deixados os corpos a verde para secar e sinterizados a 850ºC, na indústria cerâmica, ou seja, foram processados do mesmo modo e condições.

Compressão = Resistência à compressão linear simples

Ensaios de absorção d’água (AA), densidade aparente (DA), porosidade aparente (PA) e compressão uniaxial dos tijolos com e sem rejeito estão na tabela 6.

O resultado mostra que o cerâmico com 30% de rejeito apresenta valor inferior ao do cerâmico puro, mas

próximo. Valores de AA abaixo de 20% são muito bons, assim como a PA abaixo de 30%. Os resultados da compressão estão adequados visto que se tratam tijolos estruturais do tipo meio-bloco.

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Tabela 6: Resultados comparativos entre tijolo estrutural com e sem rejeito.

Tijolo AA (%) DA (%) PA (%) Compressão (MPa)

Puro 15,2 1,84 28,1 2,89

30% rejeito 15,6 1,84 28,6 2,48

Compressão = Resistência à compressão linear simples

CONCLUSÕES

- A massa cerâmica comercial adquiriu maior estabilidade térmica quando até 10% p/p de rejeito foi incorporado; - O rejeito pode ser adicionado à massa

cerâmica em teores de até 30% pp; - O patamar de sinterização não é

diretamente proporcional à qualidade do produto obtido;

- A temperatura é um fator importante na sinterização do rejeito puro ou em compósitos por causa da geração e ou decomposição de fases minerais. - O rejeito da indústria do mármore e

do granito pode ser reciclado puro ou incorporado a uma massa cerâmica para obtenção de tijolo de vedação.

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