Connepi 2014

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Connepi 2014

  1. 1. CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE RESÍDUOS DE QUARTZITOS DA PARAÍBA E DO RIO GRANDE DO NORTE, VISANDO SEU APROVEITAMENTO NA INDÚSTRIA CERÂMICA S. D. S. Medeiros (IC)¹; S. R. A. Silva(IC)2; M. M. Souza (PQ)3 1 e 2 Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN) - Campus Natal Central – Departamento de Recursos Naturais –, 3 Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN) – Engenheiro de Minas - Campus Natal Central E-mail: 1 sabrinadenielle@outlook.com, 2, sarah.ruth.alves@outlook.com , 3 mmsouza2003@yahoo.com.br. (IC) Iniciação Científica (PQ) Pesquisador RESUMO Este documento tem por objetivo, por meio de uma pesquisa experimental e teórica, apresentar uma possibilidade de utilização dos resíduos do caulim e feldspato como matéria prima na fabricação de peças cerâmicas, possibilitando também uma redução no total de custos e no impacto ambiental. Ambas as matérias primas foram geradas pelas mineradoras da região da Província Pegmatítica de Borborema do Seridó (RN e PB), após serem moídas e passadas na peneira de 200# (mesh) foram feitas análises físicas, sendo preparadas três formulações de percentuais distintos. Os corpos de prova inicialmente passaram por prensagem uniaxial e foram sintetizados a 1150° C, 1200° C e 1250° C e submetidos aos ensaios físicos para verificação da absorção de água. Segundo a ISO 13006, as formulações F1 a 1200° C, 1250° C e F2 A 1250° C apresentaram características técnicas de porcelanato, enquanto que as demais formulações, exceto F3 a 1150º C, as de grés. Concluiu-se a aprovação da viabilidade técnica da incorporação dos resíduos do caulim e feldspato como matéria prima da massa cerâmica para produção de porcelanato. TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS OF WASTE QUARTZITE PARAÍBA AND RIO GRANDE DO NORTE FOR THEIR USE IN THE CERAMICS INDUSTRY ABSTRACT This paper aims, through an experimental and theoretical research, present a possibility of using waste feldspar and kaolin as raw material in the manufacture of ceramics, also allowing a reduction in total costs and environmental impact. Both raw materials were generated by mining of the Province of Pegmatite Borborema Seridó (RN and PB) region after being ground and passed through sieve # 200 ( mesh) physical analysis , prepared with different percentages of three formulations were made . The specimens initially passed by uniaxial pressing and were sintered at 1150 ° C, 1200 ° C and 1250 ° C and subjected to physical testing to check water absorption. According to ISO 13006 , the formulations F1 to 1200 ° C , 1250 ° C and 1250 ° C F2 presented technical characteristics of porcelain , while the other formulations , except F3 at 1150 ° C , the stoneware . It was concluded the approval of the technical feasibility of incorporating waste feldspar and kaolin as raw material for the ceramic mass production of porcelain. IX Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2014 1 PALAVRAS-CHAVE: Matéria - Prima, Porcelanato, Grés, Resíduos de caulim, Resíduos de feldspato.
  2. 2. KEY-WORDS: Raw Material, Porcelain, Stoneware, Waste Kaolin, Feldspar waste. IX Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2014 2
  3. 3. CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE RESÍDUOS DE QUARTZITOS DA PARAÍBA E DO RIO GRANDE DO NORTE, VISANDO SEU APROVEITAMENTO NA INDÚSTRIA CERÂMICA INTRODUÇÃO Diversas empresas no Brasil estão se reestruturando, de forma a evitar o desperdício e adotar a reciclagem e o aproveitamento dos resíduos, como um fator positivo para o meio ambiente, apresentar soluções para a redução do impacto de suas atividades no meio ambiente, e o uso adequado dos recursos naturais, com isso, começaram a apresentar soluções, para alcançar o desenvolvimento sustentável e ao mesmo tempo, aumentar a lucratividade de seus negócios. É necessário ressaltar que é fundamental o reaproveitamento de certos materiais considerados erroneamente como resíduos. A indústria cerâmica se destaca nesse contexto pelo seu potencial em coo-processar resíduos em virtude de possuir elevado volume de produção e também pelo fato de alguns resíduos, aliados às características físico da matéria-prima e às particularidades do processo produtivo, poderá possibilitar vantagens à indústria e ao processo, tais como, economia e diversificação da oferta de matérias primas, redução do consumo de energia e, por conseguinte, redução de custos. A formulação de massas para a fabricação de produtos cerâmicos é uma etapa de pesquisa associada a vários testes até o desenvolvimento de uma massa cerâmica adequada à produção industrial. Uma massa cerâmica deve possuir características necessárias para possibilitar um aperfeiçoamento durante o processamento e para a obtenção das propriedades finais requeridas. Na fabricação de peças cerâmicas é bastante comum a mistura de dois ou mais materiais para a composição da massa. Muitos métodos são utilizados para se desenvolver formulações de massas cerâmicas. A maioria destes métodos utiliza técnicas empíricas, e o procedimento consiste basicamente na escolha das matérias-primas e formulação. As massas cerâmicas são formuladas de acordo com alguns fatores dependendo do tipo de processamento e produto final. O aproveitamento dos quartzitos da região da Paraíba e do Rio Grande do Norte como rocha ornamental é uma atividade econômica que vem sendo empreendida. Através de métodos de análise de flexão – avaliações físicas, foi determinada a composição dos fragmentos de quartzitos com colorações e tonalidades diferentes: quartzito verde, quartzito branco e quartzito dourado, depositados nas proximidades das pedreiras. MATERIAIS E MÉTODOS O processo produtivo da cerâmica pode ser acompanhado na Figura 1, que mostra o fluxograma de todo processo de fabricação, desde o beneficiamento da matéria-prima até a análise dos resultados do produto final. No entanto neste trabalho foi feito apenas a 1ª etapa do fluxograma que é o beneficiamento e a caracterização.
  4. 4. Figura 1 – Fluxograma de todo processo de fabricação. RESULTADOS E DISCUSSÃO O conhecimento da composição química e mineralógica dos quartzitos propicia informações para a avaliação de seus usos específicos em cerâmica, quando usada em combinação com as propriedades físicas. As Tabelas 1, 2, 3, 4 e 5 mostram os resultados das análises de fluorescência de raios X das amostras de quartzito branco, dourado, preto, rosa e verde, respectivamente. Tabela 1 – Análise de fluorescência de raios X da amostra de quartzito branco. Óxidos Teores (%)
  5. 5. SiO2 68,251 Al2O3 18,121 K2O 9,532 Fe2O3 2,446 SO3 0,804 BaO 0,560 TiO2 0,217 Rb2O 0,039 Ta2O5 0,032 Fonte – Laboratório de Análises Químicas – IFRN - Campus Natal Central. Tabela 2 – Análise de fluorescência de raios X da amostra de quartzito dourado. Óxidos Teores (%) SiO2 88,048 Al2O3 5,764 K2O 3,615 Fe2O3 1,360 SO3 0,923 TiO2 0,183 Sm2O3 0,096 Rb2O 0,011 Fonte – Laboratório de Análises Químicas – IFRN - Campus Natal Central. Tabela 3 – Análise de fluorescência de raios X da amostra de quartzito preto. Óxidos Teores (%)
  6. 6. SiO2 70,406 Al2O3 13,331 K2O 7,356 Fe2O3 7,138 SO3 0,853 TiO2 0,580 BaO 0,165 ZrO2 0,069 MnO 0,054 Rb2O 0,025 ZnO 0,015 SrO 0,013 Y2O3 0,004 Fonte – Laboratório de Análises Químicas – IFRN - Campus Natal Central. Tabela 4 – Análise de fluorescência de raios X da amostra de quartzito rosa. Óxidos Teores (%) SiO2 83,171 Al2O3 8,681
  7. 7. K2O 4,784 Fe2O3 1,610 SO3 0,831 BaO 0,368 MnO 0,195 TiO2 0,125 Cs2O 0,110 Sm2O3 0,068 ZrO2 0,043 Ta2O5 0,014 Fonte – Laboratório de Análises Químicas – IFRN - Campus Natal Central. Tabela 5 – Análise de fluorescência de raios X da amostra de quartzito verde. Óxidos Teores (%) SiO2 75,105 Al2O3 13,074 K2O 7,710 Fe2O3 2,749 SO3 0,740
  8. 8. BaO 0,301 TiO2 0,225 ZrO2 0,059 Rb2O 0,026 SrO 0,007 Y2O3 0,004 Fonte – Laboratório de Análises Químicas – IFRN - Campus Natal Central. As análises de DRX (Figura 2) revelaram que o quartzo e a mica moscovita encontram-se entre os minerais principais dos quartzitos, junto com a ilita. O quartzo, a moscovita e a ilita mostram os seus picos característicos situados nas posições correspondentes ao ângulo de Brag 2 . Observa-se também aӨ presença de raias de menor intensidade, correspondentes provavelmente a outros minerais que não puderam ser identificados.
  9. 9. Figura 2 - Análise de Difração de Raios X dos quartzitos. CONCLUSÕES Os resultados indicaram que as amostras do quartzito dourado e rosa apresentaram a menor concentração do óxido de ferro (Fe2O3), que foi de 1,36% e 1,61%, respectivamente. Porém na mesma análise o quartzito rosa apresentou na sua composição uma maior porcentagem de Al2O3 (8,681%), com relação ao quartzito dourado Al2O3 (5,764%). Comparando- se a porcentagem de Al2O3 da amostra do quartzito branco (18,121%) com a de quartzito rosa que apresentou uma porcentagem de Al2O3 (8,681%), observou-se que o quartzito branco propiciaria melhor resultado do ponto de vista estrutural para o fabricação d e peças cerâmicas, mesmo com o teor de Fe2O3 (2,446%), um pouco mais alto do que na amostra comparada. Esse quartzito apresentou um potencial importante e poderá ser utilizado como matéria-prima na indústria cerâmica. REFERÊNCIAS Dissertações e Teses
  10. 10. (1) Pereira, R. L. Resíduos sólidos industriais: uma fonte alternativa na elaboração de materiais cerâmicos de baixa densidade. 2002, 106p. Teses (mestrado em engenharia de materiais e processos avançados) - Universidade do Estado de Santa Catarina, Centro de Ciências Tecnológicas – CCT. Artigos de periódicos (2) Menezes, R. R.; Neves, G. A.; Ferreira, H. C. O estado da arte sobre o uso de resíduos como matérias- primas cerâmicas alternativas. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v. 6, n. 2, p. 303- 313, 2002. Artigos apresentados em eventos (3) Alves, W. A.; Baldo, J. B. O potencial da utilização de um resíduo argiloso na fabricação de revestimento cerâmico – Parte II. Cerâmica Industrial, São Paulo, v.3, n.1-2, p.34-36, 1998. (4) Vieira, C. M. F.; Monteiro, S. N.; Filho, J. D. Formulação de Massa de Revestimento Cerâmico com Argilas Plásticas de Campos dos Goytacazes (RJ) e Taguá (SP). Cerâmica Industrial, 6 (6) Novembro/Dezembro, 2001.

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