Valorização de resíduos mineiros em materiais de construção

Abstract

Ao longo das últimas décadas, a sociedade começou a mudar e a tornar-se sensível às questões da sustentabilidade e aos problemas ambientais devido, por exemplo, à produção de resíduos resultantes da indústria extrativa. Deste modo, surge a necessidade de procurar soluções de valorização, onde exista incorporação de resíduos para substituir matérias-primas não renováveis. O presente trabalho visou o estudo da incorporação de resíduos mineiros em materiais de construção. Inicialmente, começou-se pela caracterização composicional e granulométrica das matérias-primas para, de seguida, desenvolveram-se formulações incorporando resíduos em duas áreas diferentes. Estudou-se, na área da cerâmica estrutural, a incorporação em pastas de tijolos e, na segunda área, a incorporação em formulações de agregados leves argilosos. Na área da cerâmica estrutural avaliaram-se propriedades físicas como a massa volúmica, a absorção de água, a porosidade e a retração verde-seco e verde-cozido. Além disso, verificaram-se as propriedades mecânicas resultantes como, por exemplo, a resistência à flexão de modo a avaliar a taxa de incorporação e o efeito sobre a temperatura de cozedura e a qualidade do produto final. Por outro lado, nos agregados leves, avaliaram-se propriedades como a massa volúmica e a absorção de água para perceber se haveria viabilidade para o uso destes resíduos nestes produtos. Por fim, avaliou-se a viabilidade técnica da solução desenvolvida tendo também em consideração, no caso dos tijolos, a formação de coração negro, os teores totais de sais solúveis e a composição química e mineralógica das formulações desenvolvidas. Os resíduos mineiros foram incorporados com sucesso nos cerâmicos de construção (tijolo, telha) resultando em produtos de elevada resistência; A taxa de incorporação máxima é limitada pelo teor de sulfatos e sua decomposição, devido à limitação das emissões no processo.

Over the last decades, society has begun to change and become sensitive to issues of sustainability and environmental problems due, for example, to the production of waste from the extractive industry. In this way, a strong need arises to look for solutions of valorization, where there is incorporation of residues to substitute nonrenewable natural raw materials. The present work aimed to study the incorporation of mining wastes (mine tailings) in construction materials. Initially, compositional and granulometric characterization of raw materials and wastes were performed and then formulations were developed incorporating residues in two different areas. First, a study was conducted in the area of structural ceramics involving the wastes incorporation in bricks and, secondly, the incorporation in formulations of lightweight clay aggregates was attempted. In the area of structural ceramics, physical properties such as density, water absorption, porosity and green-dry and green-fired shrinkage were evaluated. In addition, the resulting mechanical properties, such as bending strength, was measured to assess the rate of incorporation and the effect on the firing temperature and on the quality of the final product. On the other hand, in lightweight aggregates, properties such as density and water absorption were evaluated to observe if it is feasible to use these residues in this kind of products. Finally, the technical feasibility of the developed solution was also evaluated, considering in the case of bricks, the black heart formation, the total soluble salts content and the chemical and mineralogical composition of the developed formulations. Mineral residues were successfully incorporated into building ceramics (brick or tile) resulting in high strength products; The maximum incorporation rate is limited by the sulphates content as well as by its decomposition due to the emissions limitation in the process.