Reciclagem e valorização de subprodutos de natureza argilosa

Abstract

A necessidade de encontrar soluções para os subprodutos e resíduos industriais é cada vez mais um factor preponderante na gestão das próprias empresas. De facto, a reutilização/valorização de resíduos tem vindo a tornarse um factor fundamental de competitividade para as empresas modernas. Além disso, reveste-se de grande importância do ponto de vista ambiental, uma vez que os resíduos substituirão parte dos recursos naturais até agora utilizados. Este trabalho teve como principal objectivo o estudo de processos de reutilização/valorização de subprodutos gerados no processo de fabricação de argila expandida, quer por incorporação numa matriz de barro vermelho quer na elaboração de monólitos inorgânicos endurecidos por activação alcalina. Ainda que considerados inertes, geram-se quantidades consideráveis (3655m3/dia), sem expressiva valorização em curso. Procedeu-se, inicialmente, à caracterização dos subprodutos, sendo estes: (i) rejeitados (agregados expandidos, ou por expandir, não conformes, por possuírem excessiva densidade ou tamanho); (ii) pós de aspiração recolhidos nos sistemas de despoeiramento (filtros); (iii) pós finos de crivagem; e (iv) fracção 0/3mm (granulometria pouco comercializável). A pasta de barro vermelho (produto padrão) foi também caracterizada. Optimizaram-se as condições de mistura e processamento, tendo sido testadas diferentes técnicas de conformação (extrusão e prensagem a seco). Avaliaram-se depois os parâmetros tecnológicos comuns para este tipo de materiais. Atendendo à natureza alumino-silicatada dos sub-produtos e ao facto de terem sofrido tratamento térmico, testou-se o processo de activação alcalina, com hidróxido de sódio, para obter corpos endurecidos com suficiente resistência mecânica para perspectivar uso em produtos para a construção civil. Estudaram-se detalhadamente as variáveis operativas determinantes: formulação, mistura, compactação e cura. Qualquer uma das soluções se revelou adequada para o escoamento dos materiais. O carácter inovador do processo de geopolimerização exige a realização de estudos mais aprofundados.

ABSTRACT: The need to search for new solutions to recycle industrial by-products and residues is becoming a preponderant factor in the management plans of modern companies. In fact, the reuse and valorisation of wastes is now looked as a competitiveness factor in the global market, in addition to the environmental benefits. This work describes different ways to recycle the by-products generated in the fabrication of lightweight expanded clay aggregates by their direct incorporation in a common red clay matrix or by producing new inorganic monoliths hardened by alkaline activation. Those by-products consist of (i) fired rejects (nonexpanded or over-expanded aggregates); (ii) aspiration powder collected in the de-airing systems (filters); (iii) fired sieved fines; and (iv) 0/3 mm sized expanded particles (fraction with low market value).These materials are all classified as non-hazardous but are produced in high daily amounts (> 3500 m3), which means high transportation costs for disposal, since there is no expressive active valorisation. By-products were firstly characterised, in terms of chemical and mineralogical composition, thermal behaviour and grain size distribution. The red clay matrix (assumed as the standard) was also characterized. In the incorporation studies, mixture and processing conditions were optimized. Two different shaping techniques (extrusion and dry pressing) were tested. By knowing that these by-products are mostly constituted by aluminium-silicate phases that were thermally treated while being generated, a new processing route involving alkaline activation (using sodium hydroxide) was studied to generate bodies with enough strength to be applied in civil construction. Main processing stages were studied such as formulation, mixing and cure. Hardened bodies were then characterised in terms of mechanical strength, density and thermal conductivity. Both valorisation solutions were found to be adequate to consume the byproducts, but the geopolymer processing route needs more studies due to its innovative character.