Reciclagem de lamas de granito ornamental em pastas cerâmicas

Abstract

O presente trabalho teve como objectivo principal o estudo da incorporação de lamas resultantes do corte de granito ornamental em pastas cerâmicas conducentes à produção de cerâmicos de pavimento de grés porcelânico extrudido e de produtos cerâmicos estruturais, mais concretamente, de telhas. As propriedades finais das amostras sinterizadas incorporando este resíduo deveriam ser comparáveis ou mesmo superiores aos materiais cerâmicos equivalentes, já existentes no mercado. Para o efeito, foi efectuada uma caracterização física e química das matériasprimas e dos resíduos a utilizar nas diferentes formulações testadas, nomeadamente, distribuição de tamanhos de partícula, densidade, fases cristalinas presentes (DRX), propriedades térmicas e perda ao rubro. Posteriormente foi avaliado o efeito de cada componente nas propriedades das pastas, através do estudo de diferentes formulações com várias quantidades das matérias-primas seleccionadas. Estes estudos incluíram caracterizações das propriedades térmicas (ATD, ATG, dilatométrica) e plásticas. Finalmente, as pastas seleccionadas foram extrudidas, e os provetes foram caracterizados após sinterização através de medidas de densidade, índice piroplástico, absorção de água, da determinação da resistência mecânicas à flexão, e da análise microstrutural por Microscopia Electrónica de Varrimento (MEV). Do trabalho efectuado concluiu-se que a incorporação de lamas de granito, até 50%, pode resultar em produtos de grés porcelânico com propriedades superiores, em termos de absorção de água (≤0.25%) e resistência mecânica (>55 MPa), comparativamente a uma pasta industrial padrão de grés porcelânico. Os produtos obtidos obedecem aos requisitos das normas padrão ISO 13006, grupo BIa, para grés porcelânico. Por outro lado, este estudo demonstrou também que é possível produzir telhas, incorporando 10% de resíduo, com excelentes propriedades, nomeadamente, absorção de água inferior a 6%, menor deformação durante a sinterização e resistência mecânica em seco e cozido de aproximadamente 14 MPa e 38 MPa, respectivamente. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da reciclagem deste resíduo derivado do processo de transformação da pedra ornamental granítica em pastas cerâmicas tradicionais, permitindo classificá-lo como um subproduto em substituição de matérias-primas. Isto permite minimizar o impacto negativo no meio ambiente derivado da sua deposição contribuindo, simultaneamente, para preservar recursos naturais não renováveis.

ABSTRACT: The present work aimed at studying the incorporation of wastes from natural rocks cutting and polishing industries, in order to produce extruded porcelain tile products and structural ceramics, namely roofing tiles. The sintered samples incorporating the sludge should have similar or even enhanced properties in comparison to the same kinds of industrial ceramic products already available in the market. Firstly, raw materials, including the sludge, were characterised by particle size distribution, density, X-Ray Diffraction (XRD), thermal properties and loss on ignition. In order to evaluate the effect of each component in the properties of the pastes, different formulations were prepared. The roles played by the different components and their effects on plasticity of pastes and on drying and firing processes were evaluated. Finally, the most promising formulations were selected for producing testing cylindrical rods samples by extrusion that were sintered and characterised by measuring the density, water absorption, flexural bending strength, and by microstructural observations by Scanning Electron Microscopy (SEM). The experimental results and their theoretical interpretation enable to conclude that the granite wastes in amounts up to 50% could be incorporated in porcelain tiles compositions conferring to the products superior properties in terms of water absorption (≤0.25%) and bending strength (>55 MPa), when compared to an industrial porcelain tile composition used as a benchmark. The new products fulfil the requirements of the ISO 13006 standard, group BIa (porcelain tiles). On the other hand, it was also concluded that it was possible to produce roofing tiles incorporating 10 % of waste having excellent properties, such as water absorption less than 6%, smaller pyroplastic deformation index and with green and sintering bending strength values of about 14 MPa and 38 MPa, respectively. The viability of recycling wastes derived from the granite cutting industry in ceramic pastes allows to simultaneously classifying this residue as a byproduct intended for being incorporated as a raw material in traditional ceramic industries. This also allows minimising the negative environmental impact due to its disposal and preserving non-renewable natural resources.