Investigação e desenvolvimento de pasta de grés resultante da incorporação de subprodutos e resíduos industriais

Abstract

A valorização de subprodutos e resíduos industriais é cada vez mais um tema de interesse para as empresas. O custo associado ao seu tratamento e a necessidade de garantir a sustentabilidade das matérias-primas são o mote para o desenvolvimento da economia circular, começando pela investigação de alternativas que maximizem a reutilização dos materiais, minimizado os impactes ambientais. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma pasta de grés corada a partir da incorporação de subprodutos da Grestel e resíduos de sectores industriais de tratamento de superfícies metálicas, nomeadamente as lamas de anodização e galvanização geradas na Extrusal S.A. e na Grohe, respetivamente. Procedeu-se, inicialmente, à caracterização dos subprodutos gerados na Grestel. As lamas de anodização e galvanização também foram caracterizadas e sujeitas a um pré-tratamento (calcinação), de forma a testar a sua reutilização. Os resultados da caracterização química dos resíduos provenientes das indústrias de tratamento de superfícies revelaram o seu potencial para substituir matérias-primas virgens. Desenvolveram-se pastas com diferentes formulações as quais foram submetidas a dois ciclos de cozedura distintos (temperatura máxima de 1165 ºC e 1095 ºC), para averiguar a influência da adição dos subprodutos e resíduos nas características finais dos produtos cozidos a temperaturas diferentes. O produto final foi caracterizado tendo-se determinado a percentagem de absorção de água, o módulo de rotura à flexão, a cor (coordenadas CIEL*a*b*), o coeficiente de expansão térmica, a resistência ao impacto no bordo e ao choque térmico. Foram ainda efetuados testes de lixiviação para avaliar os teores de chumbo, cádmio, níquel e crómio lixiviados. Os resultados obtidos permitiram aferir que os valores lixiviados pelas peças cozidas à temperatura de 1165 ºC são inferiores aos limites admissíveis para esta tipologia de produtos. Atendendo ao elevado teor em alumina das lamas de anodização testou-se a sua incorporação no engobe utilizado nas placas refratárias, substituindo a alumina primária e reduzindo a percentagem de zircónia. Os resultados obtidos mostraram o bom desempenho deste engobe - as placas refratárias resistiram a vários ciclos de cozedura durante 15 dias

Adding value to the subproducts and industrial waste is an interesting topic to the companies. The cost associated with its treatment and the need to guarantee the raw materials sustainability are the key factors for the circular economy development, starting with the research of alternatives that maximize the materials reuse, minimizing the environmental impacts. The main aim of this work is to develop colored stoneware pastes through the incorporation of Grestel subproducts and wastes from metal surface treatment companies, namely the anodizing and the galvanizing sludge’s generated, respectively, in Extrusal S.A. and Grohe. The subproducts generated at Grestel and the anodizing and galvanizing sludge’s were characterized. The sludge were subjected to a pre-treatment (calcination) in order to test their reuse. The results of the chemical characterization of the sludge’s from the surface treatment industries revealed their potential as secondary raw materials. Different formulations were developed which were submitted to two different firing cycles (maximum temperature of 1165 ° C and 1095 ° C), to assess the influence of the subproducts and residues addition on the final characteristics of the products sintered at different temperatures. The final product was characterized by determining the water absorption, the flexural strength, the color (CIEL*a*b coordinates), the thermal expansion coefficient, the edge impact resistance and the thermal shock resistance. Leaching tests were also carried out to evaluate the levels of lead, cadmium, nickel and chromium leached. The obtained results allowed to verify that the values leached by the sintered pieces at 1165 ºC are below the limits allowed for these products. The incorporation of anodizing sludge into the engobe of the refractory plates was also tested, replacing the commercial alumina and reducing the percentage of zirconia. The obtained results proved the good performance achieved since the refractory plates resisted to several firing cycles during 15 days