Valorização de resíduos da indústria da celulose na produção de agregados leves

Abstract

Este trabalho tem como objectivo estudar a aplicação industrial de um conjunto de resíduos da indústria da celulose (lamas primárias e biológicas, dregs e grits) no processo de produção de agregados leves de argila expandida. A metodologia experimental envolveu quatro etapas: recolha e caracterização das matérias primas; incorporação dos resíduos no fabrico de agregados leves; ensaios industriais e caracterização final dos produtos obtidos. As formulações desenvolvidas envolveram quantidades variáveis de lamas primárias (5-30%), lamas biológicas (5-40%) e misturas destas lamas com 5% de dregs. Os grits foram usados apenas como cobertura dos grânulos a testar. Nos ensaios laboratoriais obtiveram-se agregados com forma arredondada, estrutura interna bastante porosa e uma boa distribuição granulométrica. Os teores de lamas que se mostraram mais adequados para incorporar na matriz argilosa foram entre 10 e 20% para as lamas primárias e, no caso das lamas biológicas, até 30% de incorporação. Os ensaios de lixiviação não apresentaram resultados significativos, mostrando que este processo é eficaz na inertização dos resíduos. Nos ensaios industriais foi testada a incorporação de lamas biológicas com sucesso, até uma incorporação de 10%. Não foram observadas alterações particulares nas características do processo ou do produto obtido. O maior conteúdo em água dos resíduos utilizados requer, contudo, um controlo inicial mais apertado na operação de queima. A monitorização dos efluentes gasosos da chaminé do forno rotativo mostrou que não há alterações significativas nas características dos gases de exaustão, após a incorporação das lamas biológicas. Alguns dos parâmetros mostram até uma tendência para diminuir. Este trabalho permitiu assim a implementação efectiva da produção de agregados leves de argila expandida com incorporação de resíduos da indústria da celulose e pode assim tornar-se uma solução interessante quer do ponto de vista ambiental, pela não utilização de aterros e redução do uso de recursos naturais, quer do ponto de vista económico pela redução dos custos globais com matérias primas e custos de transporte e de deposição em aterro. Uma vantagem adicional deste tipo de incorporação é que este é um método que assegura a inertização de elementos potencialmente tóxicos uma vez que existe a sua reacção com a matriz argilosa a alta temperatura.

This work has the purpose of testing several wastes generated from paper-pulp production (primary and biological sludges, dregs and grits) in order to check the possibility of their incorporation into the production of lightweight expanded clay aggregates. The experimental methodology involved the characterization of these wastes; incorporation of the wastes in the production of lightweight aggregates, industrial tests and final characterization of the obtained products. The developed formulations involved variable quantities of primary sludge (5- 30%), biological sludge (5-40%) and mixtures of these sludges with 5% of dregs. The grits were used only to cover the tested aggregates. In the lab tests aggregates were obtained with spherical form, porous internal structure and a good grain size distribution. The best amounts of sludge to incorporate in the clay matrix were 10 and 20% of primary sludge and up to 30% of incorporation in the case of biological sludge. Leaching tests weren’t significant, showing that this process results in a inertization of the wastes. In the industrial tests, the incorporation of biological sludge was successful as a raw material up to a percentage of 10%. The characteristics of the process and the product were kept unchanged. However, the high water content of the wastes requires a strict initial control of the burn operation. Monitoring of the exhaust gases realized at the rotary kiln chimney in the industrial plant show that no dramatic changes occurred due to the presence of biological sludge. Some parameters even show a decreasing tendency. This work allowed the effective implementation of the production of lightweight expanded clay aggregates with the incorporation of cellulose wastes and can therefore become a interesting environmental solution, for the non-utilization of landfills and reduction of use of natural resources and moreover offer economical benefit, due to the reduction of global costs with raw materials, transportation costs and landfill. An additional advantage of this incorporation is that this method ensures the inertization of potentially toxic elements since they react with the clay matrix at high temperatures.