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Título: Reaproveitamento do rejeito de enriquecimento do minério de ferro – lodo de Mariana – MG, para a produção de cerâmica ambientalmente correta
Título(s) alternativo(s): Reuse of iron ore enrichment tailings – Mariana’s sludge (MG), for environmentally friendly ceramics production
Autor(es): Ruy, Valter Antonio
Orientador(es): Mymrine, Vsévolod
Palavras-chave: Ferro - Minas e mineração
Barragens de rejeitos - Mariana (MG)
Construção sustentável
Revestimento em cerâmica
Caulinita
Areia de fundição
Resíduos de vidro - Reaproveitamento
Iron mines and mining
Tailings dams - Mariana (Minas Gerais, Brazil)
Sustainable construction
Ceramic coating
Kaolinite
Sand, Foundry
Glass waste - Recycling
Data do documento: 30-Set-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: RUY, Valter Antonio. Reaproveitamento do rejeito de enriquecimento do minério de ferro - lodo de Mariana-MG, para a produção de cerâmica ambientalmente correta. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: Este trabalho buscou desenvolver novos compósitos, inserindo o rejeito da mineração do minério de ferro, denominado Iron ore tailings – IOT, na matriz da matéria-prima básica para a produção de cerâmicas de revestimento. O rejeito é proveniente da barragem de FUNDÃO localizada na cidade de Mariana, Minas Gerais (MG) onde ocorreu o grande desastre ambiental em 2015. Tais rejeitos são altamente tóxicos tanto para o meio ambiente quanto ao ser humano, dada sua alta alcalinidade (PH acima 10). O objetivo foi transformar o IOT, associado a outros rejeitos como areia de fundição e borra da lapidação de vidros da indústria automotiva tendo o caolim como ligante, em matéria-prima para a fabricação de novos materiais de construção. Outros pesquisadores demonstraram a compatibilidade do IOT com demais componentes da matéria-prima em cerâmicas, no concreto e no clinker de cimento Portland. Estudos de dissolução e lixiviação mostraram que traços de metais pesados permanecem dentro dos limites estabelecidos nas normas técnicas específicas, quando sinterizados em temperatura acima de 1000 ºC. Foram preparadas 30 composições, cada qual com 6 (seis) diferentes percentuais de matéria-prima, onde em cada grupo foi mantido o teor de IOT e variados os teores de areia de fundição, vidro e caolim. Foram selecionados aleatoriamente 05 (cinco) corpos de prova (cps) de cada composição, resultando um total de 30 (trinta), os quais foram queimados em um forno tipo mufla, temperatura máxima 1200 ºC em temperaturas de 950, 1000, 1050, 1100, 1150 e 1200 ºC. Os resultados mostraram que a composição 30, com 25, 30, 30 e 10% de IOT, areia de fundição, vidro e caolin respectivamente, na temperatura de 1150 ºC atingiu resistência à flexão de 10,17 MPa, absorção de água de 5,48%, volume do c.p. de 6,53 cm3 e a densidade aparente de 1,54 g/cm3 e as composições 13, 19, 20, 21, 25 e 26 a 1200 ºC apresentaram índices de absorção 3% < ev ⋜ 6%, maior que 6 e ≤ 10% e absorção > 10% com módulo de resistência à flexão (MRF) ≥ 12 MPa, que de acordo com os grupos de absorção da NBR ABNT ISO 13006 (ABNT, 2020) e NBR 13817 (ABNT,1997) classificam as placas cerâmicas como de média e alta absorção e métodos de fabricação em BIIa BIIb e BIII. Foram realizados ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectometria de energia dispersiva (EDS) para conhecer os elementos químicos formados. As formações cristalográficas, responsáveis por aumentar a resistência mecânica foram obtidas por difração de Raios-X (DRX).
Abstract: This work sought to develop new composites, inserting the waste from iron ore mining, called Iron ore tailings – IOT, into the matrix of the primary raw material for coating ceramics production. The tailings come from the FUNDÃO dam, located in the city of Mariana, Minas Gerais (MG), where the vast environmental disaster occurred in 2015. Such tailings are highly toxic for both environment and humans, given their high alkalinity (PH above 10). The objective was to transform IOT, associated with other wastes such as foundry sand and glass cutting sludge from the automotive industry, using kaolin as a binder, into raw material for manufacturing new construction materials. Others researchers have demonstrated the compatibility of IOT with others components of raw material in ceramics, concrete and Portland cement clinker. Dissolution and leaching studies show that traces of heavy metals remain within limits established in specific technical standards when sintered at temperatures above 1000 ºC. Thirty compositions were prepared, each with 6 (six) different percentages of raw material, where in each group, the IOT content was maintained, varying foundry sand, glass, and kaolin contents. Five specimens of each composition were randomly selected, resulting in a total of 30 (thirty), which were burned in a muffle furnace of the maximum temperature of 1200 ºC, at 950, 1000, 1050, 1100, 1150 and 1200 ºC. The results showed that the composition 30, with 25, 30, 30, and 10% of IOT, foundry sand, glass, and kaolin, respectively, reached flexural strength of 10,17 MPa, water absorption of 5.48%, volume of 6.53 cm3, and apparent density of 1.54 g/cm3 at a temperature of 1150 ºC. Compositions 13, 19, 20, 21, 25 and 26 at 1200 ºC showed absorption rates of 3% < ev ⋜ 6%, higher than 6 and ≤ 10% and absorption > 10% whit flexural strencth modulus (MRF) ≥ 12 MPa, according to the absorption groups of brazilian technical standards ISO 13006 (ABNT) for testing and classification specifications and methods, respectively, they can be classified as BIIa, BIIb e BIII %. Scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS) tests were performed to determine the chemical elements formed. The crystallographic formations, responsible for increasing the mechanical strength, were obtained by Xray diffraction (XRD).
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30338
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