Estudo da viabilidade do uso de matérias de baixo valor econômico do Quadrilátero Ferrífero na fabricação de materiais cerâmicos.

Abstract

Estudos prévios sobre a gênese dos depósitos argilosos cenozóicos do Quadrilátero Ferrífero foram fundamentais para a seleção das fácies mais argilosas em três ocorrências dessa região e para o estudo da viabilidade da sua aplicação tecnológica em cerâmica vermelha, tal como na fabricação de tijolos comuns obtidos a altas temperaturas, visando sua utilização como material de construção, e na fabricação de geopolímeros obtidos a baixa temperatura, também para sua utilização como material de construção e como material filtrante de águas poluídas. As matérias-primas empregadas nessa pesquisa foram as argilas cauliníticas das fácies arenito coesivo maciço (ACM), diamictito branco (DB) e diamictito vermelho (DV), do depósito de Padre Domingos, localizado no sinclinal Moeda; das fácies argilosa friável (FS) e argilosa maciça (AM), do depósito Morro do Caxambu, localizado no sinclinal Dom Bosco e; das fácies R1 e R5, localizadas em cortes da rodovia BR-356. Como aditivos foram usados filito (F), que é o embasamento dos depósitos argilosos, e quartzito (Q), proveniente de rejeitos da fabricação de placas de revestimento, localizados na cidade de Ouro Preto. Adicionalmente na elaboração de geopolímeros foi também utilizada lama vermelha (LMV) proveniente de resíduos da indústria de alumínio, da região de Poços de Caldas, Minas Gerais. Foram coletados 10 kg de amostra em cada uma das fácies selecionadas. As amostras foram secadas, destorroadas, homogeneizadas, quarteadas, moídas e peneiradas a 35 mesh (0,425 mm). Seguidamente, análises granulométricas, difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX), análises termodiferenciais (ATD) e termogravimétricas (ATG), plasticidade, densidade, superfície especifica, porosidade, microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiram confirmar a predominância da caulinita e, secundariamente, quartzo, hematita, feldspato, muscovita e goethita, além de conhecer detalhadamente outras características físicas, química e texturais das argilas. As cores apresentadas pelas amostras estão diretamente relacionadas ao conteúdo em Fe2O3. Após ajustar a umidade à 8,5 % corpos de prova foram confeccionados e queimados a 900 e a 1.100 °C. Os corpos cerâmicos obtidos com as amostras DV e R1 resultaram com superfícies homogêneas e sem fraturas, atingindo valores apropriados de absorção de água, retração linear e de resistência à compressão às normas técnicas para tijolos para alvenaria. As cinco amostras restantes (ACM, DB, FS, AM e R5) foram testadas com o aditivo filito (F), em diferentes proporções. Somente as misturas ACM+15F, DB+5F, FS+5F, AM+5F e, R5+5F após queimadas a 900 ºC resultaram em corpos com características físicas e mecânicas adequadas à indústria de cerâmica vermelha. Ensaios adicionais com uma solução alcalina (12 mol/L NaOH) resultaram no aumento da resistência mecânica e na redução da absorção de água dos corpos. Para a obtenção de geopolímeros, rejeitos de quartzito (Q), três amostras das argilas cauliníticas (DB, R1 e R5) e lama vermelha (LMV), foram misturados adequadamente nas proporções: 34%Q_66%R5; 33%Q_67%DB; 49%R1_51%R5; 48%R1_52%DB; 34%Q_56%DB_10%LMV e 34%Q_46%DB_20% LMV. Adicionalmente, geopolímeros também foram obtidos com as amostras R1 e ACM misturadas com lama vermelha (LMV) na proporção de 50%R1_40%ACM_10%LMV. Todos os geopolímeros obtidos mostraram superfícies homogêneas e sem fraturas, com valores de resistência mecânica superiores aos estipulados para sua utilização como tijolo para alvenaria. A mineralogia dos produtos obtidos indicou a formação de sodalita e zeólita, que são espécies comuns nos geopolímeros. Finalmente, pesquisando novas aplicações, ensaios de filtragem utilizando os geopolímeros como filtros de águas ácidas contendo metais pesados mostraram a viabilidade do seu uso na obtenção de águas alcalinas e/ou ligeiramente ácidas e com uma importante redução do conteúdo de metais pesados. Os resultados desta pesquisa permitiram valorizar matérias-primas para o seu uso na indústria de cerâmica vermelha, além de oferecer um destino final ambientamente correto tanto para o quartzito quanto para a lama vermelha, que atualmente são fontes geradoras de poluentes ambientais.