Residues from galena and cerussite flotation plus smelting sand reused as resource substitutes of natural clay for the production of environmentally clean and safe ceramics

Autor: Correia, Renata Alves Monteiro
Přispěvatelé: Mymrine, Vsévolod, Johann, Amanda Dalla Rosa, Catai, Rodrigo Eduardo, Pawlowsky, Urivald
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
Popis: No Brasil, por cinquenta e oito anos, chumbo e prata foram extraídos em larga escala a partir da mineração da Galena e Cerusita. Os resíduos desta atividade deixaram profundos impactos ambientais e sociais na cidade de Adrianópolis. O principal objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos da substituição parcial de argila natural por resíduos de flotação e areia de fundição para fabricação de cerâmicas sustentáveis. Foram fabricados 20 tipos de cerâmicas utilizando de 63-90% de argila, sendo adicionado a massa cerâmica os resíduo de flotação variando de 0-7% e areia de fundição variando de 10-30%. As cerâmicas foram sintetizadas em oito temperaturas diferentes de 900-1250°C. Foram avaliadas em todas as peças cerâmicas as seguintes características mecânicas: resistência à flexão, absorção de água, retração linear e densidade. O estudo das propriedades físico-químicas foram realizadas utilizando análises de alta tecnologia, tais quais: DRX, FRX, MEV e EDS. Análises granulométricas e de sedimentação demonstraram que o solo é composto por composto de 57% de argila, 24% silte e 18% areia. A densidade real dos grãos da argila é igual a 2,69g/cm3. Todas as cerâmicas apresentaram resultados de resistência à flexão em três pontos superiores aos valores estabelecidos nas normas nacionais (1,5MPa). A composição com 7% do resíduo da flotação e 10% de areia de fundição e 90% de argila demonstrou melhores resultados no que tange resistência mecânica, 3,89MPa a 900°C até 10,8MPa a 1250°C. Os resultados da análise de retração demonstram que o resíduo da flotação interage positivamente no que se refere a evitar a redução do tamanho dos corpos cerâmicos, conferindo excelentes resultados de retração quando comparado aos corpos cerâmicos sem a introdução do resíduo de flotação. Na composição contendo 7% de resíduo de flotação a retração medida variou de 0,05% até 5,6%, enquanto nos corpos de prova sem o resíduo os resultados variaram de 2,97% até 6,65%. Os resíduos da flotação também exercem influência positiva nos índices de absorção de água, a redução da absorção alcançou até 65% a 1250°C quando comparado aos traços sem sua adição. A densidade dos corpos cerâmicos não sofreram significativas mudanças com a introdução dos resíduos de flotação quando comparados aos traços sem o resíduo, sendo insignificante a diferença nas diferentes temperaturas de queima. Para análise ambiental das cerâmicas, análises de lixiviação e solubilização dos metais potencialmente tóxicos foram realizados conforme metodologia e limites estabelecidos pelas ABNT NBR 10004:2004 e 10005:2004. A análise de lixiviação demonstrou que não há risco ambiental na utilização das cerâmicas. De acordo com a classificação estabelecida pela ABNT NBR 15270-1:2005 todas as cerâmicas sinterizadas até 1200°C podem ser classificadas como blocos cerâmicos de vedação assim como as cerâmicas de 1 até 11 sinterizadas até 1250°C. Para classificação das cerâmicas de 12 a 20 sinterizadas a 1250°C utilizou-se os limites de absorção de água e o módulo resistência mecânica da ABNT NBR 13818, tais cerâmicas poderão ser classificadas como porcelanato, no entanto, faz-se necessário análises complementares exigidos pela norma não contempladas nesta pesquisa. In Brazil, for fifty-eight years, lead and silver were extracted on a large scale from Galena and Cerusite mining. The waste from this activity left profound environmental and social impacts in the city of Adrianópolis. The main objective of this work is to evaluate the effects of the partial substitution of clay for flotation residue of galena and foundry sand for the production of sustainable ceramics. In this research 20 composition were sintered at 900-120° and their properties were studied. Their mechanical characteristics were analyzed using flexural strength test, water absorption, density, linear shrinkage. The studies of the physicochemical properties were performed using high technology such as, XRF, XRD, SEM/EDS to characterize the ceramic developed. For the environmental analysis of the ceramic with the best flexural strength, heavy metals leaching analysis was performed as established in ABNT NBR 10004: 1987. All the ceramics presented bending resistance results higher than the values established in the national standards (>1,5MPa).The best results of the mechanical resistance module can be observed in the composition ceramic containing with 7% of the flotation residue and 10% the foundry sand and showed the resistance mechanical 3.89MPa to 10.8MPa. The results of the retraction analysis demonstrate that the flotation residue interacts positively with respect to avoiding the reduction of the size of the ceramic bodies, conferring excellent retraction results when compared to the ceramic bodies without the introduction of the flotation residue. In the composition containing 7% of flotation residue and 10% foundry sand, the measured retraction varied from 0.05% to 5.6%, while in the test specimens without the residue the results ranged from 2.97% to 6.65%. Flotation residues also exert a positive influence on water absorption indices, the absorption reduction reaching up to 65% at 1250 ° C when compared to traces without flotation addition. The density of the ceramic bodies did not undergo significant changes with the introduction of the flotation residues when compared to the traces without the residue, being the result about insignificant density in the different firing temperatures. For environmental analysis of the ceramics, leaching and solubilization analyzes of potentially toxic metals were performed according to the methodology and limits established by ABNT NBR 10004: 2004 and 10005: 2004. The leaching analysis showed that there is no environmental risk in the use these residues to fabrication new materials ceramics. According to the classification established by ABNT NBR 15270-1: 2005 all ceramics sintered up to 1200 ° C can be classified as ceramic blocks as well as ceramics from 1 up to 11 sintered up to 1250 ° C. In order to classify ceramics from 12 to 20 sintered at 1250 ° C, the limits of water absorption and the mechanical strength module of ABNT NBR 13828 were used, so it's possible this ceramics could be classified as porcelain, however, it is necessary to carry out additional analysis that wasn't in this research.
Databáze: OpenAIRE
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