Caracterização tecnológica dos resíduos da indústria de reciclagem de alumínio e da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como materiais pozolânicos

Caracterização tecnológica dos resíduos da indústria de reciclagem de alumínio e da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como materiais pozolânicos

Author Braz, Inara Guglielmetti Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Shinzato, Mirian Chieko Shinzato Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade
Abstract Over the last decades, the increase in industrial waste production has created several socio-economic and environmental problems, promoting discussions aiming to resolve problems, such as waste disposal and recycling. In this scenario, aluminum recycling and sugar-alcohol industries, due to a considerable increase in production, have an important participation in waste production. The main waste from these industries is rich in alumina (aluminum recycling) and silica (sugarcane bagasse ashes), and is commonly disposed of in landfills or soil. With this in mind, this study aims to analyze the main technological properties of these materials and to evaluate their potential as pozzolanic materials. Pozzolans are siliceous or silico aluminous materials that react with water and calcium hydroxide (Ca(OH)2) to form compounds with agglomerating properties. Partial addition of zeolite to improve agglutination of the waste studied in this paper was also tested. Tests showed that the studied materials are in compliance with the chemical specifications laid down by standard NBR12653/12 for type E pozzolans and that more than 66% of their particles are smaller than 44µm. Therefore, these materials can be used for this purpose. The pozzolanic activity of waste was determined using three tests (electrical conductivity measurement, modified Chapelle test and index of pozzolanic activity with Portland cement) in pure samples and in mixtures with zeolites. The first two tests classified samples as pozzolans, whereas the third test showed that the addition of both waste from aluminum recycling and sugarcane bagasse ashes reduced the resistance of mortar to compression. The reduction of the resistance of mortars made with aluminum waste was the result of the formation of hydrogarnets, such as synthetic katoites (Ca3Al2(OH)12). The absence of amorphous silica in sugarcane bagasse ashes, in turn, was the main factor for the decrease in the pozzolanic activity index of waste. On the other hand, calcium silicate hydrates (C- S-H) - products of the pozzolanic reaction that increase the resistance of mortar - were formed only in samples with sugarcane bagasse ashes and zeolite, that is, with higher content of silica. Therefore, it was demonstrated that, although the aluminum hydroxide and the alumina present in waste from aluminum recycling do not show good pozzolanic activity, they are very reactive with Ca(OH)2, forming hydrogarnets. This property should be studied further to allow the use of waste from aluminum recycling as additive, for example, in aluminous or refractory cements.

Nas últimas décadas, o aumento na geração de resíduos industriais tem acarretado diversos problemas sócio-econômicos e ambientais, promovendo diversos debates para solucionar a sua destinação e/ou seu reuso. Neste cenário as indústrias de reciclagem de alumínio e a sucroalcooleira, face ao expressivo aumento em sua produção, têm grande participação na geração de resíduos. Os principais resíduos dessas indústrias são ricos em alumina (reciclagem de alumínio) e em sílica (cinza do bagaço da cana-de-açúcar) e, comumente, são descartados em aterros ou no solo. Diante dessa problemática, o presente estudo visou analisar as principais propriedades tecnológicas desses materiais e avaliar seu uso potencial como materiais pozolânicos. Pozolanas são materiais silicosos ou silico-aluminosos que reagem com água e hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) para formar compostos com propriedades aglomerantes. Testou-se também o efeito da adição parcial de zeólita para promover melhora nas características de aglutinação dos resíduos estudados. Os testes mostraram que os materiais de estudo estão de acordo com as especificações químicas estabelecidas pela norma NBR12653/12 para pozolanas do tipo E e, mais de 66% de suas partículas apresentam-se abaixo de 44µm, qualificando-os para tal uso. A atividade pozolânica dos resíduos foi determinada por meio de três testes (medida de condutividade elétrica, Chapelle Modificado e índice de atividade pozolânica com cimento Portland) em amostras puras e em mistura com zeólitas. Os dois primeiros testes pré-qualificaram todas as amostras como pozolanas, enquanto o terceiro revelou que tanto a adição do resíduo de reciclagem de alumínio quanto da cinza do bagaço da cana diminuíram a resistência à compressão da argamassa. A diminuição da resistência das argamassas preparadas com resíduo de alumínio deve-se à formação de hidrogranadas, como katoitas sintéticas (Ca3Al2(OH)12). A ausência de sílica amorfa na composição das cinzas do bagaço da cana-de-açúcar, por sua vez, foi o principal responsável na diminuição do índice da atividade pozolânica desse resíduo. Por outro lado, os silicatos de cálcio hidratado (C-S-H) - produtos da reação pozolânica que conferem resistência à argamassa - só se formaram nas amostras com cinzas do bagaço da cana-de- açúcar e zeólita, ou seja, com aumento no teor em sílica. Verificou-se, portanto, que apesar de não conferir boa atividade pozolânica, o hidróxido de alumínio e a alumina presente no resíduo de reciclagem de alumínio são muito reativos ao Ca(OH)2, permitindo a formação de hidrogranadas. Essa propriedade deve ser melhor explorada, a fim de permitir o uso do resíduo de reciclagem de alumínio como aditivo em cimentos aluminosos ou refratários, por exemplo.
Keywords waste from aluminum recycling
sugarcane bagasse ashes
zeolite
pozzolanic activity
cement
resíduos da reciclagem de alumínio
cinza do bagaço da cana-de-açúcar
zeólita
atividade pozolânica
cimento
Language Portuguese
Date 2014-05-23
Published in BRAZ, Inara Guglielmetti. Caracterização tecnológica dos resíduos da indústria de reciclagem de alumínio e da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como materiais pozolânicos. 2014. 107 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Diadema, 2014.
Research area Química
Knowledge area Ciências exatas e da terra
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 107 p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=2104531
Access rights Closed access
Type Dissertation
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/48070

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