Análise do percentual de substituição de matérias-primas por escória granulada de alto-forno em massa cerâmica para fabricação de placas cerâmicas de revestimento.

Abstract

RESUMO: A indústria cerâmica desempenha um papel importante do ponto de vista da sustentabilidade, pois tem a capacidade de absorver uma grande quantidade de resíduos oriundos de outras indústrias. A utilização desses resíduos pode trazer benefícios significativos para a indústria cerâmica, como a redução de custos e da quantidade de matéria-prima natural, além de otimizar a queima dos produtos cerâmicos e evitar destinos inadequados para certos resíduos. Ademais, a geração de resíduos e subprodutos siderúrgicos no Brasil é de cerca de 20 milhões de toneladas por ano, sendo que 40% desse total corresponde à escória granulada de alto-forno. A principal aplicação desse resíduo é na produção de cimento Portland. Como uma alternativa a essa aplicação, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência da escória granulada de alto-forno em massa cerâmica. Para tal, foram realizados testes com a escória granulada de alto-forno (EGAF) substituindo matérias-primas específicas em teores de 5%, 7%, 10%, 15% e 20% na massa cerâmica. Os corpos de prova prismáticos de dimensões 60x20x5 mm foram moldados segundo a metodologia de Santos (1989) e prensados. Após isso, foram queimados em forno mufla a 1100oC por 2h. Os corpos de prova foram testados quanto às seguintes propriedades: retração de secagem e de queima; absorção de água; porosidade aparente; massa específica aparente e módulo de ruptura à flexão. Todas as misturas com EGAF testadas atenderam aos limites prescritos na NBR ISO 13006:2020 para os revestimentos do grupo BIIa (placas prensadas a seco com média absorção de água), absorção de água média entre 3% e 6% e absorção de água individual máxima de 6,5% e de módulo de ruptura à flexão mínimo de 22MPa. Com isso, os materiais cerâmicos desenvolvidos com a EGAF apresentaram propriedades que atendem às normas vigentes dos revestimentos do grupo BIIa, mostrando que o coproduto siderúrgico escória granulada de alto-forno pode substituir parcialmente matérias-primas da composição dos produtos da indústria de revestimentos cerâmicos.

ABSTRACT: The ceramics industry plays an important role from the point of view of sustainability, as it has the capacity to absorb a large amount of waste from other industries. The use of these residues can bring significant benefits to the ceramic industry, such as reducing costs and the amount of natural raw material, in addition to optimizing the firing of ceramic products and avoiding inappropriate destinations for certain residues. Furthermore, the generation of waste and steel by-products in Brazil is around 20 million tons per year, with 40% of this total corresponding to granulated blast furnace slag. The main application of this residue is in the production of Portland cement. As an alternative to this application, the objective of this work is to evaluate the influence of granulated blast furnace slag on ceramic mass for the production of ceramic coating slabs. To this end, tests were carried out with granulated blast furnace slag (EGAF) replacing raw materials at levels of 5%, 7%, 10%, 15% and 20% in the ceramic mass. The prismatic specimens measuring 60x20x5 mm were molded according to the Santos methodology (1989) and pressed. After that, they were burned in a muffle furnace at 1100ºC for 2h. The specimens were tested for the following properties: drying and firing shrinkage; water absorption; apparent porosity; Apparent specific mass and flexural modulus of rupture. All tested EGAF mixtures met the limits prescribed in NBR ISO 13006:2020 for coatings in group BIIa (dry pressed boards with average water absorption), average water absorption between 3% and 6% and water absorption maximum individual strength of 6.5% and minimum flexural strength modulus of 22MPa. As a result, the ceramic materials developed with EGAF showed properties that meet the current norms for group BIIa coatings, showing that the steelmaking co-product granulated blast furnace slag can partially replace raw materials in the composition of products in the ceramic coating industry.