Estudo do emprego da escória granulada de alto-forno na massa cerâmica de revestimento

Abstract

RESUMO: O setor industrial da cerâmica possui um importante aspecto do ponto de vista da sustentabilidade pela sua capacidade de absorver uma grande quantidade de resíduos oriundos de outras indústrias. Este aproveitamento pode trazer benefícios para a indústria cerâmica, tais como redução de custos e da quantidade de matéria prima natural utilizada, diminuição do tempo de queima dos produtos cerâmicos, além de evitar que certos resíduos tenham destinação ambientalmente incorreta. Por outro lado, a geração de resíduos e coprodutos siderúrgicos chega, atualmente, a cerca de 20 milhões de toneladas por ano no Brasil, sendo 40% correspondente à escória de alto-forno, que tem sua aplicação principal na produção de cimento Portland. Como alternativa a essa aplicação, a proposta deste trabalho é avaliar a influência da escória granulada de alto-forno como matéria-prima alternativa em cerâmica de revestimento, mais especificamente, o porcelanato. Para tal, as matérias-primas empregadas na formulação de porcelanato em uma indústria de revestimentos cerâmicos do estado do Espírito Santo e a escória granulada de alto forno foram caracterizadas pelas técnicas de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e análise granulométrica. Após a caracterização, a pesquisa foi dividida em duas etapas. Na Etapa 1 foi avaliada a influência da substituição de 5% em massa de três matérias-primas distintas pela escória. Com base na análise dos resultados obtidos na Etapa 1, foram determinadas quais matérias-primas seriam utilizadas para a realização da Etapa 2, cujo objetivo foi avaliar o efeito do incremento de escória em 5%, 7% e 10% de substituição em massa das matérias-primas usuais. Na Etapa 01, as quatro misturas formadas foram analisadas quanto à plasticidade e termogravimetria. Em ambas as etapas foram produzidos corpos de prova via prensagem e sinterização com temperatura de patamar a 1170°C, os quais 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. Os materiais cerâmicos desenvolvidos apresentaram propriedades que atendem às normas vigentes para porcelanatos, mostrando que o coproduto siderúrgico escória granulada de alto-forno pode ser utilizado como substituto de algumas matérias-primas na indústria de revestimentos cerâmicos.

ABSTRACT: The ceramics sector plays an important sustainability role due to its capability to absorb a large amount of waste produced by other industries. The usage of waste on the ceramics industry may provide benefits, such as reducing costs and the amount of natural raw material used, lowering the burning time of ceramic products and preventing certain residues from having an environmentally incorrect destination. On the other hand, around 20 million tons of waste and steel co-products is generated per year in Brazil, 40% of which corresponds to blast furnace slag. Blast furnace slag is mainly used in the production of Portland cement. Thus, looking for an alternative usage of this slag, this work focus on evaluating the influence of granulated blast furnace slag as an alternative raw material in ceramic tiles, more specifically, porcelain tiles. For this, the raw materials used in the elaboration of porcelain tiles in a ceramic tile industry in the state of Espírito Santo and granulated blast furnace slag were characterized by the techniques of X-ray fluorescence, X-ray diffraction and granulometric analysis. After characterization, the research was split in two steps. At Step 1, the influence of substituting 5% of the weight of three different raw materials with slag was evaluated. Based upon the analysis of the results obtained at Step 1, it was determined which raw materials would be used to carry out Step 2, whose objective was to evaluate the effect of the slag increase in 5%, 7% and 10% on weight substitution. In Step 01, the four mixtures formed were analyzed for plasticity and thermogravimetry. In both steps, test specimens were produced by pressing and sintering at a plateau temperature of 1170°C, which were tested for the following properties: drying and firing shrinkage; water absorption; apparent porosity; apparent specific mass and flexural strength. The developed ceramic materials showed properties that meet the current standards for porcelain tiles, showing that the granulated blast furnace slag steel co-product can be used as a substitute for some raw materials in the ceramic tile industry.