BRPI1104410A2 - processo para produÇço de agregados e aglomerantes para argamassas ou cimentos a partir de rejeito de mineraÇço - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA PRODUÇçO DE AGREGADOS E AGLOMERANTES PARA ARGAMASSAS OU CIMENTOS A PARTIR DE REJEITO DE MINERAÇçO. A presente invenção revela processos para produzir agregados para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração em que os ditos rejeitos são produzidos pela britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação e em que o rejeito final da etapa da flotação é utilizado como agregado para argamassa ou cimento. Adicionalmente, a dita flotação pode ser seguida de um processo de ciclonagem em que o a parcela overflow ou a parcela underflow da etapa de ciclonagem é utilizada como agregado para argamassa ou cimento. A presente invenção adicionalmente revela processos para produzir aglomerantes para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração em que os ditos rejeitos são produzidos pela britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação e em que o rejeito final da etapa da flotação é adicionalmente calcinado e utilizado como aglomerante para argamassa ou cimento. Adicionalmente, a dita flotação pode ser seguida de um processo de ciclonagem em que o a parcela overflow ou a parcela underflow da etapa de ciclonagem é adicionalmente calcinada e utilizada como aglomerante para argamassa ou cimento.

Description

PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE AGREGADOS E AGLOMERANTES PARA ARGAMASSAS OU CIMENTOS A PARTIR DE REJEITO DE MINERAÇÃO

ESTADO DA TÉCNICA

Atualmente os processos de mineração de ouro são processos que geram grandes quantidades de resíduos, devido principalmente à baixa concentração do minério de ouro nas jazidas. Em geral esses resíduos são descartados em aterros específicos e seu tratamento muitas vezes é necessário, gerando altos custos para as mineradoras. Dessa forma, a necessidade de se encontrar uma utilidade para os rejeitos desse processo seria extremamente interessante para as mineradoras. Ademais, conciliar uma utilidade para esses rejeitos que pudesse ao mesmo tempo gerar um produto que não cause impactos ambientais, não sendo necessário o uso de aterros (amplas áreas de armazenamento) e tratamentos que possibilitam a redução de sua característica toxicidade, seria de extremo interesse.

Atualmente, Iodos residuais provenientes do processo de extração do ouro têm sido vistos como resíduos indesejáveis.

Alguns documentos na técnica demonstram tentativas de encaminhar esses rejeitos para outras finalidades.

EP0451815 revela materiais inertes para concretos de argamassas, um processo para a produção dos mesmos e concretos e argamassas contendo os ditos materiais. Os ditos materiais provêem da coleta de Iodos provindos da produção de granito, cuja técnica consiste em: secagem parcial dos Iodos até obtenção de uma proporção em conteúdo de água de 10 a 20 em peso, seguido de modelagem o lodo secado em grânulos 3 0 contendo essencialmente formato esférico e por fim aquecimento os ditos grânulos em fornalha não estática (opcionalmente na presença de agentes de fusão e/ou fortalecimento e/ou expansão). US2O02O03312O revela um método de manufatura de cimentos a partir de rejeitos de rocha contendo compostos de silício, compreendendo a moagem dos rejeitos a um tamanho entre 250 a 425 mesh para a produção de pozolanas.

US4430126 revela tijolos para construção formados por endurecimento hidráulico, compostos de 4 a 30% em peso de agente aglomerante hidráulico, 60 a 95% em peso de material agregado mineral como substituto a areia e 0 a 10% de aditivos. 0 agregado, de acordo com o presente documento, é composto de pedras provindas de rejeitos de mineração.

Adicionalmente, em processos de mineração que fazem uso da flotação, o rejeito final da flotação, em forma de uma polpa, pode ser utilizado para o preenchimento dos realces que foram exauridos pela lavra, aumentando assim a capacidade de suporte ou sustentação das rochas e garantindo maior estabilidade e segurança nas escavações. Esse processo conhecido como backfill consiste, inicialmente, no bombeamento do rejeito final da flotação para uma bateria de ciclones de espessamento e depois para as instalações de produção do backfill.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

A presente invenção revela processos para produzir agregados para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração, em que os ditos rejeitos são produzidos a partir da britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação e em que o rejeito final da etapa da flotação é utilizado como agregado para argamassa ou cimento. Adicionalmente, a dita flotação pode ser seguida de um processo de ciclonagem onde a parcela overflow ou a parcela underfIow da etapa de ciclonagem é utilizada como agregado para argamassa ou cimento.

A presente invenção adicionalmente revela processos para produzir aglomerantes para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração, em que os ditos rejeitos são produzidos a partir da britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação e em que o rejeito final da etapa da flotação é adicionalmente calcinado e utilizado como aglomerante para argamassa ou cimento. Adicionalmente, a dita flotação pode ser seguida de um processo de ciclonagem, onde a parcela overflow ou a parcela underflow da etapa de ciclonagem é adicionalmente calcinada e utilizada como aglomerante para argamassa ou cimento.

Em uma realização preferida o dito minério é um

minério para a obtenção de ouro.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1 - Fluxograma com o processo genérico de mineração de minério de ouro.

Figura 2 - - Distribuição granulométrica a laser do

rejeito A.

Figura 3 - Distribuição granulométrica a laser do

rejeito B.

Figura 4 - Distribuição granulométrica a laser do

rejeito C.

Figura 5 - Composição mineral e distribuição de fases presentes no rejeito A in natura.

Figura 6 - Composição mineral e distribuição de fases presentes no rejeito B in natura.

- 25 Figura 7 - Composição mineral e distribuição de

fases presentes no rejeito C in natura.

Figura 8 - Diagrama de aquecimento do processo de calcinação aplicada aos rejeitos.

Figura 9 - Composição mineral e distribuição das

3 0 fases presentes no rejeito A calcinado.

Figura 10 - Composição mineral e distribuição das fases presentes no rejeito B calcinado.

Figura 11 - Composição mineral e distribuição das fases presentes no rejeito C calcinado.

Figura 12 - Visualização de coloração dos rejeito A in natura e calcinado.

Figura 13 - Visualização de coloração dos rejeito B in natura e calcinado.

Figura 14 - Visualização de coloração dos rejeito C in natura e calcinado.

Figura 15 - Gráfico de resistência a compressão das misturas de argamassas com distintas dosagens de rejeito na amostra - Traço 1:3.

Figura 16 - Gráfico de resistência a compressão das misturas de argamassas com distintas dosagens de rejeito na amostra - Traço 1:4,5.

Figura 17 - Gráfico de resistência à compressão das misturas de argamassas com rejeitos calcinados com distintas dosagens de rejeito na amostra para os traços 1:3 e 1:4,5 com idade de 28 dias.

Figura 18 - Gráfico de resistência a compressão das misturas de argamassas com as três frações de rejeitos na dosagem de 25% e traço 1:3, ativado com escória.

Figura 19 - Gráfico de resistência a compressão das misturas de argamassas com as três frações de rejeitos na dosagem de 25% e traço 1:4,5, ativado com escória.

Figura 2 0 - Gráfico de resistência à compressão das • 2 5 misturas de grouts produzidos com os rejeitos A, B e C nas dosagens de 33% e 50% em substituição ao agregado miúdo.

Figura 21 - Figura demonstrando o substrato de cerâmica com cimento cola com idade de 15 dias e tardoz com cerâmica arrancada. 3 0 DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "agregado" como materiais pétreos fragmentados, classificados com base na sua composição granulométrica, que atuam nas argamassas, cimentos ou concretos como elemento relativamente inerte. De acordo com a sua origem podem ser definidos como natural (obtidos por meio da exploração de jazidas naturais ou retirados dos leitos dos rios via dragagem) ou artificial (obtidos via processos industriais como a britagem de rochas). Agregado miúdo é aquele cuja granulometria atende àquela especificada na NBR 7211 (ABNT, 2009) . Os agregados miúdos comumente utilizados são areia, saibro e finos de solo.

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "aglomerante" como substâncias com poder cimentante que promovem ligações de materiais pétreos.

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "argamassa" como uma mistura homogênea de agregado miúdo, aglomerante inorgânico e água, contendo ou não aditivos e adições, com propriedades de aderência e endurecimento. Dentre as argamassas, podem-se citar em nível de exemplificação argamassas de revestimento, argamassas colante (cimento cola), argamassas com escória, argamassas com produtos calcinados em sua composição e grout.

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "cimento" como um aglomerante hidráulico resultante da mistura de calcário e argila, calcinada em fornos, que, ao ser misturado com água, forma uma pasta que ao endurecer oferece alta resistência mecânica. Esta matéria-prima deve conter elementos químicos responsáveis pela produção de hidráulicos ativos, como Cálcio (Ca), Silício (Si), Alumínio (Al) e Ferro (Fe) . Materiais corretivos são bastante empregados na indústria de cimento, sendo os mais comuns a areia, a bauxita e o minério de ferro, cada um responsável pela correção de deficiência de algum elemento.

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "britagem" como um processo de fragmentação mecânica de uma rocha, industrialmente realizada preferencialmente em britadores, com o objetivo de reduzir as dimensões da dita rocha até tamanhos de aproximadamente 1 cm.

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "moagem" como um processo de fragmentação mais fina da rocha, industrialmente realizada preferencialmente em moinhos, reduzindo a rocha a fragmentos inferiores a aproximadamente 1 cm.

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "flotação" ou "flotação em espuma" como um processo de separação de partículas sólidas de diversos tamanhos e espécies, suspensas em fase aquosa (polpa) onde a superfície da partícula a ser flotada, espécie de interesse ou ganga, é modificada pela adição de reagentes tornando-se hidrofóbica. As partículas hidrofóbicas se aderem a bolhas de ar introduzidas na polpa e são carregadas até a camada de espuma, sendo assim separadas das partículas hidrofílicas. O circuito de flotação pode possuir diversas etapas, dentre elas as etapas:

"rougher" ·. geralmente o primeiro estágio de flotação após a moagem. O objetivo desse estágio é produzir concentrado com alta recuperação. O concentrado, por ter baixo teor, geralmente é composto por contaminantes requerendo um estágio de re-tratamento. O rejeito desse estágio pode ser enviado para mais um estágio de flotação ou ser considerado como rejeito final.

nscavenger do rougher": com o intuito de reduzir a perda do material de interesse e elevar a recuperação, muitas vezes, o rejeito "rougher" é enviado para esse estágio para mais uma etapa de flotação, precedida ou não de adição de reagente para melhorar a cinética de flotação. O concentrado "scavenger do rougher", dependendo do seu teor, pode se juntar ao concentrado "rougher" e seguir para o estágio seguinte, ou retornar na alimentação do "rougher".

nCleaner": o concentrado "rougher" e, dependendo do caso, o concentrado "scavenger" pode(m) seguir diretamente para mais uma etapa de flotação, denominada "cleaner" ou, se necessário, for, passar previamente por uma etapa de remoagem, aumentando o grau de liberação e permitindo um maior teor no produto. Se o concentrado "cleaner" não tiver alcançado o teor desejado, ele pode seguir para mais uma etapa de limpeza, denominada simplesmente por "cleaner 2".

nScavenger do cleaner": nesse estágio, o rejeito "cleaner" é reflotado. 0 concentrado desse estágio geralmente retorna para a alimentação do primeiro "cleaner" e o rejeito, se apresentar baixo teor, é geralmente descartado como rej eito.

0 princípio de recirculação de fluxos nos estágios anteriores é o de semelhança do teor do fluxo com o da alimentação do estágio para onde o fluxo retornará, desde que a liberação seja condizente. Existem casos, em que o rejeito "scavenger do cleaner" retorna na alimentação do "rougher" com o intuito de reduzir perdas.

No contexto do presente pedido de patente deve-se entender "calcinação" como o processo em que os materiais são submetidos à temperaturas acima de aproximadamente 500°C, preferencialmente na ordem dos IOOO0C em mufla, forno estático, forno rotatório ou similares, de forma a reduzir as substâncias presentes à forma de óxidos. Esse processo é utilizado para que determinados materiais desenvolvam um rearranjo molecular induzido pelo aumento de temperatura (reação térmica), de forma que as fases cristalinas dos constituintes de um dado material passem a apresentar fases amorfas, que são reativas, podendo potencializar a sua atividade pozolânica (i.e. capacidade de empacotamento dos grãos na matriz cristalizada).

No contexto do presente pedido de patente, as etapas acima definidas podem ser entendidas como uma única etapa ou uma série de etapas contidas dentro da mesma. Por exemplo, a britagem pode consistir de uma britagem primária e uma secundária.

No contexto do presente documento deve-se entender "minério para obtenção de ouro" como qualquer minério ou rocha que provenha de uma mina que contenha minérios com ouro em sua composição.

No contexto do presente documento deve-se entender "rejeito" como um subproduto da mineração, ou seja, o qual não constitui o produto primário visado no processo de mineração. O termo rejeito é utilizado a fim de enfatizar o caráter secundário que a composição possui no processo.

A presente invenção revela processos para produzir agregados para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração, em que os ditos rejeitos são produzidos a partir da britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação e em que o rejeito final da etapa da flotação é utilizado como agregado para argamassa ou cimento. Adicionalmente, a dita flotação pode ser seguida de um processo de ciclonagem onde a parcela overflow ou a parcela underfIow da etapa de ciclonagem é utilizada como agregado para argamassa ou cimento.

A presente invenção adicionalmente revela processos para produzir aglomerantes para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração, em que os ditos rejeitos são produzidos a partir da britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação e em que o rejeito final da etapa da flotação é adicionalmente calcinado e utilizado como aglomerante para argamassa ou cimento. Adicionalmente, a dita flotação pode ser seguida de um processo de ciclonagem, onde a parcela overflow ou a parcela underflow da etapa de ciclonagem é adicionalmente calcinada e utilizada como aglomerante para argamassa ou cimento.

Em uma realização preferida o dito minério é um minério para a obtenção de ouro.

EXEMPLOS

0 presente exemplo se refere a obtenção de agregados e aglomerantes provindos de minerais da mina Cuiabá em Sebará no estado de Minas Gerais, Brasil. Espera-se que os seguintes exemplos e testes sirvam para demonstrar e comprovar as características vantajosas e superiores dos produtos obtidos através dos conhecimentos da presente invenção.

Processo de produção dos produtos

0 minério processado na britagem primária subterrânea é içado para a superfície pelo poço principal e, por meio de transportador (e.g. de correia), encaminhado diretamente para a britagem secundária ou para um silo de estocagem de minério. 0 minério estocado na pilha é retomado por um alimentador de placas e correias transportadoras ou, ainda, por pás carregadeiras que alimentam a moega da britagem.

0 minério alimenta o circuito de britagem secundária composta por uma grelha vibratória de dois decks e um britador de mandíbulas (e.g. britador primário). 0 oversize do primeiro deck da grelha vibratória é encaminhado para o britador de mandíbulas e o oversize do segundo deck se junta ao produto do britador de mandíbulas que alimenta o silo pulmão de capacidade útil. 0 undersize do segundo deck, primeira parcela do produto final, é encaminhado para o silo de produto final, através de transportadores (e.g. de correia). O produto da britagem secundária é retomado do silo pulmão através de alimentador de placas que alimenta uma peneira vibratória primária. O oversize dos dois decks dessa peneira alimenta o britador terciário cônico, cujo produto é encaminhado por transportadores de correia para a peneira secundária. O undersize do segundo deck da peneira primária, segunda parcela do produto final, é encaminhado para o silo de produto final.

O oversize dos dois decks da peneira secundária alimenta o britador quaternário cônico que opera em circuito fechado. 0 undersize do segundo deck dessa peneira constitui a terceira e última parcela do produto final e também segue para o silo de produto final.

O produto da britagem é retomado do silo por alimentadores de correia ou, alternativamente, retomado por pá carregadeira, e transferido para alimentar o circuito de moagem.

O circuito de moagem e gravimetria é composto por: circuito fechado de moagem e classificação, circuito gravimétrico com concentradores centrífugos e mesas vibratórias, e circuito de espessamento com ciclones e espessadores.

O minério proveniente do silo alimenta o silo do moinho de bolas, com descarga por overflow. A descarga do moinho na forma de polpa a 7 0% de sólidos em massa é diluída para 45% de sólidos em massa e bombeada para a bateria de ciclones de classificação. O overflow da classificação, considerado produto final da moagem, é encaminhado para a etapa de espessamento.

Aproximadamente 20% do underflow da ciclonagem de classificação é encaminhado para o circuito de gravimetria composto por peneira vibratória e concentradores centrífugos e mesas vibratórias. 0 oversize da peneira (> 2 mm), juntamente cora o rejeito dos concentradores centrífugos, retornam para o moinho de bolas, como também o restante do underflow da ciclonagem da classificação.

0 concentrado centrífugo é acumulado em uma caixa. 0 circuito de limpeza formado por mesas vibratórias em série, processa o concentrado gravimétrico. 0 rejeito da mesa rougher, através de bombeamento, retorna para o moinho de bolas, o rejeito da mesa cleaner para a caixa de alimentação e o concentrado final é encaminhado ao filtro cofre.

A operação do espessamento do produto de moagem tem o objetivo de atingir a concentração de 55% de sólidos em massa, condição necessária para a etapa de flotação. A polpa proveniente da classificação passa por uma peneira linear para retenção de qualquer material orgânico proveniente da mina ou outros corpos estranhos. 0 undersize do peneiramento alimenta a bateria de ciclones, onde o underflow é encaminhado por gravidade para o tanque pulmão de alimentação da flotação e o overflow para o espessador de alta eficiência. 0 underflow do espessador é transferido, através de bombeamento, para o tanque de alimentação da flotação. A água recuperada no overflow do espessador é encaminhada por gravidade para um tanque interligado ao sistema de distribuição de água recuperada.

A polpa de alimentação da flotação é direcionada para um tanque dotado de agitador. Deste tanque a polpa é bombeada para o tanque condicionador. Depois de condicionada, a polpa alimenta a flotação de grafite na célula e o concentrado obtido constitui o produto final. 0 rejeito desta é encaminhado para a flotação rougher nas células.

0 concentrado da flotação rougher é encaminhado para a flotação cleaner ou, dependendo do teor de enxofre, pode ser considerado produto final e ser encaminhado juntamente com o concentrado de grafite para uma caixa.

0 rejeito da flotação rougher é encaminhado para a flotação scavenger em células tipo tanque. 0 concentrado das duas primeiras células é encaminhado para a flotação cleaner, e o concentrado das outras duas células, de acordo com o teor de enxofre, pode ser encaminhado para a flotação cleaner ou retornar para a flotação rougher.

0 rejeito da flotação scavenger, considerado rejeito final, é amostrado e transferido como uma polpa para o tanque de alimentação da instalação de preparação do material para o backfill.

Para a flotação cleaner são utilizadas quatro células. 0 concentrado é amostrado pelo par de amostradores em série (linear e rotativo) e transferido para a caixa de

produto final.

0 rejeito do estágio cleaner é encaminhado para o estágio scavenger do cleaner, realizado também em quatro células. 0 concentrado retorna para a flotação cleaner e o rejeito retornado para a flotação rougher.

A operação de espessamento do concentrado da flotação tem como objetivo adequar a concentração de sólidos para a filtragem. 0 concentrado da flotação é bombeado para uma bateria de ciclones. 0 underflow da ciclonagem é encaminhado por gravidade para os tanques pulmão de alimentação da filtragem e o overflow para o espessador de alta eficiência. 0 underflow do espessador é transferido por bombeamento também para os tanques de alimentação da filtragem, e a água recuperada no overflow do espessador encaminhada por gravidade para o tanque interligado ao sistema de distribuição de água recuperada.

Os tanques pulmão da filtragem são dotados de agitadores. Os fluxos que alimentam os tanques, tanto o underflow da ciclonagem como do espessador, passara por uma peneira que tem por objetivo reter os corpos estranhos acima de 5 mm para proteção dos filtros. Desses tanques a polpa é retomada pelas bombas instaladas em série, duas a duas, que alimentam os filtros que operam em paralelo. A torta com umidade de 11%, produto da filtragem, é encaminhada para o carregamento do teleférico realizado através das moegas, alimentadores de correia e transportadores de correia.

0 filtrado dos dois filtros é encaminhado para o tanque e aproveitado para lavagem dos manifolds dos filtros. O excedente de filtrado dessa operação segue por gravidade para uma caixa que também recebe os efluentes da lavagem dos manifolds e da lavagem dos tecidos com água tratada. A polpa composta nessa caixa será transferida por bombeamento para o

espessador.

Dessa forma há a obtenção do rejeito A (rejeito integral da flotação), rejeito B (fração overflow da ciclonagem do rejeito integral da flotação) e rejeito C (fração underflow da ciclonagem do rejeito integral da flotação). Ressalta-se que daqui em diante o termo "rejeito" pode ser usado com o sentido de "produto" quando mais adequado. Um esquema simplificado, porém com as etapas consideradas essenciais do processo, pode ser vista na figura 1.

Propriedades dos rejeitos obtidos

A granulometria final dos rejeitos obtidos são demonstradas nas figuras 1, 2 e 3, onde pode-se avaliar na tabela 1 a seguir:

Distribuição Granulométrica Rej eito A Rejeito B Rejeito C Diâmetro a 10% 2,07pm 2 ,17pm 5,68pm Diâmetro a 50% 12,8Ipm 14,12pm 37,7Opm Diâmetro a 90% 33,27pm 35, 65μττι 73 , 94μιη Diâmetro médio 15 , 4 8μτη 16,84pm 36,9Ipm Tabela 1 - Distribuição granulométrica a laser dos rejeitos A, B e C. A distribuição granulométrica dos rejeitos A7 B e C podem ser vistas respectivamente nas figuras 2, 3 e 4 .

Adicionalmente foram medidas as propriedades

físicas e granulométricas dos rejeitos obtidos pelo processo da presente invenção:

Parâmetros físicos amostrados Rejeito A Rej eito B Rej eito C Diâmetro máximo 15 Opm 15 Opm 15 Opm Massa específica aparente 1,27g/cm3 l,18g/cm3 1,3 0g/cm3 Material passante # 75pm 64,40% 68,20% 68,20% Módulo de finura 0, 02 0, 02 0, 02 Material carbonoso 0, 18% 0,16% 0, 15% Torrões de argila 0,21% 0,15% 0,14%

Tabela 2 - propriedades físicas e granulométrica

dos rejeitos A, B e C. As composições químicas dos rejeitos obtidos a

partir da mineração da mina Cuiabá revelam compostos com características mineralógicas bastante coerentes com as características de uma composição mineralógica que se visa a extração de ouro.

Composição rejeito A (% em peso) rejeito B (% em peso) Rejeito C (% em peso) Quartzo - SiO2 54,90% 65,60% 40,60% Clorita - (Mg, Al) 6 (SiiAl)4O10 (OH) 8 18,10% 4 , 50% 20,50% Calcita - CaCO3 9,90% 2,60% - Siderita -FeCO3 8, 10% 7, 00% 6,40% Clinocloro - (MgiFe)6(SiiAl)4O10(OH)8 4, 90% - - Silicato de alumínio e POtáSSiO - Kli25Alli25SicKTBO4 4, 10% 0, 10% - Ankerita - Ca (Fe2+, Mg) (CO3)2 - 20,20% 21,00% Muscovita - KAl2(SiiAl)4O10(OH)2 - - 14,40% Tabela 3 - Composição dos rejeitos A, B e C em % em peso total da amostra, indicada por difratometria de raios-X

Todos os fatores acima descritos nas tabelas 1 a 3 são possíveis graças à combinação particular de composições mineralógicas de uma mina de ouro com o processo tal como descrito para a obtenção desses rejeitos. A distribuição dos rejeitos A, B e C podem ser vistas as figuras 5, 6 e 7, respectivamente.

Os três rejeitos analisados foram submetidos à calcinação estática (figura 7), realizada em mufla automatizada, até a obtenção da temperatura de IOOO0C, de forma a verificar a ocorrência de um rearranjo molecular que resultaria na presença de formas reativas de determinadas substâncias com atividade pozolânica, ou seja, copropriedades aglomerantes/cimentícias.

Nota-se nesse caso que apesar da utilização de uma calcinação estática no exemplo, é de conhecimento comum na técnica que temperaturas a partir de 500°C podem ser utilizadas, sendo que temperaturas fixas próximas a IOOO0C são preferíveis na técnica. Adicionalmente, resultados similares podem ser obtidos através de calcinação não estática, por exemplo, em fornos rotatórios para produções em maior escala de rejeitos para a construção civil.

A Figura 8 apresenta o diagrama de aquecimento aplicado aos rejeitos. 0 eixo X apresenta o tempo, em minutos, enquanto o eixo Y indica a temperatura aplicada, em 0C. Com relação ao processo de calcinação é necessário esclarecer as fases do processo que envolveu a queima dos rejeitos, a saber:

Seleção de cadinho de carbono resistente a altas temperaturas e com capacidade de 1,0 litro;

Secagem preliminar dos rejeitos realizada em estufa com circulação forçada de ar, sob temperatura de 100 _1_6_/_4_4_ °C;

Introdução do cadinho de carbono na mufla

automatizada;

Aplicação do ciclo de aquecimento térmico durante o período de 3 00 minutos;

Resfriamento do conjunto cadinho e rejeito no interior da mufla após fim do ciclo de aquecimento;

Após o resfriamento o material foi retirado do cadinho e guardado em um mesmo recipiente, no caso um saco plástico reforçado, separadamente para os rejeitos A, B ou C;

Após o término de 5 processos de queima seqüenciais, os materiais foram homogeneizados pela agitação ostensiva dos sacos e mantidos hermeticamente vedados e fechados, evitando-se desta forma o contato com a umidade existente no ar;

Os materiais posteriormente foram retirados do saco e levados aos testes específicos.

Novamente, um técnico no assunto pode fazer uso da otimização dos fatores aqui revelados da calcinação para obter rejeitos com características distintas das aqui reveladas. Modificações no tempo de aquecimento e nas temperaturas são comuns na técnica e o presente exemplo deve ser entendido de forma não limitativa e sim ilustrativa e espera-se que calcinações em escala industrial ampliem ainda mais as características aglomerantes do rejeito final.

Difratometria de raios-X dos produtos calcinados Os resultados da difratometria de raio X (figuras 9, 10 e 11) demonstraram que após a calcinação dos rejeitos 3 0 ocorreram expressivas mudanças de fases nos constituintes presentes, com ênfase na transformação de compostos cristalinos em amorfos, que passaram de 3% nos rejeitos in natura para aproximadamente 33% nos calcinados. As fases amorfas possuem elevada reatividade, portanto, significativo potencial como aglomerante.

Pode-se notar que houve a geração de silicatos no rejeito A, o que vem a somar compostos com elevada capacidade cimentante. Para o rejeito B, foi observada a dissociação da ankerita, com liberação de carbonato de cálcio, constituinte com propriedades pozolânicas, no entanto, não foi verificada a presença de ferro e manganês dissociados, que poderiam ser danosos a longo prazo.

Para ambos os rejeitos (A e B) não foi verificada a dissociação do potássio e alumínio após a calcinação. Entretanto, de modo geral, foi evidente e notória a formação de constituintes com elevada pozolanicidade após a calcinação dos rejeitos. Os resultados obtidos confirmaram que os rejeitos calcinados adquiriram fases reativas que lhes conferem potencial para ampliar a capacidade cimentante e aglomerante de uma mistura, reduzindo o consumo de cimento na produção de concretos e argamassas.

Adicionalmente, os produtos provenientes da flotação possuem uma coloração avermelhada considerada extremamente desejável para insumos da construção civil (figuras 12, 13 e 14) . Fato tal que muitos insumos são acrescentados de aditivos específicos para adicionar essa coloração aos insumos.

Testes de lixiviação e solubilização dos produtos

0 pH dos extratos lixiviados apresenta-se próximo de 6,0, fato que em função da alcalinidade gerada pelas reações de formação dos compostos cimentícios, será plenamente compensada, resultando em uma mistura de concreto ou argamassa com pH próximo de 9,0.

Com relação aos constituintes presentes no extrato solubilizado, o teor presente de sulfatos (SO42") variou entre 634,3 a 1236mg/L, tendo sido mínimo para o rejeito C e máximo JL8-/-AA para o rejeito B. Entretanto, estes valores estão muito abaixo do limite estabelecido pela normativa aplicável (ABNT NBR 7211:2005). Esta normativa especifica como sendo valor máximo admissível para um agregado o percentual de sulfatos de 0,2% do peso total da mistura, valor este que deve considerar as contribuições da água de amassamento do cimento; dos aditivos e das adições e do cimento, materiais constituintes das misturas para produção de argamassas e concretos. A partir do pressuposto que um concreto tem uma massa específica aparente da ordem de 2,5 g/cm3, o teor de sulfatos máximo previsto pela norma (0,2%) representa 5000mg/L, indicando, portanto, que os rejeitos encontram-se dentro dos valores recomendados pela normativa específica sobre agregados.

Com relação aos cloretos identificados no extrato

solubilizado, a concentração do elemento esteve entre 3,88mg/L e 20,46mg/L, tendo sido mínimo para o rejeito C e máximo para o rejeito A. Entretanto, estes valores estão muito abaixo do limite estabelecido pela normativa para resíduos sólidos NBR 10004 (ABNT, 2004), de 250,0mg/L. No caso da normativa de classificação de agregados para construção civil (ABNT NBR 7211:2005), não há nenhum limite estabelecido para este componente.

Produto

Determinação/ Unidade

pH das amostras

AI

AII

Método de ensaio

Integral da

Flotação

pH do extrato solubilizado Sólidos secos (%)

7,82

100!

7,48

100%

SM 450OHB

ABNT NBR 10005/2004

Produto

Determinação/ Unidade

pH das amostras

BI

BII

Método de ensaio

Overflow

pH do extrato solubilizado

7, 53

7,6

SM 4 500HB 13/AA Sólidos secos (%) 100% 100% ABNT NBR 10005/2004 Produto Determinação/ pH das amostras Método de ensaio uniaaae CI CII Underflow pH do extrato solubilizado 7, 74 7,79 SM 450OHB /Fill Sólidos secos (%) 100% 100% ABNT NBR 10005/2004

Tabela 4 - pH do extrato solubilizado dos rejeitos Ensaios mecânicos para cada produto avaliado Argamassa de revestimento

0 potencial de uso dos rejeitos in natura para confecção de argamassa considerou a utilização dos mesmos em substituição ao agregado miúdo (areia natural quartzosa) para elaboração de argamassas de revestimento e alvenaria e argamassa do tipo cimento cola.

Os ensaios para uso dos rejeitos como agregado na composição de argamassa do tipo massa única testaram dois traços, expressos em peso seco:

Traço 1:3 - uma parte de cimento para três partes de areia;

Traço 1:4,5 - uma parte de cimento para quatro partes e meia de areia.

0 traço 1:3 é a relação sugerida pelas normativas técnicas nacionais para avaliar a reatividade do material em teste com os demais insumos da mistura (aglomerantes e agregados), uma vez que esta proporção permite potencializar as características que venham a se manifestar decorrentes da adição do rejeito. Desta maneira, é possível analisar o potencial aglomerante/cimentante do material testado, que é avaliado por meio do cálculo do índice de Atividade Pozolânica (IAP).

0 IAP é a razão entre a resistência à compressão do corpo de prova em teste (com adição de rejeito) em relação à -2-0-/-4-4- resistência à compressão do corpo de prova padrão (sem rejeito), multiplicado por 100. O valor final, expresso em percentual, deve ser acima de 75% para indicar atividade pozolânica no material avaliado.

O traço 1:4,5, por sua vez, quando expresso em peso seco eqüivale ao traço 1:6, expresso em volume, que é a proporção base usualmente utilizada na construção civil para reboco, emboço e assentamento de blocos cerâmicos - usos característicos de argamassa de revestimento também denominada de massa única. Desta forma, a partir da obtenção de resultados à compressão satisfatórios para esta mistura, pode-se inferir que sua aplicabilidade em pastas de argamassa é tecnicamente viável, restando realizar o ajuste de dosagens para misturas com diferentes finalidades.

Para efeitos de comparação, foram confeccionadas amostras padrão (sem rejeito) e foram testadas quatro dosagens de rejeitos nas misturas, substituindo a areia em percentuais de 25, 50, 75 e 100%. A substituição foi realizada isoladamente para cada rejeito A, B e C, e a partir de cada amostra foram elaborados corpos de prova para rompimento em 7 e 28 dias. Para cada idade foram confeccionados 2 corpos de prova com diferentes proporções testadas, resultando em um total de 72 corpos de prova para avaliação e 8 corpos de prova padrão (2 para cada traço, com 0% de rejeito, rompidos aos 7 e 28 dias).

Os resultados foram avaliados no quesito resistência à compressão, tendo como base requisitos estabelecidos por normativa técnica aplicável (ABNT) e foram comparados com a amostra padrão (0% de rejeito).

A argamassa de revestimento avaliada foi dosada com 25% de rejeito A adicionado em substituição ao agregado miúdo no traço 1:4,5 que eqüivale ao traço 1:6 expresso em volume, devido à sua ampla utilização na construção civil. A mistura previamente produzida em laboratório foi realizada com a adição dos seguintes constituintes:

2,Okg de cimento CP II E 32; 4,5kg de areia quartzosa;

- 4,5kg de rejeito "A" in natura;

2Og NORTEKBLOCO.

0 produto final foi submetido aos seguintes testes: visuais, para averiguação da consistência, plasticidade e aparência final do revestimento; ensaio mecânico não- destrutivo (ultrassonografia), para avaliação do índice de vazios e adesão da mistura; demais testes exigidos pelas normativas aplicáveis: resistência de aderência à tração e retenção de água. Os resultados obtidos foram comparados aos

limites estabelecidos para estes parâmetros pela ABNT.

Traço Proporção Cimento: Areia: Rej eito Amostra % de rej eito Peso Percentual 1:3 624 g cimento CP V 1872g areia quartzosa 3 00 ml H2O 100% cimento 100% areia quartzosa Padrão PI 0% de rejeito 624g cimento CP V 1404g areia quartzosa 468 g rejeito 3 0Oml H2O 100% cimento 75% areia quartzosa 25% rejeito Al 25% Rej eito A BI 25% Rejeito B CI 25% Rej eito C 624g cimento CP V 936g areia quartzosa 936g rejeito 400ml H2O 100% cimento 50% areia quartzosa 50% rej eito A6 50% Rej eito A B6 50% Rejeito B C6 50% Rejeito C 624g cimento 100% cimento -A9- -- CP V 468g areia quartzosa 4 04g rejeito 450ml H2O 25% areia quartzosa 75% rej eito Rejeito A B9 75% Rejeito B C9 75% Rej eito C 624g cimento CP V 1872g rejeito 400ml H2O 100% cimento 0 % areia quartzosa 100% rejeito A5 100% Rej eito A B5 100% Rejeito B C5 100% Rejeito C 1:4,5 624g cimento CP V 2808 g areia quartzosa 400 ml H2 0 100% cimento 100% areia natural quartzosa Padrão PII 0% rejeito 624g cimento CP V 1872g areia quartzosa 936g rejeito 400ml H2O 100% cimento 75% areia quartzosa 25% rej eito A2 25% Rejeito A B2 25% Rej eito B C2 25% Rej eito C 624g cimento CP V 1404g areia quartzosa 1404g rejeito 6OOml H2O 100% cimento 50% areia quartzosa 50% rej eito A8 50% Rejeito A B8 50% Rej eito B C8 50% Rej eito C 624g cimento CP V 702g areia quartzosa 2106g rejeito 6OOml H2O 100% cimento 25% areia quartzosa 75% rej eito AlO 75% Rej eito A BlO 75% Rejeito B ClO 75%

Rejeito C 624g cimento CP V 2808g rejeito 600ml H2O 100% cimento 0 % areia quartzosa 100% rej eito A7 100% Rejeito A B7 100% Rejeito B Cl 100% Rejeito C

Tabela 5 - plano de ensaio para estudo do potencial dos rejeitos

Ensaios de resistência à compressão para argamassas produzidas com os rejeitos in natura Ressalta-se que a granulometria fina e classificada

das três frações de rejeito analisadas pode se constituir em um diferencial para a argamassa resultante, uma vez que confere uma textura mais uniforme e lisa, de forma que, mesmo quando utilizada como massa única comum para revestimento ou reboco resulte em menor demanda por acabamento final (ex. aplicação de massa corrida).

Os gráficos a seguir sintetizam o comportamento das diferentes misturas no que tange à resistência à compressão para os três rejeitos analisados, nas diferentes dosagens de incorporação avaliadas (25, 50,75 e 100%), em comparação com a mistura padrão e com a normativa ABNT aplicável.

0 gráfico do traço 1:3 (figura 15) demonstra claramente a tendência similar das misturas em função das dosagens dos rejeitos no que diz respeito à expressão de suas propriedades aglomerantes. Os três rejeitos demonstraram claro potencial para substituição do agregado miúdo. 0 rejeito A, em particular, só apresenta valores abaixo da mistura padrão quando a dosagem de 100% é aplicada. No entanto, ainda assim a mistura apresenta valor de resistência à compressão muito acima do limite estabelecido pela ABNT. De fato, apenas neste traço (1:3) houve ganho de resistência em relação à mistura padrão (28 dias) para as concentrações de 25% de rejeito. Este fato pode ser explicado, sobretudo, pela presença no produto "in natura" de pelo menos 3% de material amorfo, que é reativo e contribui com o processo de cristalização e cimentação. De maneira geral, fica evidente que todas as dosagens de rejeitos aplicadas no traço 1:3 para confecção de argamassa demonstram atendimento à normativa NBR 13281.

Nota-se que para os rejeitos AeCa substituição de 75% de areia quartzosa demonstrou o melhor resultado no quesito resistência à compressão. 0 rejeito B também apresenta bom desempenho na dosagem de 75%, minimamente inferior àquela obtida com incorporação de 25% de rejeito.

REJEITO DOSAGEM DE REJEITO IAP A 25% 114,35 50% 98, 62 75% 119,02 100% 72, 09 B 25% 100,76 50% 86,88 75% 92, 22 100% 44, 82 C 25% 98, 95 50% 91, 21 75% 120,71 100% 69,36

Tabela 6 - índice de atividade pozolânica para as diferentes dosagens de rejeito

Para fins comparativos, os índices de Atividade Pozolânica calculados com base na NBR 5752 (ABNT, 1992) para cada dosagem, de cada rejeito testado, encontram-se na Tabela 6. Reitera-se que o limite mínimo do IAP para indicar atividade pozolânica do material é de 75%. Desta forma, quanto maior o valor do IAP, maior potencialidade do rejeito de expressar suas características aglomerantes nesta mistura, portanto, de promover uma adesão apropriada entre os constituintes da mistura.

A análise do traço 1:4,5 (figura 16) constata que,

para o uso previsto para este traço, todas as argamassas produzidas são tecnicamente viáveis do ponto de vista de sua resistência à compressão, atendendo às especificações da ABNT para esta propriedade. Como benefícios adicionais, cabem destacar a

textura mais uniforme e lisa que o produto confere, a coloração mais comercial e a utilização de um agregado industrial, com maior controle de qualidade, podendo, dependendo da proporção utilizada, ser considerado como um material que melhora a resistência do produto final.

Argamassa de revestimento com escória Os mesmos traços testados para argamassa sem escória foram testados (1:3 e 1:4,5) porém, utilizando escória em substituição parcial ao cimento (50%). Neste caso, os rejeitos A, B e C foram dosados em um percentual de 25% em substituição à areia quartzosa, aplicado para ambas as razões avaliadas. As misturas confeccionadas com 25% de rejeito como agregado e 50% de escória como aglomerante foram comparadas à amostra padrão, produzida com a mesma proporção de escória, porém sem adição de rejeitos.

Nesta bateria de testes mecânicos foram produzidos um total de 24 corpos de prova com os rejeito para avaliação e 8 corpos de prova padrão (2 para cada traço, com 0% de rejeito, rompidos aos 7 e 28 dias) . Os resultados foram 3 0 avaliados no quesito resistência à compressão, tendo como base requisitos estabelecidos por normativa técnica aplicável para as argamassas de revestimento inorgânicas tradicionais (ABNT) e foram comparados com a amostra padrão e cora a amostra de argamassa, com o mesmo traço e dosagem de rejeito (25%), porém sem a presença de escória.

A Tabela 7 ilustra o plano de ensaio para avaliação do potencial de uso dos rejeitos in natura como

argamassa ativada com escória (traços 1:3 e 1:4,5).

Traço Proporção Cimento: Areia: Rejeito Amostra % de rej eito Peso Percentual 1:3 com escória 312g cimento CP V 312g escória básica 1872g areia quartzosa 3OOml H2O 50% cimento 50% escória 100% areia quartzosa Padrão c/ escória PIII 0% de rejeito 312g cimento CP V 312g escória básica 14 04g areia quartzosa 468g rejeito 3OOml H2O 50% cimento 50% escória 75% areia quartzosa 25% rejeito A3 25% Rejeito A B3 25% Rejeito B C3 25% Rejeito C 1:4,5 com escória 312g cimento CP V 312g escória básica 2808g areia quartzosa 4OOml H2O 50% cimento 50% escória 100% areia quartzosa Padrão c/ escória PIV 0% rej eito 312g cimento CP V 312g escória básica 1872 g areia quartzosa 936g rejeito 4OOral H2O 100% cimento 75% escória 25% rejeito A4 25% Rej eito A B4 25% Rej eito B C4 25% Rej eito C

Tabela 7 - Plano de ensaios para avaliação do

potencial de uso dos rejeitos 27X44 Ensaios de resistência à compressão para argamassas produzidas com os rejeitos in natura com adição de escória

Os gráficos (figuras 18 e 19) apresentam as resistências à compressão das misturas ativadas com escórias produzidas com 25% de cada rejeito analisado (A, B e C), para as idades de 7 e 28 dias.

Verifica-se neste gráfico a importância de se obter resultados aos 28 dias, conforme a recomendação da normativa ABNT para este produto. Na idade de 7 dias, a mistura contendo o resíduo B foi a que obteve o melhor resultado. Porém, aos 28 dias, idade onde os valores podem ser considerados conclusivos, a tendência é modificada. Observa-se também que, apesar da mistura padrão ter obtido o melhor resultado, a tendência de todos os corpos de prova são similares, com valores próximos ou superiores a 3OMPa. Desta forma, pode-se concluir que, para o traço 1:3, todos os rejeitos se mostraram compatíveis para utilização em até 25% em argamassas contendo escória como substituto parcial do cimento.

2 0 Verifica-se que, para o traço 1:4,5, o melhor

resultado para substituição da areia em misturas de concreto e escória foi obtido pelo rejeito da Flotação Integral, rejeito A. Analisando o comportamento das curas com 7 e 28 dias, verifica-se uma tendência similar para todos as " 25 misturas estudadas. Apesar dos rejeitos BeC terem apresentado queda significativa em relação à mistura padrão, ainda assim justificaria sua utilização, uma vez que as resistências à compressão foram significativamente superiores à norma específica.

3 0 Estes testes buscaram identificar a viabilidade,

além da substituição da areia pelos rejeitos, da substituição do cimento pela escória (produto de valor de mercado reduzido quando comparado ao cimento). Desta maneira, o produto final terá um custo consideravelmente menor quando comparado às aplicações tradicionais (cimento + areia). Vale salientar ainda que os mesmos benefícios identificados para a produção de argamassa - textura mais uniforme e lisa, a coloração mais comercial e a utilização de um agregado industrial, com maior controle de qualidade em relação à areia quartzosa.

Argamassa com rejeito calcinado

0 estudo avaliou, o potencial de uso dos rejeitos calcinados utilizados em substituição parcial ao cimento (aglomerante), de forma a comprovar a potencialização das propriedades aglomerantes dos rejeitos após o tratamento térmico.

Os testes de resistência à compressão para utilização dos rejeitos calcinados como argamassa avaliaram uma dosagem para cada traço testado:

Para o traço 1:3, foram adicionados 50% de rejeito calcinado em substituição ao aglomerante (cimento) e mantidas as dosagens de agregado;

para traço 1:4,5, foram adicionados 25% de rejeito calcinado em substituição ao aglomerante (cimento) e mantidas as dosagens de agregado. A menor proporção de rejeito adicionado objetiva compensar a menor proporção de cimento já existente neste traço, a fim de não somar excesso de finos na mistura e avaliar o potencial do aglomerante em reduzidas doses, em menor presença de outro material cimentante.

As amostras com a dosagem de rejeito aplicada a cada traço foram comparadas à sua respectiva amostra padrão, confeccionada utilizando 0% de rejeito. Nesta bateria de testes mecânicos foram produzidos um total de 24 corpos de prova com diferentes misturas de rejeitos calcinados, e 4 corpos de prova padrão.

Os resultados foram avaliados no quesito -2-9/4-4 resistência à compressão, tendo como base requisitos estabelecidos por normativa técnica aplicável às argamassas de revestimento inorgânicas (ABNT) e foram comparados com a amostra padrão. Os resultados também foram confrontados com a mistura utilizando a mesma dosagem de rejeito in natura (25 e 50%), para cada traço avaliado (1:3 e 1:4,5).

A Tabela 8 ilustra o plano de ensaio para avaliação do potencial de uso dos rejeitos como argamassa utilizando os rejeitos calcinados em substituição ao cimento.

Traço Proporção Cimento: Areia: Rejeito Amostra % de rejeito Peso Percentual 1:3 624 g cimento CP V 1872g areia quartzosa 3OOml H20 100% cimento 100% areia quartzosa Padrão Calcinado PI 0% de rejeito 312g cimento CP V 312g rejeito calcinado 1872g areia quartzosa 38Oml H2 0 50% cimento 50% rejeito calcinado 100%) areia quartzosa PAI 50% Rejeito A PB 1 50% Rejeito B PC 1 50% Rejeito C 1:4,5 624g cimento CP V 2808g areia quartzosa 4OOml H20 100% cimento 100% areia quartzosa Padrão Calcinado PII 0% de rej eito 416g cimento CP V 208g rejeito calcinado 2808g areia quartzosa 38Oml H20 7 5% cimento 25% rejeito calcinado 100% areia PA 2 25% Rejeito A PB 2 25% Rejeito B quartzosa PC 2 25% Rejeito C

Tabela 8 - Plano de ensaio para avaliação do potencial de uso dos rejeitos calcinados Ensaios de resistência à compressão para argamassas produzidas com os rejeitos calcinados

Para fins de comparação, o estudo considerou a maior resistência à compressão exigida pela ABNT para argamassas, de 8MPa, o que atesta que todos os rejeitos analisados, em todas as dosagens de substituição à areia natural quartzosa atendem à normatização para este produto no que tange a este parâmetro analisado.

O gráfico a seguir sintetiza o comportamento das diferentes misturas no que tange resistência a compressão para os três rejeitos calcinados analisados, para cada traço e respectiva dosagem aplicada, em comparação com a mistura padrão e com a normativa ABNT aplicável. A figura 17 apresenta os resultados para o traço 1:3 e 1:4,5 para a mistura na idade de 28 dias.

Na análise dos resultados obtidos para os rejeitos calcinados incorporados em substituição ao cimento, o elemento conclusivo foi a performance expressiva das resistências à compressão observada para o traço 1:4,5, ainda melhor do que aquelas obtidas para o traço 1:3. Ou seja, os rejeitos calcinados demonstram de maneira mais eficiente seu poder cimentício quando adicionado em menores dosagens. Foi marcante neste traço de 1:4,5 para todos os rejeitos, o desempenho muito superior do que o obtido com o uso dos rejeitos in natura. Tal performance vem a confirmar a reatividade da mistura calcinada, bem como a manifestação das propriedades pozolânicas adquiridas após a calcinação. Tal fato confirma a viabilidade técnica de uso dos rejeitos calcinados em substituição ao cimento ou ainda, como material 3 0 pozolânico, utilizado como adição em misturas diversas a fim de incrementar a resistência mecânica do material final.

Por fim cabe salientar que os rejeitos calcinados apresentaram um grande potencial de serem utilizados como aditivos ao cimento, de forma a incrementar a qualidade do produto final. Como observado, ao substituir 25% em peso de cimento para um traço mais fraco (1:4,5), obteve-se um resultado bastante superior ao corpo de prova em um traço mais forte (1:3), ou seja, com a adição de menos cimento, obteve-se um ganho expressivo em resistência a compressão do material estudado. Este resultado indica grande potencial de incorporação do produto no mercado, uma vez pode se caracterizar como um aditivo que confere ganhos expressivos na qualidade do produto.

Argamassa fluida de resistência - grout 0 potencial de uso dos rejeitos in natura para confecção de grout considerou a utilização dos rejeitos em substituição do agregado miúdo (areia natural quartzosa) em misturas com adição de pedriscos e sem adição de pedriscos, sendo estas as composições do produto amplamente utilizadas para preenchimento de fissuras e reforço de estruturas de concreto.

No caso da mistura sem pedriscos, os rejeitos A, B

2 0 e C foram adicionados em percentual de 50% em substituição à

areia. Para as amostras com pedriscos, os rejeitos A, B e C substituíram 33% da areia quartzosa, tendo em vista a incorporação de agregado de maior granulometria. Todas as misturas consideraram a adição dos rejeitos isoladamente, e " 25 foram testadas no quesito resistência à compressão em corpos de prova com idade de 7 e 28 dias. No total, foram confeccionados 24 corpos de prova com rejeitos e 8 corpos de prova padrão para rompimento, aos 7 e 28 dias. Devido à ausência de legislação aplicável ao grout, os resultados

3 0 foram comparados apenas com a amostra padrão, sem adição de

rejeito.

0 plano de ensaio dos grouts confeccionados com diferentes proporções dos rejeitos é apresentado na Tabela 9 .

Traço Proporção Cimento: Areia: Rejeito Amostra % de rejeito Peso o. *o 1:3 S/ PEDRISCO 2000g cimento CP V 6000g areia quartzosa 80,Og NORTEKMIX 210ml H20 100% Cimento 100% areia quartzosa Grout Padrão Gl 0% 624g cimento CP V 3000g areia quartzosa 3000g Rejeito A, B ou C 8Og NORTEKMIX 180ml H20 100% Cimento 50% areia quartzosa 50% rejeito GAl 50% GBl 50% GCl 50% 1:3 C/ PEDRISCO 2000g cimento CP V 4000g areia quartzosa 2000g Pedrisco 8 0,Og NORTEKMIX 15Oml H20 100% Cimento 75% areia quartzosa 25% brita n° 00 Grout Padrão G2 0% 2000g cimento CP V 2000g areia 2000g Pedrisco 2000g Rejeito A, B ou C 8 0,Og NORTEKMIX 150ml H20 100% Cimento 33% areia quartzosa 33% brita n° 00 33% Rejeito A Grout GA2 33% Grout GB2 33% Grout GC2 33%

10

Tabela 9 - plano de ensaios para potencial de uso de rejeitos como grout

Ensaios de resistência à compressão para grout produzido com os rejeitos in natura

Os resultados obtidos para ambas as misturas testadas (com e sem pedrisco) na idade de 7 dias estão sintetizadas na Figura 20.

De modo geral, os ensaios com grout evidenciaram que é possível produzir argamassas de alta resistência a partir do uso dos rejeitos in natura A, B e C, ainda que tenham sido observadas tendências variadas de melhor performance de acordo com a tipologia da mistura avaliada.

No grout sem pedrisco, o melhor resultado foi obtido pelo rejeito C (redução de resistência de 16,2% em relação ao padrão); ao passo que para a mistura com pedrisco, o melhor resultado foi apresentado pelo rejeito A, com redução de 28,8% de resistência em relação ao padrão.

No entanto, é fundamental que seja ajustado o uso dos rejeitos limitados a um percentual máximo de adição, pois está ocorrendo um excessivo número de partículas diminutas que não estão contribuindo no processo de nucleação e crescimento.

Entretanto, destaca-se que a performance geral dos rejeitos, bem como a definição da dosagem adequada e rejeito mais apropriado para a composição do grout irá depender substancialmente da definição mais refinada do proporcionamento da mistura (traço), tipo de areia quartzosa e pedrisco (brita nQ 00) e aditivos utilizados.

Além dos resultados adicionais previstos no escopo do presente estudo (resistências à compressão na idade de 2 8 e 90 dias) sugere-se como estudos futuros a avaliação do comportamento dos rejeitos A, B e C calcinados na produção de grouts, devido a potencialidade dos mesmos demonstrada nos demais ensaios.

Argamassa colante No caso da confecção da argamassa colante, os

testes foram realizados em escala de verdadeira grandeza, com o intuito de avaliar a reatividade dos rejeitos com os aditivos comerciais usualmente empregados em sua composição, de forma a estender a viabilidade técnica de utilização dos rejeitos para esta classe de argamassas utilizadas na construção civil.

Para tanto, com o objetivo de produzir uma mistura idêntica à industrializada, foram utilizados aditivos especiais, de forma a reproduzir a argamassa colante denominada comercialmente de AC I. Os aditivos empregados foram HAGEN BLOCO biodegradável e HAGEN COLA SUPER produzidos pela HAGEN DO BRASIL.

Para a elaboração da argamassa foi utilizado o traço 1:2,5:2,5 (cimento/areia /rejeito), expresso em peso de material seco, comumente utilizado para assentamento de azulejos e blocos cerâmicos, o que correspondeu na seguinte mistura:

2,Okg de cimento (tipo CP II E32);

5,Okg de areia natural quartzosa;

5,Okg de rejeito A in natura;

5Og HAGEN COLA;

IOg NORTEKBLOCO. 0 produto final foi avaliado em teste de verdadeira grandeza, sendo submetido a testes visuais para averiguação da consistência, plasticidade e aparência final da argamassa; ensaio mecânico não-destrutivo

(ultrassonografia) para avaliação do índice de vazios e adesão da mistura; bem como aos demais testes exigidos pelas normativas aplicáveis, a saber: i) Ensaio de tempo em aberto; ii) Deslizamento; iii) Retenção de água; e iv) Resistência de aderência à tração. Os resultados obtidos foram comparados aos limites estabelecidos para estes parâmetros pela ABNT.

Teste em Verdadeira Grandeza aplicado às argamassas de revestimento e cimento cola

Os testes de verdadeira grandeza tiveram como objetivo a análise do material final produzido, em escala real, de forma a avaliar as suas propriedades durante o manuseio, aplicação e resultado final. Para tanto, foram confeccionados em escala real:

- Painel de blocos de concreto revestidos com massa única (amostra padrão e amostra com rejeito in natura);

- Painel de blocos de concreto revestidos com azulejo assente com cimento cola AC I (amostra padrão e amostra com rejeito in natura).

Além de possibilitar a avaliação dos materiais durante seu manuseio, a aplicação do produto em escala de verdadeira grandeza permite a avaliação das propriedades mecânicas dos materiais resultantes por método não- destrutivo como a ultrassonografia, bem como possibilita a realização de testes mecânicos adicionais requisitados pela ABNT para cada uma das tipologias de argamassas (arrancamento, resistência à tração, etc.).

0 ensaio de ultrassonografia é recomendação da norma BS 1881 - 203 (British Standards Institution, BSI, 1986) para mensurar a velocidade de propagação de pulsos de ultrassom em concreto e outros materiais, avaliando a condição de aderência e união entre os grãos por meio da avaliação da existência de vazios internos na mistura.

Os detalhes dos ensaios realizados bem como os resultados obtidos para as argamassas de revestimento e cimento cola serão apresentados em itens subsequentes, descrevendo as fases de aplicação, resultados da avaliação não-destrutiva (ultrassonografia), e resultados mecânicos dos testes destrutivos. Ressalta-se que ambas as argamassas testadas foram produzidas exclusivamente com o rejeito A nesta primeira bateria de testes, considerando que o rejeito integral da flotação é a matriz dos demais rejeitos, e deve a reproduzir o comportamento dos demais rejeitos que são seus derivados.

Argamassa de revestimento

Objetivando produzir uma argamassa tipo massa única a ser utilizada como reboco e emboço de revestimento de paredes, foi produzida uma mistura industrializada a partir do uso dos rejeitos, com aditivo especial produzido pela HAGEN DO BRASIL denominado de NORTEKBLOCO.

A argamassa de revestimento avaliada foi dosada com 25% de rejeito A adicionado em substituição ao agregado miúdo no traço 1:6 (volume), comumente utilizado para reboco, que corresponde ao traço 1:4,5 em peso seco. Nota-se que esta foi a dosagem avaliada nos testes de resistência à compressão, cujos resultados foram extremamente

satisfatórios. As etapas de preparo das massas, lançamento e espalhamento, bem como o assente de blocos de cerâmica foi acompanhada por registro fotográfico e avaliação qualitativa das propriedades das misturas. Os procedimentos para execução de revestimento de paredes com argamassas inorgânicas seguiram especificações da normativa NBR 7200 (ABNT, 1997).

Cabe salientar que o produto final (argamassa para reboco ou de revestimento) foi submetido às seguintes avaliações:

Visual: para averiguação da consistência, plasticidade e aparência final do revestimento;

Ensaio mecânico não-destrutivo: Aplicação de ultrassonografia para avaliação do índice de vazios e adesão da mistura;

Testes mecânicos adicionais aplicáveis: realização de demais testes exigidos pelas normativas ABNT para o produto, no caso "argamassa inorgânica para revestimento de paredes e tetos". Foram realizados os ensaios de retenção de água e resistência de aderência à tração.

0 manuseio das misturas permitiu constatar que as consistências das argamassas foram muito semelhantes, mas com ligeira melhora de performance de plasticidade e consistência para o reboco com adição de rejeito. A consistência da massa produzida com rejeito compôs de uma pasta que aderia na colher quando necessário e que desprenderia com facilidade no ato de lançamento à parede (alvenaria de bloco).

No que tange a aparência final, a massa única utilizada para reboco com adição de rejeito demonstrou uma melhora significativa na textura da camada.

A mistura de massa única produzida a partir do rejeito A in natura se mostrou muito eficiente quando da sua incorporação na massa única aplicada no painel em verdadeira grandeza, e até a presente data não apresentou nenhuma fissura ou trinca motivada por dessecação precoce e mesmo até por retrações excessivas. Com relação ao teste de ultrassonografia, este foi

realizado diretamente na alvenaria piloto, com idade de 14 dias. Os resultados de velocidade de propagação e resistência à compressão são apresentados na Tabela 10.

PONTO Tempo de Propagação (IO"6 seg) Velocidade da Propagação(km/s) Velocidade média da Propagação (km/s) Reboco massa única com rejeito A 76,8 2,6 2, 62 76,5 2, 61 77,1 2,59 75 2, 67 74, 2 2,69 Reboco massa Única convencional 62, 1 3, 22 3,2 62, 8 3, 18 61, 9 3, 23 62 3,22 63 3, 19 Tabela 10 - Velocidade de propagação obtida para argamassas de revestimento padrão e produzida com rejeito A in natura por meio de ultrassonografia.

Verifica-se que o reboco massa única confeccionado com o rejeito A apresentou valores aproximados àqueles obtidos pela mistura padrão, e que são coerentes para misturas de reboco nesta idade (15 dias). Os valores indicam baixa presença de vazios na matriz cristalizada da mistura, o que indica elevada performance do material resultante.

A resistência à compressão da mistura aplicada ao

painel de bloco de concreto também foi aferida por meio de ensaio laboratorial, segundo a NBR 7215 (ABNT, 1995) . Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 11.

Amostra Resistência à compressão idade 15 dias (MPa) Massa única padrão 18, 5 Massa única com rejeito A in natura 15, 5

Tabela 11 - Resistência a compressão massa única padrão produzida com os rejeitos A in natura.

0 comportamento verificado para a argamassa com rejeito foi muito satisfatório, considerando que a ABNT estabelece o valor de resistência à compressão de 8MPa. Cabe destacar que a literatura mundial no tema indica que as resistências de argamassas para utilização como massa única (reboco e emboço) não devem ser inferiores a 5MPa e nem superior a 20MPa, a fim de garantir resistência à fissuras devido à retração excessiva (CARASEK, 2007) . Além disso, estes resultados foram obtidos em corpos de prova com idade de 15 dias, o que indica que a mistura com 28 poderá apresentar resultados ainda mais positivos.

0 ensaio de retenção de água para argamassa no estado fresco foi realizado segundo especificações da NBR 13277 (ABNT, 1995), e os resultados são apresentados na Tabela 12.

Amostra Retenção de água (%) Massa única padrão 72, 5 Massa única com rejeito A in natura 82, 5

Tabela 12 - Teste de retenção de água no estado fresco para as argamassas de revestimento padrão e produzidas com o rejeito A in natura.

Evidencia-se um comportamento muito bom para a retenção de água envolvendo o uso dos rejeitos A, B e C, sendo todos superiores a 8 0%, acima do valor mínimo exigido pela ABNT que é de 80%, caracterizada como retenção normal de água para este produto.

Ressalta-se que quanto mais retenção de água uma argamassa propiciar menor serão os riscos de aparição de fissuras mapeadas nos rebocos produzidos, fato que, aliás, foi notório como massa única padrão. Finalmente, vale a pena ressaltar que passados 15 dias de produção dos panos de massa única, àquele produzido com o rejeito A in natura não apresentou nenhuma patologia visível como fissuras, trincas, eflorescências, manchas ou bolores.

0 procedimento de avaliação da resistência de aderência à tração, também denominado de teste de arrancamento, foi realizado segundo a NBR 13528 (ABNT, 2010) e os resultados são apresentados na Tabela 13.

Tabela 13 - Resultados de teste de arrancamento nas

massas únicas e nos cimentos cola produzidos sem rejeito A in natura

Amostra Tensão Forma de ruptura Mpa a b C d e Argamassa Massa única padrão 0,18 20% 40% 40% 0% 0% Argamassa Massa única c/ rejeito "A" 0, 22 20% 60% 20% 0% 0%

a = ruptura na interface argamassa substrato / b = ruptura da argamassa de revestimento c = ruptura do substrato / d = ruptura na interface revestimento cola e = ruptura na interface cola pastilha

0 teste de arrancamento foi realizado na idade de dias e apontou uma melhor performance para a argamassa produzida com o rejeito A, que se mostrou mais bem aderida ao substrato e apresentou interface de rompimento quando submetida à tração no seio da própria argamassa (forma de ruptura b) . No caso da massa única padrão ocorreu maior ruptura do substrato, o que não foi verificado em tanta intensidade para a argamassa com rejeito.

De maneira geral, a adição do rejeito in natura propiciou melhorias na trabalhabilidade e consistência, bem como da retenção de água e por fim, resistências.

Argamassa colante (cimento cola)

A argamassa colante produzida teve como objetivo reproduzir o produto industrializado atualmente disponível no mercado denominado de ACI, comumente empregado para assentamento de pisos e azulejos em áreas internas.

A mistura preparada em verdadeira grandeza com adição de rejeito A representa o traço 1:2,5:2,5 (cimento : areia quartzosa : rejeito), expresso em peso de material seco. Ressalta-se que na composição da argamassa colante o rejeito A substituiu de maneira integral (em 100%) o pó calcário comumente utilizado na mistura.

Após preparo de ambas as misturas, as argamassas colantes foram aplicadas ao painel de blocos de concretos edifiçado para esta finalidade, seguindo recomendações técnicas para este procedimento estabelecido pela normativa NBR 14082 (ABNT, 2004). Posteriormente, os azulejos foram * assentados sob a camada de cimento cola. Cabe salientar que o produto final (argamassa colante ou cimento cola) foi submetido às seguintes avaliações:

Visual: para averiguação da consistência, plasticidade e aparência final da mistura;

Ensaio mecânico não-destrutivo: Aplicação de ultrassonografia para avaliação do índice de vazios e

adesão da mistura;

Testes mecânicos adicionais aplicáveis: realização de demais testes exigidos pelas normativas ABNT para o produto, no caso para "argamassas colantes industrializadas". Foram realizados os ensaios de

resistência de aderência à tração, tempo em aberto e retenção de água.

Os resultados obtidos foram comparados aos limites estabelecidos para estes parâmetros pela ABNT. A mistura de cimento cola produzida a partir do

rejeito A in natura se mostrou muito eficiente com relação à aderência do azulejo, e nenhuma alteração foi notada entre o painel revestido com azulejos assentados com argamassa colante padrão e argamassa confeccionada com rejeito.

« 25 Com relação ao teste de ultrassonografia, este foi

realizado diretamente na alvenaria piloto, com idade de 14 dias. Os resultados de velocidade de propagação e resistência à compressão são apresentados na tabela 14

PONTO Tempo de Propagação (x IO"6 s) Velocidade de Propagação (km/s) Velocidade Média de Propagação (km/s) Cerâmica com cimento cola 88,9 2, 25 2, 24 89,1 2, 24 com rejeito A 89,3 2, 24 89 2,25 88, 2 2,25 Cerâmica com cimento cola convencional 82,1 2,44 2, 42 82,5 2,42 82, 5 2,42 83 2,4 82 2, 44

Tabela 14 - velocidades de propagação obtida para argamassas colantes padrão produzidas com rejeito A in natura por meio de ultrassonografia.

Verifica-se que a argamassa colante confeccionada com o rejeito A apresentou valores aproximados àqueles obtidos pela mistura padrão, e que são coerentes para misturas de reboco nesta idade (15 dias). Os valores indicam baixa presença de vazios na matriz cristalizada da mistura e são altamente satisfatórios para atestarem a qualidade do produto final.

Os ensaios de resistência de aderência à tração das misturas de argamassas colantes foram realizados conforme procedimento estabelecido pela normativa NBR 14084 (ABNT, 2004) e os resultados obtidos estão sumarizados na Tabela 15 para idade de 15 dias.

Tabela 15 - Resultados dos testes de resistência de aderência à tração realizados nas argamassas colantes ACI padrão e com o rejeito A in natura.

Amostra Tensão Mpa Forma de ruptura a b C d e Cimento cola comercia 1 (padrão) 0, 28 80% 20% 0% 0% 0% ACII com rejeito 0,29 70% 30% 0% 0% 0% A in natura

a = ruptura na interface argamassa substrato/ b = ruptura da argamassa de revestimento c = ruptura do substrato / d = ruptura na interface revestimento cola e = ruptura na interface cola pastilha 0 teste apontou uma performance expressiva no

teste de arrancamento, com rompimento quase que exclusivamente na interface argamassa X substrato, em percentual muito próximo àquele obtido pelo cimento cola comercial. Entretanto, verifica-se um desempenho superior para a argamassa com adição de rejeito no quesito resistência à tensão de tração com relação ao obtido pela argamassa comercial.

Cabe apontar, novamente, os resultados referentes à tensão de ruptura de arrancamento, que apresentaram valores muito próximos aos estabelecidos para estes ensaios tendo como substrato painel de blocos de concreto (0,3 0MPa). Entretanto, os resultados obtidos foram extremamente satisfatórios considerando a idade de 15 dias do material submetido ao teste, e deverão atingir o valor estabelecido pela ABNT de 0,50MPa para substratos com chapisco.

Na Tabela 16 pode-se observar os resultados apresentados do tempo em aberto das argamassas cimento cola AC I referência e produzidas com o rejeito A. A figura 21 apresenta o resultado do ensaio de resistência de aderência à tração (arrancamento).

Amostra Tempo em aberto (min) Cimento cola AC I padrão 95 10

15

20

Cimento cola AC I com 65 rejeito A In natura

Tabela 16 - tempo em aberto das argamassas colantes padrão e produzida com rejeito A in natura.

Os resultados foram extremamente satisfatórios com relação ao limite estabelecido pela normativa aplicável (ABNT NBR 14083:2004) para argamassas AC I, que deve ser acima de 15 minutos.

Foi realizado, ainda, o ensaio de retenção de água para a mistura no estado fresco, segundo especificações da NBR 13277 (ABNT, 1995), e os resultados são apresentados na Tabela 17.

Amostra Retenção de água (%) Cimento cola AC IIMAR 92 Cimento cola AC I com rejeito A in natura 84 Tabela 17 - teste c Le retenção de água no

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cola no estado fresco.

0 resultado obtido indica comportamento muito bom para a retenção de água envolvendo o uso do rejeito A, que atende às especificações técnicas estabelecidas pelas normativas para o produto. De modo geral, a mistura de cimento cola produzida integralmente com o rejeito A em substituição ao pó calcário apresentou bons resultados nos testes recomendados pelas normativas aplicáveis.

Em relação aos azulejos assentados com a argamassa cimento cola AC I produzida a partir do rejeito in natura A, o resultado, tanto operacional quanto físico, foi excelente, estando as cerâmicas bem aderidas ao substrato alvenaria de bloco de concreto vazado. Esta tendência naturalmente se repetirá a quando do uso dos outros rejeitos, no caso B e C.

Claims (5)

1. Processo para produzir agregados para argamassas ou cimentos a partir de rejeito de mineração, caracterizado pelo dito rejeito ser produzido pela: britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação em que o rejeito final da etapa da flotação é utilizado como agregado para argamassa ou cimento.

2. Processo para produzir agregados para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração, caracterizado pelo dito rejeito ser produzido pela: britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica e flotação ciclonagem em que o a parcela overflow ou a parcela underflow da etapa de ciclonagem é utilizada como agregado para argamassa ou cimento.

3. Processo para produzir aglomerantes para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração, caracterizado pelo dito rejeito ser produzido pela: britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica, flotação em que o rejeito final da etapa da flotação é adicionalmente calcinado e utilizado como aglomerante para argamassa ou cimento.

4. Processo para produzir aglomerantes para argamassas ou cimentos a partir de rejeitos de mineração, caracterizado pelo dito rejeito ser produzido pela: britagem de minério, moagem, concentração gravimétrica, flotação ciclonagem em que o a parcela overflow ou a parcela underflow da etapa de ciclonagem é adicionalmente calcinada e utilizada como aglomerante para argamassa ou cimento.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado em que o dito minério é um minério para a obtenção de ouro.