AvaliaçÃo da resistência e absorçÃo de água de produtos cerâmicos de santa maria –RS



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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 040260

30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC





ADIÇÃO DE RESÍDUO DE COURO NA MASSA PARA PRODUÇÃO DE CERÂMICA VERMELHA

J.M.D. Soares; M. Reichert; R.R. Tomazetti; I.S. Tavares



Rua Honório Magno, 441 – Santa Maria – RS – CEP 97070-450

e-mail: jmario@ct.ufsm.br – Fone 0**55-2230782

Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) – CT – Santa Maria - RS

RESUMO



O trabalho apresenta o estudo de adição de resíduo (serragem de couro curtido ao cromo), proveniente do beneficiamento de couro em curtume de Marau-RS, na matéria-prima para a produção de cerâmica vermelha. O objetivo deste estudo é buscar a incorporação, de forma inerte, desse rejeito na massa cerâmica, evitando a contaminação do meio ambiente por elementos químicos altamente tóxicos. Para o estudo foi utilizada uma argila usada por uma olaria e moldadas séries de corpos de prova por extrusão para a argila pura (referência) e para adições de 5%, 10% e 15% de resíduo na mistura. Os corpos de prova foram secos em estufa e posteriormente queimados a várias temperaturas para avaliar o comportamento das misturas. A análise dos resultados mostra um crescimento da resistência com a taxa de adição, para adições de 5% e 10%. Adições de 15% do resíduo apresentaram decréscimo na resistência.
Palavras-chaves: argila, serragem de couro, cerâmica.
INTRODUÇÃO
O beneficiamento de matérias-primas/produtos gera resíduos que, muitas vezes, são agressivos ao meio ambiente. A destinação adequada desses rejeitos deve ser objetivo constante do setor produtivo. Uma das alternativas é o seus reaproveitamentos através da reciclagem ou adição/incorporação em processos produtivos (1),(2),(3).

O processo de beneficiamento de couro curtido produz consideráveis volumes de resíduos (serragem e raspas) que pela composição química final requerem cuidados especiais na deposição e monitoramento desses locais.

O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento e o aproveitamento de serragem de couro curtido ao cromo na produção de cerâmica vermelha, através de adições desse rejeito na massa cerâmica.
MATERIAIS E MÉTODOS
Caracterização dos materiais
A serragem de couro curtido ao cromo, produzida por lixadeira/rebaixadeira e recuperada em lagoas de decantação, é proveniente de um curtume do município de Marau-RS.

A amostra de resíduo utilizada neste estudo apresenta a granulometria indicada na Tabela I.


Tabela I – Granulometria da serragem de couro

Peneira (mm)

2,0

0,6

0,42

0,25

0,15

0,074

% passa

100

98,5

96,0

84,5

66,9

38,7

A composição química média desse resíduo, segundo dados bibliográficos é apresentada na Tabela II (4).


Tabela II – Principais componentes de resíduos de couro ao cromo

Principais componentes

Valores médios (%)

Óxido de cromo

3,01-3,27

Teor de gordura

0,65-0,86

Umidade

50,52-53,12

Cinzas sulfatadas

10,33-10,52

pH

3,45-3,87

Para a avaliação do comportamento das adições do resíduo em massa cerâmica foi escolhida uma argila que é utilizada como matéria-prima, para produção de blocos cerâmicos, em uma olaria próxima ao laboratório utilizado neste estudo.

A argila foi caracterizada de acordo com os seguintes procedimentos da ABNT e Fundação de Ciência e Tecnologia – RS (CIENTEC):


  • amostragem preliminar para ensaios cerâmicos (Método CIENTEC C-015/95);

  • preparação para ensaios de caracterização (NBR 6457/83);

  • distribuição granulométrica (NBR 7181/84);

  • massa específica aparente –  (NBR 6508/84);

  • limite de liquidez – Wl – (NBR 6459/84);

  • limite de plasticidade Wp – (NBR 7180/84).

A Tabela III apresenta os resultados dos ensaios de caracterização da argila tomada como referência para as adições com serragem de couro. O símbolo Ip indica o índice de plasticidade.

Tabela III – Ensaios de caracterização da argila


Material


Ensaios

Wl

(%)


Wp

(%)


Ip

(%)




g/cm3)



Granulometria

% argila

% silte

% areia

argila

53

23

30

2,73

33

32

35

A análise química da argila foi realizada por fluorescência de raios x e fusão com tetraborato de lítio. A perda ao fogo (PF) foi determinada pela calcinação a 1000 ºC até constância de massa. A Tabela IV apresenta os resultados da análise química e perda ao fogo.

Tabela IV - Análise química da argila


Amostra

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

MgO

CaO

Na2O

K2O

MnO

P2O5

PF

Argila

68,8

14,5

5,5

0,72

0,86

0,35

0,15

1,1

0,02

0,016

7,89



Adições de serragem de couro na massa cerâmica
Para o estudo foram utilizadas as seguintes proporções dos materiais, em volume:

  • Amostra AM-01 – 100 % argila.

  • Amostra AM-02 – 95% de argila + 5% de serragem.

  • Amostra AM-03 – 90% de argila + 10% de serragem.

  • Amostra AM-04 – 85% de argila + 15% de serragem.

Em seqüência, foram moldadas séries de corpos de prova (10mm x 20mm x 100mm), por extrusão, para a realização de ensaios cerâmicos. Após a secagem ao ar e em estufa (110 °C) os corpos de prova foram queimados nas temperaturas : 800 °C, 900 °C, 950 °C e 1050 °C.

Os ensaios cerâmicos foram realizados conforme metodologia da CIENTEC-RS.


  • Preparação de corpos de prova por extrusão à vácuo (Método 025/95).

  • Determinação da umidade de conformação (Método C-020/95).

  • Determinação da contração linear de secagem (Método C-021/95).

  • Determinação da tensão de ruptura à flexão de secagem (Método C-025/95).

  • Determinação de contração linear de queima (Método C-026/95).

  • Determinação da tensão de ruptura à flexão após queima (Método C-027/95).

  • Determinação da absorção de água (Método C-022/95).

  • Determinação da porosidade aparente (Método C-023/95).

RESULTADOS

A Tabela V apresenta os resultados dos ensaios dos corpos de prova na condição de secos em estufa (110 °C).

Tabela V – Ensaios de corpos de prova após secagem


Moldagem

Amostra

Umidade de moldagem

(%)


Retração

linear


(%)

Tensão de ruptura à flexão (MPa)

Extrusão


AM-01

29,08

8,90

4,00

AM-02

28,80

9,10

5,46

AM-03

33,93

10,75

5,26

AM-04

29,70

9,07

1,88

A Tabela VI mostra os resultados dos ensaios de ruptura a flexão dos corpos de prova das 4 amostras, para as 4 temperaturas de queima.
Tabela VI – Ensaios de corpos de prova após queima

Amostra


Temp.

(°C)


Contração linear

(%)


Massa específica aparente (g/cm3)

Porosidade aparente (%)

Perda

ao

fogo (%)



Tensão

de ruptura

à flexão (MPa)


Absorção de água

(%)

AM-01


800

0,90

2,04

24,60

5,04

4,10

12,10

900

2,40

2,09

20,40

5,43

5,70

9,80

950

3,10

1,94

18,80

6,03

6,00

9,70

1050

3,70

2,08

21,20

6,60

6,20

10,20

AM-02


800

0,00

1,89

25,18

5,20

5,11

13,33

900

0,50

1,89

25,25

6,01

10,33

13,36

950

-0,93

1,89

24,73

6,83

10,17

13,07

1050

2,78

1,99

20,37

6,73

8,42

10,24

AM-03


800

-0,31

1,84

24,03

5,30

3,85

13,17

900

0,40

1,83

22,75

6,20

6,73

12,42

950

0,79

1,86

22,80

6,45

6,43

12,25

1050

3,24

2,00

15,78

8,22

8,07

7,90

AM-04


800

0,09

1,72

31,95

6,00

2,06

18,55

900

0,21

1,72

32,03

6,05

2,08

18,66

950

1,52

1,76

30,43

5,93

2,19

17,29

1050

1,74

1,77

29,23

6,77

2,47

16,52

ANÁLISE DOS RESULTADOS


Para a análise e interpretação do comportamento das adições de serragem de couro curtido ao cromo à massa cerâmica será utilizada a Tabela VII que mostra os valores recomendados para análise de argilas para cerâmica vermelha (5 ).
Tabela VII – Valores recomendados para argilas para cerâmica vermelha

Produtos

Tijolo maciço

Blocos vazados

Telha

Tensão mínima de ruptura

a 110 ºC (MPa)



1,5

2,5

3,0

Tensão mínima de ruptura após queima (MPa)

2,0

5,5

6,5

Absorção máxima

de água (%)



-

20

18

A Figura 1 mostra os resultados dos ensaios apresentados na Tabela V e os valores mínimos recomendados da tensão de ruptura, conforme Tabela VI. Observa-se dessa figura que todas as amostras, com exceção da AM-05 (15% de resíduo), atendem às recomendações quanto à tensão de ruptura na condição seco em estufa, para os 3 tipos de produtos. A Amostra AM-05 atende somente à condição para tijolo maciço.

A
avaliação da resistência após secagem está relacionada à condição do material permitir manuseio durante as etapas de produção, até a colocação no forno (1) , (6).
Figura 1 – Resistência à flexão após secagem - 110 ºC
A Figura 2 mostra os resultados dos ensaios de resistência à flexão, apresentados na Tabela VI, juntamente com os valores mínimos da tensão de ruptura recomendados na Tabela VII. Observa-se dessa figura que a adição de serragem de couro na massa cerâmica (até 10% em volume) resultou num ganho de resistência à flexão, especialmente para a taxa de 5%. Para adições até 10% de resíduo os 3 tipos de produtos cerâmicos podem ser produzidos, para temperaturas de queima acima de 900 ºC. A adição de 15% representou uma perda de resistência à flexão com relação à mostra de argila pura, não sendo, portanto, indicada a sua utilização.

F
igura 2 – Resistência à flexão após queima


Pode-se verificar da Tabela VI que existe uma relação coerente entre os valores crescentes da massa específica aparente com a redução da porosidade aparente e da absorção de água. Este comportamento também foi observado por outros autores, entre eles (7).

Os resultados dos ensaios de absorção de água (Tabela VI) são mostrados na Figura 3, conjuntamente com as valores máximos recomendados (Tabela VII).Observa-se dessa figura que as Amostras AM-01 e AM-02 atendem às recomendações quanto à absorção máxima, para quaisquer das temperaturas de queima.





Figura 3 – Absorção de água após queima


A amostra AM-04 (15% de resíduo) atende essas recomendações somente para temperaturas acima de 930 ºC

A análise conjunta dos resultados permite indicar, para temperaturas de queima entre 900 ºC e 950 ºC, os seguintes possíveis usos para cada uma das amostras:



  1. Amostra AM-01 – Argila pura – apresenta tensões médias de ruptura à flexão entre 4,0 MPa e 5,85 MPa, respectivamente para as condições seco (110 ºC)e queimado (900 ºC a 950 ºC) e absorção média de água de 9,75%. Pode ser empregada como matéria-prima para telhas, blocos vazados e tijolos maciços.

  2. Amostra AM-02 – argila com 5% de adição de serragem de couro – apresenta tensões médias de ruptura à flexão de 5,46 MPa (seco) e 10,68 MPa (queimado) e absorção média de água de 13,21%. Pode ser utilizada para a produção dos 3 tipos de produtos.

  3. Amostra AM-03 – argila com 10% de adição de serragem de couro – apresenta tensões médias de ruptura à flexão de 5,26 MPa (seco) e de 6,58 MPa (queimado) e absorção média de água de 12,33%. Pode ser utilizada para a produção dos 3 tipos de produtos.

  4. Amostra AM-04 – argila com adição de 15% de serragem de couro - apresenta tensões médias de ruptura à flexão de 1,88 MPa (seco) e de 2,13 MPa (queimado) e absorção média de água de 17,97%. Pode ser utilizada somente para a produção de tijolos maciços.

CONCLUSÕES




  • A avaliação conjunta dos resultados permite concluir que a serragem de couro curtido ao cromo possui potencial para ser adicionada à massa cerâmica para produção, por extrusão, de materiais cerâmicos.

  • A adição de até 10% de serragem de couro à massa indicou ser viável tecnicamente, refletindo num ganho de resistência à flexão, para temperaturas de queima entre 900 ºC e 950 ºC, de 82,6% (5% de adição) e de 12,5% (10% de adição), com relação à amostra de argila sem adição.

  • A incorporação à massa cerâmica de serragem de couro curtido ao cromo representa um problema a menos quanto ao depósito de resíduos no meio ambiente.

REFERÊNCIAS




  1. QUINTANA, L. M. H. Avaliação das Matérias-Primas e Produtos Cerâmicos da Região de Bagé – RS. Dissertação de Mestrado. CPGEC/UFSM. 2000. 116p.

2. QUINTANA, L.M.H.; SOARES, J.M.D.; The use of rice husk ash in the production of structural ceramics. Construction & Environment – CIB2000, São Paulo, 2000, 9p.

  1. SILVA, N.I.W.; ZWONOK, 0.; CHIES, F.; Artefatos cerâmicos obtidos a partir de misturas entre argilas e cinzas de carvão. 41º Congresso Brasileiro de Cerâmica, São Paulo, 1997, p.285-288.

  2. TAYLOR, M. M. et al. Processing of Leather Waste; Pilot Scale Studies on Chrome Shavings. Part I: Isolation and Characterization of Protein Products and Separation of Chrome Cake. JALCA, Cincinnati/USA, vol. 83, 1998. p.62-82.

  3. SANTOS, P.S.; Ciência e Tecnologia de argilas. São Paulo. Edgard Blucher Ltda. 1989. V.1, 408 p.




  1. SANTOS, I. S.S.; SILVA, N.I.W.; WILDNER, H.J. Ensaios tecnológicos de argilas da região do Vale do Rio Caí-RS, para aplicação em cerâmica vermelha. 39º Congresso Brasileiro de Cerâmica, São Paulo, 1995, p. 484-489.

  2. ZANDONADI, A. R.; A importância da argila na qualidade cerâmica. XXVI Encontro Nacional da ANICER. Porto Alegre e Gramado-RS, 1997, Palestra


ADDITION OF LEATHER RESIDUES TO THE MASS USED IN THE PRODUCTION OF RED CERAMICS
ABSTRACT
This paper presents a study in which residues (sawdust of leather) originated from the processing of leather in a leather factory from Marau – RS were added to the raw material used in the production of red ceramics. The objective of this study is to analyze the inert incorporation of such waste into the ceramic mass avoiding environmental contamination by highly toxic chemical elements. For the experiment, it was used the raw material from a pottery ad series of specimen were shaped through dry pressing and extrusion for pure clay (reference) and for 5% to 15% addition of residue to the mixture. The specimen were dried in a kiln and were further burned at several temperatures in order to evaluate the behavior of the mixtures. The evaluation of the results shows an increase of resistance with addition rate (5% and 10%) and temperature, and low increase of water absorption.
Key words: clay, leather residues, ceramic.




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