UtilizaçÃo da cinza de casca de arroz na produçÃo de



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Anais do 43º Congresso Brasileiro de Cerâmica 1500



2 a 5 de junho de 1999 - Florianópolis – S.C.


UTILIZAÇÃO DA CINZA DE CASCA DE ARROZ NA PRODUÇÃO DE

CERÂMICA VERMELHA


L. M. H. Quintana*

J. M. D. Soares**

P. P. Frizzo**

L. D. Bohrer**
20 de setembro nº1463 – Bagé – RS – CEP 96.400-051

E-mail: quintana@alternet.com.br – Fone (0532) 42.4272

*Universidade da Região da Campanha (URCAMP) – NEPAE - Bagé –RS

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

RESUMO
O presente trabalho foi desenvolvido visando o aproveitamento de cinza (rejeito) resultante da queima de casca de arroz, utilizada como combustível em uma olaria da cidade Bagé-RS. A olaria produz blocos e tavelas cerâmicas a partir da mistura de uma argila de morro (bem drenado e de cor amarela) com argila de várzea (cor mais escura, típico de ambientes reduzidos). O trabalho constitui-se na mistura das argilas entre si e adições de cinza de casca de arroz e execução de ensaios de caracterização. Foram realizados ensaios de granulometria, limites de liquidez e plasticidade e ensaios de resistência à flexão, contração e absorção de água em corpos moldados por extrusão e por prensagem a seco e queimados a várias temperaturas. Ao final são indicadas as proporções entre as duas argilas e cinza de casca de arroz e temperatura de queima que apresentaram os melhores resultados.
Palavras –chaves: argila; resíduos; cinza de casca de arroz; cerâmica vermelha.
INTRODUÇÃO
Os problemas ambientais causados por resíduos gerados no consumo de materiais para a combustão tais como carvão mineral, casca de arroz entre outros são fontes de preocupação. Dar um destino a esses resíduos, sem causar alterações no meio ambiente, seria a solução mais correta. A tendência atual é a busca de alternativas para o reaproveitamento desses resíduos. A indústria da construção civil tem liderado a sua aplicação. Indústrias cimenteiras utilizam a cinza de carvão. Os Concretos de elevado desempenho recebem adições de cinza de casca de arroz e cinzas de carvão. A Fundação de ciência e Tecnologia – RS (CIENTEC) tem realizado pesquisas adicionando diferentes teores de cinza de carvão em misturas de argilas visando sua utilização em cerâmica vermelha(1).

Uma olaria na região sul em Bagé - RS (Cerâmica AP) utiliza casca de arroz como combustível para queima dos blocos cerâmicos e tavelas para pré-laje. O resíduo produzido é aproximadamente de 5 m3 /dia, representando um considerável volume (1440 m3/ano) de rejeito que está sendo depositado no meio ambiente.

A olaria utiliza mistura de duas argilas em seus produtos. A composição consiste em duas partes de argila de morro (solo, areado e drenado de cor amarela) e três partes de solos de várzea (solos extraídos na limpeza e construção de açudes, apresentando cores escuras típicas de ambientes reduzidos)(2).

O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento e o aproveitamento na produção de cerâmica vermelha de misturas de argilas com adições de cinza de casca de arroz.


MATERIAIS E MÉTODOS
Para o estudo foram utilizadas as proporções em volume, abaixo indicadas, visando atender as peculiaridades de volumes de materiais disponíveis pela olaria.

  • Amostra 1 – 100% argila amarela.

  • Amostra 2 – 90% argila amarela + 10% cinza de casca de arroz.

  • Amostra 3 – 70% argila amarela + 20% argila preta + 10% de cinza de casca de arroz.

As argilas foram caracterizadas de acordo com os procedimentos da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e da CIENTEC (Fundação de Ciência e Tecnologia – RS):

- 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 (s): (NBR 6508/84).

- Limite de liquidez (WL): (NBR 6459/84).

- Limite de plasticidade (WP): (NBR 7180/84).
Em seqüência à caracterização das argilas, foram moldadas séries de corpos-de-prova por extrusão em maromba à vácuo de laboratório e por prensagem a 20 MPa em molde metálico de laboratório, para a realização de ensaios cerâmicos. Após a secagem ao ar e em estufa (110ºC), os corpos-de-prova foram queimados em forno elétrico e atmosfera neutra nas temperaturas: 800ºC, 900ºC, 950ºC e 1050ºC.

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

- Preparação dos corpos de prova por prensagem à seco (Método CIENTEC C-018/95).

- Preparação de corpos-de-prova por extrusão à vácuo (Método CIENTEC C-017/95).

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

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

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

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

- Determinação da tensão de ruptura à flexão após a queima (Método CIENTEC C-27/95).

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

- Determinação da Porosidade aparente (Método CIENTEC C-023/95).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela I apresenta os resultados dos ensaios de caracterização das argilas estudadas. As argilas apresentam distribuição granulométrica e plasticidade adequadas à produção de cerâmica vermelha (2) .

A Tabela II mostra os valores recomendados pelo IPT/SP que servem de referência para análise das amostras estudadas.

Tabela I : Ensaios de caracterização das argilas


Amostra

Ensaios


Cor seca


WL

(%)


WP

(%)


IP

(%)


M. esp.

g/cm3

Granulometria


% argila


% silte


% areia


1

Amarela

62

38

24

2,73

20

55

25



2

Preta

46

25

21

2,62

38

32

30


Tabela II : Valores recomendados (IPT/SP) para análise de argilas para cerâmica

vermelha.


PRODUTOS

TIJOLO MACIÇO

BLOCOS DE VEDAÇÃO

TELHA

Tensão mínima de

ruptura à 1100C (MPa)



1,5

2,5

3,0

Tensão mínima de ruptura

após a queima (MPa)



2,0

5,5

6,5

Absorção máxima

de água (%)



-

20

18

A Tabela III e Figura 1 mostram os resultados dos ensaios cerâmicos dos corpos de prova moldados por prensagem e por extrusão e secos a 110 ºC. As diferenças nas retrações lineares entre corpos de prova prensados e extrudados estão relacionadas às umidades de conformação. Observa-se que as tensões de ruptura à flexão de corpos de prova extrudados são bem superiores àquelas para corpos de prova prensados, devido, possivelmente, à forma de conformação na extrusão (aplicação de vácuo e orientação das partículas). Todas as três amostras extrudadas atendem às recomendações da Tabela II quanto a tensão mínima de ruptura à flexão após secagem. A avaliação da resistência após secagem está relacionada à condição do material permitir manuseio durante as etapas de produção até a colocação no forno.


Tabela III: Ensaios à 1100C

Moldagem

Amostra

Umidade de moldagem

(%)

Retração

Linear

(%)

Tensão de ruptura

à flexão

(MPa)

à seco

1

8,75

0,44

2,91

2

8,36

0,64

3,03

3

7,90

0,64

2,66

por extrusão

1

27,46

9,26

12,08

2

27,68

8,37

11,24

3

26,98

9,46

9,48


Figura 1: Resistência Mecânica após secagem (110ºC)


Os resultados dos ensaios cerâmicos dos corpos de prova prensados, após queima em quatro temperaturas são apresentados na Tabela IV e Figura 2. Observa-se dessa tabela que a porosidade e a absorção aumentam com a adição de cinza, ocorrendo uma conseqüente redução na massa específica aparente. A tensão de ruptura à flexão diminui com a adição de cinza e apresenta pontos de máximo valor para a temperatura de 950 ºC (Figura 2).
Tabela IV: Ensaios de corpos de prova prensados

Amostra

Temp

0C

Contração

Linear

(%)

Massa

Específica

Aparente

(g/cm3)

Porosidade

Aparente

(%)

Perda

ao

Fogo

(%)

Tensão de

ruptura

à flexão

(MPa)

Absorção

de

água

(%)

1

800

-0,40

1,94

38,04

4,20

3,98

14,18

900

-0,50

1,93

37,01

3,93

4,13

13,98

950

-0,50

1,90

36,98

3,98

5,10

14,22

1050

-0,60

1,93

36,78

4,60

4,70

13,96

2

800

-0,30

1,89

42,70

5,19

3,49

15,81

900

-0,40

1,87

41,30

5,45

3,74

15,58

950

-0,30

1,83

41,26

5,32

4,44

15,96

1050

-0,30

1,81

38,53

5,95

4,42

15,38

3




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