Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-05-27T17:06:29Z
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Previous issue date: 2015 / Estudos prévios sobre a gênese dos depósitos argilosos cenozóicos do Quadrilátero Ferrífero
foram fundamentais para a seleção das fácies mais argilosas em três ocorrências dessa região e para o
estudo da viabilidade da sua aplicação tecnológica em cerâmica vermelha, tal como na fabricação de
tijolos comuns obtidos a altas temperaturas, visando sua utilização como material de construção, e na
fabricação de geopolímeros obtidos a baixa temperatura, também para sua utilização como material de
construção e como material filtrante de águas poluídas.
As matérias-primas empregadas nessa pesquisa foram as argilas cauliníticas das fácies arenito
coesivo maciço (ACM), diamictito branco (DB) e diamictito vermelho (DV), do depósito de Padre
Domingos, localizado no sinclinal Moeda; das fácies argilosa friável (FS) e argilosa maciça (AM), do
depósito Morro do Caxambu, localizado no sinclinal Dom Bosco e; das fácies R1 e R5, localizadas em
cortes da rodovia BR-356. Como aditivos foram usados filito (F), que é o embasamento dos depósitos
argilosos, e quartzito (Q), proveniente de rejeitos da fabricação de placas de revestimento, localizados
na cidade de Ouro Preto. Adicionalmente na elaboração de geopolímeros foi também utilizada lama
vermelha (LMV) proveniente de resíduos da indústria de alumínio, da região de Poços de Caldas,
Minas Gerais.
Foram coletados 10 kg de amostra em cada uma das fácies selecionadas. As amostras foram
secadas, destorroadas, homogeneizadas, quarteadas, moídas e peneiradas a 35 mesh (0,425 mm).
Seguidamente, análises granulométricas, difração de raios-X (DRX), fluorescência de raios-X (FRX),
análises termodiferenciais (ATD) e termogravimétricas (ATG), plasticidade, densidade, superfície
especifica, porosidade, microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiram confirmar a
predominância da caulinita e, secundariamente, quartzo, hematita, feldspato, muscovita e goethita,
além de conhecer detalhadamente outras características físicas, química e texturais das argilas. As
cores apresentadas pelas amostras estão diretamente relacionadas ao conteúdo em Fe2O3.
Após ajustar a umidade à 8,5 % corpos de prova foram confeccionados e queimados a 900 e a
1.100 °C. Os corpos cerâmicos obtidos com as amostras DV e R1 resultaram com superfícies
homogêneas e sem fraturas, atingindo valores apropriados de absorção de água, retração linear e de
resistência à compressão às normas técnicas para tijolos para alvenaria. As cinco amostras restantes
(ACM, DB, FS, AM e R5) foram testadas com o aditivo filito (F), em diferentes proporções. Somente
as misturas ACM+15F, DB+5F, FS+5F, AM+5F e, R5+5F após queimadas a 900 ºC resultaram em
corpos com características físicas e mecânicas adequadas à indústria de cerâmica vermelha. Ensaios
adicionais com uma solução alcalina (12 mol/L NaOH) resultaram no aumento da resistência mecânica
e na redução da absorção de água dos corpos. Para a obtenção de geopolímeros, rejeitos de quartzito (Q), três amostras das argilas
cauliníticas (DB, R1 e R5) e lama vermelha (LMV), foram misturados adequadamente nas proporções:
34%Q_66%R5; 33%Q_67%DB; 49%R1_51%R5; 48%R1_52%DB; 34%Q_56%DB_10%LMV e
34%Q_46%DB_20% LMV. Adicionalmente, geopolímeros também foram obtidos com as amostras
R1 e ACM misturadas com lama vermelha (LMV) na proporção de 50%R1_40%ACM_10%LMV.
Todos os geopolímeros obtidos mostraram superfícies homogêneas e sem fraturas, com valores de
resistência mecânica superiores aos estipulados para sua utilização como tijolo para alvenaria. A
mineralogia dos produtos obtidos indicou a formação de sodalita e zeólita, que são espécies comuns
nos geopolímeros. Finalmente, pesquisando novas aplicações, ensaios de filtragem utilizando os
geopolímeros como filtros de águas ácidas contendo metais pesados mostraram a viabilidade do seu
uso na obtenção de águas alcalinas e/ou ligeiramente ácidas e com uma importante redução do
conteúdo de metais pesados.
Os resultados desta pesquisa permitiram valorizar matérias-primas para o seu uso na indústria
de cerâmica vermelha, além de oferecer um destino final ambientamente correto tanto para o quartzito
quanto para a lama vermelha, que atualmente são fontes geradoras de poluentes ambientais. ________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Previous studies on Cenozoic clay deposits of the Quadrilátero Ferrífero were essential to the
selection of the most clayey facies in three occurrences of this region and to study the feasibility of
technological application in red ceramic, such as in the fabrication of common bricks obtained at high
temperatures, for their use as construction material, and in the fabrication of geopolymers obtained at
low temperature, for their use as construction material and as filter material for polluted water.
The raw materials used in this research were the kaolinitic clay of massive cohesive sandstone
(ACM), white diamictite (DB) and red diamictite (DV) facies, of the Padre Domingos deposit, located
in the Moeda syncline; of friable clayey (FS) and massive clayey (AM) facies of Morro do Caxambu
deposit, located in the syncline Dom Bosco and; the R1 and R5 facies, located in BR-356 highway
cuts. As additives were used phyllite (F), which is the basement of clay deposits, and quartzite (Q),
from wastes of fabrication of coating plates, located in Ouro Preto city. Additionally in the fabrication
of geopolymers was also used red mud (LMV) from waste of the aluminum industry, from Poços de
Caldas region, Minas Gerais.
Was collected 10 kg sample of each one of the selected facies. The samples were dried,
disaggregated, homogenized, reduced, milling and sieved to 35 mesh (0.425 mm). Next, granulometric
analyses, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), thermodifferential (DTA) and
thermogravimetric (TGA) analysis, plasticity, density, surface area, porosity, scanning electron
microscopy (SEM) allowed to confirm the predominance of kaolinite and secondarily, quartz,
hematite, feldspar, muscovite and goethite, as well as know in detail other physical, chemical and
textural characteristics of clays. The colors in the samples are directly associated to the content of
Fe2O3.
After adjusted the humidity to 8.5% the samples were prepared and fired at 900 and 1,100 °C.
The ceramic samples with DV and R1 resulted with homogeneous surfaces and without fractures,
reaching appropriate values of water absorption, linear shrinkage and compressive resistance to
technical standards for brick masonry. The remaining five samples (ACM, DB, FS, AM and R5) were
tested with the additive phyllite (F), in different proportions. Only the blends ACM + 15F, DB + 5F,
FS + 5F, AM + 5F and R5 + 5F after burning at 900 °C resulted in bodies with physical and
mechanical properties appropriated to the ceramic industry. Additional tests with an alkaline solution
(12 mol / L NaOH) resulted in a increase of the mechanical strength and reduction of water absorption
from the bodies.
To obtain geopolymers, quartzite tailings (Q) of three samples of kaolinitic clay (DB, R1 and
R5) and red mud (LMV) were adequately mixed in the proportions: 34%Q_66%R5; 33%Q_67%DB;
49%R1_51%R5; 48%R1_52%DB; 34%Q_56%DB_10%LMV and 34%Q_46%DB_20%LMV. Additionally, geopolymers were also obtained samples with the R1 and ACM mixed with red mud
(LMV) in the proportion of 50%R1_40%ACM_10% LMV. All geopolymers showed homogeneous
surfaces and without fractures, with strength values higher than those required for use as brick
masonry. The mineralogy of the products obtained indicated the formation of sodalite and zeolite
species which are common in geopolymers. Finally, searching for new applications, filtration assays
using the geopolymers as a filter for acidic water containing heavy metals shown the feasibility of
their use in obtaining alkaline and/or slightly acidic water, with a significant reduction in heavy metal
content.
The results of these research allowed evaluate raw materials for use in the ceramic industry
and offer a final destination environmentally correctly for both quartzite and the red mud, which are
currently sources of environmental pollutants.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/5553 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Peralta Sánchez, Miguel Genaro |
| Contributors | Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFOP, instname:Universidade Federal de Ouro Preto, instacron:UFOP |
| Rights | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor(a), 21/05/2015, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 3.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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