renan lucas valenÇa - unifal-mg.edu.br · renan lucas valenÇa utilizaÇÃo dos resÍduos sÓlidos...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS
RENAN LUCAS VALENÇA
UTILIZAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS GERADOS POR UMA IND ÚSTRIA
CERÂMICA NA FORMULAÇÃO DE UMA NOVA MASSA PARA PRODU ÇÃO DE
REVESTIMENTOS CERÂMICOS PLANOS
POÇOS DE CALDAS/MG
2015
RENAN LUCAS VALENÇA
UTILIZAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS GERADOS POR UMA IND ÚSTRIA
CERÂMICA NA FORMULAÇÃO DE UMA NOVA MASSA PARA PRODU ÇÃO DE
REVESTIMENTOS CERÂMICOS PLANOS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química pela Universidade Federal de Alfenas – campus avançado de Poços de Caldas. Área de concentração: Laboratório da Cerâmica Porto Ferreira. Orientador: Fabio Ferraço.
POÇOS DE CALDAS/MG
2015
2
FICHA CATALOGRÁFICA
S237a Valença, Renan Lucas. Utilização dos resíduos sólidos gerados por uma indústria cerâmica na formulação de uma nova massa para produção de revestimentos cerâmicos planos / Renan Lucas Valença.
Orientação de Fabio Ferraço. Poços de Caldas: 2015. 35 fls.: il.; 30 cm. Inclui bibliografias: fl. 31
Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Quimica) – Universidade Federal de Alfenas– Campus de Poços de Caldas, MG.
1. Resíduos sólidos. 2. Danos ambientais, 3. Desenvolvimento sustentável. I. Fabio Ferraço.(orient.). II. Universidade Federal de Alfenas – Unifal. III. Título.
CDD 691
3
4
RESUMO
A crescente demanda por revestimentos cerâmicos na construção civil vem impulsionando um
aumento de produtividade no Brasil. Entretanto, uma maior produção de revestimentos
cerâmicos significa um maior consumo de matéria-prima, podendo resultar em um aumento nos
resíduos industriais sólidos, como os chamotes gresificados, a lama da retífica e o caco verde
(cru anterior à sinterização). A Política Nacional dos Resíduos Sólidos (PNRS) dispõe sobre os
seus princípios, objetivos e instrumentos, diretrizes para a gestão e gerenciamento de resíduos
sólidos no Brasil, sendo a gestão integrada uma das diretrizes da PNRS, a qual tem por objetivo
o conjunto de ações voltadas para a busca de soluções dos resíduos sólidos, sob a premissa do
desenvolvimento sustentável. Através do estudo da microestrutura das cerâmicas e de
experimentos laboratoriais, determinou-se as propriedades dos resíduos de materiais cerâmicos
em estudo, os quais apresentaram ótimas propriedades físicas, como resistência mecânica e
absorção de água. Novas formulações foram feitas com a adição proporcional destes resíduos
e conclui-se que a máxima quantidade de resíduo possível de ser adicionada à massa cerâmica
estudada foi de 4%, isto acarretará em uma economia média mensal de aproximadamente R$
11.833,90 para a Indústria Cerâmica Porto Ferreira. Além desta economia direta, ocorrerá
economias indiretas como a diminuição da quebra de produtos em razão do aumento da
resistência mecânica do material e a diminuição dos danos ambientais causados pela disposição
inadequada destes resíduos no meio ambiente.
Palavras-chave: Resíduos sólidos, Revestimentos cerâmicos planos, Chamote, Caco cru,
Resistência mecânica, Absorção de água, Danos ambientais, Desenvolvimento sustentável.
5
ABSTRACT
The increasing demand for tiles to be used in civil construction is improving and developing
industrial ceramic production in Brazil. However, a bigger production of tiles means an increase
in raw material consumption, which could increase the industrial waste materials such as the
“chamote” (broken tiles), the “lama da retífica” (waste materials from the grinding process) and
the “caco cru” (tiles broken before the sintering process). Through principles, goals and
instruments, the National Policy for Solid Industrial Waste Materials in Brazil
provides guidelines for the management of solid waste materials in Brazil, within which
integrated management is one of the guidelines. The objective of this guideline is to make sure
that research is being done about actions to offer a solution for the solid waste materials using
sustainable developing principles. Through studies and laboratorial experiments regarding the
ceramic microstructure, the properties of the ceramic waste materials have been determined.
These materials show great physics properties such as mechanical resistance and water
absorption. New formulations had been made that include the addition of waste materials and
they conclude that the maximum quantity of waste materials that can be added to the pre-
existing formulation is 4% (m/m), which will decrease about 1,5% of the outgoing raw materials
(saving about R$ 11.833,90 per month). In addition to helping the company financially, this
change in the formulation will also decrease the number of broken tiles because of the increase
in mechanical resistance of the new formulation, and decrease the environmental damage
caused by these waste materials.
Key words: Solid waste materials, Ceramic tiles, Broken tiles, Tiles broken before the sintering
process, Mechanical resistance, Water absorption, Sustainable developing.
6
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 7
2. DESENVOLVIMENTO ....................................................................................................................... 8
2.1. Revisão bibliográfica ............................................................................................................................ 8
2.1.1. Os resíduos sólidos ................................................................................................................................. 8
2.1.2. O chamote gresificado ............................................................................................................................ 9
2.1.3. Tamanho de partícula ............................................................................................................................. 9
2.1.4. Microestrutura das cerâmicas ............................................................................................................... 10
2.1.5. Porosidade ............................................................................................................................................ 10
2.1.6. Porosidade aparente .............................................................................................................................. 11
2.1.7. Crescimento de grão ............................................................................................................................. 11
2.1.8. Efeitos na microestrutura ...................................................................................................................... 12
2.1.9. NBR 13817:1997 .................................................................................................................................. 14
2.2. Metodologia ......................................................................................................................................... 15
2.2.1. Materiais ............................................................................................................................................... 15
2.2.2. Métodos ................................................................................................................................................ 16
2.2.2.1. Diminuição do tamanho da peça de chamote ....................................................................................... 16
2.2.2.2. Secagem do resíduo da retífica (lama) ................................................................................................. 17
2.2.2.3. Moagem via úmida ............................................................................................................................... 17
2.2.2.4. Viscosidade, densidade e retenção em malha 250 mesh ...................................................................... 17
2.2.2.5. Secagem ................................................................................................................................................ 18
2.2.2.6. Moagem via seca .................................................................................................................................. 18
2.2.2.7. Umidificação ........................................................................................................................................ 18
2.2.2.8. Prensagem ............................................................................................................................................ 19
2.2.2.9. Secagem em forno................................................................................................................................. 19
2.2.2.10. Teste de resistência mecânica do corpo de prova verde (caco cru) ..................................................... 19
2.2.2.11. Teste de densidade aparente do corpo de prova verde (caco cru) ....................................................... 20
2.2.2.12. Sinterização em forno de rolos ............................................................................................................. 20
2.2.2.13. Teste de resistência mecânica do corpo de prova sinterizado.............................................................. 20
2.2.2.14. Teste de absorção de água do corpo de prova sinterizado................................................................... 20
2.3. Resultados ........................................................................................................................................... 21
2.3.1. Fluxo de matéria ................................................................................................................................... 21
2.3.2. Propriedades dos resíduos e das argilas ................................................................................................ 22
2.3.3. Formulação da nova massa ................................................................................................................... 25
2.3.4. Propriedades das novas formulações .................................................................................................... 26
2.3.5. Análise econômica ................................................................................................................................ 29
2.4. Cronograma ........................................................................................................................................ 30
3. CONCLUSÃO .................................................................................................................................... 31
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA .................................................................................................. 32
7
1. INTRODUÇÃO
“ A indústria nacional de revestimentos cerâmicos tem crescido de forma acentuada,
principalmente após 1994. Este crescimento ocorreu de formar preponderante nas indústrias
que estrategicamente buscaram a liderança competitiva no custo, como fator principal. ”
(ARAÚJO et al 2001, p. 1).
O aumento da renda per capita brasileira nos últimos anos vem influenciando o
crescimento de muitos mercados, como o ramo da construção civil que, através dos incentivos
proporcionados pelo governo federal por meio de programas sociais, aumentou o poder
aquisitivo da população brasileira, incentivando o desenvolvimento do mercado interno.
O Brasil é o segundo maior produtor de revestimentos cerâmicos do mundo com uma
produção anual que em 2010 ultrapassou a marca de 1 bilhão de �²/���, ficando atrás apenas
da China. No Brasil podem-se citar como principais polos cerâmicos do país, Santa Gertrudes
– SP e Criciúma – SC. A importância destes polos dá-se pela localização destes nas principais
regiões consumidoras de revestimentos cerâmicos do país (Sudeste e Sul), e pela proximidade
com os principais portos de exportação (Santos – SP e Tubarão – SC). (VOLTOLINI, 2011)
Entretanto, uma maior produção de revestimentos cerâmicos significa um maior
consumo de matéria-prima, resultando em maiores resíduos industriais. Segundo
CASAGRANDE et al. “a partir do século XVIII com o surgimento da “onda” industrial o
objetivo principal era o crescimento econômico em curto prazo, mediante a utilização de novos
processos produtivos e a exploração intensiva de energia e matérias-primas, cujas fontes eram
consideradas ilimitadas. Este modelo gerou impressionantes excedentes de riqueza econômica,
mas trouxe consigo grandes problemas sociais e ambientais, entre eles os resíduos”.
Neste âmbito, em 1992, a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e
Desenvolvimento iniciou discussões sobre os impactos do desenvolvimento, procurando
alternativas para o consumo material da população, visando minimizar os danos ambientais
provocados direta ou indiretamente por esses bens.
Com um apelo ambiental, visando a redução de resíduos na sociedade, e um apelo
econômico, visando a diminuição de custos com as matérias-primas, o presente trabalho
apresenta uma nova formulação para a massa cerâmica reutilizando os resíduos (chamote, caco
cru e lama da retífica) da própria indústria cerâmica. A nova formulação deverá atender aos
padrões da classificação nacional de revestimentos cerâmicos quanto a absorção de água e
resistência mecânica.
8
2. DESENVOLVIMENTO
2.1.Revisão bibliográfica
2.1.1. Os resíduos sólidos
A Política Nacional dos Resíduos Sólidos (PNRS), através da Lei 12.305, de 2 de
agosto de 2010, dispõe sobre os seus princípios, objetivos e instrumentos, diretrizes para a
gestão e gerenciamento de resíduos sólidos no Brasil. (BRASIL, 2010)
São princípios da PNRS segundo o Art. 6°: I - a prevenção e a precaução, III - a visão
sistêmica, na gestão dos resíduos sólidos, que considere as variáveis ambiental, social, cultural,
econômica, tecnológica e de saúde pública, IV – o desenvolvimento sustentável.
São objetivos da PNRS segundo o Art. 7°: I – proteção da saúde pública e da qualidade
ambiental, II – não geração, redução, reutilização, reciclagem e tratamento dos resíduos sólidos,
III – estímulo à adoção de padrões sustentáveis de produção e consumo de bens e serviços, VII
– gestão integrada de resíduos sólidos.
São instrumentos da PNRS segundo o Art. 8°: I – os planos de resíduos sólidos, VII –
a pesquisa científica e tecnológica, VIII – a educação ambiental.
A definição de resíduos sólidos na PNRS é dita como sendo: “ material, substância,
objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação
final se procede, se propõe proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólido ou
semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem
inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d'água, ou exijam para isso
soluções técnica ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível.”
A gestão integrada é uma das diretrizes da PNRS, sendo explicitada pela Lei n°12.305,
de 2 de agosto de 2010, como sendo: “ conjunto de ações voltadas para a busca de soluções
para os resíduos sólidos, de forma a considerar as dimensões política, econômica, ambiental,
cultural e social, com controle social e sob a premissa do desenvolvimento sustentável. ”
São proibidas, segundo o art. 47, as seguintes formas de destinação ou disposição final
de resíduos sólidos ou rejeitos: I - lançamento em praias, no mar ou em quaisquer corpos
hídricos; II - lançamento in natura a céu aberto, excetuados os resíduos de mineração; III -
9
queima a céu aberto ou em recipientes, instalações e equipamentos não licenciados para essa
finalidade (BRASIL, 2010).
2.1.2. O chamote gresificado
A grande maioria dos resíduos gerados no processo de fabricação de revestimentos
cerâmicos planos é reaproveitada, desde que estes resíduos sejam gerados antes do processo de
sinterização. Após a sinterização do material, as peças que se quebram geram os resíduos
provenientes do processo final de produção, identificados como “chamote gresificado” ou
“quebra de escolha”, são quase sempre descartados. Isto ocorre devido à alta resistência
mecânica apresentada pelo material sinterizado e que não pode ser reintroduzido no processo
sem que haja um tratamento prévio neste material.
2.1.3. Tamanho de partícula
A cominuição de materiais é amplamente utilizada no processo cerâmico para: (i.)
reduzir do tamanho médio das partículas do material, (ii.) reduzir a porosidade dos corpos
finais, (iii.) modificar a distribuição do tamanho de partícula. Este processo pode influenciar na
reologia e sinterização do material, bem como ditar a microestrutura final do produto. (REED,
1994)
Os britadores primários como os de mandíbulas e de cone podem ser utilizados
individualmente ou em series e permitem reduzir o tamanho médio das partículas à
aproximadamente 5 mm. Britadores de rolos podem ser utilizados para a redução do tamanho
médio de partículas à 1 mm ou menor, caso seja utilizado um material menos grosseiro na
alimentação.
Após a etapa de britagem, ocorre a moagem para uma redução ainda maior do tamanho
médio da partícula. Um moinho de martelos é capaz de produzir uma grande redução de
tamanho, chegando a partículas menores que 0,1 mm. Os moinhos mais utilizados para a
fragmentação de materiais cerâmicos e suas eficiências são apresentados na figura 1.
Algumas variáveis operacionais que influenciam na diminuição do tamanho de
partículas são: dimensões e velocidade angular do moinho, a carga do moinho, os volumes
10
relativos entre o material de alimentação e o meio de moagem, as características físicas do meio
de moagem, a aglomeração do material de alimentação ou dos produtos, e no caso da moagem
a úmido, a viscosidade da barbotina durante a moagem. (REED, 1994)
Figura 1 – Tamanho de grão na alimentação e capacidade de diminuição dos diversos equipamentos industriais. Fonte: REED (1994, p. 315). 1: trituradores giratórios e de mandíbula; 2: moinho de bolas e de cilindro; 3: moinho de bolas, de seixo e de haste; 4: moinho de martelos; 5: moinho vibratórios de alta amplitude; 6: moinho vibratórios de baixa amplitude; 7: moinho de agitação média; 8: moinho de energia fluidizada.
2.1.4. Microestrutura das cerâmicas
As características microestruturais que podem ser determinadas nos materiais
cerâmicos são (1) a quantidade e os tipos de fases presentes, incluindo porosidade, (2) a
quantidade relativa de cada fase presente, e (3) característica de cada fase, bem como dimensão,
forma e orientação. (KINGERY et. al, 1975).
2.1.5. Porosidade
A porosidade é uma das fases encontradas em materiais cerâmicos que são
conformados através da compactação e sinterização do pó. Sua caracterização é realizada
através da fração de volumes de poros presentes, suas dimensões, formas e distribuição quando
comparados com outras fases.
11
A porosidade de um dado material cerâmico pode variar de 0 a 90% do total do volume
(KINGERY et. al, 1975), e esta influencia diretamente nas propriedades físicas do material
como: condutividade elétrica e térmica, resistência mecânica e permeabilidade.
2.1.6. Porosidade aparente
Um dos métodos mais utilizados para a caracterização de poros é a porosidade
aparente, o qual identifica somente os poros conectados com a superfície do material. Os poros
que estão na superfície do corpo sem comunicação com o exterior são denominados poros
abertos e aqueles que se encontram no interior do material são denominados poros fechados.
Os poros abertos afetarão diretamente nas características do material como a permeabilidade, e
a disponibilidade para reações catalíticas e ataques químicos, enquanto os poros fechados não
influenciam nestas características. (KINGERY et. al, 1975)
Antes da sinterização do material, quase todos os poros presentes no material são poros
abertos. Durante a sinterização, a quantidade de poros diminui com o crescimento dos grãos do
material, com isso alguns poros abertos são eliminados e outros são transformados em poros
fechados. Como resultado, a quantidade de poros fechados aumenta no início da sinterização e
diminui no final deste processo. (KINGERY et. al, 1975)
2.1.7. Crescimento de grão
Em geral, pó secos e volumosos, pós semi-secos que formem espontaneamente
aglomerados, materiais granulares e pós com pequena quantidade de solução ligante não são
matérias-primas convenientes para materiais cerâmicos. Para um sistema cerâmico, uma
matéria-prima satisfatória consiste em aglomerados controlados denominados “grânulos”, os
quais são produzidos por um processo de granulação. Os grânulos cerâmicos podem ser
produzidos através da aspersão de água ou de uma solução ligante ao pó cerâmico, o qual é
denominado granulação por aspersão; ou ainda, podem ser produzidos indiretamente por um
processo de atomização da barbotina dentro de uma câmera de secagem, onde a barbotina é
lançada na forma de spray. (REED, 1994)
12
A formação de grânulos no processo de granulação por aspersão ocorre quando um
líquido ou uma solução ligante é pulverizada continuamente dentro de um agitador carregado
com pó cerâmico. As formações dos grânulos devem ocorrer nas etapas da figura 2 demonstrada
a seguir.
A)
B)
Figura 2 - Etapas do crescimento de grânulos: A) Nucleação ao acaso dos primeiros aglomerados; B) Crescimento através da adição de partículas ou de pequenos aglomerados ao aglomerado
central. Fonte: REED (1994, p. 379).
Os materiais compostos por grânulos podem ser utilizados na fabricação de alumina,
argilas, placas de revestimentos cerâmicos, porcelana, materiais refratários, suportes catalíticos,
e materiais para o processo de fusão de vidro e refino de metais. Os grânulos produzidos por
compactação do material são normalmente densos, rígidos, e fortes caso compactados com uma
pressão acima de 10 MPa.
2.1.8. Efeitos na microestrutura
As cerâmicas em geral possuem diferentes composições e microestruturas, mesmo que estas
sejam feitas da mesma matéria-prima. O principal efeito na estrutura da maioria das cerâmicas
é causado pela porosidade. Os poros diminuem a secção de corte transversal em que a carga é
aplicada e também agem como concentradores de tensão. Experimentalmente é determinado
que a resistência mecânica de um material cerâmico poroso diminui em um modo que é próximo
13
ao exponencial da sua porosidade, como é exemplificado na figura 3. A equação 1 demonstra
matematicamente a resistência mecânica do material em função da sua porosidade, onde � é a
resistência mecânica relativa do material, �� é a resistência mecânica do material, � varia entre
4 e 7 e � é o volume da fração de porosidade.
� = ���� −��� (1)
Nem sempre a porosidade é algo indesejado no produto cerâmico final. Por exemplo,
em um choque térmico, os poros tendem a impedir a propagação da trinca; isto ocorre por que
a tensão diminui rapidamente de um alto valor na superfície para um baixo valor no interior dos
poros. (KINGERY et. al, 1975)
Figura 3 – Efeito da porosidade na resistência mecânica de materiais cerâmicos. Fonte: KINGERY et al (1975, p. 811)
O esmalte utilizado como cobertura em peças cerâmicas também influencia na
resistência mecânica. A trinca do material se inicia na superfície dele, e deste modo pode
aumentar a resistência mecânica do material.
14
2.1.9. NBR 13817:1997
Os revestimentos cerâmicos planos são classificados de acordo com a norma NBR
13817:1997 que visa promover a especificação correta para o uso, e são classificados segundo
os seguintes critérios:
i. Esmaltadas e não esmaltadas;
ii. Métodos de fabricação;
iii. Grupos de absorção de água;
iv. Classes de resistência a abrasão superficial, em número 5;
v. Classes de resistência ao manchamento, em número 5;
vi. Classes de resistência ao ataque de agentes químicos, segundo diferentes níveis
de concentração;
vii. Aspecto superficial ou análise visual.
Os revestimentos cerâmicos planos podem ser extrudados, prensados ou obtidos por
outros tipos de processo, sendo estes classificados na NBR 13817:1997. Além disso, a absorção
de água é uma importante característica do material, pois evidencia a sua resistência mecânica’.
Tal classificação é demonstrada na tabela 1.
Tabela 1 - Classificação dos grupos de absorção de água em função dos métodos de fabricação.
Absorção de água (%) Métodos de fabricação
Extrudado (A) Prensado (B) Outros (C)
Abs ≤ 0,5 AI
BIa CI
0,5 < Abs ≤ 3 BIb
3 < Abs ≤ 6 AIIa BIIa CIIa
6 < Abs ≤ 10 AIIb BIIb CIIb
Abs > 10 AIII BIII CIII
15
2.2. Metodologia
Nesta seção são apresentados os materiais e os métodos que foram utilizados para a
realização do experimento.
2.2.1. Materiais
Os resíduos utilizados para a confecção dos corpos de prova foram o chamote, o caco
cru e a lama da retifica. Ainda na confecção dos corpos de prova, foram utilizadas as seguintes
argilas: Filito Pilha 1L.V, Filito BP 08, Argila Aurora, Argila B.C.A., Argila E.J.1, Argila
M.S.L.V., Talco Branco e Calcário.
O chamote apresenta alta resistência mecânica e com isso foi necessário a diminuição
do tamanho de partícula do mesmo. Para tal diminuição foram utilizados: martelo, moinho de
bolas de alumina “Tecmetal” (via seca) e uma máquina agitadora de moinhos. Após a moagem,
o material foi peneirado em malha 14 mesh (abertura de 1,41��) para a separação entre as
bolas de alumina e o material particulado.
Na preparação da massa foi utilizado, além de uma balança analítica (erro de 0,01 g)
para aferir a massa do material, um moinho de bolas de alumina “Tecmetal” (via úmida), água
para auxiliar na homogeneização do material e silicato de sódio para dispersão das partículas
em suspensão. Após a homogeneização do material, foram realizados testes de viscosidade
através do Viscosímetro Copo Ford com um auxílio de um cronômetro digital (erro de 0,1 s) e
teste de densidade através do densímetro de peso conhecido. O material contido no densímetro
foi descarregado em malha 325 mesh (abertura de 0,044��) e o volume de matéria retida nesta
malha foi aferida com um auxílio de uma proveta graduada de 25 mL (erro de 0,1 mL). O
restante do material particulado foi descarregado em forma de metal, após a passagem pela
malha de 80 mesh (abertura de 0,177��) para separação entre as bolas de alumina e o material.
Tal forma de metal foi levada à estufa “Fesorp” para a devida secagem do material.
Para umidificação do material foi utilizado água, proveta graduada de 100 mL (erro de
1 mL) pistola de ar e uma espátula para homogeneizar o material, obtendo assim a porcentagem
de umidificação da linha de produção no material em estudo.
16
Na etapa de prensagem do material foi utilizado uma balança analítica (erro de 0,01 g)
para pesagem do material e uma Prensa Gabbrielli para a conformação dos corpos de prova
(dimensões de 100�30�6��), os quais foram sinterizados em forno de rolos industrial
“Enaplic”. Os testes de resistência mecânica foram feitos através do Crômetro Gabrielli (erro
de 0,01 kgf/cm2) de três apoios, enquanto os testes de absorção de água foram feitos com um
auxílio de um aquecedor de água laboratorial e uma balança analítica (erro de 0,01 g). Para o
teste de densidade aparente foi utilizado um porosímetro de mercúrio com apoio de três pontas
para submergir o corpo de prova no mercúrio.
2.2.2. Métodos
São apresentados a seguir os métodos que foram utilizados para a conformação dos
revestimentos cerâmicos planos.
2.2.2.1.Diminuição do tamanho da peça de chamote
O chamote é um material que apresenta elevada resistência mecânica, e para a
cominuição foi utilizado primeiramente um martelo para quebrá-lo em partículas menores
(aproximadamente 1 cm²) a fim que este pudesse, posteriormente, ser introduzido em um
moinho de bolas de alumina.
O material particulado foi então introduzido no moinho de bolas de alumina e este foi
colocado em rotação de 100 rpm durante dez minutos. O material moído foi então descarregado
em malha 14 mesh para a separação do material particulado e das bolas de alumina.
As partículas menores de 14 mesh foram colocadas em sacos plásticos e armazenadas,
enquanto que as partículas retidas na malha 14 mesh retornaram ao moinho, com mais chamote
quebrado, para cominuição.
17
2.2.2.2.Secagem do resíduo da retífica (lama)
O resíduo proveniente da retífica (lama) possui umidade de aproximadamente 30%, e
devido a este fato foi necessário a secagem do resíduo antes do processo de moagem por via
úmida e posterior análises.
A lama foi colocada em formas de metal e estas introduzidas no forno de secagem
FESORP à 120°C, por duas horas. Após este tempo, a lama seca foi passada em malha 35 mesh
(abertura de 0,50��) para desaglomerar o material e este foi devidamente armazenado em
sacos plásticos e identificados.
2.2.2.3.Moagem via úmida
Nesta etapa foram feitos testes individuais com o chamote, resíduo da retífica, e caco
cru previamente preparados, e posteriormente foram realizados testes com a massa padrão da
indústria e com as novas massas com adição dos resíduos.
Com o auxílio de uma balança analítica, foi pesado 1000g do material em estudo e
adicionado ao moinho de bolas de alumina. No moinho também foram adicionados 475 mL de
água e 10g de silicato, sendo o silicato necessário para a desfloculação do material.
As matérias-primas foram moídas por dez minutos a 100 rpm e seguiram para a análise
de viscosidade e densidade.
2.2.2.4.Viscosidade, densidade e retenção em malha 250 mesh
Após a moagem, a viscosidade da barbotina foi determinada através do viscosímetro
tipo Copo FORD. O procedimento de medição consistiu em preencher o copo com a barbotina,
mantendo o orifício de escoamento tapado e com o auxílio de um cronômetro, mediu-se o tempo
que a barbotina levava para sair do viscosímetro.
A densidade foi determinada através do densímetro que após ser preenchido pela
barbotina, foi pesado com o auxílio de uma balança; devido as características geométricas do
18
equipamento, da massa verificada na balança foram subtraídos 300g e o restante equivale às
casas decimais da densidade, devendo para este caso estar no intervalo (1,00≤�≤1,99) �/��³.
A barbotina pesada para a aferição da densidade, foi despejada em malha 325 mesh e
lavada com água. As partículas retidas nessa malha foram adicionadas, com o auxílio de uma
pipeta de água e um funil, à uma proveta graduada. Após a decantação do material, foi aferido
o volume do material retido na malha 325 mesh.
A barbotina restante no moinho foi passada em malha 80 mesh, para separação da
barbotina das bolas de alumina, e armazenada em uma forma de metal, a qual prosseguiu para
o processo de secagem.
2.2.2.5.Secagem
As formas de metal foram introduzidas em uma estufa a 120°C, por duas horas, com
o objetivo de eliminar toda a água do material.
Após este tempo, o material obtido foi quebrado em partes menores, com o auxílio de
uma espátula, e seguiu para o processo de moagem por via seca.
2.2.2.6.Moagem via seca
O material seco foi introduzido no moinho de bolas de alumina por via seca e sofreu
agitação a 100 rpm por cinco minutos.
Ao final da moagem, a carga do moinho foi despejada em uma peneira com malha 32
��ℎ, para simples separação entre o pó e as bolas de alumina.
2.2.2.7. Umidificação
O pó seco foi umidificado com o auxílio de uma pistola de ar para simular as condições
de operações industriais, onde o pó atomizado tem um grau de umidade entre 7 8%. Para
atingir tal porcentagem de umididade, foi adotado o procedimento experimental utilizado no
19
laboratório da indústria, onde é adicionado 10% de água na forma de spray, com o auxílio de
uma pistola de ar, ao material. Com a perda de água no processo de umidificação por pistola de
ar, ao final do processo o material tinha entre 7 a 8% de umidade. O pó foi devidamente
estocado em sacos plásticos identificados, onde permaneceram em repouso para posterior
prensagem.
2.2.2.8. Prensagem
Com o auxílio de uma balança, foram medidos 40� da formulação em estudo para
prensagem. Através da prensa Gabbrielli, os corpos de prova foram conformados nas
dimensões de (100�30)��, compactando o material com uma pressão de 150 ���. Na
confecção dos corpos de prova tomou-se o devido cuidado em fazer procedimentos de
eliminação de ar durante da prensagem, para que não ocorressem trincas ocasionadas pela
presença de ar no interior dos corpos de prova.
2.2.2.9.Secagem em forno
Os corpos de prova foram dispostos em formas de metal e introduzidos na estufa, com
temperatura de aproximadamente 120°C. A secagem dos corpos de prova aumentam a
resistência mecânica a verde, do mesmo modo que ocorre na linha de produção, antes da etapa
de esmaltação do material.
2.2.2.10. Teste de resistência mecânica do corpo de prova verde (caco cru)
O teste de resistência mecânica do corpo de prova a verde (antes da queima) foi
realizado através do Crometro Gabbrielli (3 pontos), o qual indicava a pressão de flexão
suportada pelo corpo de prova.
20
2.2.2.11. Teste de densidade aparente do corpo de prova verde (caco cru)
A densidade aparente foi medida com base na densidade do mercúrio e na porosidade
do material através de um porosímetro de mercúrio. A medida que o corpo de prova era imerso
no mercúrio, este, por ser um líquido com alta massa específica, exercia elevada pressão na
superfície do corpo de prova, entrando em seus poros. Através do cálculo da diferença do
volume no frasco antes e após a adição do corpo de prova, determinou-se a densidade aparente
do material.
2.2.2.12. Sinterização em forno de rolos
Os corpos a verde foram submetidos à queima em forno industrial, com ciclo de
queima de 33 minutos em temperaturas de patamar próximas a de 1140°C. Ao final do forno,
retirava-se os corpos de prova queimados, os quais foram encaminhados aos testes seguintes.
2.2.2.13. Teste de resistência mecânica do corpo de prova sinterizado
Os corpos de prova sinterizados foram submetidos ao teste de resistência mecânica
através do Crometro Gabbrielli, utilizando a mesma metodologia para a resistência mecânica
do corpo de prova verde.
2.2.2.14. Teste de absorção de água do corpo de prova sinterizado
O teste de absorção de água foi realizado através da submersão dos corpos de prova
sinterizados em água fervente a 100°C durante o período de duas horas. Após a submersão, a
massa do material foi aferida com o auxílio de uma balança analítica e, através da diferença de
massas entre o material seco e o material úmido, calculou-se a quantidade de água que o corpo
de prova absorveu.
21
2.3.Resultados
2.3.1. Fluxo de matéria
Para a formulação da nova massa cerâmica foi necessário o cálculo do fluxo de
resíduos gerados na indústria, a fim de saber a quantidade de material que poderia ser utilizado
na formulação da nova massa. Foram coletados os dados dos três tipos de resíduos gerados pela
indústria: chamote, caco cru e a lama da retífica.
A retífica da Cerâmica Porto Ferreira começou a operar no mês de junho/2015, e assim
foi necessário um tratamento especial para o fluxo do resíduo da retífica, apresentado na tabela
2.
Tabela 2 - Cálculo da geração de resíduos provenientes da retífica.
Gerado por: Lama retífica
Kg (úmido) Ton. (seco)
Caçamba 500 0,3
Turno (8h – 6 caçambas) 3000 2,1
Dia 9000 6,2
Mês 270000 185,0
O caco cru é gerado após a prensagem do pó atomizado e antes da sinterização. Pela
baixa resistência mecânica que este material apresenta, ele já é reutilizado na indústria,
adicionando-o à massa em porcentagens que variam de 2,0% a 3,5%. O chamote, por sua vez,
apresenta uma alta resistência mecânica e não poderia ser reutilizado na massa sem um
tratamento prévio. Este material é estocado em caçambas e posteriormente disposto em uma
área à céu aberto perto da indústria. Na tabela 3 são apresentados os fluxos de caco cru e
chamote na indústria, entre os meses de janeiro a junho de 2015.
O projeto aqui desenvolvido teve por objetivo a reutilização de todos os resíduos
gerados pela indústria. Determinou-se então que todos os resíduos gerados pela indústria
fossem estocados em um mesmo local, formando um único resíduo final. Sendo assim, faz-se
necessário o cálculo da porcentagem de cada resíduo que poderia ser utilizado, determinando
assim a composição do resíduo final. A tabela 4 apresenta a quantidade total de resíduos gerados
na indústria e as seguintes porcentagens dos resíduos.
22
Tabela 3 - Fluxos de caco cru e chamote gerados na indústria entre os meses de janeiro e junho de 2015.
Mês Caco cru Chamote
Ton. � Ton.
Janeiro 269,72 22470 415,7
Fevereiro 337,74 20134 372,5
Março 268,25 18968 350,9
Abril 444,29 28442 526,2
Maio 306,16 31818 588,6
Junho 424,3 25124 464,8
Total 2050,46 146956 2718,7
Média Mensal 341,7 24492,7 453,1
Tabela 4 - Quantidade total de resíduos gerados e as porcentagens equivalentes a cada resíduo.
Mês Total de resíduos Porcentagem (%)
Ton. Caco cru Chamote Lama retífica (1)
Janeiro 870,4 31% 48% 21%
Fevereiro 895,2 38% 42% 21%
Março 804,1 33% 44% 23%
Abril 1155,4 38% 46% 16%
Maio 1079,7 28% 55% 17%
Junho 1074,0 40% 43% 17%
Total 5878,8 35% 46% 19%
Média mensal 979,8 35% 46% 19%
(1) o fluxo do resíduo proveniente da retífica foi calculado através da média apresentada na tabela 2.
2.3.2. Propriedades dos resíduos e das argilas
Cada resíduo gerado pela indústria possui uma propriedade química diversa, como por
exemplo o chamote que é um revestimento já sinterizado a altas temperaturas, e isto alterou os
arranjos intra-moleculares deste material.
23
Os revestimentos que são enviados a retífica são cortados com o auxílio de produtos
químicos, gerando assim o resíduo de lama da retífica. Mesmo após o pré-tratamento deste
resíduo gerado, ainda pode-se encontrar traços de ácido clorídrico no resíduo final.
Assim, fez-se necessário a conformação de corpos de prova de cada resíduo gerado,
para o melhor entendimento das suas propriedades químicas e físicas. Além disso, com os dados
gerados pelos fluxos de resíduos, foi feita uma massa do resíduo final (mix) com a formulação
de 35% de caco cru, 46% de chamote e 19% de lama da retífica, para melhor compreensão do
resíduo misturado nas devidas proporções. Tais resultados são apresentados na tabela 5.
Tabela 5 - Propriedades físicas dos resíduos e da mistura final de resíduos nas devidas proporções.
Propriedades Caco cru Chamote Resíduo Retífica Mix
Tempo de moagem (min.) 10 10 10 10
Densidade (g/mL) (±0,01) 1,70 1,69 1,70 1,70
Viscosidade (s) (±0,01) 13,79 7,47 17,91 10,46
Resíduo #250 (mL) (±0,1) 6,5 5,4 5,0 7,4
Retração a queima (%) 5,1 12,5 10,7 9,2
Perda ao fogo (%) 6,84 1,08 1,33 2,79
Absorção Aparente (%) 1,84 0,27 4,65 0,54
Resistência
Mecânica
(kgf/cm2)
Cru (±0,01) 10,91 1,36 1,48 1,23
Sinterizada
(±0,01) 132,59 262,6 168,93 231,03
Densidade Aparente (±0,01) 1,92 1,47 1,46 1,69
As principais propriedades desejadas na indústria são: (1) resistência mecânica da peça
após ser sinterizada e absorção aparente, pois estas devem estar dentro das normas especificadas
pelo mercado; (2) a densidade do material, pois altas densidades aumentam o custo no processo
de atomização; e (3) retração a queima, pois esta afetará diretamente o design do produto final.
A massa atual da indústria possui 7 tipos diversos de argila, com a seguinte distribuição
de massa: 21,0% de Filito Pilha 1L.V, 21,0% de Filito BP 08, 17,0% de Argila Aurora, 13,0%
de Argila B.C.A., 6,0% de Argila E.J.1, 15,0% de Argila M.S.L.V., 5,0% de Talco Branco e
2,0% de Calcário. Cada argila apresenta propriedades químicas e físicas especificas. Deste
24
modo, é apresentado na tabela 6 as propriedades destas argilas, a fim de que se possa conhecer
melhor as propriedades requeridas pela indústria.
Tabela 6 - Propriedades das argilas utilizadas atualmente na indústria.
Propriedades Filito pilha 1L.V
Filito BP 08 Argila Aurora
Argila B.C.A.
Tempo de moagem (min.) 10,5 15,0 10,0 10,0
Densidade (g/mL) (±0,01) 1,70 1,70 1,70 1,44
Viscosidade (s) (±0,01) 25,42 12,79 9,15 20
Resíduo #250 (mL) (±0,1) 10,0 5,0 6,8 2,0
Retração a queima (%) 4,30 1,30 8,80 8,70
Perda ao fogo (%) 4,59 3,11 2,1 5,51
Absorção Aparente (%) 8,81 10,44 0,36 0,29
Resistência
Mecânica
(kgf/cm2)
Cru (±0,01) 6,55 63,78 7,65 29,80
Sinterizada
(±0,01) 185,95 92,86 233,40 233,63
Densidade Aparente (±0,01) 1,78 1,96 1,89 2,00
Propriedades Argila E.J.1 Argila M.S.L.V Talco Branco
Tempo de moagem (min.) 10,5 10,5 10,5
Densidade (g/mL) (±0,01) 1,70 1,70 1,58
Viscosidade (s) (±0,01) 9,12 12,84 19,47
Resíduo #250 (mL) (±0,1) 10,0 4,0 6,7
Retração a queima (%) 2,20 3,20 1,50
Perda ao fogo (%) 7,79 10,9 7,42
Absorção Aparente (%) 10,88 14,53 12,03
Resistência
Mecânica
(kgf/cm2)
Cru (±0,01) 14,97 146,54 26,28
Sinterizada
(±0,01) 50,22 422,41 53,15
Densidade Aparente (±0,01) 2,15 1,86 2,03
Através da comparação entre as propriedades dos resíduos e das argilas, pode-se
determinar que os resíduos possuem propriedades similares às argilas, e assim este material
pode ser utilizado na massa.
25
Foram comparadas as propriedades mais desejadas pela indústria entre as argilas e o
“mix” de resíduos. Esta comparação é necessária para determinar qual a argila que poderá ser
substituída pelo “mix” de resíduos, sem que haja alteração das propriedades finais do
revestimento cerâmico. A figura 4 representa a comparação entre as argilas mais semelhantes
ao “mix” de resíduos, com base nas propriedades de densidade, retração à queima, absorção
aparente e resistência mecânica sinterizada.
Figura 4 - Comparação entre as argilas Aurora, B.C.A. e o “mix” de resíduos com base nas
propriedades de densidade, retração a queima, absorção aparente e resistência mecânica do material sinterizado.
Através da figura 4 foi determinado que a Argila Aurora possui as propriedades mais
semelhantes às propriedades do “mix” de resíduos. Deste modo, a Argila Aurora foi substituída,
em porcentagens calculadas, pelo “mix” de resíduos na formulação da nova massa.
2.3.3. Formulação da nova massa
A formulação da nova massa teve base na porcentagem de resíduo máximo gerado na
produção da indústria, demonstrando assim qual a quantidade disponível para ser utilizada na
nova formulação. As quantidades de argilas utilizadas na indústria e as quantidades
equivalentes de resíduos gerados à tal produção são apresentados na tabela 7.
26
Tabela 7 - Quantidades de resíduos gerados equivalente à quantidade de argila utilizada.
Mês Toneladas
Porcentagem de resíduo gerado Utilizadas de
Argilas Geradas de Resíduos
Janeiro 13216 870,4 6,6% Fevereiro 11724 895,2 7,6% Março 13144 804,1 6,1% Abril 12623 1155,4 9,2% Maio 14273 1079,7 7,6% Junho 13719 1074,0 7,8% Total 78700 5878,8 7,5% Média mensal 13607 979,8 7,2%
Deste modo, visto que a média mensal de resíduo gerado é de 7,2%, foi determinado
que a quantidade máxima de resíduo que será adicionado na nova formulação seria de 8%,
extrapolando assim os dados para um melhor entendimento das propriedades do material.
Com base na semelhança da Argila Aurora com o “mix” de resíduos, a primeira
formulação da nova massa consiste em substituir, entre 1 e 8%, a Argila Aurora pelo “mix” de
resíduos, formando assim 8 formulações com diversas adições de resíduos. Tais formulações
são apresentadas no apêndice I.
A segunda formulação proposta para a nova massa consiste na substituição percentual
do resíduo em relação a todas as argilas utilizadas. Foi adicionado entre 1 e 8% de resíduo em
relação ao peso total da massa, formando 8 outras formulações de massas. Tais formulações
são apresentadas no apêndice II.
2.3.4. Propriedades das novas formulações
Foram realizados os testes apresentados na metodologia deste trabalho com a massa
Padrão da indústria e com as 16 novas formulações propostas. Foram confeccionados 15 corpos
de prova de cada massa, sendo cada teste proposto feito em triplicata para uma melhor precisão
nos dados. Os resultados dos testes são apresentados no apêndice III.
Todas as formulações apresentaram uma correlação entre a quantidade de resíduo
adicionado e a variação nas propriedades físicas, estando elas sempre dentro do desejado.
Porém, pode-se perceber que a alta adição de resíduos (próximos ao 8% (m/m)) causa a maior
discrepância entre as propriedades da massa padrão e das novas formulações. Este fato não é
27
algo desejado, visto que isto influenciará na esmaltação do material, surgindo assim um novo
problema.
A figura 5 apresenta a variação das principais propriedades desejadas das novas
formulações em relação a massa padrão. A absorção de àgua (figura 5-A), segundo a tabela de
classificação dos materiais (tabela 1), deve estar entre 6<Abs<10 (% m/m) no revestimento
prensado. Deste modo, somente as formulações R14, R15 e R16 não estão dentro das
especificações, descartando assim essas formulações.
A propriedade de retração à queima (figura 5-B) poderá influenciar no design do
material, pois caso haja muita retração, o esmalte pode sofrer variação de tonalidade,
diferenciando um revestimento de outro. A retração à queima da massa padrão é de 3,9% e
todas as novas formulações estão próximas a este valor. A maior discrepância, entretanto,
ocorre novamente com as formulações R14, R15 e R16, porém estas já foram descartadas por
não estarem dentro da classificação de absorção de água.
Através do gráfico que apresenta a resistência mecânica (R.M.) do material sinterizado
(figura 5-C), percebe-se que a R.M das formulações com adição proporcional à quantidade total
de argila cresce com a adição de resíduos, enquanto a R.M. das formulações com substituição
da Argila Aurora se mantém a mesma com a adição de resíduos. Uma maior R.M. do material
sinterizado significa menos quebras do produto final e, portanto, um aumento da produção. As
formulações com adição proporcional possuem este comportamento pois os resíduos,
principalmente o chamote, e a Argila Aurora possuem alta R.M. quando sinterizados. Sendo
assim, quando a Argila Aurora é substituída pelos resíduos, as R.M. das formulações não
variam, porém quando os resíduos são adicionados proporcionalmente ao total de material, a
R.M. aumenta, demonstrando assim a influência dos resíduos na R.M. da formulação.
A)
4
5
6
7
8
9
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ab
sorç
ão d
e Á
gua
(%)
% em adição dos resíduos
28
B)
C)
Figura 5 – Propriedades físicas determinadas através de experimentos laboratoriais: A) Propriedade de absorção de água; B) Propriedade de retração à queima; C) Propriedade de resistência mecânica do corpo de prova sinterizado.
Através das análises anteriores, as formulações que mais se adaptaram ao objetivo do
projeto foram as fórmulas R9, R10, R11, R12 e R13. Pelo fato da R13 ser a formulação limite,
esta também foi descartada, para que haja uma margem de confiança da nova formulação.
Tais formulações apresentam as propriedades desejadas para um revestimento
cerâmico plano produzido pela indústria, diminuindo o impacto ambiental através da utilização
dos resíduos, e aumentando o lucro da empresa pela diminuição das quebras pós-queima.
3
3,2
3,4
3,6
3,8
4
4,2
4,4
4,6
4,8
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Ret
raçã
o à
qu
eim
a (%
)
% em adição dos resíduos
110
115
120
125
130
135
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Res
istê
nci
a m
ecân
ica
sin
teri
zad
o (
kgf/
cm²)
% em adição dos resíduos
Revestimento Padrão Substituindo a Argila Aurora
Substituição proporcional Linear (Revestimento Padrão)
Linear (Substituindo a Argila Aurora) Linear (Substituição proporcional)
29
2.3.5. Análise econômica
O objetivo econômico do projeto é a diminuição dos custos com matéria prima através
da substituição destas pelos resíduos gerados. Cada matéria-prima possui um valor diverso, por
conta do frete e das suas propriedades. Os custos são apresentados no apêndice IV.
Para o cálculo da economia, foi suposto que durante os 6 primeiros meses do ano de
2015, foram usados 4% de resíduo na composição da massa (formulação R12), para que se
possa ter o máximo de economia de matéria-prima possível.
Sabendo que certa porcentagem do resíduo de caco cru é utilizada normalmente na
massa da indústria, foi calculado a diferença percentual entre a quantidade de resíduo das
massas, e esse valor significa proporcionalmente quanto será economizado com argilas. Os
cálculos são demonstrados pela tabela 8.
Tabela 8 – Possível economia gerada pelo aumento de adição de resíduos na massa.
Mês Custos com argilas (R$)
Porcentagem de caco cru utilizado
Porcentagem de resíduo na nova massa
Aumento da utilização
de resíduos
Economia gerada (R$)
Janeiro 822330,16 2,0% 4,0% 2,0% 16446,60
Fevereiro 729504,07 2,8% 4,0% 1,2% 8754,05
Março 817848,38 2,0% 4,0% 2,0% 16356,97
Abril 785419,60 3,4% 4,0% 0,6% 4712,52
Maio 888073,34 2,1% 4,0% 1,9% 16873,39
Junho 853611,97 3,0% 4,0% 1,0% 8536,12
Média 816131,25 2,5% 4,0% 1,5% 11833,90 Deste modo, pode-se determinar que a economia média gerada com o aumento na
utilização de resíduos é de R$ 11.833,90 por mês, equivalendo a 1,5% de economia mensal. A
economia acumulada em 6 meses seria de R$ 71.679,65.
Além da economia direta, com a redução no consumo de matéria-prima, a nova
formulação diminuiria a quebra de produtos por apresentar maior resistência mecânica,
diminuindo ainda mais os custos da empresa.
Do mesmo modo, para a implementação da nova formulação, é necessário um
investimento em equipamentos de britagem e moagem do revestimento sinterizado, diminuindo
assim o lucro atual da empresa, mas aumentando o lucro no futuro.
30
2.4.Cronograma
O cronograma de execução do trabalho é apresentado na tabela 9.
Tabela 9 - Cronograma de execução das disciplinas de TCC 1 e 2.
MÊS N° SEMANA TRABALHO
ABRIL
1ª 10 a 17 - Definição do projeto (visita a empresa) e revisão do relatório;
2ª 17 a 24 - Definição do projeto (visita a empresa) e revisão bibliográfica (3 áreas);
3ª 24 a 1 - Revisão bibliográfica sobre o estudo a ser seguido; - Visita na empresa para aquisição de informações detalhadas sobre o processo;
MAIO
4ª 1 a 8 - Coleta de informações e direcionamento com relação ao trabalho;
5ª 8 a 15 - Coleta de informações e direcionamento com relação ao trabalho;
6ª 15 a 22 - Revisão bibliográfica aprofundada.
7ª 22 a 29 - Coleta de informações e direcionamento com relação ao trabalho.
JUNHO
8ª 29 a 5 - Estruturação e redação do projeto.
9ª 5 a 12 - Estruturação e redação do projeto.
10ª 12 a 19 - Revisão bibliográfica.
11ª 19 a 26 - Revisão, finalização e entrega do projeto.
JULHO 12ª 6 a 31 - Coleta de dados.
AGOSTO 13ª 4 a 28 - Revisão bibliográfica e tratamento de dados.
SETEMBRO 14ª 1 a 25 - Análise de dados e possível coleta de mais dados.
OUTUBRO 15ª 1 a 30 - Analise econômica e de viabilidade do projeto.
NOVEMBRO 16ª 2 a 27 - Finalização do projeto e entrega do relatório.
31
3. CONCLUSÃO
A gestão de resíduos sólidos de uma indústria cerâmica é muito importante para o meio
ambiente, visto que estes resíduos possuem, na maioria das vezes, traços de metais e são
dispostos de maneira inadequada. Além deste apelo ambiental, os resíduos sólidos provenientes
de revestimentos cerâmicos apresentaram as propriedades físicas e químicas que são desejadas
pela indústria cerâmica, tornando-os uma ótima opção para a substituição da matéria prima.
A diminuição do consumo de matéria-prima na indústria cerâmica representa uma
grande redução no custo da empresa, visto que o custo com argilas supera os R$ 800.000,00
reais mensais.
O presente trabalho utilizou mais de 250 corpos de provas para a realização dos
experimentos, tornando os dados mais precisos. As novas formulações propostas apresentaram
ótima propriedades, porém as formulações R14, R15 e R16 apresentaram absorções fora das
exigidas pela NBR 13817:1997 para piso BIIb prensado, estando estas formulações descartadas
para o uso industrial.
As formulações com a adição de resíduo proporcional a cada argila (R9, R10, R11,
R12 e R13) apresentaram propriedades de resistência mecânica e absorção de água melhores
do que as formulações com adição de resíduo na substituição direta da Argila Aurora (R1 a R8).
Além de melhores propriedades físicas, esta formulação apresenta uma maior economia no
custo das argilas, gerando uma economia superior a R$ 10.000,00 reais mensais.
Entretanto, para gerar tal economia mensal, será necessário um investimento em
equipamentos de britagem e moagem, uma vez que o chamote apresenta alta resistência
mecânica e é necessário um tamanho de grão menor que 6 mesh. Esta economia será gerada a
partir do momento em que o projeto se inicie, diminuindo assim o tempo de retorno do
investimento.
32
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13817: informação e documentação: classificação das placas cerâmicas para revestimentos: apresentação. Rio de Janeiro, 1997. ARAÚJO, A.; ROMACHELLI, J. C.; MARTINS, M. Análise Crítica do Setor de Revestimentos Cerâmicos no Brasil Parte I: Histórico Recente. Cerâmica Industrial , São Paulo, v. 6, n. 4, p. 1, jul/ago. 2001. BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Política Nacional de Resíduos Sólidos. Brasília, DF, 2010. CASAGRANDE, M. C.; SARTOR, M. N.; GOMES, V.; DELLA, V. P.; HOTZA, D.; OLIVEIRA, A. P. N. Reaproveitamento de Resíduos Sólidos Industriais: Processamento e Aplicações no Setor Cerâmico. Cerâmica Industrial , São Paulo, v. 3, n. 1, p. 1, jan/abr 2008. KINGERY, W. D.; BOWEN, H. K.; UHLMANN, D. R. Introduction to Ceramics. 2. ed. Cambridge, Massachusetts: MIT, 1975. MENASCE, L. Raízes Centenárias: Frutos Presentes: uma história de amor pelo ofício da cerâmica. 1. ed. São Paulo, mar/2011. MONFORT, E.; ENRIQUE, J. E. Economia Energética e Vantagens Meioambientais da Reutilização de Resíduos. Cerâmica Industrial , Castellón, v. 1, n. 4/5, ago/dez 1996. REED, J. S. Principles of Ceramics Processing. 2. ed. Alfred, New York: New York State College of Ceramics, 1994. VOLTOLINI, A. R. Produção Cerâmica de Pisos e Revestimentos Cerâmicos na Última Década. Cerâmica Industrial , São Paulo, v. 16, n. 1, jan./fev. 2011.
33
4. APÊNDICES
Apêndice I
Tabela 10 - Novas formulações com adição do “mix” de resíduos na substituição da Argila Aurora.
Material Fórmula geral
(R1) Fórmula geral
(R2) Fórmula geral
(R3) Fórmula geral
(R4) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g)
Filito pilha 1L.V
21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0
Filito BP 08 21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0
Argila Aurora 16,0% 160,0 15,0% 150,0 14,0% 140,0 13,0% 130,0
Argila B.C.A 13,0% 130,0 13,0% 130,0 13,0% 130,0 13,0% 130,0
Argila E.J.1 6,0% 60,0 6,0% 60,0 6,0% 60,0 6,0% 60,0
Argila M.S.L.V 15,0% 150,0 15,0% 150,0 15,0% 150,0 15,0% 150,0
Talco Branco 5,0% 50,0 5,0% 50,0 5,0% 50,0 5,0% 50,0
Calcário 2,0% 20,0 2,0% 20,0 2,0% 20,0 2,0% 20,0
Mix (resíduos) 1,0% 10,0 2,0% 20,0 3,0% 30,0 4,0% 40,0
Total 100,0% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0
% caco cru 34,9% 3,5 34,9% 7,0 34,9% 10,5 34,9% 14,0
% chamote 46,2% 4,6 46,2% 9,2 46,2% 13,9 46,2% 18,5
% retifica 18,9% 1,9 18,9% 3,8 18,9% 5,7 18,9% 7,6
Material Fórmula geral (R5) Fórmula geral
(R6) Fórmula geral
(R7) Fórmula geral
(R8)
% Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) Filito pilha 1L.V
21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0
Filito BP 08 21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0 21,0% 210,0
Argila Aurora 12,0% 120,0 11,0% 110,0 10,0% 100,0 9,0% 90,0
Argila B.C.A 13,0% 130,0 13,0% 130,0 13,0% 130,0 13,0% 130,0
Argila E.J.1 6,0% 60,0 6,0% 60,0 6,0% 60,0 6,0% 60,0
Argila M.S.L.V 15,0% 150,0 15,0% 150,0 15,0% 150,0 15,0% 150,0
Talco Branco 5,0% 50,0 5,0% 50,0 5,0% 50,0 5,0% 50,0
Calcário 2,0% 20,0 2,0% 20,0 2,0% 20,0 2,0% 20,0
Mix (resíduos) 5,0% 50,0 6,0% 60,0 7,0% 70,0 8,0% 80,0
Total 100% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0
% caco cru 34,9% 17,5 34,9% 20,9 34,9% 24,4 34,9% 27,9
% chamote 46,2% 23,1 46,2% 27,7 46,2% 32,4 46,2% 37,0
% retifica 18,9% 9,4 18,9% 11,3 18,9% 13,2 18,9% 15,1
: porcentagem final da argila substituída. : porcentagem final do “mix” de resíduos adicionado.
34
Apêndice II
Tabela 11 - Novas formulações com adição do "mix" de resíduos na substituição proporcional de todas as argilas.
Material Fórmula geral
(R9) Fórmula geral
(R10) Fórmula geral
(R11) Fórmula geral
(R12) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g)
Filito pilha 1L.V 20,8% 207,9 20,6% 205,8 20,4% 203,7 20,2% 201,6 Filito BP 08 20,8% 207,9 20,6% 205,8 20,4% 203,7 20,2% 201,6 Argila Aurora 16,8% 168,3 16,7% 166,6 16,5% 164,9 16,3% 163,2 Argila B.C.A 12,9% 128,7 12,7% 127,4 12,6% 126,1 12,5% 124,8
Argila E.J.1 5,9% 59,4 5,9% 58,8 5,8% 58,2 5,8% 57,6
Argila M.S.L.V 14,9% 148,5 14,7% 147,0 14,6% 145,5 14,4% 144,0
Talco Branco 5,0% 49,5 4,9% 49,0 4,9% 48,5 4,8% 48,0 Calcário 2,0% 19,8 2,0% 19,6 1,9% 19,4 1,9% 19,2 Mix (resíduos) 1,0% 10,0 2,0% 20,0 3,0% 30,0 4,0% 40,0
Total 100,0% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0
% caco cru 34,9% 3,5 34,9% 7,0 34,9% 10,5 34,9% 14,0
% chamote 46,2% 4,6 46,2% 9,2 46,2% 13,9 46,2% 18,5
% retifica 18,9% 1,9 18,9% 3,8 18,9% 5,7 18,9% 7,6
Material Fórmula geral
(R13) Fórmula geral
(R14) Fórmula geral
(R15) Fórmula geral
(R16) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g) % Massa (g)
Filito pilha 1L.V 20,0% 199,5 19,7% 197,4 19,5% 195,3 19,3% 193,2
Filito BP 08 20,0% 199,5 19,7% 197,4 19,5% 195,3 19,3% 193,2
Argila Aurora 16,2% 161,5 16,0% 159,8 15,8% 158,1 15,6% 156,4
Argila B.C.A 12,4% 123,5 12,2% 122,2 12,1% 120,9 12,0% 119,6
Argila E.J.1 5,7% 57,0 5,6% 56,4 5,6% 55,8 5,5% 55,2
Argila M.S.L.V 14,3% 142,5 14,1% 141,0 14,0% 139,5 13,8% 138,0
Talco Branco 4,8% 47,5 4,7% 47,0 4,7% 46,5 4,6% 46,0
Calcário 1,9% 19,0 1,9% 18,8 1,9% 18,6 1,8% 18,4
Mix (resíduos) 5,0% 50,0 6,0% 60,0 7,0% 70,0 8,0% 80,0
Total 100% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0 100% 1000,0
% caco cru 34,9% 17,5 34,9% 20,9 34,9% 24,4 34,9% 27,9
% chamote 46,2% 23,1 46,2% 27,7 46,2% 32,4 46,2% 37,0
% retifica 18,9% 9,4 18,9% 11,3 18,9% 13,2 18,9% 15,1 : porcentagem final da argila substituída. : porcentagem final do “mix” de resíduos adicionado.
35
Apêndice III Tabela 12 - Média dos dados gerados por meio dos experimentos laboratoriais.
Formulação
Retração
a queima
(%)
Perda
ao fogo
(%)
Absorção
de água
(%)
Resistência
mecânica a
verde (cru)
(kgf/cm2)
(±0,01)
Resistência
mecânica
sinterizado
(kgf/cm2)
(±0,01)
Densidade
Aparente
(±0,01)
R1 3,9 4,99 6,78 10,97 118,24 2,04
R2 3,3 4,76 9,09 8,79 108,11 1,95
R3 3,9 5,34 7,46 10,63 116,34 2,01
R4 4,1 5,20 8,00 9,92 129,04 1,92
R5 4,0 4,63 7,14 9,20 112,28 1,94
R6 4,0 5,00 7,18 10,08 116,22 2,02
R7 3,9 5,53 7,77 8,74 119,38 2,03
R8 4,0 5,08 7,45 7,79 113,42 2,03
R9 4,4 5,90 5,80 7,92 123,55 2,00
R10 4,0 5,80 7,30 7,27 123,13 1,98
R11 4,0 5,71 7,00 7,36 118,36 1,99
R12 4,2 5,62 6,24 9,26 129,61 2,00
R13 4,6 5,84 6,11 5,48 131,57 1,99
R14 4,5 5,64 5,69 9,31 132,58 1,99
R15 4,7 5,40 5,15 8,24 129,13 1,99
R16 4,5 5,30 5,69 8,35 129,37 2,00
Padrão 3,9 5,50 7,12 8,00 116,47 2,02
36
Apêndice IV Tabela 13 - Custos das argilas utilizadas na indústria (sem impostos).
Mês Filito pilha 1L.V (87,93 R$/ton.)
Filito BP 08 (83,96 R$/ton.)
Argila Aurora (26,69 R$/ton.)
Ton. Custo Ton. Custo Ton. Custo Janeiro 2775,4 244042,58 2775,4 233024,16 2246,8 64459,76
Fevereiro 2462,1 216494,62 2462,1 206719,98 1993,1 57183,43
Março 2760,3 242712,52 2760,3 231754,16 2234,5 64108,45
Abril 2650,8 233088,64 2650,8 222564,80 2145,9 61566,46
Maio 2997,3 263553,15 2997,3 251653,85 2426,4 69613,15
Junho 2881,0 253326,07 2881,0 241888,51 2332,2 66911,84
Total 16527,0 1453217,60 16527,0 1387605,5 13379,0 383843,1 Média Mensal 2857,5 242202,93 2857,5 231267,58 2313,2 63973,85
Mês Argila B.C.A. (35,51 R$/ton.)
Argila E.J.1 (39,10 R$/ton.)
Argila M.S.L.V (67,58 R$/ton.)
Ton. Custo Ton. Custo Ton. Custo Janeiro 1718,1 61010,31 793,0 31005,39 1982,4 133973,43
Fevereiro 1524,2 54123,36 703,5 27505,45 1758,7 118850,27
Março 1708,8 60677,80 788,7 30836,41 1971,6 133243,26
Abril 1641,0 58271,85 757,4 29613,71 1893,5 127959,99
Maio 1855,5 65887,93 856,4 33484,19 2140,9 144684,26
Junho 1783,5 63331,17 823,1 32184,85 2057,9 139069,84
Total 10231,0 363302,4 4722,0 184630,0 11805,0 797781,10 Média Mensal
1768,9 60550,40 816,4 30771,67 2041,0 132963,51
Mês Talco Branco
(82,95 R$/ton.) Ton. Custo
Janeiro 660,8 54814,52
Fevereiro 586,2 48626,96
Março 657,2 54515,78
Abril 631,2 52354,15
Maio 713,6 59196,80
Junho 686,0 56899,69
Total 3935,0 326407,90 Média Mensal
680,3 54401,32