Preparo e otimização de finos residuais para a produção de cimentos de silicato de magnésio hidratado (M-S-H)
DOI:
https://doi.org/10.46421/enarc.v9i1.6709Palavras-chave:
Cimentos magnesianos, Resíduos industriais, Cinza de bagaço de cana-de-açúcar, Quartzito, Pedra-sabãoResumo
Este trabalho propõe uma estratégia de preparo e otimização de finos residuais para serem utilizados na produção de cimentos de silicato de magnésio hidratado (M-S-H). Foram avaliados resíduos da mineração de quartzito (RQT) e esteatito (pedra-sabão; RPS) como potenciais fílers e uma cinza de bagaço de cana-de-açúcar (CBCA) como potencial fonte de sílica (SiO2). Inicialmente, os resíduos foram caracterizados por fluorescência de Raios-X. Em seguida, os materiais foram submetidos a um estudo de moagem e então caracterizados quanto à morfologia, massa específica e superfície específica. Os resultados mostraram que a CBCA beneficiada possui elevado teor de sílica (60,1%) e elevada área superficial (49,9 m²/g), enquanto o RQT e o RPS beneficiados apresentam elevada finura (D90 de 13,5 e 42,9 µm, respectivamente) e boa distribuição granulométrica. O estudo apresenta novas possibilidades para a pesquisa sobre ligantes M-S-H, oferecendo alternativas para o aproveitamento de resíduos agroindustriais e de mineração na construção civil.
Referências
ABNT. NBR 6508: Grãos passantes pela malha da peneira de 4,8 mm - Determinação da massa específica aparente. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas, 1984.
AL-KROOM, Hussein; AL-JABRI, Khalifa; TAWFIK, Taher A.; ABDEL GAWWAD, Hamdy A.; RASHAD Alaa M. Investigating the promising effect of thermally-treated talc powder on the performance of alkali-activated slag cement. Innovative Infrastructure Solutions, v. 9, n. 8, 1 ago. 2024. Disponível em: <https://doi.org/10.1007/s41062-024-01588-1>
AMIN, Noor-ul. Use of bagasse ash in concrete and its impact on the strength and chloride resistivity. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 23, n. 5, p. 717–720, maio 2011. Disponível em: <https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000227>
CAPELO, Alda R.; MÁRMOL, Gonzalo; ROSSIGNOLO, João Adriano. Optimization of the rice husk ash production process for the manufacture of magnesium silicate hydrate cements. Journal of Cleaner Production, v. 425, 1 nov. 2023. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138891>
CARVALHO, José Maria Franco de; DEFÁVERI, Keoma; MENDES, Júlia Castro; SCHMIDT, Wolfram; HANS CARSTEN, Kühne; PEIXOTO, Ricardo André Fiorotti. Influence of particle size-designed recycled mineral admixtures on the properties of cement-based composites. Construction and Building Materials, v. 272, n. 121640, 22 fev. 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121640>
CARVALHO, José Maria Franco de; DE MELO, Tainá Varela; FONTES, Wanna Carvalho; BATISTA, Júnio Oliveira dos Santos; BRIGOLINI, Guilherme Jorge; PEIXOTO, Ricardo André Fiorotti. More eco-efficient concrete: An approach on optimization in the production and use of waste-based supplementary cementing materials. Construction and Building Materials, v. 206, p. 397–409, 2019. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.02.054>
CARVALHO, Victor Rezende; COSTA, Laís Cristina Barbosa; DA FONSECA ELÓI, Fernanda Pereira; BEZERRA, Augusto Cesar da Silva; CARVALHO, José Maria Franco de; PEIXOTO, Ricardo André Fiorotti. Performance of low-energy steel slag powders as supplementary cementitious materials. Construction and Building Materials, v. 392, p. 131888, 2023. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131888>
CONAB. Acompanhamento da safra brasileira de cana-de-açúcar. Brasília: Companhia Nacional de Abastecimento, 2023. v. 10.
CORDEIRO, Guilherme Chagas; TOLEDO F., Romildo Dias; TAVARES, Luís Marcelo; FAIRBAIRN, Eduardo de Moraes Rego. Ultrafine grinding of sugar cane bagasse ash for application as pozzolanic admixture in concrete. Cement and Concrete Research, v. 39, n. 2, p. 110–115, fev. 2009. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2008.11.005>
DING, Wejin; OUYANG, Jing; YANG, Huaming. Synthesis and characterization of nesquehonite (MgCO3·3H2O) powders from natural talc. Powder Technology, v. 292, p. 169–175, 1 maio 2016. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.powtec.2016.01.037>
FIGUEIREDO, R. Lima; PAVÍA, S. A study of the parameters that determine the reactivity of sugarcane bagasse ashes (SCBA) for use as a binder in construction. SN Applied Sciences, v. 2, n. 1515, 1 set. 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1007/s42452-020-03224-w>
FRÍAS, Moisés.; VILLAR, Ernesto.; SAVASTANO, Holmer. Brazilian sugar cane bagasse ashes from the cogeneration industry as active pozzolans for cement manufacture. Cement and Concrete Composites, v. 33, n. 4, p. 490–496, abr. 2011. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2011.02.003>
JOHN, Vanderley M.; DAMINELI, Bruno L.; QUATTRONE, Marco; PILEGGI, Rafael G. Fillers in cementitious materials — Experience, recent advances and future potential. Cement and Concrete Research, v. 114, p. 65–78, 1 dez. 2018. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.09.013>
KANNAIYAN, Sathiyalingam; HUANG, Song Jeng; RATHNARAJ, David; SRINIVASAN, S. A. Effect of ball-milled steatite powder on the latent heat energy storage properties and heat charging–discharging periods of paraffin wax as phase change material. Micromachines, v. 13, n. 9, 1 set. 2022. Disponível em: <https://doi.org/10.3390/mi13091456>
LI, Huajian; WANG, Zhen; SUN, Ruru; HUANG, Fali; YI, Zhonglai; YUAN, Zhengcheng; WEN, Jiaxin; LU, Lin; YANG, Zhengxian. Effect of different lithological stone powders on properties of cementitious materials. Journal of Cleaner Production, v. 289, n. 125820, 20 mar. 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.125820>
LUUKKONEN, Tero; ABDOLLAHNEJAD, Zahra; YLINIEMI, Juho; MASTALI, Mohammad; KINNUNEN, Paivo; ILLIKAINEN, Mirja. Alkali-activated soapstone waste - Mechanical properties, durability, and economic prospects. Sustainable Materials and Technologies, v. 22, n. e00118, 1 dez. 2019. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.susmat.2019.e00118>
MARTINS, Letícia Matias; PEIXOTO Ricardo André Fiorotti; MENDES, Júlia Castro. Quartzite tailings in civil construction materials: a systematic review. Clean Technologies and Environmental Policy, v. 25, n. 6, p. 1807–1824, 1 ago. 2023. Disponível em: <https://doi.org/10.1007/s10098-023-02492-5>
NETO, José da Silva Andrade; FRANÇA, Mavisson Júlio Santos de; DE AMORIM JÚNIOR, Nilson Santana; RIBEIRO, Daniel Véras. Effects of adding sugarcane bagasse ash on the properties and durability of concrete. Construction and Building Materials, v. 266, n. 120959, 10 jan. 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120959>
PAN, Shu-Yuhan; ADHIKARI, Rahul; CHEN, Yi-Hung; Li, Ping; CHIANG, Pen-Chi. Integrated and innovative steel slag utilization for iron reclamation, green material production and CO2 fixation via accelerated carbonation. Journal of Cleaner Production, v. 137, p. 617–631, 2016. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.07.112>
PARIS, Jerry M.; ROESSLER, Justin G.; FERRARO, Christopher C.; DEFORD, Harvey D.; TOWNSEND, Timothy G. A review of waste products utilized as supplements to Portland cement in concrete. Journal of Cleaner Production, v. 121, p. 1–18, 10 maio 2016. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.02.013>
PEREIRA, A. M.; MORAES, J. C.B; MORAES, M. J.B.; AKASAKI, J. L.; TASHIMA, M. M.; SORIANO, L.; MONZÓ, J.; PAYÁ, J. Valorisation of sugarcane bagasse ash (SCBA) with high quartz content as pozzolanic material in Portland cement mixtures. Materiales de Construcción, v. 68, n. 330, p. e153, 2018. Disponível em: <https://doi.org/10.3989/mc.2018.00617>
PIRES, Paulo Roberto. Caracterização sócio-econômica e ambiental da atividade do tratamento de quartzito na região de Ouro Preto. Dissertation—Ouro Preto: Federal University of Ouro preto, 2007. Disponível em: <http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3108>
RODRIGUES, Marques L. M.; LIMA, R. M. F. Cleaner production of soapstone in the Ouro Preto region of Brazil: A case study. Journal of Cleaner Production, v. 32, p. 149–156, set. 2012. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.03.028>
SONAT, Cem; UNLUER, Cise. Development of magnesium-silicate-hydrate (M-S-H) cement with rice husk ash. Journal of Cleaner Production, v. 211, p. 787–803, 20 fev. 2019. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.11.246>
SOUSA, Leila Nóbrega; FIGUEIREDO, Pâmella Fernandes; FRANÇA, Sâmara; SILVA, Marcos Vinicio de Moura Solar; BORGES, Paulo Henrique Ribeiro; BEZERRA, Augusto Cesar da Silva. Effect of non-calcined sugarcane bagasse ash as an alternative precursor on the properties of alkali-activated pastes. Molecules, v. 27, n. 4, 1 fev. 2022. Disponível em: <https://doi.org/10.3390/molecules27041185>
SOUZA, Giulia Simão de; SILVA, Geovane de Almeida Santos da; D’ALMEIDA, José Roberto Moraes. Influence of soapstone waste on the mechanical and rheological properties of high-density polyethylene. Journal of Applied Polymer Science, v. 138, n. 38, 10 out. 2021. Disponível em: <https://doi.org/10.1002/app.50966>
TORRES, Harlley Sander Silva; VARAJÃO, Angélica Fortes Drummond Chicarino; SABIONI, Antônio Claret Soares. Technological properties of ceramic produced from steatite (soapstone) residues-kaolinite clay ceramic composites. Applied Clay Science, v. 112–113, p. 53–61, 1 ago. 2015. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.clay.2015.04.016>
TRAN, Hung.; DHAKAL, Rajesh; SCOTT, Allan. Mechanical and durability properties of magnesium silicate hydrate binder concrete. Magazine of Concrete Research, v. 72, n. 13, p. 693–702, 1 jul. 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1680/jmacr.18.00217>
TRAN, Hung M.; SCOTT, Allan N. Strength and workability of magnesium silicate hydrate binder systems. Construction and Building Materials, v. 131, p. 526–535, 30 jan. 2017. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.11.109 >
ZHANG, Ping; LIAO, Wenyu; KUMAR, Aditya; ZHANG, Qian; MA, Hongyan. Characterization of sugarcane bagasse ash as a potential supplementary cementitious material: Comparison with coal combustion fly ash. Journal of Cleaner Production, v. 277, n. 123834, 20 dez. 2020. Disponível em: <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123834>
