Geopolímero a partir de resíduos oriundos da indústria de alumínio para reutilização e coprocessamento

• Autor(a) principal: Nilton Freixo Nagem
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9EAGF4
• topic: Materiais e de Minas; Engenharia Metalúrgica; Engenharia metalúrgica; Resíduos industriais Aspectos ambientais; Ciência dos materiais

O desenvolvimento sustentável leva à busca de novas aplicações para resíduos industriais. Dentro do ciclo produtivo do alumínio encontram-se vários subprodutos. Os três principais abordados no estudo são a lama vermelha, o ESPdust e o SPL (revestimento gasto de cuba, do inglês Spent Pot Lining). Durante a produção da alumina pelo processo Bayer de baixa temperatura, o subproduto gerado é conhecido como lama vermelha. A taxa anual de geração de lama vermelha é de 120 milhões de toneladas ao ano no mundo. Outro subproduto é gerado durante a calcinação do hidróxido de alumínio Al(OH)3(s) que são os finos de alumina. Estes finos são então coletados nos precipitadores eletrostáticos (ESPdust) e são destinados, quando não comercializados para o lago de resíduos. O terceiro subproduto gerado pelo processo de produção de alumínio é o revestimento gasto de cuba (conhecido como SPL). Quando a cuba eletrolítica chegar ao final de vida útil, seu revestimento que é feito a base de materiais inertes ao ambiente e passam a ser classificados como resíduos perigosos classe I, principalmente devido ao cianeto presente. O objetivo do estudo foi desenvolver aplicações dos resíduos (ESPdust, lama vermelha e SPL) oriundos da indústria de alumínio, baseados na técnica de geopolimerização. Para isto, foi avaliado o efeito do tipo e da concentração dos aditivos (trissilicato de sódio, caulinita e metacaulinita) para a formação do geopolímero a partir do ESPdust. Além disso, foi avaliada a formação de um agregado alcalino (geopolímero) a base de lama vermelha com SPL incorporado. Avaliaram-se vários sistemas como, por exemplo, temperaturas de 40 e 60oC em sistemas aberto ou fechado. As melhores condições obtidas para o ESPdust foram a temperatura de cura de 40oC em sistema fechado. Os aditivos: trissilicato de sódio, caulinita e metacaulinita apresentaram melhoria nas propriedades mecânicas, a faixa foi de 6 a 9MPa. Contudo, não foi observada via FTIR uma geopolimrização quando utilizada a caulinita como aditivo. O geopolímero obtido a partir da lama vermelha com o trissilicato de sódio apresentou uma resistência mecânica compatível com a literatura, na ordem de 3,5MPa, com ensaio de compressão 1 dia após a secagem. Após a lixiviação alcalina o SPL pode ser utilizado como material de enchimento na lama vermelha até 50% em peso, apresentando resistência mecânica de 4,5MPa. Houve melhoria das propriedades mecânicas após a sinterização a 1000oC independentemente do tipo de atmosfera. Obteve-se magnetita a partir da redução dos óxidos/hidróxidos de ferro contidos na lama vermelha pelo SPL.