BRPI0802973A2 - mÉtodos de utilizaÇço dos rejeitos da elaboraÇço de sulfato de aluminio de rochas naturais para fabricaÇço de materiais de construÇço civil - Google Patents
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Abstract
MÉTODOS DE UTILIZAÇçO DOS REJEITOS DA ELABORAÇçO DE SULFATO DE ALUMÍNIO DE ROCHAS NATURAIS PARA FABRICAÇçO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇçO CÍVIL. Refere-se a composições e tecnologias de fabricação de novos materiais de construção civil, à base de resíduos de elaboração rochas naturais, ricos com sulfato de alumínio, para produção de diferentes materiais de construção civil. A presente patente inclua três tipos de métodos (composições e tecnologias) de produção de materiais com diferentes composições e tecnologias de fabricação: 1. a produção de tijolos maciços e tijolos com buracos através de métodos de compactação de rejeitos acima nomeados com resíduos de produção de caí, ou com cal de mercado, ou com cimento Potrland ou outros materiais localmente disponíveis com propriedades ligantes; 2. a produção de blocos de rejeito do processo de elaboração de sulfato de alumínio com cimento Portland, semelhantes aos blocos de concreto, através de compactação de misturas em percentagens escolhidas e homogeneizadas, hidratação e compactação deles na vibra-prensas ou na prensas; 3. a produção de argamassas de rejeitos nomeados com resíduos de produção de cal, ou com cai virgem de mercado, ou com cimento Portland, ou com misturas deles em diferentes proporções para atingir as propriedades mecânicas desejáveis e economicamente agradáveis.
Description
MÉTODOS DE UTILIZAÇÃO DOS REJEITOS DA ELABORAÇÃO DE SULFATODE ALUMÍNIO DE ROCHAS NATURAIS PARA FABRICAÇÃO DE MATERIAISDE CONSTRUÇÃO CIVÍL.
A presente Patente de Invenção refere-se aos métodos (composições etecnologia), denominado MÉTODOS DE UTILIZAÇÃO DOS REJEITOS DAELABORAÇÃO DE SULFATO DE ALUMÍNIO DE ROCHAS NATURAIS PARAFABRICAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVÍL para aplicação naconstrução civil, à base de resíduos de elaboração das rochas naturais, ricos comsulfato de alumínio, para produção de diferentes materiais de construção civil -blocos, tijolos maciços, tijolos com buracos, blocos, argamassas, dormentes, etc.Ao final do processo tecnológico de separação de sulfato de alumínio(aproximadamente 20 - 30% de peso de rocha natural), o rejeito deste processo érepresentado como uma mistura de quartzo de diferente composiçãogranulométrica de partículas grossas (de 3-20 mm) até silte e argila em váriasproporções, contaminados com sulfato de alumínio. O destino final de grandequantidade (70 - 80% ou mais de peso de rocha de minério) desse resíduo temgerado grandes problemas ambientais e econômicos.
Os resíduos de produção de cal são compostos por cal com óxidos totais na basenão volátil (CaO+MgO) < 88%, i.e. com teor total de outros elementos químicos,calcário mal queimado, etc, mais do que 12% (NBR-6453). Resíduos deprodução de cal usado neste estudo têm mais do que 18% de CaC03- Porém, oteor de CaC03 pode ser diferente e depende de qualidade de queima de calcário,do tempo após a fabricação da cal e das condições de sua armazenagem. Osresíduos de produção de cal geram grandes problemas ambientais.Os objetivos da presente patente são:
1. utilizar maior quantidade de rejeito de processo de elaboração de sulfato dealumínio em combinações com outros resíduos industriais locais ou materiaisde mercado para torná-los materiais de construção civil e contribuir para adefesa do meio ambiente;
2. desenvolver novas composições de materiais para aplicação na construção civilcom maior aproveitamento econômico e propriedades característicassuficientes de acordo com NBR-8953 e NBR-13279.A presente patente incluí três tipos de métodos (composições e tecnologias) deuso destes rejeitos como matérias-primas principais de produção de materiais deconstrução civil com diferentes composições de misturas iniciais e com diferentestecnologias de fabricação: 1. a produção de tijolos maciços e tijolos com buracos através de métodos decompactação de rejeitos acima nomeados com resíduos de produção de cal,ou (em caso de falta local de resíduos de produção de cal como materialligante principal ou para aumentar a resistência do produto final) com cal demercado, ou com cimento Potrland ou outros materiais localmente disponíveis com propriedades ligantes. Os componentes precisam ser misturados emdiferentes proporções antecipadamente escolhidos para responder àsdemandas de características de produto final. A compactação de misturashomogeneizadas e hidratadas pode ser realizada com prensas de um ou dedois lados (melhor). A cura.de tijolos com resíduo de produção de cal ou de cal virgem pode acontecer no ar aberto. A cura de tijolos com cimento Portlandpode ser realizada nas câmaras úmidas ou com coberturas de tijolos commateriais sintéticos para conservação de umidade o maior tempo possível;
2. a produção de blocos do rejeito com cimento Portland, semelhantes aosblocos de concreto, através de compactação de misturas em percentagensescolhidas e homogeneizadas, hidratação e compactação deles na vibra-prensas ou na prensas. A cura destes blocos pode ser realizada também nascâmeras úmidas ou com coberturas das matérias com materiais sintéticospara conservação de umidade o maior tempo possível;
3. a produção de argamassas de rejeitos nomeados com resíduos de produção de cal, ou com cal virgem de mercado, ou com cimento Portland, ou commisturas deles em diferentes proporções para atingir as propriedadesmecânicas desejáveis e economicamente agradáveis.
O teor de rejeito de processo de elaboração de sulfato de alumínio comocomponente principal das misturas iniciais pode atingir o nível de 85% ou mais, depende de propriedades ligantes usados, métodos de compactação, relação deágua/sólidos nas misturas, condições de cura e de exigências das propriedadesmecânicas de materiais fabricados.Para evitar os despejos de secagem de rejeitos, eles podem ser usados úmidos.As propriedades de materiais de MÉTODOS DE UTILIZAÇÃO DOS REJEITOSDA ELABORAÇÃO DE SULFATO DE ALUMÍNIO DE ROCHAS NATURAISPARA FABRICAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVÍL com cimentoPortland como ligante são praticamente iguais as propriedades do concreto. Osmateriais com uso de resíduos de produção de cal ou com cal virgem têm osvalores das propriedades mecânicas bem menor, mas sempre igual ou acima deexigências da NBR aos materiais produzidos (tijolos, lajotas, argamassa, etc).Para realização do primeiro produto de patente (tijolos, lajotas, etc) comutilização de rejeito de processo de elaboração de sulfato de alumínio no nívelindustrial, podem ser usados como matéria-prima os materiais localmentedisponíveis e ambientalmente puros (sem teor de metais pesados acima dasdemandas de NBR) seguintes:
• resíduos de produção de cal (ou cal virgem de mercado, ou escoriassiderúrgicas moídas de diferentes processos tecnológicos com alto teor deCaO, ou cimento Portland);
• cinza da queima de madeira (ou cinza de xisto betuminoso, ou cinza de carvãomineral, ou cinza da queima da casca de arroz ou outras gramíneasrelativamente baratas);
• areia, silte, cascalho ou argila naturais.
Podem ser usados também os rejeitos de corte e polimento de rochas naturais ououtros tipos de agregados.
A tecnologia de fabricação dos tijolos e lajotas de MÉTODOS DE UTILIZAÇÃODOS REJEITOS DA ELABORAÇÃO DE SULFATO DE ALUMÍNIO DE ROCHASNATURAIS PARA FABRICAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVÍLincluí a homogeneização de componentes em percentagem até chegar ao produtofinal, que apresente as melhores características requeridas para sua aplicação. Oteor de rejeito de processo de elaboração de sulfato de alumínio pode atingir onível até 90% em peso com umidade de rejeito sem secagem preliminar.
Os processos tecnológicos de fabricação de tijolos e lajotas desta patente incluemas operações seguintes:1. dosagem de componentes da mistura em percentagem desejável, quedepende de valores das propriedades esperáveis dos produtos finais; homogeneização de mistura de componentes;
3. compactação da mistura homogeneizada com pressão de formação experimentalmente determinada;
4. depósito dos materiais compactados no ar aberto com temperatura de meioambiente ou autoclavagem em condições (temperatura e pressãoantecipadamente determinados) no caso de uso como ligantes de cal residualou cal virgem de mercado; depósito dos materiais compactadas no meioambiente úmido (no caso de uso como ligante o cimento Portland ou escoriassiderúrgicas).
A mistura homogeneizada será compactada pelo método de prensagem comdiferentes esforças de compactação de um lado ou de dois lados(muito melhor).A compactação da mistura pronta de dois lados aumenta os valores das propriedades mecânicas de produto final. A força de compactação neste estudofoi 10 MPa com pressão tradicional uniaxial de um lado. Os valores depropriedades mecânicas aumentam com tempo de cura no ar aberto.A resistência à compressão uniaxial de amostras de diferentes composiçõesdeste estudo com uso como ligante o resíduo de produção de cal na 3o dia de cura usualmente oscila entre 3 e 5 MPA, no 14° dia - 7-8 MPa e no 28° dia entre9-11 MPa. A resistência continua crescer até um ano ou mais.Conforme a NBR 7170 (1983) a resistência uniaxial dos tijolos maciços deve seras seguintes: Classe A < 2,5 MPa,
Classe B 2,5 < 4,0 MPa;Classe C > 4,0 MPa.
O valor de resistência deste material pode ser aumentando com a mudança depercentagem dos componentes de misturas iniciais, especialmente de teor deresíduos de produção de cal, de cal comercial ou de cimento Portland demercado, ou escorias siderúrgicas, e outros materiais ligantes, ou com mudança de processos tecnológicos (aumento do grau de granulometria na moagem deresíduos de produção de cal ou escorias siderúrgicas, pressão de formação, ou ouso de método de prensagem de materiais de dois lados, etc), análogo aoconcreto.
Os materiais têm altos valores da resistência à água e baixo coeficiente dedilatação.
O segundo material patenteado nos MÉTODOS DE UTILIZAÇÃO DE REJEITOSDOS REJEITOS DA SULFATO DE ALUMÍNIO DE ROCHAS NATURAIS PARAFABRICAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVÍL são os blocos,desenvolvidos de misturas do rejeito de processo de elaboração de sulfato dealumínio com umidade sem secagem preliminar e com teor do rejeito até 90% empeso de misturas iniciais.
Os processos tecnológicos de fabricação de blocos deste patente incluem asoperações seguintes:
• dosagem de componentes (rejeitos de elaboração de sulfato de alumínio comcimento Portland e água) de mistura em percentagem desejável, que dependede valores das propriedades esperáveis dos produtos finais;
• homogeneização da mistura de componentes;
• compactação da mistura homogeneizada com vibro-prensa ou prensa de umlado ou de dois lados durante de tempo experimentalmente determinado;
• a cura destes blocos pode ser realizada nas câmaras úmidas ou comcoberturas das matérias com materiais sintéticos para conservação deumidade o maior tempo possível.
Para realização de terceiro produto de patente - argamassa - com propriedadesiguais ou superiores das propriedades de argamassa convencionais no nívelindustrial podem ser usados como matéria-prima os materiais seguintes:
• rejeito do processo de elaboração de sulfato de alumínio;
• resíduos da produção de cal (ou cal virgem de mercado, ou escoriassiderúrgicas finas de diferentes processos tecnológicos, ou cimento Portlandou diferentes misturas deles),
• areia, silte natural ou materiais semelhantes, de tipo rejeitos de corte epolimento de rochas naturais ou outros tipos de materiais naturais ouindustriais.Para uso de rejeito de processo de elaboração de sulfato de alumínio comomatéria-prima principal das argamassas é necessário separar a frações dele maisdesejável com o método de peneiramento. Outros processos de fabricação dasargamassas estão praticamente iguais com os processos de preparação dasargamassas convencionais.
O aproveitamento destes compósitos de resíduos industriais acima citadosusados como matéria-prima para fabricação de tijolos, blocos e argamassa destepatente permite a obtenção de materiais de construção civil com característicasiguais ou superiores às dos materiais tradicionais apresentando, entretanto, mascom menor preso de custo.
As maiores vantagens do MÉTODOS DE UTILIZAÇÃO DOS REJEITOS DAELABORAÇÃO DE SULFATO DE ALUMÍNIO DE ROCHAS NATURAIS PARAFABRICAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVÍL em comparação commétodos tradicionais de produção de tijolos maciços e blocos cerâmicos são:
1. energético: para produção de materiais semelhantes ao concreto desenvolvidonão são necessárias altas temperaturas dê fabricação de tijolos maciços coma perda de grande energia;
2. resistência mecânica: os resultados experimentais deste patente incluem sóresultados de pesquisa exclusivamente com lodo de ETA e resíduos deprodução de cal. Sem dúvida, materiais ligantes tradicionais (cimento Portlande cal de mercado) podem aumentar significativamente os valores deresistência de novos materiais;
3. econômica: um custo muito baixo de matérias-primas - resíduos industriais(lodo de ETA, cinzas de diferentes combustíveis, escorias siderúrgicas eresíduos de produção de cal) garantindo um alto efeito econômico deprodução destes materiais;
4. ambiental: o método desenvolvido nesta patente é baseado na utilizaçãomáxima de vários resíduos industriais e por isso tem forte contribuição para asquestões que envolvem a proteção do meio ambiente;
5. social: utilização de todos resíduos de aterros industriais como os componentes
de novos materiais sem dúvida podem melhorar a qualidade de vida depopulação local. Além disso, para a produção dos novos materiaisdesenvolvidos é necessário criar uma rede de novas empresas com geraçãode novos empregos.
Os produtos obtidos pelas tecnologias de MÉTODOS DE UTILIZAÇÃO DOSREJEITOS DA ELABORAÇÃO DE SULFATO DE ALUMÍNIO DE ROCHAS5 NATURAIS PARA FABRICAÇÃO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVÍL sãocompósitos baseados na utilização máxima de resíduos industriais não perigososde classe II e, portanto tem forte contribuição para as questões que envolvem aproteção do meio ambiente.
Claims (4)
1.MÉTODOS DE UTILIZAÇÃO DOS REJEITOS DA ELABORAÇÃO DE SULFATODE ALUMÍNIO DE ROCHAS NATURAIS PARA FABRICAÇÃO DE MATERIAISDE CONSTRUÇÃO CIVÍL trata-se de várias composições e tecnologiascaracterizadas através das misturas dos seguintes materiais:• rejeito do processo de elaboração de sulfato de alumínio de rochas naturais;• resíduos da produção de cal (ou cal virgem de mercado, ou escoriassiderúrgicas moídas de diferentes processos tecnológicos com alto teor deCaO, ou cimento Portland);• cinza da queima de madeira (ou cinza de xisto betuminoso, ou cinza de carvãomineral, ou cinza da queima de casca de arroz ou outras gramíneasrelativamente baratas);• areia, silte, cascalho ou argila naturais.Os processos tecnológicos de fabricação de tijolos e lajotas desta patente incluemas operações seguintes:-1.
dosagem de componentes de mistura em percentagem desejável, quedepende dos valores das propriedades esperadas dos produtos finais;-2.
homogeneização da mistura de componentes;-3.
compactação da mistura homogeneizada com pressão de formaçãoexperimentalmente determinada;-4. depósito dos materiais compactados no ar aberto com temperatura do meioambiente ou autoclavagem em condições (temperatura e pressãoantecipadamente determinadas) no caso de uso como ligantes de cal residualou cal virgem de mercado; depósito dos materiais compactadas no meioambiente úmido (no caso de uso como ligante o cimento Portland ou escoriassiderúrgicas).Os processos tecnológicos de fabricação de blocos desta patente incluem asoperações seguintes:• a dosagem de componentes (rejeitos da elaboração de sulfato de alumíniocom cimento Portland e água) de mistura em percentagem desejada, quedepende dos valores das propriedades esperadas dos produtos finais;• a homogeneização da mistura de componentes;• a compactação da mistura homogeneizada com vibro-prensa ou prensa de umlado ou de dois lados durante de tempo experimentalmente determinado;• a cura destes blocos pode ser realizada nas câmeras úmidas ou comcoberturas das matérias com materiais sintéticos para conservação da umidade pelo maior tempo possívelPara realização do terceiro produto de patente - argamassa - com propriedadesiguais ou superiores é necessário separar a frações desejadas do rejeito com ométodo de peneiramento. Outros processos de fabricação das argamassas estãopraticamente iguais aos processos de preparação das argamassasconvencionais.
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