Utiliza
Utilizaç
ção de materiais silic
ão de materiais silicá
áticos na elabora
ticos na elaboraç
ção de misturas
ão de misturas
geopolim
geopolimé
éricas
ricas
1
Peralta-Sánchez M. G.,
2
Varajão A. F. D. C . ,
3
Morales-Carrera A. M.
1,2,3
[email protected], angelicavarajao@ gmail.com, [email protected], Departamento de Geologia – Escola de M inas - Universidade
Federal de Ouro Preto (DEGEO/EM/UFOP). Campus Universitário, Morro do Cruzeiro. Ouro Preto - MG - Brasil.
1 – Introdução
Este trabalho apresenta os resultados da primeira fase de pesquisa com
matérias-primas originais do Quadrilátero Ferrífero (QF) / MG como são
Caulins, Esteatito (rejeito de artesanato em pedra-sabão) e Filitos, na
procura de formulações viáveis na elaboração de matrizes
geopoliméricas.
Os geopolímeros ou polissialatos, são polímeros inorgânicos obtidos
pela ativação alcalina de misturas apropriadas de minerais, rejeitos ou
de subprodutos industriais silico-aluminosos. Estes ligantes apresentam-
se como atraentes por causas de suas excelentes propriedades
mecânicas, resistência ao fogo, durabilidade e inércia química.
4 – Resultados
2 – Objetivos
a- Caracterizar as matérias primas silico-aluminosas utilizadas nas
sínteses dos geopolimeros.
b - Otimizar as condições de sínteses dos geopolímeros.
c - Caracterizar estruturalmente os materiais sintetizados. Figura: Localização dos
principais depósitos na área de
estudo.
Depósito Padre Domingues: caulim
branco–avermelhado – quartzoso.
Depósito na BR-356: argila.
Depósito Morro do Caxambu: caulim
avermelhado e quartzoso.
MATÉRIA-PRIMA
Aquecimento
(> 550°, < 850°)
(5h00, 2h00)
Mistura das matérias
primas
Controle da relação molar entre
óxidos: (Davidovits, 1982)
(Na
2
O, K
2
O)/SiO
2
0,25 a 0,28
SiO
2
/ Al
2
O
3
≥4,00
H
2
O / (Na
2
O, K
2
O) 16,00 a 17,50
(Na
2
O, K
2
O) / Al
2
O
3
1,00 a 1,14
Ativador alcalino simples: baseado
em NaOH, em altas
concentrações:
8 M 10 M 12 M 15 M
Mistura com ativador
alcalino inicio da
geopolimerização.
Geosíntese: formação
de gel, 3 a 10 min.,
após da mistura
Processo a temperatura média de
50°C (estufa) de 10 a 72 horas
acelerar a geosíntese e curado.
Moagem: moinho de bolas
de porcelana (< 35 mesh)
Moldagem e vedação
O gel endurece, após 2
a 3 horas da mistura. Fim do p rocesso de geosíntese inicial
prossegue o processo de curado.
Manter-se as condições de vedação e
temperatura.
Desmoldagem após 24
horas da mistura..
Logo após 72 horas
manter a meio
ambiente
Manter-se só a vedação
neste período.
3 – Materiais e métodos
5 – Conclusões
- Com a realização de misturas apropriadas da base caulim
branco (DB) com materiais silicáticos como filitos, argilas
quartzosas ou rejeito de esteatito, originários do QF, foi possível
obter materiais geopoliméricos, de aceitável resistência mecânica,
apesar das relações molares das misturas apresentadas, não se
ajustarem às esperadas. Tal fato se deve a natureza variada das
diferentes matérias-primas empregadas, necessitando portanto de
uma melhor caracterização das mesmas.
- Estes resultados iniciais podem ser direcionados também à
pesquisa de outros rejeitos industriais e de mineração do QF, que
possam contribuir como elementos necessários às formulações
dos geopolímeros, seja na forma de matéria-prima, ativador ou
aditivo.
Figura: Seqüência do processo de
geopolimerização: desde a fase de
mistura das matérias-primas DV e
DB com o reagente (1-3), seguido
da reação (4-7) até a fase de
solidificação (8).
1
2
3
5
48
7
6
Figura: Imagens x microscopia de varredura
dos geopolímeros. A: Superfície porosa da
mistura DB e FMC; B: Textura da matriz
geopolimérica DB.
A
B
Matéria-Prima Principais óxidos (% em peso)
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
K
2
O CaO MgO
Caulim branco
(DB)
46,38 35,20 1,58 1,34 0,03 0,33
Caulim vermelho
(DV)
32,16 22,97 32,25 0,98 0,02 0,04
Argila quartzosa
(R1)
70,67 12,89 10,48 0,50 0,04 -
Filito (FMC) 50,33 26,29 8,91 7,92 0,05 0,63
Esteatito (RT) 43,88 6,41 7,93 0,02 2,52 25,09
Tabela: Principais óxidos das
matérias-primas utilizadas.
Tabela: Dados das misturas dos
geopolímeros elaborados.
Figura: Diagrama do processo empregado na obtenção d e geopolímeros
Endurecimento final
entre 10 a 28 dias.
Caracterização
mineralógica, análise
química e textural
(DRX, FRX, MEV)
Caracterização Tecnológica: ensaios
mecânicos de compressão.
Caracterização mineralóg ica, analise
química e textural: (DRX, FRX, MEV)
Agradecimentos aos coordenad ores e funcionários dos Laboratór ios do Departamento de Geológica (DEGEO), do Departamento de Metalurgia (DEMET) e, do Dep artamento de
Minas (DEMIN), da Escola d e Minas, Universidade Federal de Ouro Preto (EM/UFOP): Laborat órios de Difração de R aios X, LGqA, MICROLAB, LOPAG; Laboratório de
Tratamento de Minérios e Particu lados; Laboratório de Resistênc ia de Materiais. À Fundação de Amparo à P esquisa do Estado de Minas Gerais (FAPE MIG). Ao Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tec nológico (CNPq). À Pro-reitoria de pesquisa e pós-graduação (PROPP-UFOP).