Ligantes activados alcalinamente: reactividade de lamas residuais de minas após calcinação

Abstract

O cimento Portland é em termos mundiais, o material mais utilizado na industria da construção, sendo simultaneamente responsável por um elevado nivel de emissões de CO2 (1 ton of cimento gera 1 ton. de CO2). O seu uso tende por isso a ser cada vez menos competitivo quando comparado com novos ligantes mais amigos do ambiente, como os ligantes obtidos pela activação alcalina de sub-produtos industriais (cinzas volantes e as escórias), que representam uma alternativa ecologicamente mais sustentável, devido ao facto de serem responsáveis por um nível de emissões CO2 muito inferior (UNFCC, 1997; EEA, 2004; Roy, 1999). Em Portugal a produção de escórias e de cinzas volantes é em termos globais de 0,4 milhões de ton. (Mt) por ano, o que representa somente 4% da produção global de cimento portland (Instituto Português dos Resíduos, 2004). Contudo o volume de produção de residuos industrias de minas e pedreiras é de aproximadamente 16 Mt/ano significando isso que é viável desenvolver ligantes amigos do ambiente obtidos por activação alcalina de aluminosilicatos, provenientes dos resíduos de minas e pedreiras. Algumas investigações sobre a activação alcalina de diferentes minerais, sugerem a possibilidade da utilização de um vasto leque de minerais aluminosilicatados poderem ser usados como precursores (Xu & Deventer, 2000). No entanto, importa ter em conta que esses estudos foram levados a cabo com espécies minerais com um elevado grau de pureza misturadas com metacaulino, um material muito reactivo, pelo que não razoável esperar que resíduos minerais analisados sem qualquer tipo de mistura, apresentem o mesmo nível de comportamento físico. O objectivo do presente trabalho é o de investigar o aumento da reactividade lamas residuais de minas por tratamento térmico, em termos da sua activação com soluções alcalinas. As lamas residuais foram alvo de tratamento térmico, com vista a obter um aumento da sua reactividade por via da sua desidroxilação estrutural. O tratamento térmico teve lugar num forno estático previamente aquecido até á temperatura de calcinação. A reactividade das lamas foi analisada também, através da resistência à compressão de argamassas activadas por intermédio de um activador alcalino. A composição do activador e da argamassa baseiam-se nos resultados de diversas amassaduras preliminares que não apresentaram qualquer resistência à compressão. Algumas delas que continham somente hidróxido de sódio como solução de activação, ou que não continham hidróxido de cálcio, não chegaram sequer a endurecer. Os valores médios para lamas residuais não calcinadas foram 8,4 -9,3-11,2 MPa, respectivamente para os 7,14 e 28 dias de cura. Estes valores são francamente baixos atendendo aos altos valores de resistência à compressão característicos dos ligantes activados alcalinamente. A resistência á compressão de argamassas activadas alcalinamente à base de lamas residuais de minas após o tratamento térmico para 28 dias de cura é apresentada na Figura 1. A calcinação abaixo dos 750º C em termos da resistência à compressão é quase idêntica à obtida sem tratamento térmico e não tem praticamente qualquer influência na resistência das argamassas activadas alcalinamente, o que significa que para este nível de temperatura não há qualquer aumento da reactividade das lamas. Aumentando a temperatura para 800º C nota-se alguma reactividade das lamas apenas no entanto para um tempo de exposição muito elevado. A calcinação entre 850º C e 900º C durante 300 minutos provoca resistências à compressão similares, mas inferiores à obtida para 950ºC durante 2 horas, onde se nota efectivamente uma alteração substancial na reactividade do material. O tratamento térmico das lamas residuais para uma temperatura de 950ºC durante 2 horas aumenta substancialmente a resistência à compressão de aproximadamente mais de 300% sobre as lamas não tratadas termicamente. Este fenómeno fica a dever-se á ocorrência de um processo de desidroxilação que confere á muscovite características reactivas pelo aumento do seu carácter amorfo. O aumento da temperatura acima dos 950ºC não conduz ao aumento da resistência das argamassas, devido ao facto de haver formação de fases cristalinas como a mulite.