192 - Elecs 2013

ENCONTRO LATINOAMERICANO DE EDIFICAÇÕES E
COMUNIDADES SUSTENTÁVEIS
CURITIBA - PR | 21 A 24 DE OUTUBRO
DOI: http://dx.doi.org/10.12702/978-85-89478-40-3-a051
UTILIZAÇÃO DAS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE MINÉRIOS PARA A
RECUPERAÇÃO DO REJEITO DA SERRAGEM DE SIENITO
Joel Martins dos Santos1
Resumo
A indústria de rochas ornamentais para revestimento, da Região Metropolitana de Curitiba, gera rejeito resultante
do processo de serragem dos blocos. Esse rejeito quando descartados indevidamente provocam impacto ao meio
ambiente. Neste trabalho foram investigadas duas rotas tradicionais beneficiamento minérios para a remoção de
partículas de ferro e óxidos de ferro contido no rejeito: (I) separação granulométrica e (II) separação magnética. Com o
objetivo de utilizar esse rejeito como matéria prima para alternativa para indústria da cerâmica vermelha na produção
de blocos. Coletou-se uma amostra com cerca de 30 kg de rejeito de serragem de sienito, em uma empresa do ramo
de rochas ornamentais localizada em Curitiba. A separação granulométrica removeu cerca de 20% em peso do material
ensaiado ficou retido entre 0,30mm e 0,15mm. Estes materiais apresentam uma coloração escura devido a granalha
utilizada no processo de serragem dos blocos. A reparação magnética foi realizada nas frações inferiores a 0,15mm e
revelou uma diminuição dos materiais ferrosos contido no rejeito à medida que ocorria a redução na granulometria do
material potencializando sua recuperação. Os produtos obtidos na separação magnética apresentam uma coloração
esverdeada típica da rocha que estava sendo serrada. Com base nos resultados obtidos verificou-se que o rejeito
apresenta características física e mineralógica semelhantes as das matérias-primas cerâmicas convencionais para
produção de blocos cerâmicos.
Palavras-chave: reciclagem, rejeito de sienito, bloco cerâmico
USE OF MINERAL PROCESSING ROUTES TO RECOVERY REJECT THE SAWDUST
SYENITE
Abstract
The ornamental rock industry producing coating materials in the Metropolitan Region of Curitiba generates rejects
resulting from the process of sawing off the blocks. This reject, when improperly discarded, impacts the environment.
In this work we investigated two traditional ore beneficiation routes for particulate removal of iron and iron oxides
contained in reject: (I) particle size separation and (II) magnetic separation. The research has the aim of using this reject
as raw material as an alternative for the red ceramic industry in the production of blocks. One sample was collected
about 30 kg of reject sawdust syenite in a branch company of ornamental rock located in Curitiba. Separation using
sieves removed approximately 20% by weight of the tested material that was trapped between 0.300mm and 0.15
mm. These materials present a dark color due to granules used in the process of sawing off the blocks. The repair was
performed on magnetic fractions smaller than 0.15mm and showed a decrease of ferrous materials contained in the
reject in the extent that the reduction in particle size of the material occurred by leveraging its recovery. Products
obtained in the magnetic separation feature a greenish coloration typical of rock that was sawn. On the basis of the
results obtained it was found that the reject presents physical and mineralogical characteristic similar to those of
ceramic raw materials for the production of conventional ceramic blocks.
Keywords: recycling, reject syenite, ceramic block
1
STI / SENAI – Ponta Grossa, PR. E-mail: [email protected]
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1 INTRODUÇÃO
As rochas ornamentais e de revestimento, também designadas pedras naturais, rochas lapídeas, rochas
dimensionais e materiais de cantaria, compreendem os materiais geológicos naturais que podem ser
extraídos em blocos ou placas, cortados em formas variadas e beneficiados por meio de esquadrejamento,
polimento, lustro, etc. Seus principais campos de aplicação incluem tanto peças isoladas como esculturas,
tampos e pés de mesa, balcões, lápides e arte funerária em geral, quanto edificações, destacando-se, neste
caso, os revestimentos internos e externos de paredes, pisos, pilares, colunas, soleiras, dentre outros (Chiodi
Filho, 1995).
Do ponto de vista comercial, as rochas ornamentais e de revestimento são basicamente subdivididas em
granitos e mármores. Como granitos, enquadram-se, genericamente, as rochas silicáticas, enquanto os
mármores englobam, lato sensu, as rochas carbonáticas. Alguns outros tipos litológicos, incluídos no campo
das rochas ornamentais, são os quartzitos, serpentinitos, travertinos, calcários (limestones) e ardósias,
também muito importantes setorialmente (PEITER; CHIODI FILHO, 2001), incluídos nos grupos de rochas
silicosas, síltico-argilosas e ultramáficas.
O padrão cromático é o principal atributo considerado para qualificação comercial de uma rocha. De acordo
com as características cromáticas, os materiais são enquadrados como clássicos comuns ou excepcionais. Os
clássicos não sofrem influência de modismos, incluindo mármores vermelhos, brancos, amarelos e negros,
bem como granitos brancos, verdes, negros e vermelhos. Os comuns ou de “batalha”, de largo emprego em
obras de revestimento, abrangem mármores beges e acinzentados, além de granitos acinzentados, rosados
e amarronzados. Os materiais excepcionais são normalmente utilizados para peças isoladas e pequenos
revestimentos, incluindo mármores azuis, violeta e verdes, além de granitos azuis, amarelos, multicores e
pegmatíticos, estes últimos definindo os ora designados granitos exóticos ou feldspatados (CHIODI FILHO,
2001).
A produção mundial de rochas para ornamentação e revestimento atingiu 116 milhões de toneladas em
2011. A China respondeu por 36 milhões de toneladas(t) (31%) da produção mundial, seguindo-se, em
ordem decrescente, a Índia (14 milhões t), Turquia (10,6 milhões t), Iran (8,5 milhões t), Itália (7,5 milhões
t), Brasil (7,25 milhões t), Espanha (5,5 milhões t) e outros (MONTANI, 2012).
O estado do Espírito Santo é o principal pólo produtor do país, seguido por Minas Gerais e Bahia. O estado
do Paraná vem se firmando como um importante produtor e exportador de rochas ornamentais no Brasil.
Ocupa a terceira posição entre os estados produtores de mármores e a quinta posição entre os produtores
de granitos segundo. Dentre as rochas extraídas e beneficiadas no Estado, os sienitos alcalinos de Tunas
merecem destaque. Um dos principais produtos requeridos pelos compradores nacionais e internacionais
de rochas processadas e comercializados, em sua maior parte, sob a forma de ladrilhos e chapas polidas
(ABIROCHAS, 2012).
1.1 Justificativa
Um volume significativo de rejeito em forma de lama é gerado durante a serragem de rochas para revestimento
e de polimentos de chapas. Esse rejeito quando descartado em locais inadequados gera danos ambientais, e
ocasionam custos de armazenagem as empresas geradoras, justificando seu tratamento antes da deposição
final. Algumas características desse rejeito mostram potencialidades favoráveis à sua utilização industrial.
Citam-se como exemplos sua fina granulometria, sua composição pré-definida (sienito, granito, mármore
moído, cal ou substitutos e fragmentos finos de granalha e lâmina), a não ocorrência de grãos mistos entre
seus componentes básicos e sua facilidade para utilização em processos de beneficiamento de minérios.
As vantagens práticas dessas características são, respectivamente, as possibilidades de incorporação desse
rejeito como carga mineral na indústria da cerâmica de revestimento, e de blocos e em diversos processos
industriais. A agregação desse rejeito pode resultar em ganhos, tanto de natureza ambiental, promovendose a destinação corretos, como também econômicos para as indústrias geradoras.
2 O BENEFICIAMENTO DAS ROCHAS ORNAMENTAIS
O beneficiamento de rochas refere-se ao desdobramento de materiais brutos extraídos nas pedreiras
em forma de blocos. Os blocos, com dimensões normalmente variáveis de 5m³, a 10m³, podendo atingir,
excepcionalmente, 12m³. Materiais com alto valor comercial permitem, no entanto, o aproveitamento de
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blocos a partir de 1m³e são beneficiados, sobretudo através da serragem (processo de corte) em chapas,
por teares e talha-blocos. As dimensões padrão especificadas para blocos de serragem em teares, variam de
2,4 x 1,2 x 0,6 m (1,73 mᵌ) a 3,3 x 1,8 x 1,5 m (8,9m³), de acordo com Chiodi Filho (2009).
O sistema de desdobramento de blocos de rochas ornamentais para a produção de chapas é realizado
em teares através de um quadro com fixação de laminas de aço paralelas, que desenvolvem movimentos
retilíneos, perpendiculares ou curvo retilíneos-curvo sobre a rocha. O processo de serragem nos teares é
auxiliado por uma polpa composta por água, granalha, cal e rocha moída despejada continuamente sobre
o bloco, para otimização do corte e resfriamento das laminas, limpar os canais entre as chapas evitando a
oxidação das mesmas. A figura 1demonstra a serragem de um bloco num tear.
Figura 1 - Sistema de desdobramento de blocos (teares)
Com o decorrer da operação de serragem, a viscosidade dessa polpa abrasiva se eleva, devido ao contínuo
incremento da rocha moída. Tal fato dificulta a serragem, o que pode resultar em defeitos nas chapas,
além de aumentar o desgaste mecânico das lâminas e do tear. Para controlar a viscosidade, acrescenta-se
periodicamente água e se descarta uma parcela mais fina da polpa, através de um sistema de ciclone.
Estima-se que em serradas produzindo chapas de 2 cm de espessura, 20% a 25% do bloco de granito é
transformado em pó (MOTTA & FREIRE,1996). Este rejeito é ainda acrescido por fragmentos metálicos
provenientes dos desgastes das lâminas e da granalha, além da cal ou substitutos. Seu volume total tornase bastante significativo, gerando problemas técnicos, ambientais e econômicos para as empresas.
Após a serragem, o passo seguinte do beneficiamento é acabamento final das chapas. Este processo é
realizado por meio de desbaste, polimento e lustro. O desbaste representa o desengrossamento das chapas,
com a criação de superfícies planas e paralelas. O polimento produz o desbaste fino da chapa e o fechamento
dos poros entre os grãos de minerais, criando uma superfície lisa, opaca e mais impermeável que de uma
face natural da mesma rocha. A figura 2 demostra um sistema que executa o livigamento e polimento de
chapas.
Figura 2 - Sistema de livigamento e polimento de chapas (politriz)
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3 MATERIAIS E MÉTODOS DE ANÁLISES
Foi coletada uma amostra de rejeito de serragem de rochas para revestimento em forma de polpa provenientes
dos processos de desdobramentos de blocos e de polimentos de chapas numa serraria localizada na Região
Metropolitana de Curitiba. Os materiais estudados foram pré-selecionados dentro do universo de produtos
disponíveis, próximo ao pólo de rochas ornamentais de Curitiba no Paraná. Um quadro geral da execução
dos ensaios desde a coleta e preparação das amostras até a caracterização pós-processamento é mostrado
no fluxograma da figura 3. Destacam-se as atividades de coleta e de amostragem, análises granulométricas
e ensaios de beneficiamento. Estas atividades serão detalhadas a seguir.
Figura 3–Fluxograma
3.1 Amostragem
Coletou-se uma amostra representativa, de cerca de 30 kg de rejeito no seu estado natural aqui denominada de
“tal qual”. Esta amostragem foi realizada numa serraria que trabalhava na ocasião quase que exclusivamente
com sienito Tunas. As amostras foram coletadas nas descargas dos hidrociclones instalados em cada tear,
que realiza a serragem dos blocos, utilizando-se galões manuais, nos quais foram interrompidos os fluxos de
resíduos durante um tempo de aproximadamente 20 segundos, o suficiente para encher completamente
os galões. Após a coleta as amostras foram secas a 110°c durante 24 horas, homogeneizadas, quarteadas e
submetidas a ensaios específicos de beneficiamento. Na figura 4 é demonstrada a descarga do ciclone onde
foi coletado o rejeito.
Figura 4– Amostragem do rejeito em forma de polpa
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3.2 Procedimento de homogeneização e quarteamento do rejeito
O rejeito foi homogeneizado pelo método de pilha alongada (LUZ; SAMPAIO; ALMEIDA, 2004). Por este
método, o material foi depositado sobre uma lona em camadas sucessivas, no formato de uma fileira. Pelo
método, a cada camada concluída iniciava-se uma nova camada ao final da anterior e assim sucessivamente
até se obter a pilha, uma vez finalizada, o material das pontas da pilha era retirado e colocado novamente
sobre a mesma, assim se obteve uma pilha homogênea e com uma espessura uniforme. A Figura 5 mostra
uma pilha alongada obtida.
Após a operação anterior, realizou-se o corte transversal da pilha para obtenção de uma amostra considerada
representativa do rejeito com aproximadamente 15 kg. Uma alíquota de aproximadamente 2.700(g) foi
obtida por meio de um quarteador mecânico QT-16 (Inbrás), esta alíquota foi utilizada para os ensaios
subsequentes.
Figura 5 – Pilha alongada de rejeito de rochas obtida mediante homogeneização e quarteamento
3.3 Análise granulométrica
Uma alíquota de rejeito com aproximadamente 2.700g foi utilizada para a separação granulométrica com
objetivo de retirar partículas de ferro metálico e óxido de ferro inerente ao processo de desdobramento de
rochas para revestimento e polimento de chapas. Para isto, utilizou-se de um peneirador mecânico vibratório
circular tipo Syncro-Sizer da Inbras/Eriez, do Laboratório de Tecnologia Mineral do SENAI - Ponta Grossa.
As peneiras utilizadas foram de abertura de: 0,30mm, 0,15mm, 0,045 mm, resultando em 3 frações
granulométricas.Uma vez separadas em 3 frações granulométrica cada uma foi reservado em sacos plásticos,
e cada uma foi pesada utilizando uma balança marca OHAUS modelo ARD 110. As frações + 0,30mm, e +
0,15 mm foram arquivadas, enquanto que as frações: (+ 0,045mm), e (- 0,045mm) foram utilizadas para o
ensaio de separação magnética.
3.4 Ensaio de beneficiamento
Separação magnética
Uma alíquota de rejeito com aproximadamente 2.179(g) das nas frações (+ 0,045mm, - 0,045mm), foi
utilizada para a separação magnética Com o objetivo de retirar materiais ferrosos inerentes ao processo de
desdobramentos dos blocos de rochas e polimento de chapas. Para isto utilizou-se um separador magnético
vía úmida (L4) Inbras/Eriez, do Laboratório de Tecnologia Mineral do SENAI-PG com matrizes intercambiáveis,
adequadas para operar com diferentes granulometrias.
Os materiais não magnéticos e magnéticos obtidos foram secados a 110ºC, durante 24 horas e reservado
em sacos plásticos, e cada um foi pesado utilizando uma balança marca Gehaka modelo 440. Exemplo de
embalagens de caracterização das amostras não magnéticas do rejeito.
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4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Separação granulométrica
A Tabela 1 representa um resumo das principais características obtidas no ensaio de separação de partículas. Nesta estão representados os percentuais retidos em cada peneira utilizada. Pode-se observar na
figura 6 exemplo de embalagens das amostras de caracterização da separação granulométrica do rejeito
da esquerda para a direita (+0,30mm), (+0,15mm), (+ 0,045 mm), e (- 0,045 mm), a medida que a granulometria vai decrescendo a coloração do material vai ficando mais claro, houve uma redução de cerca de
18,81% em peso para a fração magnética conforme a tabela 1.
Nome da
Mostra
Rejeito
Designação ABNT
(mm)
+ 0,30
+ 0,15-0,30
+ 0,045-0,15
- 0,045
Retido (g)
% (Peso) retido
161,00
363,90
506,00
1.673,00
5,95
13,46
18,71
61,87
ALIMENTAÇÃO
2.703,90
100,00
% (Peso) retido
acumulado
100,00
95,05
81,59
62,88
Tabela 1 - Separação granulométrica da alíquota de rejeito
Figura 6 – exemplos de alíquotas de rejeito obtidos na separação granulométrica.
4.2
Ensaios de beneficiamento
Nesta série preliminar de experimentos, destacam-se os ensaios de beneficiamento do rejeito, que
objetivaram a separação da fração magnética do rejeito. Quanto ao beneficiamento, o processo de separação
magnética das frações (+ 0,045 mm), e (- 0,045 mm), mostraram-se uma eficiência crescente na redução
dos teores de óxidos de ferro que alcançou para a fração (+ 0,045 mm), 36,96% em peso de recuperação,
enquanto que a fração de rejeito (- 0,045 mm), alcançou uma recuperação de 75,61% em peso.
Ensaio de separação magnética do rejeito
A tabela 2 apresenta os resultados da separação magnética, nesta estão representados os percentuais
não magnéticos e magnéticos de cada fração de rejeito utilizado. Pode-se observar na figura 7 exemplo de
embalagens das amostras de caracterização da separação magnética do rejeito da esquerda para a direita
(+ 0,045 mm), e (- 0,045 mm),na qual se verificou que o material não magnética obtido nas duas frações
apresentam coloração cinza clara, e que o material magnético era bem escuro, apresentava, além das
partículas metálicas magnetizáveis, também resíduos de minerais que foram arrastados juntamente com as
partículas que são bem finas, obtendo-se para fração (+ 0,045 mm) uma recuperação de aproximadamente
36,96% em peso para parcela não magnética, e 63,04% em peso para a parcela magnética. Enquanto isto,
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para fração (- 0,045 mm) ocorre uma recuperação de aproximadamente 75,61% em peso para parcela não
magnética, e 24,39% em peso para a parcela magnética. Conforme mostra a tabela 2.
Rejeito
Não magnético em peso (%)
(+ 0,045mm)
36,96%
Magnético em peso
(%)
63,04%
(- 0,045mm)
75,61%
24,39%
Tabela 2 – Recuperação do produto não-magnético em relação à alimentação das frações
Figura 7 – exemplos de alíquotas de rejeito obtidos na separação magnética.
5 CONCLUSÕES
O método de separação granulométrica foi avaliado nas frações superiores a 0,15mm do rejeito para
determinar a precisão do mesmo na concentração dos elementos metálicos. O valor encontrado foi de
aproximadamente 18,81% em peso ficou acima de 0,15mm. Isto comprova a eficácia da classificação
granulométrica.
O método da separação magnética foi utilizado para determinar o material não magnético no rejeito. Foram
usados duas faixas granulométricas, o material não magnético foi de 36,96% na faixa de (+ 0,045 mm),na
faixa(- 0,045mm) foi de 75,61% em peso. Com estes resultados verificou-se que na fração granulométrica
mais fina a concentração de material magnético é menor. Desta forma os dois métodos utilizados permitem
maximizar o aproveitamento do rejeito.
6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Estudo do uso dos materiais metálicos obtidos tanto na separação granulométrica quanto na separação
magnética em outras ligas metálicas.
Estudo da incorporação dos materiais não metálicos em composições de massas cerâmicas.
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