Dissertação Daniel Brinckmann Teixeira - Unisc

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTU SENSU
MESTRADO EM TECNOLOGIA AMBIENTAL
Daniel Brinckmann Teixeira
ANÁLISE DO DESEMPENHO TECNOLÓGICO E AMBIENTAL DE PRODUTOS
CERÂMICOS CONTENDO RESÍDUO INDUSTRIAL COMO MATERIAL
AGREGADO
Santa Cruz do Sul
2012

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Daniel Brinckmann Teixeira
ANÁLISE DO DESEMPENHO TECNOLÓGICO E AMBIENTAL DE PRODUTOS
CERÂMICOS CONTENDO RESÍDUO INDUSTRIAL COMO MATERIAL
AGREGADO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação Strictu Sensu – Mestrado em
Tecnologia Ambiental da Universidade de
Santa Cruz do Sul, na área de concentração:
Reciclagem, Tratamento e Disposição de
Resíduos Sólidos, como requisito parcial para
obtenção do título de Mestre em Tecnologia
Ambiental.
Profª. Orientadora: Dra. Adriane Lawisch
Rodríguez
Santa Cruz do Sul
2012

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UNIVERSIDADE DE SANTA CRUZ DO SUL
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTU SENSU
MESTRADO EM TECNOLOGIA AMBIENTAL
A Comissão da Banca de Avaliação Examinadora, abaixo assinada, aprova a
Dissertação de Mestrado:
ANÁLISE DO DESEMPENHO TECNOLÓGICO E AMBIENTAL DE PRODUTOS
CERÂMICOS CONTENDO RESÍDUO INDUSTRIAL COMO MATERIAL
AGREGADO
Elaborada por: Daniel Brinckmann Teixeira
COMISSÃO DA BANCA EXAMINADORA:
Profª. Dra. Adriane de Assis Lawisch Rodríguez
Professora Orientadora - UNISC
Prof. Dr. Ênio Leandro Machado
Professor Examinador - UNISC
Profª. Dra. Daniela Lupinacci Villanova
Professora Examinadora - IFRS

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Aos profissionais que fazem da Tecnologia Ambiental uma realidade, e da realidade atual,
que faz da Tecnologia Ambiental uma ferramenta indispensável e perspicaz na investigação
de processos sustentáveis. Que a sustentabilidade seja um ideal e um estilo de vida para as
próximas gerações. Aperfeiçoar-se de forma iterativa é extremamente necessário na busca do
equilíbrio ambiental, social e econômico dessa e das gerações que ainda estão por vir.

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“Não há nenhuma receita pronta que garanta
o êxito em matéria de desenvolvimento. No
entanto existem pelo menos duas afirmações
certas que podemos fazer: se o
desenvolvimento se encontra em nosso futuro,
não será com as idéias do passado que o
alcançaremos; e se o desenvolvimento é um
produto da própria comunidade, não serão
outros, a não ser seus próprios membros que o
construirão”.
Boissier

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AGRADECIMENTOS
No princípio existem mais dúvidas do que certezas. Mas desde o começo uma
convicção, sempre há ainda, onde quer que se encontre seu nível de conhecimento, o que
aprender. Na busca por esse ideal de alcançar um nível de formação como pós-graduado,
algumas situações e pessoas foram determinantes, a todos fica meu agradecimento.
A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ensino Superior (CAPES) dentro
do Programa de Suporte as Universidades Particulares (PROSUP) pela bolsa dedicação parcial
junto ao Programa de Pós-Graduação Strictu Sensu – Mestrado em Tecnologia Ambiental,
pela oportunidade única de complementar os conhecimentos necessários ao desempenho da
função de engenheiro.
Agradeço sempre a Deus, por ter proporcionado o lar que eu necessitava e o corpo
físico que merecia de acordo com minhas necessidades e adiantamento. Também agradeço
pelos pais que tive (e sempre terei, pois afinal nos acompanham nessa e em todas as outras
jornadas), Orlando Teixeira e Sirlei Beatris Brinckmann, pela vida, por me educar e me
apontar sempre o melhor caminho.
Sou grato a Profª. Dra. Adriane Lawisch Rodríguez e a Profª. MSc. Cláudia Mendes
Mählmann, por terem me viabilizado a primeira experiência acadêmica como Bolsista de
Iniciação Científica da Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul
(FAPERGS), e desde então, cada uma ao seu modo, indicar o norte, me permitindo
aperfeiçoamento constante.
Destacaria também a influência sempre positiva dos ensinamentos passados pelo Prof.
Dr. Ênio Leandro Machado ao longo das disciplinas, das orientações em trabalhos e da prática
em docência orientada junto à disciplina de Tecnologia de Materiais Cerâmicos, Vítreos e
Metálicos lecionada para a grade curricular do Curso de Química Industrial.
Conduzo a Profª. Dra. Tania Maria Basegio e ao Prof. Dr. Carlos Pérez Bergmann, um
agradecimento especial por conceder a possibilidade de utilizar a estrutura física e recursos
humanos do Laboratório de Cerâmica (LACER) da Universidade Federal do Rio Grande do
Sul (UFRGS).
Como agradecer e retribuir? Que eu tenha tempo e saúde para fazê-lo! Espero sincera e
verdadeiramente poder viver da engenharia e fazer tecnologia. A meu ver, além de um muito
obrigado, essa seria a melhor forma de demonstrar que os esforços em mim depositados foram
de um todo válidos; pensar, agir, desenvolver meu país.

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RESUMO
O presente trabalho investigou os efeitos da agregação de um resíduo industrial como matériaprima
secundária para a obtenção de uma massa cerâmica com propriedades específicas. O
resíduo industrial utilizado foi o pó de fumo gerado nas diferentes etapas do processamento do
tabaco cedido por uma indústria da cidade de Santa Cruz do Sul. A argila utilizada como
matriz cerâmica partiu de uma jazida de lavra mineral de uma indústria localizada na cidade
de Candelária. O resíduo e a argila utilizada nesse estudo foram caracterizados quanto a sua
composição química, mineralógica e granulométrica. Foram elaboradas amostras com teor de
3, 5 e 10% em massa de resíduo agregado para obtenção de corpos de prova. Os corpos de
prova foram submetidos a temperaturas de queima de 950, 1050 e 1150 ºC com taxa de
aquecimento de 150 ºC/h e patamar de queima de 8 horas. Após a etapa de queima os corpos
cerâmicos foram caracterizados quanto ao seu desempenho tecnológico, tendo sido avaliadas
suas propriedades físicas (retração linear, absorção de água e porosidade aparente) e
mecânicas (resistência a flexão a quatro pontos), e também quanto ao seu desempenho
ambiental, tendo sido avaliadas a concentração de elementos perigosos após o ensaio de
lixiviação (ABNT NBR 10005) e solubilização (ABNT NBR 10006). Do ponto de vista
tecnológico as amostras elaboradas comportaram-se tipicamente como materiais cerâmicos
tradicionais, sendo que com a elevação da temperatura de queima ocorreu uma redução da
absorção de água e da porosidade aparente e aumento da retração linear. Em relação ao
desempenho ambiental os corpos cerâmicos elaborados não apresentaram em sua composição
elementos considerados pela ABNT NBR 10005 no ensaio de lixiviação para classificá-los
como classe I - perigosos ou classe II - não perigosos. Em relação a ABNT NBR 10006, os
corpos cerâmicos elaborados com adição de 10% de resíduo queimados nas temperaturas de
950 ºC e 1150 ºC foram classificados como classe II A – não inertes, indicando a não
imobilização do resíduo dentro da estrutura cerâmica. Os corpos cerâmicos contendo 10% de
resíduo e submetidos à temperatura de queima de 1050 ºC foram classificados como classe II
B – inerte. De acordo com os resultados atingidos nesse trabalho, a experiência de agregar pó
de fumo em material cerâmico mostrou-se viável do ponto de vista tecnológico e ambiental,
desde que respeitada à concentração de resíduo sugerida, bem como observados os parâmetros
de processamento indicados (temperatura e patamar de queima) no presente estudo
investigativo.
PALAVRAS-CHAVE: Resíduo, tabaco, incorporação, argila, cerâmica.

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ABSTRACT
The aim of this work was to investigate the effect of addition of industrial waste as a
secondary raw material to obtain ceramic parts with specific properties. The industrial waste
used in this work was powder generated in different stages of a tobacco processing industry
localized in Santa Cruz do Sul, RS, Brazil. The clay used as ceramic matrix came from an
open pit mining located in city of Candelaria, RS, Brazil. The residue and clay used in study
were characterized for their both chemical and mineralogical composition and particle size
distribution. Ceramics specimens were subjected to firing temperatures of 950 ºC, 1050 ºC
and 1150 ºC at heating rate of 150 ºC/h and using a plateau burning of eight hours. After
firing, the ceramic samples were characterized according to their technological performance,
i.e., their physical (linear shrinkage, water absorption and apparent porosity) and mechanical
properties (compression strength under 4-point bending test). The environmental performance
of these material were also evaluated assessing the concentration of hazardous elements after
leaching tests according to ABNT NBR 10005 and solubilisation test (ABNT NBR 10006).
From technological viewpoint the prepared samples behaved as traditional ceramics. The
results also showed that increasing firing temperature reduce water absorption, apparent
porosity and increase the linear shrinkage of the tested ceramics samples. In relation to the
environmental performance the ceramic samples do not lixiviated any element, considered by
the ABNT NBR 10005, to classify it a Class I – hazardous waste. Using solubilisation test
according to ABNT NBR 10006, the ceramic specimens produced with the addition of 10%
(w/w) residue, and burned at temperatures of 950 ºC and 1150 ºC were rated as Class II A –
not inert waste, indicating that elements of added waste can be solubilised of the ceramic
structure. The ceramic specimens containing 10% (w/w) residue, and subjected to the firing
temperature 1050 ºC, were classified as Class II B – inert residue. According to the results
obtained in this work, addition of tobacco powder to a ceramic matrix proved to be feasible in
terms of technological and environmental point of view, since be respected the suggested
residue concentration and observing the indicated process parameters (temperature and firing
level) in this work.
KEYS WORD: Residue, tobacco, aggregation, clay, ceramics.

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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Fluxograma sintetizado do processo produtivo. ...................................................... 19
Figura 2 - Equipamento para extrusão. ..................................................................................... 20
Figura 3 - Mesa de corte das peças extrusadas. ........................................................................ 21
Figura 4 - Túneis para secagem forçada. .................................................................................. 22
Figura 5 - Esquema de beneficiamento de fumo. ..................................................................... 28
Figura 6 - Fluxograma dos procedimentos metodológicos adotados. ...................................... 30
Figura 7 - Argila.. ..................................................................................................................... 31
Figura 8 - Pó de fumo. .............................................................................................................. 31
Figura 9 - Moinho de bolas....................................................................................................... 32
Figura 10 - Agitador de peneiras.. ............................................................................................ 33
Figura 11 - Prensa utilizada no estudo.. ................................................................................... 36
Figura 12 - Corpos de prova após conformação por prensagem. ............................................. 36
Figura 13 - Corpos de prova em placa refratária contendo alumina. ....................................... 37
Figura 14 - Representação para ensaio de resistência mecânica à flexão a quatro pontos. ...... 40
Figura 15 - Seccionamento dos corpos de prova.. .................................................................... 41
Figura 16 - Análise granulométrica por difração a laser da argila após moagem. ................... 44
Figura 17 - Análise granulométrica por difração a laser do pó de fumo após moagem. .......... 45
Figura 18 - Retração linear em função da temperatura de queima. .......................................... 48
Figura 19 - Absorção de água após 24h em função da temperatura de queima. ...................... 49
Figura 20 - Porosidade aparente em função da temperatura de queima. .................................. 50
Figura 21 - Resistência mecânica em função da temperatura de queima. ................................ 51
Figura 22 – Amostras preparadas para solubilização. .............................................................. 53

10
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Absorção de água e resistência mecânica conforme as normas técnicas. ............... 18
Tabela 2 - Ensaios para caracterização das matérias-primas. ................................................... 33
Tabela 3 - Amostras formuladas para o estudo. ....................................................................... 35
Tabela 4 - Valores representativos da análise granulométrica da argila e do resíduo. ............. 45
Tabela 5 - Composição química das matérias-primas. ............................................................. 46
Tabela 6 - Resultados para o ensaio de solubilização. ............................................................. 53

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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 13
2 OBJETIVO....................................................................................................................15
2.1 Objetivo geral ............................................................................................................... 15
2.2 Objetivos específicos .................................................................................................... 15
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................... 16
3.1 Cerâmica: Histórico, definição e classificações ........................................................... 16
3.2 Propriedades da cerâmica e suas aplicações ................................................................. 17
3.3 Indústria e o processo produtivo de cerâmica .............................................................. 18
3.4 Definição e classificação dos resíduos sólidos ............................................................. 23
3.5 Incorporação de resíduos em material cerâmico .......................................................... 24
3.6 Geração de pó de fumo ................................................................................................. 26
4 METODOLOGIA ......................................................................................................... 30
4.1 Delineamento da pesquisa ............................................................................................ 30
4.2 Preparação prévia das matérias-primas ........................................................................ 31
4.3 Caracterização das matérias-primas ............................................................................. 33
4.3.1 Propriedades físicas ...................................................................................................... 34
4.3.2 Composição química .................................................................................................... 34
4.3.3 Composição mineralógica ............................................................................................ 34
4.4 Formulações e conformação dos corpos de prova ........................................................ 34
4.5 Secagem e queima ........................................................................................................ 37
4.6 Caracterização dos corpos cerâmicos ........................................................................... 37
4.6.1 Propriedades fìsicas ...................................................................................................... 38
4.6.2 Propriedades mecânicas ................................................................................................ 39
4.6.3 Caracterização ambiental .............................................................................................. 40
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................ 44
5.1 Caracterização das matérias-primas ............................................................................. 44
5.1.1 Propriedades físicas ...................................................................................................... 44
5.1.2 Composição química .................................................................................................... 46
5.1.3 Composição mineralógica ............................................................................................ 47
5.2 Caracterização dos corpos cerâmicos ........................................................................... 47
5.2.1 Propriedades físicas ...................................................................................................... 47
5.2.2 Resistência mecânica .................................................................................................... 51

12
5.2.3 Ensaios ambientais ....................................................................................................... 52
6 CONCLUSÕES .................................................................................................................. 55
7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .............................................................. 57
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 58
ANEXO I – VALORES MÉDIOS E DESVIO PADRÃO PARA RL, AA, PA E RM ........... 62
ANEXO II – LAUDOS DAS ANÁLISES QUÍMICAS .......................................................... 63

13
1 INTRODUÇÃO
As atividades industriais são responsáveis pela geração de resíduos sólidos em
proporções significativas. Além do volume, os resíduos originados apresentam grande
variedade em sua composição, sendo que, o pó de fumo é um resíduo de origem restrita da
cadeia produtiva do tabaco composto basicamente por óxido de silício.
A indústria cerâmica ganha destaque no gerenciamento de resíduos industriais e
urbanos, em virtude de possuir elevado volume de produção, características físico-químicas
das matérias-primas cerâmicas e particularidades do processamento, apresentando potencial
de receber uma ampla gama de resíduos, tornando-se assim uma opção para a destinação dos
mesmos (WENDER e BALDO, 1998).
Resíduos da serragem de granitos, da cinza de casca de arroz, de lama vermelha
oriunda do processo Bayer, de lixívia de glicerina, de cinzas de carvão, da indústria de
celulose, de lodos de estações de tratamento (água e efluentes), já foram misturados com
massas argilosas em porcentagens diversas, sob diferentes métodos de conformação (extrusão
e prensagem) e variadas temperaturas de queima, visando à solidificação/estabilização de
elementos perigosos presentes na composição desses resíduos (MARTINS et al., 2005).
O setor fumageiro gera anualmente toneladas de pó de fumo oriundas do
processamento das folhas de tabaco, o qual tem como destino final a disposição no solo como
corretivo agrícola. Este material, composto de matéria orgânica e inorgânica (argila, sílica,
etc.), além dos nutrientes tradicionais, possui cargas de metais pesados, que podem ser
acumuladas no solo ou nas culturas plantadas sobre os solos utilizados. Em contrapartida,
ainda não se tem um conhecimento completo do comportamento da degradação dos
compostos orgânicos contidos nos restos de tabaco. Como exemplo, não se conhece a
dinâmica da degradação da nicotina no meio ambiente nem suas consequências para o solo e
para as plantas nele cultivado. Dessa forma, a busca de uma alternativa ambientalmente mais
correta da destinação deste material pode significar ganhos ambientais e economia de recursos
naturais.
Uma alternativa para a reutilização deste material pode ser a sua incorporação como
aditivo em produtos cerâmicos. A solidificação/estabilização do resíduo em uma estrutura
cerâmica, com acompanhamento do desempenho tecnológico e ambiental das massas obtidas,
poderia ser aplicável como alternativa a resolução dessa questão.
A avaliação criteriosa das propriedades tecnológicas (absorção de água, resistência
mecânica, etc.), junto com uma detalhada avaliação ambiental dos extratos de lixiviado e

14
solubilizado, é fator determinante no intuito de incorporar o pó de fumo como matéria-prima
secundária para obtenção de material cerâmico que atendam as normas pertinentes.
Esse trabalho objetiva fornecer subsídios, contribuindo através da análise do
desempenho tecnológico e ambiental de corpos cerâmicos obtidos com a agregação de pó de
fumo como matéria-prima secundária, contribuindo para destinação do resíduo gerado no
setor fumageiro e reduzindo a utilização de matéria-prima argilosa pela indústria cerâmica.

15
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
O presente trabalho investigativo de pesquisa propõe-se a realizar a avaliação
tecnológica e ambiental de produtos cerâmicos utilizando diferentes teores de resíduo
industrial (pó de fumo) como material agregado.
2.2 Objetivos específicos
Para a alcançar o objetivo proposto, é necessário:
- Caracterizar a argila utilizada como matéria-prima quanto às suas características
físicas, químicas e mineralógicas;
- Caracterizar o resíduo industrial utilizado como material agregado (pó de fumo)
quanto às suas características físicas, químicas e mineralógicas;
- Obter corpos de prova contendo resíduo industrial em três diferentes concentrações
em sua composição; e
- Avaliar os efeitos do teor de pó de fumo e da temperatura de queima sobre as
propriedades tecnológicas e ambientais dos produtos cerâmicos.

16
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1 Cerâmica: histórico, definição e classificações
A história da cerâmica remonta a pré-história, quando o homem começou a usar e
dominar o fogo e aprendeu que o calor fixava a forma dos materiais terrosos, tendendo a
torná-los estáveis na água. Antigos produtores de tijolos cerâmicos queimados aprenderam sua
arte pela experiência, sem ter conhecimento real do processo que a finalizava. Eles
aprenderam rapidamente que as argilas não tinham as mesmas propriedades e somente certas
argilas eram usadas para certos produtos e aplicações (GRIM, 1962).
O tijolo é o mais antigo material de construção feito pelo homem, inventado
aproximadamente 10000 anos atrás. É simples, resistente, durável e pode ser moldado para
diversos usos (BEALL, 1997).
A palavra Cerâmica é derivada do grego “keramos” que significa queimar ou
queimado (SENAI, 2007).
A cerâmica pode ser definida como compostos sólidos que são formados pela
aplicação de calor e, às vezes, calor e pressão, compreendendo pelo menos dois elementos,
sendo que um deles é um não metal ou um sólido não metálico. O outro elemento pode ser um
metal ou outro sólido não metálico elementar. De uma forma mais simples, define-se como
cerâmica "a arte e a ciência de fazer e usar artigos sólidos, que têm como componente
essencial a argila, e são compostas em grande parte de materiais inorgânicos não metálicos"
(KINGERY, 1960). Em outras palavras, o que não é um metal, nem semicondutor ou nem
polímero é uma cerâmica.
Conforme Van Vlack (1970), o termo cerâmica é mais familiar como um adjetivo para
designar certos objetos de arte, entretanto, para o engenheiro, os materiais cerâmicos
abrangem uma grande variedade de substâncias naturais e sintéticas tais como vidro, tijolos,
pedras, concreto, abrasivos, vidrados para porcelana, isolantes dielétricos, materiais
magnéticos não-metálicos, refratários para altas temperaturas e muitas outras, sendo que as
características que esses materiais tem em comum é que são constituídos por metais e nãometais:
O composto MgO é um exemplo típico de um material cerâmico, é largamente usado
como refratário pois pode suportar temperaturas muito elevadas (1650 a 2500 ºC)
sem se dissociar ou fundir. A argila também é um material cerâmico comum só que

17
mais complexo que o MgO. A argila mais simles é Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 . Forma uma
estrutura cristalina com quatro unidades diferentes: Al, Si, O e o radical (OH).
Embora não sejam tão simples como os metais os materiais cerâmicos podem ser
compreendidos em termos das estruturas daqueles (pág. 201).
Os materiais cerâmicos podem ser divididos em três categorias: os materiais
cristalinos, que incluem silicatos tradicionais, e muitos compostos óxidos e não óxidos
largamente utilizados tanto na indústria tradicional quanto em tecnologias avançadas; os
vidros, que são sólidos não cristalinos com composições comparáveis aos cerâmicos
cristalinos sendo que a ausência de cristalinidade é resultado de técnicas de processamento
específicas o que proporciona propriedades óticas e mecânicas únicas; e os vitrocerâmicos,
que são cerâmicos cristalinos inicialmente formados por vidros e cristalizados por métodos
controlados (SHACKELFORD, 1996).
Os cerâmicos são compostos por no mínimo dois elementos e freqüentemente sua
estrutura cristalina é mais complexa do que em metais, sendo que as ligações atômicas variam
da puramente iônica para totalmente covalente, e muitos cerâmicos exibem uma combinação
destes dois tipos de ligação (CALLISTER, 2002).
3.2 Propriedades da cerâmica e suas aplicações
Muitas das propriedades mecânicas discutidas para metais são igualmente importantes
para os cerâmicos ou vidros em aplicações estruturais e a natureza diferente destes “não
metais” levam a comportamentos mecânicos únicos (SHACKELFORD, 1996).
Devido às suas ligações iônicas e covalentes, muitos cerâmicos são duros, possuem
baixa resistência ao impacto e falta de plasticidade. Também devido à natureza das ligações,
os materiais cerâmicos têm, intrinsecamente, uma baixa tenacidade. De um modo geral, os
materiais cerâmicos são relativamente frágeis, sendo que a resistência à tração pode variar
muito, os materiais cerâmicos também apresentam uma grande diferença entre as suas
resistências à tração e à compressão (SMITH, 1998 apud VILLANOVA, 2004).
Além das argilas existem outros materiais utilizados pela indústria cerâmica
contemporânea para fabricação de seus produtos que, misturados as argilas, produzem as
chamadas massas ou pastas cerâmicas, cada qual com características específicas, como os
anti-plásticos, que reduzem o encolhimento das argilas quando secam, ou os fundentes, que
reduzem a temperatura de vitrificação da massa. Além destes materiais, pode-se adicionar à

18
massa outros ingredientes como quartzo, feldspato, caulim, talco, dolomita, carbonato de
cálcio e bentonita, dependendo da aplicação a que se destinam os produtos elaborados
(ARRUDA, 2007). Na Tabela 1, observam-se alguns parâmetros normatizados conforme
aplicação a que se destinam determinadas cerâmicas.
Tabela 1 - Absorção de água e resistência mecânica conforme as normas técnicas.
Materiais cerâmicos Absorção de água Resistência mecânica
Telhas
NBR 8947 (ABNT, 1985) Os
valores podem ser ≤ 18%
NBR 7172 (ABNT, 1987) e NBR
9601 (ABNT, 1986) Os valores
podem variar entre 6,8 a 12,7 MPa
dependendo do tipo de telha
Blocos cerâmicos
NBR 7171 (ABNT, 1972) Os
valores podem ser entre 8 e 18%
Divide-se em classes de acordo
com a aplicação, onde o valor
mínimo corresponde a 1 MPa
Placas cerâmicas de revestimento NBR 13817 (ABNT, 1997) Pode
variar entre 0,5 a 10%, ou ainda
NBR 13818 (ABNT, 1997) Pode
atingir valores entre 15 e 35 MPa,
valores superiores a esses ou superiores a esse, dependo do
dependendo da aplicação (grés, tipo de aplicação a que se destina
porcelanato, porosos, etc.)
Fonte: ABNT apud TELOEKEN (2010).
3.3 Indústria e o processo produtivo de cerâmica
A indústria cerâmica de revestimento/vedação ou estrutural utiliza uma mistura de
argilas e outras matérias-primas inorgânicas, queimadas a altas temperaturas para a fabricação
de produtos diversos, desempenhando importante papel na economia do país, com
participação estimada em 1% no Produto Interno Bruto (PIB). A evolução das indústrias
brasileiras, em função da abundância de matérias-primas naturais, fontes de energia e
disponibilidade de tecnologias embutidas nos equipamentos industriais fez com que diversos
tipos de produtos do setor atingissem um patamar apreciável nas exportações do país
(CETESB, 2008).
Um grande desafio da indústria cerâmica é produzir com eficiência e qualidade,
minimizando o desperdício. Grande parte do processo é mecanizada, o que teoricamente
levaria a um índice de perda mais baixo, porém não é isso que ocorre na prática. Na
homogeneização, quando constatada uma mistura não adequada, seja por quantidade de
resíduos presentes ou pela baixa resistência mecânica, o lote de produtos cerâmicos produzido

19
é descartado na íntegra devido à baixa qualidade apresentada. Outra etapa do processo, com
elevadas perdas, é o transporte do setor de expedição da indústria cerâmica até o local de
manuseio na obra para aplicação na construção civil (PEDROTI, 2000).
O processo produtivo de cerâmica é composto, em suma, pelas etapas descritas no
fluxograma da Figura 1.
Figura 1 - Fluxograma sintetizado do processo produtivo.
Fonte: SENAI, 2007.
A extração da argila para a produção cerâmica ocorre em jazidas licenciadas pelos
órgãos ambientais competentes e, de acordo com suas características e a necessidade da
indústria, é transportada até a área de sazonamento no pátio da empresa.
O sazonamento consiste na estocagem de argila a céu aberto em períodos de tempo que
variam de seis meses a dois anos. A disposição temporária deste material aos efeitos das
intempéries provoca a lavagem de sais solúveis, o alívio de tensões nos blocos de argilas,
melhora sua plasticidade e provoca a homogeneização da distribuição de umidade. As argilas
são depositadas em camadas nos pátios das indústrias, onde a espessura e alternância das
camadas dependem dos tipos de argilas e das propriedades desejadas da mistura final. A
exposição ao intemperismo confere às argilas características tecnológicas superiores àquelas
do material diretamente extraído da jazida. A melhor trabalhabilidade das mesmas nos
equipamentos de conformação e nas demais etapas do processo produtivo proporciona ganhos

20
de produtividade, permitindo melhorias significativas na qualidade do produto final
(GAIDZINSKI, 2006).
Depois de obedecido o período de sazonamento, a matéria-prima argilosa é estocada
dentro de recintos fechados e livres de intempéries naturais (chuva, sol e vento) que possam
alterar suas características obtidas após o período de sazonamento.
Dentro desses recintos é realizada a pré-elaboração da massa argilosa utilizando
diferentes tipos de argilas sazonadas anteriormente. Após serem pré-elaboradas as misturas
com os diferentes tipos de argilas disponíveis, essa massa é introduzida em um caixão
alimentador responsável por alimentar o moedor/desintegrador. Após o processo de moagem,
para garantir a correta homogeneização da mistura, a massa moída é introduzida em um
homogeneizador originando uma mistura homogênea, de diferentes argilas para fabricação de
um determinado tipo de produto de acordo com as especificações requeridas, como por
exemplo, retração durante a queima e resistência mecânica (ARRUDA, 2007).
Existem diversos processos para dar forma às peças cerâmicas, e a seleção de cada um
deles depende fundamentalmente das características do produto, tais como geometria e
dimensões, propriedades das matérias-primas e fatores econômicos. Entre os processos,
podemos citar: colagem/fundição em molde; prensagem; extrusão e torneamento. Destes, o
mais habitualmente empregado é a extrusão (SENAI, 2007).
A máquina usual de extrusão é conhecida como maromba ou simplesmente extrusora,
tendo um exemplo desse equipamento indicado na Figura 2.
Figura 2 - Equipamento para extrusão.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2010.

21
A maromba possui a função de homogeneizar, desagregar e compactar as massas
cerâmicas dando forma ao produto desejado. A extrusão é o método mais utilizado na
indústria de cerâmica estrutural, por ser mais econômico, porém, gera produtos de menor
valor agregado. Esse método emprega a massa na forma de uma pasta plástica e rígida, que é
forçada através de um molde para formar uma coluna contínua, a qual pode ser cortada em
comprimentos apropriados (PEDROTI, 2000).
Paralelamente ao processo por extrusão, a conformação por prensagem também é
bastante empregada na fabricação de produtos cerâmicos, originando produtos de maior valor
agregado. O objetivo do processo de conformação por prensagem é formar o revestimento
cerâmico no formato específico a partir da massa devidamente preparada. Os principais
materiais de ingresso nesta etapa do processo produtivo são os pós (PEREIRA, 2004).
A prensagem consiste na compactação do pó através da aplicação de uma pressão,
normalmente variando entre 20 a 50 Mpa (de 200 a 500 kg/cm²). A aplicação da pressão
deforma, reassenta e coloca os grãos da massa em íntimo contato, resultando assim em um
produto compactado e cru. Desta maneira o produto fica dotado de características mecânicas
suficientes para resistir à solicitação que a peça terá que suportar nas sucessivas operações até
a queima (PEREIRA, 2004).
A operação da prensagem é realizada em dois tempos (duas descidas do punção no
molde) com o objetivo de se obter uma expulsão eficaz do ar contido na massa (a qual ocorre
de fato depois da primeira prensagem, no momento em que o punção se afasta do molde).
Após conformadas, as peças são encaminhadas a uma mesa de corte como indicado na
Figura 3, onde são cortadas conforme as dimensões desejadas.
Figura 3 - Mesa de corte das peças extrusadas.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2010.

22
Os produtos extrusados saem da maromba com percentual de umidade em torno de
25% em média. Para evitar trincas, rachaduras ou até mesmo quebra total devido à dilatação
térmica na etapa de queima, os produtos extrusados são obrigatoriamente levados a locais de
espera em temperatura ambiente, onde permanecem por aproximadamente 24h, e após isso,
são introduzidos nos túneis secadores equipados com ventiladores e sopradores de ar quente
normalmente proveniente do próprio túnel de queima (forno) da indústria.
Posteriormente, a secagem das peças ocorre em túneis secadores, chamada de secagem
forçada, conforme exemplificado na Figura 4.
Figura 4 - Túneis para secagem forçada.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2010.
O objetivo da secagem forçada é reduzir o percentual de água contido nas peças de
cerâmica para algo < 5%. Isso garante o menor índice de perdas durante o processo de
queima, que consiste em remover essa umidade residual e proceder a sinterização das peças
cerâmicas no forno túnel.
A queima, processo subseqüente, é a etapa mais importante de todo processo
produtivo, sendo durante essa etapa que se manifestam várias propriedades das argilas através
das transformações físicas, químicas e mecânicas causadas pela ação do fogo. Nesta etapa de
queima, estão presentes quatro fases: pré-aquecimento, caldeamento, patamar e resfriamento
(ARRUDA, 2007).

23
3.4 Definição e classificação dos resíduos sólidos
Cientes das conseqüências futuras para a subsistência das próximas gerações criou-se,
a partir da década de 50, uma consciência ambiental por parte do homem. Muitas iniciativas
foram adotadas dentro das indústrias e da própria sociedade urbana a fim de despertar para a
questão ecológica. Da década de 50 até os dias atuais muito se evoluiu no aspecto de
minimização de danos ao ambiente, pois, até então o pensamento humano era voltado para a
disposição dos resíduos, sejam eles sólidos ou líquidos, da forma mais conveniente para o
gerador. A partir da década de 70 e meados dos anos 80 surgiram debates em torno não só da
disposição, mas do tratamento de resíduos, desde então, busca-se uma melhor compreensão
das questões ambientais e sua interação com o homem (DOMENÉCH, 1993).
O processo de transformação industrial pelo qual passam as matérias-primas extraídas
da natureza torna-se cada dia mais complexo pelo avanço da tecnologia, tornando muitas
dessas transformações irreversíveis. Isto, aliado a estrutura consumista vigente, leva a geração
contínua e crescente de resíduos, exigindo, portanto, uma política séria e estruturada sobre a
problemática da origem e do destino final desses resíduos (SCHNEIDER et al., 2001).
Resíduo é toda e qualquer substância e objeto no estado sólido ou semi-sólido
proveniente de atividades industriais, domésticas, hospitalares, comerciais, agrícolas, de
serviços e varrição que não são passíveis de reaproveitamento, ou seja, resíduo é tudo aquilo
que foi usado e não possui mais utilidade, ou ainda em uma definição bastante específica, é
tudo o que é gerado como consequência não desejada de uma atividade humana
(DOMENÉCH, 1993).
O gerenciamento de resíduos refere-se ao conjunto articulado de ações normativas,
operacionais, financeiras e de planejamento baseadas em critérios sanitários, culturais,
estéticos e econômicos para a geração, manejo, tratamento e disposição final dos resíduos
sólidos, sendo que essa gestão dos resíduos sólidos aparece como um dos assuntos mais
relevantes para atingir o desenvolvimento sustentável em todos os países (MANDELLI,
1997).
No Brasil os resíduos são classificados quanto ao risco potencial ao meio ambiente e à
saúde pública em função das suas características. As normas que regem a correta disposição
dos resíduos sólidos são: NBR 10004 (Classificação), NBR 10005 (Lixiviação) e NBR 10006
(Solubilização).
Conforme a ABNT 10004/2004, os resíduos são classificados em: resíduos classe I –
perigosos ou resíduos classe II - não perigosos. Os resíduos perigosos são aqueles que

24
apresentam características de periculosidade à saúde pública e ao ambiente em função de suas
propriedades físicas, químicas ou infectocontagiosas. Os não perigosos são aqueles que não
apresentam características que possam provocar mortalidade a população ou incidência de
danos ao equilíbrio do ambiente natural.
Uma vez classificados como classe II - não perigosos, faz-se necessário a classificação
em resíduos classe II A - não inertes ou resíduos classe II B - inertes. Para serem classificados
com não inertes os resíduos devem apresentar solubilidade de elementos em água,
combustibilidade ou biodegradabilidade. Para receberem a classificação de inertes, os resíduos
não devem ter nenhum de seus elementos constituintes solubilizados ou lixiviados a
concentrações superiores aos padrões constantes nas NBR 10005 e 10006.
3.5 Incorporação de resíduos em material cerâmico
Vários são os resíduos industriais absorvidos pela indústria cerâmica, podendo-se citar
os resíduos de mineração, da indústria do papel e celulose, metalúrgica, energética, entre
outros, que independentemente de sua origem, têm utilização cada dia maior como matériasprimas
alternativas na indústria cerâmica. Na incorporação de resíduos, é extremamente
importante abordar a capacidade de inertização, verificando através de ensaios de lixiviação e
solubilização a imobilização de elementos perigosos presentes nos resíduos utilizados como
agregado por parte dos materiais cerâmicos (MENEZES et al., 2002).
Particularmente, a solidificação/estabilização de resíduos nocivos é considerada um
processo de estabilização ambientalmente correto, em virtude da grande resistência química
dos produtos obtidos à maioria das condições ambientais, resistência esta relacionada ao fato
dos componentes nocivos, essencialmente metais pesados, efetuarem ligações em nível
atômico nas estruturas produzidas (PISCIELLA et al., 2001).
As cinzas volantes e os resíduos oriundos da incineração de rejeitos urbanos, poderiam
ser enquadrados em algum dos outros grupos já descritos, todavia, em virtude de suas
peculiaridades e, principalmente, do grande enfoque mundial que recebem nos últimos anos,
em especial na Europa e em alguns países da Ásia, acabam por enquadrar-se em um grupo à
parte (MENEZES et al., 2002).
As quantidades de resíduos redutores de plasticidade incorporados às matrizes
cerâmicas podem variar entre 10 e 60%, provocando ligeiras mudanças nas propriedades
mecânicas, retração e absorção de água (SABRAH e EBIED, 1987). Alguns anos atrás eram
feitas pequenas adições às massas cerâmicas (em torno de 10 a 20%); todavia, estas aplicações

25
não eram suficientes para absorver as enormes quantidades de rejeito, passando alguns
estudos, principalmente na Europa, a analisar o uso de formulações compostas com elevado
teor de resíduos (> 50%) chegando a trabalharem com formulações compostas exclusivamente
por resíduos (100%). Neste ponto, é interessante ressaltar que os resíduos definidos como
redutores de plasticidade, não necessariamente atuam apenas reduzindo a plasticidade,
podendo atuar também como agentes formadores de fase vítrea, sendo fator de grande
influência no sucesso da aplicação desses resíduos na produção de tijolos, revestimentos, grés
e produtos de baixa absorção de água (RAIGÓN et al., 1996).
A principal característica dos resíduos fundentes é a de produzir diminuição na
temperatura de maturação do corpo cerâmico, possibilitando redução do consumo energético,
graças às novas características da massa cerâmica. Esses resíduos são geralmente provenientes
da lama de esmaltação das cerâmicas e dos rejeitos da indústria mecânica e metalúrgica e têm
uma composição sílico-aluminosa (> 50%) com porcentagens variáveis de metais pesados (em
alguns casos bem elevadas), alcalinos e alcalinos terrosos, com presença frequente de Cr, Co,
Ni, Cd, Cu, Zn, Pb, etc. (DOMÍNGUEZ e ULLMANN, 1996). Outros exemplos de estudos
bem sucedidos são a utilização de rejeito de água de unidades de galvanização e de resíduos
de escória de alto forno na produção de tijolos, telhas, blocos e revestimentos cerâmicos,
atingindo boa inertização dos agentes poluentes presentes (ELWAN e HASSAN, 1998).
Não apenas a produção de peças cerâmicas rústicas (tijolos, telhas, revestimentos etc),
mas também setores de cerâmica fina podem absorver resíduos fundentes, a exemplo da
utilização de rejeitos provenientes da indústria metalúrgica na produção de vidrados
cerâmicos, fibras de vidro, ligantes para abrasivos, dentre outros (HERMANN, 1998;
YALÇIN e SERVINÇ, 2000).
Em geral, os resíduos combustíveis são provenientes de processos industriais que
contêm elevado teor de substâncias orgânicas e lhes conferem alto poder calorífico. Esta
categoria inclui os resíduos das estações de tratamento de rejeitos urbanos, resíduos da
exploração de carvão, resíduos da indústria têxtil e de curtume, resíduos derivados da extração
e refino do petróleo e da indústria do papel e madeira (MENEZES et al., 2002).
A utilização de resíduos combustíveis por parte das indústrias cerâmicas pode ser
efetuada de duas maneiras: por incorporação dos resíduos à massa cerâmica ou mistura com
os combustíveis responsáveis pela queima do corpo cerâmico, sendo que, em ambos os casos,
é utilizado o poder calorífico dos resíduos para auxiliar na queima. Formulações estudadas
com emprego de resíduos combustíveis em massas cerâmicas variam de valores inferiores a
10% a valores em torno de 50% (MENEZES et al., 2002).

26
O uso de materiais combustíveis como auxiliares de queima pode chegar a propiciar
economia energética da ordem dos 45%; todavia, muitos cuidados devem ser tomados ao se
fazer uso de resíduos na queima, já que podem liberar vários gases altamente nocivos à saúde
humana, sendo altamente recomendado o uso de filtros para gases (existem filtros apenas para
particulados) quando utilizar esses resíduos, o que é indispensável, mas, muitas vezes, é
ignorado por vários produtores cerâmicos, seja por falta de informações (pequenos
produtores) ou falta de responsabilidade ambiental. E é aproveitando o desconhecimento ou a
irresponsabilidade de alguns produtores que várias indústrias conseguem eliminar seus
resíduos através da queima barata em olarias, indústrias de revestimento e cimento
(MENEZES et al., 2002).
As cinzas volantes e os resíduos oriundos da incineração de rejeitos urbanos; poderiam
ser enquadrados em algum dos outros grupos já descritos; todavia em virtude de suas
peculiaridades e, principalmente, do grande enfoque mundial que recebem nos últimos anos,
em especial na Europa e em alguns países da Ásia, alguns autores os enquadram em um grupo
à parte. A grande quantidade de pesquisa voltada para a reciclagem de cinzas volantes está
relacionada aos milhões de toneladas de cinzas produzidas pelos países que têm grande parte
dos seus sistemas elétricos baseados em centrais termoelétricas. Essas cinzas volantes são
correntemente depositadas ou utilizadas como aterro, o que causa um impacto ambiental
altamente negativo, em virtude da potencialidade de lixiviação de substâncias tóxicas para o
solo e o lençol freático, da mudança da composição elementar da vegetação que cresce nas
circunvizinhanças dos depósitos e do aumento de elementos tóxicos através da cadeia
alimentar (EROL et al., 2000).
Atividades industriais pertinentes à utilização de cinzas volantes em artigos
economicamente viáveis têm recebido larga popularidade nas últimas décadas em várias áreas,
como a produção de cimento e concreto e de tijolos; todavia, a quantidade utilizada de cinzas
volantes ainda é muito pequena e, consequentemente, novas formas para sua utilização como
matéria-prima cerâmica, são pesquisadas (BOCCACCINI et al., 1997).
3.6 Geração de pó de fumo
A região do Vale do Rio Pardo caracteriza-se por ser a maior produtora de tabaco do
país, possuindo as maiores empresas e as maiores produções em áreas plantadas. É
reconhecida mundialmente pela sua produção de tabaco, sendo responsável por cerca de 50 %

27
da produção do fumo do sul do país, conforme dados da safra colhida em 2010 (SINDIFUMO,
2011).
Essa realidade é fruto de um processo, no qual os imigrantes alemães, que aqui se
instalaram a partir de meados do século XX, tiveram importante participação. Exploradas em
regime familiar as propriedades para plantio, na década de 1850 já se destacavam na produção
e na exportação de produtos coloniais, como a banha e o tabaco. A primeira empresa a se
instalar na região foi no início do século XX, trazendo consigo as primeiras inovações
tecnológicas na produção. Atualmente, a região conta com 12 empresas do ramo fumageiro
que agregam qualidade de vida a seus funcionários e a sociedade na qual estão inseridas e são
as principais responsáveis pelo desenvolvimento econômico da região (SINDIFUMO, 2011).
Desenvolvida em quase 800 municípios do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e
Paraná, a produção de fumo, em fase de comercialização, alcançou 744 mil toneladas na safra
2006/2007, cujo volume foi cultivado em 362 mil hectares, pelas 184 mil famílias de
agricultores integrados que participaram desse ciclo produtivo, num universo de
aproximadamente 900 mil pessoas no meio rural. Na safra 2005/2006 a receita proporcionada
aos produtores foi da ordem de R$ 3,2 bilhões. Os processos de beneficiamento de fumo vêm
proporcionando cerca de 30 mil empregos diretos nas empresas do setor instaladas no Paraná,
Santa Catarina e Rio Grande do Sul (SINDIFUMO, 2007)
O resíduo pó de fumo é um resíduo sólido gerado constantemente nas indústrias de
tabaco, devido a degradações e atritos que a folha de fumo recebe ao longo do processo de
beneficiamento. O pó de fumo é um material predominantemente orgânico e rico em fibras,
originado na degradação das partículas do tabaco, com índice de granulometria aquém das
especificações de aceitação do mercado.
Conforme PORTARIA Nº 016, de 19 de janeiro de 1982, define-se como pó de fumo
os resíduos finais provenientes da destala mecânica do tabaco e que compreende o pó e
resíduos de tamanho ínfimo. Segundo a NBR 10.004 o pó de fumo é um resíduo do tipo
sólido, pertencente à Classe II - Não Inerte, que o caracteriza como: resíduo que não apresenta
periculosidade, porém não inertes; pode ter propriedades tais como: combustibilidade,
biodegradabilidade ou solubilidade em água. A produção de pó de fumo corresponde a 2,5%
da safra anual de tabaco na região do Vale do Rio Pardo (MACEDO, 2007).
As seções de beneficiamento são as maiores responsáveis pela geração do resíduo em
uma indústria de tabaco, ilustrado na Figura 5, sendo que os maiores índices ocorrem no
processo de destala mecânica que é efetuado a fim de separar o talo da folha de fumo. A
retirada do resíduo do fluxo do processo ocorre através de sistemas de sucção (Bleed-offs) que

28
o destinam a uma seção da empresa, denominado como central do pó. Nesta são segregados e
reaproveitados de acordo com a sua área superficial e granulometria. Esta segregação ocorre
através de um agitador mecânico (MACEDO, 2007).
Figura 5 - Esquema de beneficiamento de fumo.
Fonte: Adaptado de MACEDO, 2007.
O resíduo gerado, e que consequentemente não poderá ser reaproveitado nos
processos, é destinado a áreas licenciadas pela FEPAM e depositados em solo agrícola,
seguindo as parametrizações impostas pelo órgão. Para efetuar uma destinação
ambientalmente adequada e reconhecida pelo órgão fiscalizador a empresa deve manter sob
seu rigoroso controle, a aplicação dos resíduos na propriedade licenciada, observando as taxas
de aplicação recomendadas, a disposição em áreas compatíveis (afastamento de açudes e
córregos, eliminação de áreas com declividade acima de 15 %), a adoção de práticas
conservacionistas, a adição ou não de fertilizantes, entre outros aspectos. O resíduo pó de
fumo pode ser uma importante fonte de biomassa e potássio, com potencialidade de
reciclagem na terra, e abastecimento dos macro nutrientes requeridos para o crescimento das

29
plantas. Paralelamente, deve ser observado cuidadosamente e monitoradas as aplicações
devido aos índices de potássio, os conteúdos de nitrogênio e os efeitos de alcalinidade de terra
que podem limitar a taxa de aplicação agronômica.

30
4 METODOLOGIA
4.1 Delineamento da pesquisa
Os procedimentos experimentais adotados para elaboração do presente estudo foram
realizados conforme sequência descrita no fluxograma da Figura 6. O desenvolvimento dessa
pesquisa consistiu em caracterizar a argila e o resíduo industrial disponíveis como matériasprima,
obter corpos de prova para ensaios tecnológicos e ambientais com diferentes
concentrações do resíduo em suas formulações, e proceder a queima em diferentes
temperaturas para averiguar as possíveis implicações dessa variável nas propriedades
tecnológicas e ambientais dos corpos de prova obtidos.
Figura 6 - Fluxograma dos procedimentos metodológicos adotados.

31
4.2 Preparação prévia das matérias-primas
Foram selecionadas como matérias-primas uma argila oriunda de uma cerâmica da
cidade de Candelária, conforme a Figura 7, e o resíduo industrial pó de fumo proveniente da
indústria fumageira da cidade de Santa Cruz do Sul, conforme a Figura 8.
Figura 7 - Argila.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.
Figura 8 - Pó de fumo.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.

32
Após coletadas, as amostras das matérias-primas selecionadas foram encaminhadas ao
Laboratório de Processo Cerâmico da Universidade de Santa Cruz do Sul (UNISC), onde
foram preparadas para os posteriores procedimentos de caracterização, conformação,
processamento de secagem e queima, e ensaios tecnológicos e ambientais.
No laboratório as amostras de argila e de resíduo foram secas em temperatura ambiente
por pelo menos 24h e, após respeitado esse período, foram secas em estufa a 110 ºC ± 5 ºC,
por um período de 24h.
Após terem sido devidamente secas, as amostras foram cominuídas em moinho de
bolas, conforme exemplifica a Figura 9. A massa fixa de bolas presente no moinho para
efetuar a moagem foi equivalente a 150g para cada 500g de material a ser cominuido. O
material foi moído durante longos períodos que variaram entre 2 a 3h, até que apresentassem
granulometria satisfatória para proceder o peneiramento.
Figura 9 - Moinho de bolas.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.
Após a etapa de moagem, as matérias-primas foram submetidas ao processo de
peneiramento sob agitação em uma estrutura vibratória com o objetivo de agitar o material e
forçar sua passagem pela peneira, como nos mostra a Figura 10. As amostras foram
submetidas a peneiramento em peneira ABNT 80 # (abertura de180 µm), até ser 100%
passante.

33
Figura 10 - Agitador de peneiras.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.
4.3 Caracterização das matérias-primas
Após terem sido preparadas, sendo submetidas a secagem, moagem e peneiramento na
estrutura disponível no Laboratório de Processo Cerâmico da UNISC, as matérias-primas em
quantidades suficiente para produção dos corpos de prova e demais caracterizações
necessárias, foram encaminhadas ao Laboratório de Materiais Cerâmicos (LACER) junto ao
Departamento de Materiais (DEMAT) da Escola de Engenharia da Universidade Federal do
Rio Grande do Sul (UFRGS) para a produção dos corpos cerâmicos e demais caracterizações,
cujo detalhamento encontra-se na Tabela 2.
Tabela 2 - Ensaios para caracterização das matérias-primas.
Ensaio/Análise Finalidade Condição Quantia
Difração a laser Composição física (granulometria) ABNT 325 # 5g
Fluorescência de raios-X Composição química (perda ao fogo) ABNT 325 # 4g
Difração raios-X Composição mineralógica (fases da argila) ABNT 325 # 5g
Foram encaminhados ao LACER o equivalente a 10 kg de argila e 3 kg de pó de fumo
devidamente secos, moídos e peneirados, para proceder as etapas de caracterização das
matérias-primas e conformação de corpos de prova.

34
4.3.1 Propriedades físicas
A análise granulométrica das matérias-primas utilizadas foi realizada após moagem e
peneiramento em ABNT 325 #, utilizando o método de difração a laser no equipamento
Particle Size Distribution Cilas 1180 I.
4.3.2 Composição química
A análise química das matérias-primas utilizadas foi realizada após moagem e
peneiramento em ABNT 325 #, utilizando o método de fluorescência de raios X no
equipamento Shimadzu Sequential X-ray Fluorescence Spctrometer.
4.3.3 Composição mineralógica
A análise de composição mineralógica das matérias-primas foi realizada através do
método de difração de raios X para determinar as fases presentes na argila. As medidas foram
feitas utilizando o método do pó para preparação das amostras em peneira ABNT 325 #. Para
a análise mineralógica foi utilizado o equipamento Philips, modelo X’Pert MPD.
4.4 Formulações e conformação dos corpos de prova
Para a verificação da influência da adição do resíduo industrial nas propriedades
tecnológicas e ambientais dos corpos de prova cerâmicos foram desenvolvidas as formulações
indicadas na Tabela 3.

35
Tabela 3 - Amostras formuladas para o estudo.
AMOSTRA ARGILA (%) em massa RESÍDUO (%) em massa QUEIMA
A 100 0 950 ºC
B 97 3 950 ºC
C 95 5 950 ºC
D 90 10 950 ºC
E 100 0 1050 ºC
F 97 3 1050 ºC
G 95 5 1050 ºC
H 90 10 1050 ºC
I 100 0 1150 ºC
J 97 3 1150 ºC
K 95 5 1150 ºC
L 90 10 1150 ºC
Em todas as formulações estudadas a argila foi mantida como base para a obtenção de
produtos cerâmicos. Não foi obtida uma amostra com 100% de resíduo para comparações
devido à inviabilidade dessa proposta, visto que o pó de fumo é um material orgânico e é
calcinado totalmente nas temperaturas utilizadas.
Após a preparação e dosagem das matérias-primas, conforme as formulações
estipuladas, as amostras foram misturadas e homogeneizadas a seco em moinho planetário.
Foi adicionado um percentual de água em torno de 5%, conferindo ligeira umidade às
amostras formuladas, evitando dessa maneira perdas das amostras na forma de pós durante a
conformação. Após isso, as amostras foram granuladas por peneiramento, utilizando para isso
uma peneira ABNT 20 # (abertura de 850 µm) e um pincel para induzir a passagem da massa
pela peneira selecionada.
O método de conformação adotado foi a prensagem uniaxial com pressão de 40 MPa
na prensa hidráulica apontada na Figura 11.

36
Figura 11 - Prensa utilizada no estudo.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.
Os corpos de prova, indicados na Figura 12, foram obtidos nas dimensões de uma
matriz com medidas de 20 x 60 mm 2 (largura x comprimento), sendo que a espessura foi
variável conforme as amostras apresentavam maior ou menor teor de resíduos em sua
composição. O tempo de prensagem foi fixado em 15 segundos para cada corpo de prova.
Figura 12 - Corpos de prova após conformação por prensagem.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.
Após a etapa de conformação, os corpos de prova tiveram suas medidas de largura,
espessura e comprimento averiguadas com paquímetro digital, bem como o peso verificado
em uma balança analítica e marcados para posterior controle de propriedades.

37
4.5 Secagem e queima
Mesmo com percentual de umidade baixo, após conformadas por prensagem, as
amostras foram submetidas à secagem em temperatura ambiente pelo período de 24h, e após,
por mais 24h em estufa com temperatura de 110 ºC ± 5 ºC.
Após a etapa de secagem os corpos de prova foram novamente medidos e pesados para
avaliar a retração de secagem e demais propriedades.
Respeitada a etapa de secagem, as amostras foram acondicionadas em placas de
refratário contendo alumina, conforme mostra a Figura 13 e posteriormente conduzidas a
queima em forno elétrico. A etapa de queima ocorreu em três diferentes temperaturas (950,
1050 e 1150 ºC) com taxa de aquecimento de 150 ºC/h e patamar de queima de 8h.
Figura 13 - Corpos de prova em placa refratária contendo alumina.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.
Após o processo de queima e resfriamento, os corpos de prova tiveram novamente suas
medidas de largura, espessura e comprimento verificadas. Após esse processo, além do peso
seco de cada corpo de prova, foram verificados o peso úmido (após permanecer 24h imerso
em água destilada) e o peso imerso quando imerso em água.
4.6 Caracterização dos corpos cerâmicos
Após realizadas as etapas de conformação, secagem e queima, os corpos cerâmicos
obtidos foram caracterizados conforme seu comportamento tecnológico e ambiental. Para isso
foram desenvolvidos ensaios físicos (retração linear, absorção de água e porosidade),

38
mecânicos (resistência mecânica a flexão em quatro pontos) e ambientais (lixiviação e
solubilização) dos corpos de prova originados.
4.6.1 Propriedades fìsicas
Absorção de água: ASTM C – 373/94-88
A absorção de água representa o aumento de peso do material úmido em relação ao
seco. Este parâmetro pode ser avaliado através da relação entre os pesos seco e úmido dos
corpos cerâmicos. A obtenção do peso úmido requer a imersão dos corpos cerâmicos em água
por, no mínimo, 24h. O peso úmido é determinado após a retirada da água superficial do
corpo-de-prova. A absorção de água foi determinada através da Equação 1.
AA
M
M
M
u
i
s
*100
(Equação 1)
Onde:
AA = absorção de água (%);
Mu = massa do corpo cerâmico saturado com água (g);
Ms = massa do corpo cerâmico após secagem (g); e
Mi = massa do corpo cerâmico imerso em água (g).
Retração linear: ASTM C – 210/95
A retração linear de queima é obtida de acordo com a Equação 2, que relaciona as
dimensões dos corpos cerâmicos após a secagem e após a queima.
RLQ
L
s
L
s
L
q
*100
(Equação 2)
Onde:
RLQ = retração linear de queima (%);
Lq = comprimento do corpo cerâmico após queima (mm); e

39
Ls = comprimento do corpo cerâmico após secagem (mm).
Porosidade aparente: ASTM C – 373/94-88
Para realizar o ensaio de porosidade aparente, os corpos cerâmicos tem seus pesos
aferidos após secagem e queima. Para complementar o ensaio, é necessário conhecer os pesos
dos corpos cerâmicos úmidos, isto é, após 24h de saturação em água e também do corpo
cerâmico quando imerso em água. Conhecidas essas incógnitas, aplica-se a Equação 3.
PA
M
M
u
u
M
M
s
i
*100
(Equação 3)
Onde:
PA = porosidade aparente (%);
Mu = massa do corpo cerâmico saturado com água (g);
Ms = massa do corpo cerâmico após secagem (g); e
Mi = massa do corpo cerâmico imerso em água (g).
4.6.2 Propriedades mecânicas
Resistência mecânica à flexão a quatro pontos: ASTM C – 133/97
A resistência mecânica é determinada em relação à oposição oferecida pelo corpo de
prova quando flexionado a quatro pontos. O ensaio foi realizado em uma máquina universal
de ensaios marca ATS modelo 1105 C, com célula de carga de 50 kN, velocidade de ensaio de
0,5 mm/min, no sentido de compressão e início do ensaio em 2N. Somente os corpos
cerâmicos que foram submetidos ao processo de queima passaram por esse ensaio, não tendo
sido avaliada a resistência mecânica a verde.
A caracterização quanto à resistência mecânica por flexão a quatro pontos, é realizada
conforme esquema indicado na Figura 14, onde a distância l corresponde a 15 mm e a
distância L corresponde a 30 mm.

40
Figura 14 - Representação para ensaio de resistência mecânica à flexão a quatro pontos.
Fonte: Adaptado de TELOEKEN (2010).
Conhecendo as incógnitas b, d, l e L, a resistência de cada corpo cerâmico é calculada
conforme a Equação 4, que relaciona os parâmetros empregados no cálculo da resistência
mecânica a flexão a quatro pontos.
TRF
3. P.
L l
2
2. b. h
(Equação 4)
Onde:
TRF = tensão de ruptura à flexão (MPa);
P = carga de ruptura após secagem (N);
(L - l )= diferença entre as distâncias dos apoios do corpo-de-prova (mm);
b = largura do corpo cerâmico (mm); e
h = altura do corpo cerâmico, (mm).
4.6.3 Caracterização ambiental
A caracterização ambiental do aspecto da incorporação de diferentes teores de pó de
fumo em material cerâmico, para a eventual aplicação na indústria cerâmica, foi avaliado em
função dos ensaios de lixiviação e solubilização.
Esses ensaios têm por objetivo avaliar o potencial de inertização do resíduo industrial
em questão dentro da estrutura cerâmica. Isso é verificado pela presença dos elementos
indicados na NBR 10004/2004 através de análises químicas dos extratos de lixiviado e

41
solubilizado das diferentes amostras estudadas, considerando o teor de resíduo presente em
cada amostra bem como a temperatura e patamar adotados no processo de queima.
Lixiviação: NBR 10005
O ensaio ambiental de lixiviação é realizado conforme a NBR 10005 para
procedimento de obtenção de extrato de lixiviado de resíduos sólidos, que fixa os requisitos
exigíveis para diferenciar os resíduos classificados pela ABNT NBR 10004 como Classe I –
perigosos e Classe II – não perigosos.
Para execução desse ensaio são observadas as definições e requisitos constantes na
NBR 10005, sendo seguidos conforme especificado na norma ou adaptados quando possível e
viável, sem apresentar interferência na interpretação de resultados.
A realização do ensaio de lixiviação consiste em determinar a capacidade de
transferência de substâncias orgânicas e inorgânicas presentes no resíduo sólido, e que
teoricamente seriam inertizadas na estrutura cerâmica, para o meio líquido extrator,
classificando o extrato de lixiviado conforme os parâmatros estipulados para a presença de
cada elemento químico referenciado pela norma.
Para o ensaio de lixiviação os corpos cerâmicos foram seccionados após a etapa de
secagem, conforme a Figura 15, na forma de cubos para atender ao que dita a NBR 10005,
garantindo que as amostras tenham tamanho inferior a peneira de malha 9,5 mm.
Figura 15 - Seccionamento dos corpos de prova.
Fonte: Registro fotográfico do autor, 2011.
Depois de seccionados, secos e queimados, uma parcela dos corpos de prova é
utilizada para efetuar as determinações preliminares constantes na norma. Com uma amostra

42
de 5g determina-se qual a solução de extração a ser utilizada como meio extrator. Essa
solução é determinada em função do pH apresentado pela solução originada através do ensaio
preliminar com os 5g de amostra.
Após determinada a solução de extração, realiza-se o preparo da solução que servirá de
meio extrator para o ensaio de lixiviação. Definidos os reagentes a serem empregados no
preparo da solução de extração, procede-se a formulação da mesma,
Para cada amostra de 50g de material a ser lixiviado é necessário o preparo de 1 litro
de solução de extração. Depois de proceder o preparo da solução em quantidade suficiente
para as amostras em questão, realiza-se o ensaio sob agitação pelo período de 18h ± 2h.
Obedecido ao período de tempo estipulado pela norma, retiram-se os frascos contendo
as soluções de extração e procede-se a filtragem do extrato lixiviado em um sistema com
bomba de vácuo, com membrana filtrante de 0,8 µm de porosidade.
Depois de filtrado, os extratos de lixiviado são encaminhados para análise química por
absorção atômica a fim de determinar a concentração dos elementos presentes no extrato de
lixiviado de resíduos sólidos e compatível com o constante no anexo F da ABNT NBR
10004/2004.
Solubilização: NBR 10006
O ensaio ambiental de solubilizaçãoo é realizado conforme a NBR 10006 para
procedimento de obtenção de extrato de solubilizado de resíduos sólidos, que fixa os
requisitos exigíveis para diferenciar os resíduos classificados pela ABNT NBR 10004/2004
como Classe II A – não inertes e Classe II B – inertes.
Para execução desse ensaio são observadas as definições e requisitos constantes na
NBR 10006, sendo seguidos conforme especificado na norma ou adaptados quando possível e
viável, sem apresentar interferência na interpretação de resultados.
Nesse ensaio é utilizada água deionizada, sem correção do pH, obedecendo a razão
líquido/sólido igual a quatro.
A exemplo do ensaio de lixiviação, as amostras utilizadas para o ensaio de
solubilização devem apresentar diâmetro ≤ 9,5 mm. Nesse ensaio foi utilizada uma amostra
representativa de 125g de material para 500mL de água.
Uma vez determinados os valores, as amostras foram acondicionadas em frascos com
capacidade de 1 litro e agitadas constantemente durante o período de 5 minutos.
Depois de agitar as amostras pelo período necessário, os frascos foram selados com
filme plástico e permaneceram em repouso pelo período de 7 dias.

43
Após o período estipulado pela norma, a fase sólida do solubilizado é separada da
líquida pelo processo de filtração utilizando membrana filtrante com porosidade de 0,45 µm.
A fase líquida é então enviada para análise química por absorção atômica,
determinando a concentração dos elementos presentes no extrato de solubilizado de resíduos
sólidos e compatível com o constante no anexo G da ABNT NBR 10004/2004.

44
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A seguir, são apresentados os resultados obtidos em relação aos objetivos propostos,
referentes à caracterização física, química e mineralógica das matérias-primas utilizadas no
trabalho, à caracterização tecnológica dos corpos de prova considerando as propriedades
físicas e mecânicas e, também, a viabilidade ambiental dos mesmos em função dos resultados
obtidos após os ensaios de lixiviação e solubilização.
5.1 Caracterização das matérias-primas
5.1.1 Propriedades físicas
A seguir, nas Figuras 16 e 17, apresentam-se os resultados da análise granulométrica
por difração a laser da argila e do pó de fumo respectivamente. Pode-se observar que a argila
apresenta granulometria bastante dispersa, ou seja, com o diâmetro variando em ampla faixa
de tamanhos de partícula, enquanto o pó de fumo apresenta comportamento menos disperso.
Figura 16 - Análise granulométrica por difração a laser da argila após moagem.

45
Figura 17 - Análise granulométrica por difração a laser do pó de fumo após moagem.
A Tabela 3 apresenta o resultado dos dados de distribuição granulométrica da argila e
do pó de fumo utilizados como matérias-primas nesse trabalho. D 10 , D 50 e D 90 são
percentagens (10, 50 e 90%) nas quais as partículas encontram-se abaixo do especificado.
Tabela 4 - Valores representativos da análise granulométrica da argila e do resíduo.
Matéria-prima D 10 (µm) D 50 (µm) D 90 (µm) D médio (µm)
Argila 1,07 7,48 23,1 10,07
Pó de fumo 9,25 31,16 51,81 31,2
Observa-se que os diâmetros médios apresentam valores relativamente dispersos,
sendo que o diâmetro médio das partículas de pó de fumo é superior a granulometria média da
argila. Esse fator pode dificultar a obtenção de corpos de prova homogêneos, facilitando o
surgimento de trincas o que afeta diretamente o desempenho de resistência mecânica do
material obtido a partir de resíduo industrial como agregado em um material cerâmico.

46
5.1.2 Composição química
A composição química da argila e do pó de fumo, em óxidos, através do ensaio de
fluorescência é apresentada na Tabela 5.
Tabela 5 - Composição química das matérias-primas.
Composto Pó de fumo (%) Argila (%)
SiO 2 32,77 44,23
CaO 0,05 15,74
Al2O 3 9,7 8,02
K 2 O 0,38 7,44
Fe 2 O 3 1,86 6,42
P 2 O 5 0,01 2,08
SO 3 - 1,98
Cl - 1,49
TiO 2 0,35 1,33
MgO 0,24 1,11
MnO 0,01 0,41
ZrO 2 0,03 0,13
Na 2 O - 0,08
SrO - 0,07
ZnO - 0,03
Rb 2 O 0,0041 0,02
Y 2 O 3 0,0019 -
Perda ao Fogo 54,54 9,34
Conforme indicado na Tabela 5, a argila é constituída basicamente por sílica (44,23 %
de SiO 2 ), cal (15,74% de CaO), alumina (8,02% de Al 2 O 3 ), potássio (7,44% de K 2 O) e ferro
(6,42% de Fe 2 O 3 ). Apresenta ainda, de forma menos significativa em sua composição, fósforo,
enxofre, cloro, titânio, magnésio e manganês.
Conforme Souza Santos (1975) apud Figueiredo (2008), a argila utilizada nesse estudo
encontra percentuais de SiO 2 , Fe 2 O 3 e Al 2 O 3 nas faixas de concentração que a caracterizam
como sendo uma típica cerâmica vermelha: SiO 2 (43,2 a 77,6%), Fe 2 O 3 (1,36 a 9,6%) e Al 2 O 3
(9,9 a 38%).
O resíduo industrial pó de fumo apresenta elevada perda ao fogo (54,54%), sendo
composto basicamente por sílica (32,77%), alumina (9,7%) e ferro (1,86%). Segundo Macedo

47
(2007) estes resultados podem ser obtidos em amostras de pó de fumo retiradas das partes
inferiores do pé de tabaco, onde geralmente as folhas apresentam maior concentração de sílica
devido a proximidade com o solo.
5.1.3 Composição mineralógica
Uma análise mineralógica representativa das fases formadas para a argila e o pó de
fumo foi realizada a fim de verificar os argilominerais presentes nas argilas.
Para a amostra de argila foram verificadas as presenças dos picos referentes aos planos
cristalinos das fases mineralógicas quartzo e caolinita.
Para a amostra de pó de fumo foram verificadas as presenças dos picos referentes aos
planos cristalinos das fases mineralógicas quartzo e silicato de alumínio.
5.2 Caracterização dos corpos cerâmicos
Os resultados expostos nos gráficos são as médias obtidas a partir das medidas
realizadas considerando-se em um total de 10 corpos de prova. Os valores de desvio padrão
das médias consideradas encontram-se no Anexo I.
5.2.1 Propriedades físicas
Retração linear:
A retração linear constitui-se numa importante propriedade física usada para determinar
e controlar as dimensões do produto cerâmico final, além de estar relacionada ao grau de
sinterização do material (VIANA et al., 2010). O gráfico da Figura 18 apresenta os resultados
de retração linear em função da temperatura de queima para os corpos cerâmicos estudados.

Retração Linear (%)
48
100%A 0%R 97%A 3%R 95%A 5%R 90%A 10%R
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
900 950 1000 1050 1100 1150 1200
Temperatura (ºC)
Figura 18 - Retração linear em função da temperatura de queima.
De um modo geral, percebe-se o aumento da retração linear em função do aumento da
temperatura utilizada na queima, tanto para a formulação composta apenas de argila como
para as formulações contendo percentuais de pó de fumo como agregado.
Nos corpos cerâmicos com adição de resíduo em teor de 5%, observa-se um
comportamento linear relacionado às temperaturas de queima versus retração linear. A
formulação contendo 10% de resíduo apresentou elevação da retração com a elevação das
temperaturas utilizadas.
Nos corpos cerâmicos sem a incorporação de resíduos a retração linear foi mais elevada
para a temperatura de 1050 ºC, tendo um relativo decréscimo quando queimados a 1150 ºC.
Para as amostras com 3% de resíduo, também observou-se esse comportamento, maior
retração na temperatura de 1050 ºC com ligeira queda para o parâmetro na temperatura de
1150 ºC.
Conforme Dondi (2003) apud Viana et al. (2010), os valores de retração linear obtido no
presente trabalho para as diferentes formulações estudadas estão compreendidos na faixa
apropriada para fabricação de produtos de cerâmica vermelha para construção civil. Com
percentuais de retração variando no intervalo de ≈ 1 até 3,5%, os corpos cerâmicos
apresentam boa estabilidade dimensional.
Além disso, a elevação das temperaturas de queima utilizadas convergindo para o
aumento da retração linear contribui para maior densificação, redução de volume e diminuição

AA em 24h (%)
49
da porosidade, com a difusão como processo predominante (RANDALL, 1991 apud
TELOEKEN, 2010).
Absorção de água em 24h:
O gráfico da Figura 19 expõe os resultados para o parâmetro absorção de água em 24h.
100%A 0%R 97%A 3%R 95%A 5%R 90%A 10%R
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
900 950 1000 1050 1100 1150 1200
Temperatura (ºC)
Figura 19 - Absorção de água após 24h em função da temperatura de queima.
Analisando os dados expostos, percebe-se redução da absorção com o aumento da
temperatura de queima. Isto pode ser atribuído à granulometria extremamente baixa da argila
(D médio = 10,07µm), o que contribui para uma reatividade muito mais eficiente durante as
reações de sinterização, conforme indicado na literatura (ANDRADE et al., 2005).
Para a temperatura de 1050 ºC a redução desse parâmetro apresentou-se mais nítida,
isso pode indicar que nessa temperatura, muito provavelmente, tenha se iniciado a formação
de uma massa vítrea, contribuindo para a redução da porosidade inerente a este tipo de
processamento respondendo pela menor absorção de água.
No entanto, com temperatura de queima de 1150 ºC, os corpos cerâmicos sem adição de
resíduos, bem como os corpos com adição de 10% de resíduo apresentaram maior tendência
em absorver água. Já os materiais contendo 3% e 5% de resíduo apresentaram comportamento

Porosidade Aparente (%)
50
linear, tendo reduzida sua capacidade de absorção de água conforme o aumento da
temperatura de queima.
Porosidade aparente:
No gráfico da Figura 20 encontram-se expostos os resultados para porosidade aparente.
100%A 0%R 97%A 3%R 95%A 5%R 90%A 10%R
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
900 950 1000 1050 1100 1150 1200
Temperatura (ºC)
Figura 20 - Porosidade aparente em função da temperatura de queima.
Um corpo qualquer que apresente poros abertos em sua estrutura, quando em contato
com água tende a absorvê-la. O volume de água absorvido em função do tempo de contato é
praticamente igual ao volume de poros abertos do corpo. A quantidade de poros presente em
um corpo cerâmico é um bom indicativo da eficiência do processo de sinterização, visto que
quando bem sinterizados apresentam quantidade mínima de poros acusando queima ideal
(SENAI, 2007).
A diminuição da porosidade aparente pode estar associada, segundo Bragança (2002)
apud Silva (2010), ao processo de sinterização via fase vítrea, devido ao aumento de sua
densificação. Conforme o gráfico indica, nas maiores temperaturas de queima (1050 e 1150
ºC) a porosidade apresenta tendência de redução. Esse comportamento pode, também, estar
correlacionado com uma melhor distribuição granulométrica ocasionada pela adição de uma
fração mais grosseira de resíduo, visto que, nas amostras contendo maiores teores de resíduo
agregado (5 e 10%), os valores médios de porosidade aparente apresentados são menores.

Resistência Mecânica (MPa)
51
5.2.2 Resistência mecânica
Resistência mecânica a flexão a quatro pontos:
No gráfico da Figura 21, se encontram detalhados os valores obtidos para resistência
mecânica a flexão a quatro pontos.
100%A 0%R 97%A 3%R 95%A 5%R 90%A 10%R
7
6
5
4
3
2
1
0
900 950 1000 1050 1100 1150 1200
Temperatura (ºC)
Figura 21 - Resistência mecânica em função da temperatura de queima.
O aumento da resistência mecânica está diretamente relacionado à temperatura de
queima, pois o aumento da mesma proporciona ao material maior densificação (SILVA, 2010)
Os corpos cerâmicos contendo resíduo apresentam menor resistência mecânica quando
comparados ao corpo cerâmico contendo apenas argila quando queimadas a 950 ºC e 1050 ºC.
Esse comportamento não se repete quando os corpos cerâmicos são submetidos à temperatura
de queima de 1150 ºC, na qual as amostras contendo 3% e 5% de resíduos apresentam
resistência mecânica superior a amostra contendo apenas argila, que por sua vez, apresenta
resistência mecânica muito próxima a amostra contendo 10% de resíduo em sua composição.
Esse acréscimo na resistência está previsto na literatura para pequenos teores (3% e
5%) de resíduo agregados, visto que obtém-se melhor grau de compactação dos corpos
cerâmicos no processo de conformação, melhorando suas propriedades após a queima.

52
(OKONGWU, 1988 apud SILVA, 2010). Já o excesso de resíduo agregado (10%) promove a
formação de pequenas bolsas dentro da microestrutura do corpo cerâmico quando
conformado, e após a queima, isso resulta em microtrincas que são falhas na estrutura do
corpo conformado mais sujeitas ao rompimento durante os ensaios (MONTEIRO, 2005 apud
SILVA, 2010).
Segundo Carty (2008) apud Teloeken (2010), a porosidade possui influência marcante
sobre a resistência mecânica de materiais cerâmicos, uma vez que o poro é um concentrador
de tensões, causando maiores defeitos na microestrutura quando os corpos cerâmicos
apresentam maior porosidade. Esse comportamento é observado para as amostras avaliadas no
presente estudo, visto que as temperaturas de queima que conferiram menor porosidade aos
materiais foram as mesmas que apresentaram melhor resposta quando submetidas ao ensaio
mecânico.
5.2.3 Ensaios ambientais
Lixiviação:
Dentro das determinações preliminares exigidas pela NBR 10005, foi realizado o
ensaio para determinação da solução de extração. Nesse ensaio todas as amostras em questão
apresentaram pH inferior a 5. Em virtude disso utilizou-se a solução de extração número 1,
composta por 5,7 mL de acético glacial, 64,3 mL de NaOH e água destilada, desionizada e
isenta de orgânicos para lixiviação de voláteis e não-volatéis, sendo que o pH dessa solução
encontrou-se dentro da faixa estipulada pela NBR de 4,93 ± 0,05.
De acordo com o constante no anexo F da NBR 10004, o resíduo industrial utilizado
no estudo em questão não apresentou concentração dos elementos que a NBR considera para
classificar os extratos de lixiviado como classe I – perigosos ou classe II – não perigosos.
Dessa forma, podemos afirmar que o extrato de lixiviado obtido nesse ensaio, pelo fato
da ausência de elementos dentro do limite estipulado pela norma, classificaria o extrato como
classe II – não perigoso.
Solubilização:
Seguiram-se as exigências da NBR 10006 para o procedimento de obtenção de extrato
de solubilizado, conforme Figura 22, onde observa-se as amostras preparadas após o período
de 5 minutos de agitação conforme estipulado pela norma.

53
Figura 22 – Amostras preparadas para solubilização.
Após a execução desse ensaio foram analisados os extratos de solubilizado das
amostras conforme exposto na Tabela 6.
Tabela 6 - Resultados para o ensaio de solubilização.
SOLUBILIZAÇÃO
FORMULAÇÃO QUEIMA Al < 0,2 mg/L* Fe < 0,3 mg/L* Mn < 0,1 mg/L*
100%A 0%R 950 ºC 2,07 0,1 0,13
90%A 10%R 950 ºC 0,71 0,06 0,04
90%A 10%R 1050 ºC < 0,01 < 0,02 < 0,02
90%A 10%R 1150 ºC 0,31 < 0,02 < 0,02
* Limites estabelecidos conforme anexo G da ABNT 2004 NBR 10006.
Conforme a Tabela 6, as amostras processadas na temperatura de 950 ºC, sem adição
de resíduo e com teor de resíduo igual a 10% apresentaram valores de concentração para Al
(2,07 e 0,71 mg/L) que extrapolaram o limite estabelecido pelo anexo G da NBR 10004, que
dispõe sobre os limites máximos de concentração no extrato de solubilizado. Ainda para
amostra sem adição de resíduo em sua composição foi observado um valor acima do

54
permitido pela norma para concentração de Mn (0,13 mg/L). Dessa forma o extrato dessas
duas formulações processadas a 950 ºC fica classificado como cClasse II A - não inertes, em
função da presença desses elementos nas referidas concentrações.
Para as amostras contendo 10% de resíduo em sua composição e processadas a
temperatura de 1150 ºC, a concentração do elemento Al (0,31 mg/L) no extrato de
solubilizado classifica-o como classe II A - não inerte.
Já para as amostras contendo 10% de resíduo em sua composição e processadas na
temperatura de 1050 ºC, nenhum elemento presente extrapolou os limites impostos pela NBR
10004, sendo assim classificado como resíduo classe II B - inerte.

55
6 CONCLUSÕES
A realização da presente pesquisa permitiu concluir que:
Em relação às propriedades tecnológicas dos corpos de prova contendo resíduo
industrial como material agregado, verificou-se que a utilização de pó de fumo como material
agregado a massa cerâmica possibilitou a conformação e o processamento de corpos
cerâmicos com propriedades interessantes para aplicação industrial.
Após caracterização dos corpos de prova obtidos com adição de resíduos em diferentes
teores e submetidos a diferentes temperaturas de queima, esses apresentaram propriedades
físicas e mecânicas, como a absorção de água e resistência a flexão, dentro das normas
técnicas existentes. Para os parâmetros citados anteriormente, as normas para a fabricação de
tijolos e blocos cerâmicos exigem valores de absorção de água entre encontram-se entre 8 e
18%, já para resistência mecânica estão divididos em classes, sendo o valor mínimo
apresentado de 1MPa.
De uma forma geral, sintetizando os resultados dos ensaios físicos-mecânicos obtidos,
pode-se afirmar que a absorção de água e a porosidade aparente diminuem com o aumento da
temperatura de queima, enquanto que a retração linear aumenta com a elevação da
temperatura de queima.
Em relação às propriedades ambientais dos corpos de prova contendo resíduo
industrial como material agregado, os corpos de prova contendo resíduo industrial em teores
de 10% e processados nas temperaturas de 950 e 1150 ºC, quando submetidos ao ensaio de
solubilização acabaram classificados como classe II A - não inertes, o que indica a não
imobilização do resíduo dentro da estrutura cerâmica.
Entretanto, os corpos cerâmicos contendo 10% de resíduo e processados na
temperatura de 1050 ºC, apresentaram-se como classe II B - inertes, indicando boa
imobilização dos agentes contaminantes em sua estrutura, o que viabiliza sua utilização como
matéria-prima para a produção de produtos cerâmicos tradicionais.
De qualquer forma, a viabilização do emprego do resíduo industrial pó de fumo como
material agregado em produtos cerâmicos é viável, desde que respeitados os teores de
concentração, bem como a temperatura de queima adequada para promover a inertização dos
elementos perigosos dentro da estrutura cerâmica.
Para execução do presente trabalho, desde sua concepção até os resultados atingidos,
foram enfrentadas algumas limitações de caráter técnico. Deste modo, valores descritos em

56
determinados ensaios podem apresentar discrepância se replicados, mesmo utilizando
matérias-primas oriundas de uma mesma fonte.
Destacar-se-iam como fatores limitantes:
I) Aleatoriedade da argila utilizada na obtenção dos corpos de prova, sendo coletada de
uma jazida pertencente a uma empresa cerâmica da região de Candelária que pode apresentar
variações em suas características (químicas e mineralógicas) quando da necessidade de uma
nova amostragem;
II) Aleatoriedade do resíduo utilizado no estudo, uma vez que o pó de fumo
empregado na obtenção dos corpos de prova foi fornecido por uma indústria geradora, e uma
nova amostragem pode fornecer resíduo com características (químicas e mineralógicas)
diferentes;
III) Utilização do processo de conformação por prensagem, sendo que industrialmente
adota-se o processo de conformação por extrusão para a produção de blocos e tijolos
cerâmicos. Essa diferença no método de conformação pode influenciar nos resultados
alcançados nessa pesquisa, vindo a alterar o comportamento físico-mecânico e ambiental do
material cerâmico contendo resíduo industrial como agregado, quando do interesse em aplicálos
a nível industrial; e
IV) Utilização do processo de queima em forno elétrico, sendo que, na indústria adotase
o processo de queima em forno túnel, o qual apresenta diferentes taxas de aquecimento e
patamares de queima. Esse fator também pode influenciar o comportamento físico-mecânico e
ambiental do material cerâmico contendo resíduo industrial como agregado obtido nessa
pesquisa.

57
7 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Em função da realização do presente estudo, sugere-se que novas pesquisas possam ser
realizadas tendo como foco:
I) Avaliar o comportamento físico-mecânico e ambiental de material cerâmico
contendo pó de fumo como material agregado através da conformação de corpos de prova
pelo processo de extrusão;
II) Avaliar o comportamento físico-mecânico e ambiental de material cerâmico
contendo pó de fumo como material agregado, promovendo a etapa de queima em forno túnel
industrial; e
III) Avaliar o comportamento físico-mecânico e ambiental de material cerâmico
contendo diferentes teores de pó de fumo como material agregado, ou ainda, avaliar o
comportamento de corpos de prova obtidos a partir da incorporação de outros resíduos
industriais ou urbanos como lodos de estações de tratamento (urbanos e industriais), areia de
fundição, resíduos das atividades de marmoarias, chamote da própria indústria cerâmica,
materiais orgânicos (casca de arroz, torta de girassol após produção do biodiesel, canola, etc.)
e demais resíduos que apresentarem potencial de utilização.
Essas sugestões aparecem de forma a complementar os resultados do presente trabalho
viabilizando a real aplicação do resíduo industrial pó de fumo como matéria-prima na
obtenção de produtos cerâmicos, bem como, de outros resíduos.
Ainda destacaria que demais estudos realizados na linha de pesquisa reciclagem,
tratamento e disposição de resíduos sólidos, visando incorporação de resíduos em material
cerâmico são determinantes na geração de novos conhecimentos que venham a auxiliar os
profissionais da área da engenharia e tecnologia na resolução de problemas de cunho
ambiental.

58
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANDRADE, P. M., NETO, H. S. N., MONTEIRO, S. N., VIEIRA, C. M. F. Efeito da adição
de fonolito na sinterização de argila caulinítica. Cerâmica, n.51, p.361-370. 2005.
ARRUDA, R. O processo produtivo e a qualidade do produto cerâmico estrutural. In: II
CONGRESSO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DA REDE NORTE NORDESTE DE
EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA. João Pessoa – PB, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 10004: Resíduos
sólidos – classificação. Rio de Janeiro, 2004a.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 10005: Lixiviação
de resíduos – procedimento. Rio de Janeiro, 2004b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 10006:
Solubilização de resíduos – procedimento. Rio de Janeiro, 2004c.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) ASTM C- 373/94-88 -
Test method for water absortion, bulk density, apparent porosity, and apparent specific gravity
of fired whiteware products.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) ASTM C- 210/95 - Test
method for reheat change of insulating firebrick.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) ASTM C - 133/97 -
American society for testing and materials: Test method for cold crushing strength and
modulus of rupture of refractories.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 9601: telha
cerâmica de capa e canal, Rio de Janeiro, 1986.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 8947: determinação
da massa e da absorção de água, Rio de Janeiro, 1992.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 13817 -placas
cerâmicas revestimento - classificação, Rio de Janeiro, 1997.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 13818 - placas
cerâmicas para revestimento - Especificação e métodos de ensaios, Rio de Janeiro, 1997.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 7171: bloco
cerâmico para alvenaria, Rio de Janeiro, 1992.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 7172: telha
cerâmica tipo francesa, Rio de Janeiro, 1987.

59
BEALL, C. Masonry design and detailing for architects, engineers and contractors. New
York: McGraw-Hill, 1997. 612 p.
BOCCACCINI, A.R.; BÜCKER, M.; BOSSER, L. MARZALEK, K. Glass matrix composites
from coal fly ash and waste glass. Journal of the European Ceramic Society, Amsterdam,
v.17, p.39-45, 1997.
CALLISTER, W. D. Materials Science and Engineering – An Introduction. John Wiley &
Sons. Editora - LTC , 5. ed., p. 266-307, 2002.
COMPANHIA DE TECNLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL (CETESB). Guia
técnico ambiental da indústria de cerâmica e de revestimento: Série P + L. Governo do Estado
de São Paulo, Secretaria do Meio Ambiente. São Paulo, 2008.
DOMENECH, X. Química Ambiental – El Impacto Ambiental de los Residuos. 2ªed., Madri,
Miraguano Ediciones, 254p., 1993.
DOMÍNGUEZ, E.A.; ULLMANN, R. “Ecological bricks” made with clay and steel dust
pollutants. Applied Clay Science. Amsterdam, v.11, n.2-4, p.237-249, 1996.
ELWAN, M.M.; HASSAN, M.S. Recycling of some Egyptian industrial solid wastes in clay
bricks. Industrial Ceramics, Faenza, v.18, n.1, p.1-6, 1998.
EROL, M.; GENÇ, A.; ÖVECOGLU, M.L.; YÜCELEN, E.; KÚCÜKBAYARAK, S.;
TAPTIK, Y. Characterization of a glass-ceramic produced from thermal power plant fly ash.
Journal of the European Ceramic Society, Amsterdam, v.20, p.2209-2214, 2000.
FIGUEIREDO, S. C. Estudo exploratório de incorporação da lama de filtros rotativos a
vácuo (LFRV), gerada na Millennium Inorganic Chemicals, em uma matriz cerâmica
vermelha. 2008. 160f. Dissertação (Mestrado) Programa de Pós-Graduação Mestrado
Profissional em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo, UFBA,
Salvador, 2008
GAIDZINSKI, R. Fatores envolvidos no sazonamento e suas implicações nas propriedades
de argilas para a Indústria Cerâmic. Tese (Doutorado), COPPE/RJ, 179f., 2006.
GRIM, R. E. Applied clay mineralogy. New York: McGraw-Hill, 422 p., 1962.
HERMANN, D. Glass and glass-ceramic binder obtained from waste material for binding
alundum abrasive grains into grinding wheels. Ceramics International, Oxford, v.24, p.515-
520, 1998.
KINGERY, W. D. Introduction to Ceramics. John Wiley & Sons, N. Y., 1960.
MACEDO, R. Estudo da viabilidade da utilização do pó de fumo como fonte de energia.
2007. 83f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) Curso de Engenharia de Produção,
UNISC, Santa Cruz do Sul, 2007.

60
MANDELLI, S. M. D. C. Variáveis que interferem no Comportamento da População Urbana
no Manejo de resíduos Sólidos Domésticos no âmbito das residências. Tese de Doutorado
apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Educação da Universidade Federal de São
Carlos (UFSCAR). São Carlos (SP), Universidade Federal de São Carlos, 1997.
MARTINS, C. A.; SORDI, V. L.; BRUNO, R. S. S.; ZAUBERAS, R. T.; BOSCHI, A. O.
Metodologia para avaliação da possibilidade de incorporação de resíduos industriais em
massas cerâmicas conformadas por extrusão. Cerâmica Industrial, v10, p.32-34 Julho/Agosto,
2005.
MENEZES, R. R.; NEVES, G. A.; FERREIRA, H. C. O estado da arte sobre o uso de
resíduos como matérias-primas cerâmicas alternativas. Revista Brasileira de Engenharia
Agrícola e Ambiental, Campina Grande – PB, v.6, n.2, p.303-313, 2002.
PEDROTI, L. G. Processo de produção de blocos cerâmicos de encaixe prensados e
queimados. Laboratório de Engenharia Civil (LECIV) – CCT/UENF. Centro de ciências e
tecnologia. Rio de Janeiro, 2000.
PEREIRA, S. W. Análise ambiental do processo produtivo de pisos cerâmicos: aplicação de
avaliação do ciclo de vida. 2004. 121f. Dissertação (Mestrado) Programa de Pós-Graduação
em Engenharia Ambiental, UFSC, Santa Catarina, 2004.
PISCIELLA, P.; CRISUCCI, S.; KARAMANOV, A.; PELINO, M. Chemical durability of
glasses obtained by vitrification of industrial wastes. Wastes Management, Amsterdam, v. 21,
p.1-9, 2001.
RAIGÓN, P.M.; GARCIA, R.G.; SÁNCHEZ, S.P.J. Characterization of waste washing solid
product of mining granitic tin-bearing sands and its application as ceramic raw material.
Resouces, Conservation and Recycling, Amsterdam, v.17, n.2, p.109-124, 1996.
SCHNEIDER, V.M.; CALDART, V.; ORLANDIN S.M.; EMMERICH, R.C. Manual de
gerenciamento de resíduos sólidos de serviços de saúde. São Paulo (SP), CLR Balieiro, 2001.
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL (SENAI). Apostila: Noções
básicas sobre o processo produtivo de cerâmica vermelha. Centro de Tecnologia da Cerâmica
Wildson Gonçalves. Departamento Regional do Piauí, Teresina, 2007.
SABRAH, B.A.; EBIED, E.A. Utilization of cement-dust as a substitute of some clay content
in clay-sand. Interbrick, Freiburg, v.1, p.5129-5137, 1987.
SILVA, P. L. B. Obtenção e caracterização de cerâmica vermelha utilizando na matériaprima
resíduo argiloso do rerrefino de óleos minerais. 2010. 74f. Dissertação (Mestrado)
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais, UFRGS, Porto Alegre, 2010.

61
SINDIFUMO. Jornal Informativo do Sindicato da Indústria do Fumo. Ano 11, nº. 13, Santa
Cruz do Sul, 2007.
SINDIFUMO. Jornal Informativo sobre a cultura do tabaco no sul do Brasil. Ano 15, nª 3,
Santa Cruz do Sul, 2011.
SHACKELFORD, J. F., Introduction to Materials Science for Engineers. Prentice-Hall, 1996.
TELOEKEN, A. C. Utilização de lodo galvânico como matéria-prima em cerâmica vermelha:
obtenção, caracterização de propriedades tecnológicas e aspectos ambientais. 2010. 71f.
Dissertação (Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais, UFRGS,
Porto Alegre, 2010.
VAN VLACK, L. H. Princípios de ciência dos materiais. Tradução Editora Edgar Blücher, p.
201-227, 1970.
VIANA, C. E.; DIAS, D. P.; PARANHOS R. P. R.; HOLANDA, J. N. F. Influência da
incorporação de resíduo de escória de fluxo de soldagem nas propriedades tecnológicas de
argamassa de múltiplo uso e cerâmica vermelha para construção civil. Cerâmica, n.56, p.83-
90. 2010.
VILLANOVA, D. L. Processamento cerâmico, evolução microestrutural e controle de
propriedades em corpos cerâmicos produzidos à base de cinza pesada de carvão
termoelétrico e vidro sodo-cálcico. 2004. 155f. Tese (Doutorado) Programa de Pós-Graduação
em Engenharia de Materiais, UFRGS, Porto Alegre, 2004.
WENDER, A.A.; BALDO, B.B. O potencial da utilização de um resíduo argiloso na
fabricação de revestimento cerâmico – Parte II. Cerâmica Industrial, São Paulo, v.3, n.1-2,
p.34-36, 1998.
YALÇIN, N.; SERVINÇ, V.; Utilization of bauxite waste in ceramic glazes. Ceramics
International, Oxford, v.26, p.485-493, 2000.
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62
ANEXO I – Valores médios e desvio padrão para RL, AA, PA e RM
Temperaturas 950 ºC 1050 ºC 1150 ºC
Formulação AA AA AA
100%A 0%R 7,8 ± 0,42 2,54 ± 0,28 4,14 ± 0,52
97%A 3%R 6,92 ± 0,61 5,55 ± 0,42 2,69 ± 0,61
95%A 5%R 5,12 ± 0,85 2,51 ± 0,47 0,58 ± 0,29
90%A 10%R 3,26 ± 0,44 0,69 ± ,041 1,62 ± 0,28
Temperaturas 950 ºC 1050 ºC 1150 ºC
Formulação PA PA PA
100%A 0%R 15,33 ± 0,75 5,45 ± 0,57 8,65 ± 1,02
97%A 3%R 13,42 ± 1,20 11,20 ± 0,79 5,65 ± 1,23
95%A 5%R 10,09 ± 1,60 5,25 ± 0,95 1,23 ± 0,62
90%A 10%R 6,48 ± 0,84 1,43 ± 084 3,26 ± 054
Temperaturas 950 ºC 1050 ºC 1150 ºC
Formulação RL RL RL
100%A 0%R 0,94 ± 0,18 3,48 ± 1,43 2,81 ± 0,90
97%A 3%R 1,83 ± 1,89 2,73 ± 0,10 2,57 ± 0,22
95%A 5%R 1,46 ± 0,39 2,19 ± 0,11 2,92 ± 0,44
90%A 10%R 1,33 ± 0,25 2,99 ± 0,27 3,15 ± 0,14
Temperaturas 950 ºC 1050 ºC 1150 ºC
Formulação RM (Mpa) RM (Mpa) RM (Mpa)
100%A 0%R 1,78 ± 0,12 5,73 ± 0,98 4,45 ± 0,72
97%A 3%R 1,76 ± 0,12 3,49 ± 0,46 5,88 ± 1,28
95%A 5%R 1,82 ± 0,23 2,76 ± 0,21 5,78 ± 1,43
90%A 10%R 0,62 ± 0,07 2,83 ± 0,40 4,52 ± 0,71

ANEXO II – Laudos das análises químicas
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