No Brasil, a extração de rochas ornamentais, como o mármore, aumenta expressivamente a fim de atender a demanda da construção civil e exportações. Por não serem degradáveis, resíduos oriundos do corte de mármore geram impactos negativos, como por exemplo, o assoreamento de rios e poluição visual. Portanto, para diminuir esses efeitos prejudiciais foram processados, via extrusão, compósitos constituídos por resíduos de mármore e o polímero polipropileno (PP). O objetivo desse projeto é avaliar as propriedades mecânicas (resistência ao impacto e à flexão) e de alterabilidade (exposição à névoa salina, umidade e raios UV) de compósitos feitos por esses materiais. Nesse sentido, utilizou-se 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70% em massa de resíduo de mármore. Resultados preliminares indicaram acentuadas resistências à alterabilidade. Quando comparado ao PP puro, os compósitos apresentaram um aumento bastante expressivo na resistência ao impacto e à flexão, principalmente nos compósitos com teores compreendidos entre 20 e 60% em massa de mármore. Conclui-se a viabilidade de utilização de resíduos de mármore em compósitos de polipropileno, podendo-se sugerir sua aplicação em produtos ecologicamente e economicamente viáveis, como por exemplo, pisos, tijolos, bancos, mesas, eletrodutos, cercas, limitador de vagas para carros e aviões, corrimãos, etc.
26
Embed
No Brasil, a extração de rochas ornamentais, como o ... · rochas processadas, superando-se expectativas nas vendas de chapas polidas de granito, mármore e produtos diversos de
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
No Brasil, a extração de rochas ornamentais, como o mármore, aumenta expressivamente
a fim de atender a demanda da construção civil e exportações. Por não serem
degradáveis, resíduos oriundos do corte de mármore geram impactos negativos, como
por exemplo, o assoreamento de rios e poluição visual. Portanto, para diminuir esses
efeitos prejudiciais foram processados, via extrusão, compósitos constituídos por resíduos
de mármore e o polímero polipropileno (PP). O objetivo desse projeto é avaliar as
propriedades mecânicas (resistência ao impacto e à flexão) e de alterabilidade (exposição
à névoa salina, umidade e raios UV) de compósitos feitos por esses materiais. Nesse
sentido, utilizou-se 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70% em massa de resíduo de mármore.
Resultados preliminares indicaram acentuadas resistências à alterabilidade. Quando
comparado ao PP puro, os compósitos apresentaram um aumento bastante expressivo na
resistência ao impacto e à flexão, principalmente nos compósitos com teores
compreendidos entre 20 e 60% em massa de mármore. Conclui-se a viabilidade de
utilização de resíduos de mármore em compósitos de polipropileno, podendo-se sugerir
sua aplicação em produtos ecologicamente e economicamente viáveis, como por
exemplo, pisos, tijolos, bancos, mesas, eletrodutos, cercas, limitador de vagas para carros
e aviões, corrimãos, etc.
SUMÁRIO
1. Introdução 1
1.1. Histórico 1
1.1.1. das Rochas 1
1.1.2. da Indústria de Rochas Ornamentais 1
1.1.3. dos Plásticos Aditivados com Cargas Minerais 2
1.2. Mercado Externo 3
1.3. Mercado Interno 4
1.4. O Resíduo 5
2. Objetivo 6
3. Fundamentação teórica 6
3.1. Polipropileno (PP) 6
3.2. Mármore 7
3.3. Polímeros Aditivados por Cargas Minerais 7
3.3.1. Principais Características das Cargas Minerais 8
4. Metodologia 8
4.1. Origem dos Materiais 8
4.2. Tratamento do Resíduo de Mármore 8
4.3. Processamento dos Compósitos de Polipropileno e Resíduo de
mármore
8
4.4. Determinação da Densidade 9
4.5. Realização dos Ensaios Mecânicos 9
4.5.1. Ensaio de Flexão 9
4.5.2. Ensaio de Resistência ao Impacto Izod a 23 ºC 9
4.6. Realização dos Ensaios de Alterabilidade 9
4.6.1. Ensaio de Exposição à Névoa Salina 9
4.6.2. Ensaio de Exposição aos Raios Ultravioletas 10
4.6.3. Ensaio de Exposição à Umidade 10
5. Resultados e Discussões 10
5.1. Processamento dos Compósitos de Polipropileno e Resíduo de
mármore
10
5.2. Determinação da Densidade 11
5.3. Determinação do Módulo de Flexão 11
5.4. Ensaio de Resistência ao Impacto Izod 23 ºC 11
5.5. Ensaios de Alterabilidade 12
6. Conclusões 12
7. Agradecimentos 12
8. Referências 13
Anexos 14
Figura 1 15
Figura 2 15
Figura 3 16
Figura 4 17
Figura 5 17
Figura 6 18
Figura 7 18
Figura 8 19
Figura 9 19
Figura 10 20
Figura 11 20
Figura 12 20
Figura 13 21
Figura 14 21
Figura 15 22
Tabela 1 22
Tabela 2 23
Tabela 3 23
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS PROVENIENTES DO CORTE DE MÁRMORE COMO CARGA NA MATRIZ DO POLIPROPILENO
1. Introdução 1.1. Histórico 1.1.1. das Rochas
O surgimento da pedra natural na evolução histórica da humanidade é de tal
magnitude que se insere na base de todas as culturas clássicas. As construções erguidas
ao longo do tempo têm colocado a rocha como material imediato de trabalho. E esta
mesma rocha é fisicamente perpetuada na história, registrando as passagens das várias
civilizações, motivo pelo qual lhe foi associado, o sentido de sobrevivência eterna.
Desde a era paleolítica (500.000 a.C.) a rocha vem sendo utilizada para fins
diversos. Embora a utilização da pedra natural pelo homem tenha sido difundida
praticamente por toda a história, sua consideração como atividade industrial é, entretanto,
recente. Apenas a partir do século anterior, principalmente na Itália, foi que começou a
converter-se em um importante setor da indústria mineira, alcançando o desenvolvimento
e crescimento maior nesses últimos 50 anos (MATTA, 2003).
1.1.2. da Indústria das Rochas Ornamentais
A primeira mina de mármore (mármore branco) do Brasil, registrada pelo Cadastro
Geral das minas brasileiras do DNPM em 1982, localiza-se no Rio de Janeiro, no
município de Campos. O direito de lavra foi concedido em 1937 à Indústria de Mármore
Italva LTDA, por meio do ainda regime de manifesto de mina (Código de Mineração –
Decreto Lei 227, de 28/02/1967). As lavras de granito pra revestimento, todavia, deram
início no final dos anos 60 e início dos anos 70, quando a indústria de beneficiamento
evoluiu tecnologicamente.
1
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
As primeiras indústrias de beneficiamento de mármore no Brasil foram implantadas
em moldes artesanais por imigrantes italianos e portugueses, no século XIX. Utilizando
métodos rudimentares, estas indústrias pouco se desenvolveram, essencialmente devido
à concorrência sofrida com as importações de mármores italianos de Carrara.
Nos últimos 50 anos, a indústria de mármores e granitos foi, então, impulsionada
por uma crescente procura de material acabado para revestimento no país e seu
consumo tem sido dia-a-dia mais acentuado, adquirindo no final da década de 80, o
verdadeiro “boom” do setor no Brasil, sendo inclusive denominada como a “nova idade da
pedra” (MATTA, 2003).
A indústria das rochas ornamentais no estado do Espírito Santo originou-se das
marmorarias do final da segunda década do século 20 (FERREIRA, 2000). Enquanto que
as serrarias só foram introduzidas a partir dos anos 50, juntamente com a chegada dos
imigrantes italianos. Este setor é caracterizado, desde a sua origem, pelo grande número
de micro e pequenas empresas de administração familiar, utilizando mão de obra local e
com pouca qualificação (GIOCONI, 1998).
Além da geologia, que foi um dos fatores preponderantes para o início desta
atividade na região, contribuiu para o seu desenvolvimento, nas últimas décadas, a
legislação estadual, uma boa rede rodo/ferroviária, infra-estrutura portuária e localização
geográfica.
1.1.3. dos Plásticos e Borrachas Aditivados com Cargas Minerais Segundo Rabello (2000), com a crise do petróleo nos anos 60 e 70 os materiais
poliméricos atingiram preços exorbitantes. Para reduzir um pouco os custos de
fabricação, os fabricantes de peças adotaram um procedimento antigo como meio de
viabilização econômica: o uso de cargas minerais de baixo custo como aditivos em
plásticos e borrachas com fins não reforçantes. A necessidade despertou um maior
interesse pelo uso técnico de cargas, levando a grandes desenvolvimentos nesta área, de
modo que hoje as cargas se constituem no aditivo mais empregado (em termos
percentuais de consumo) nos plásticos. Dentre as cargas utilizadas encontram-se: o
calcário (calcita, dolomita), o filito, a mica (muscovita, flogopita, biotita), sílica (quartzo,
D8B01BD3F?newsId=1985¤tArea=103>. Acesso em: 26 de julho de 2008.
MOTHÉ FILHO, H. F. M., O Resíduo da Indústria de Mámore e Granito: Problemas e
Soluções. Revista Universidade Rural: Série Ciências da Exatas e da Terra,
Seropédica, RJ: EDUR, v.24, nº 1-2, p. 12-27, jan-dez., 2005.
MOTHÉ FILHO, H. F. M., POLIVANOV, H., BARROSO, E. V., MOTHÉ, C. G. Thermal
and mechanical study from granite and marble industry reject. Thermochimica Acta, n.
392-393, p. 47-50, 2002.
RABELLO, M. Aditivação de Polímeros. Editora Artliber. São Paulo, 2000.
14
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Anexos
Figura 1. Evolução da produção e do intercâmbio mundial de rochas.
Figura 2. Principais países participantes no mercado internacional de rochas processadas especiais
(produtos de mármore e granito).
15
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Figura 3. Evolução das exportações brasileiras de rochas ornamentais. RSB – rochas silicáticas brutas (quartzitos e granitos); RCB – rochas carbonáticas brutas (calcários e mármores); RP – rochas processadas
(chapas polidas).
16
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Figura 4. Perfil da produção brasileira por tipo de rocha (2007).
Figura 5. Principais estados exportadores de rochas ornamentais (2007).
17
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Figura 6. Evolução do faturamento das exportações capixabas de rochas ornamentais.
Figura 7. Acúmulo de resíduos de forma aleatória em primeiro plano e plano de fundo. Serraria no bairro Aeroporto, Cachoeiro de Itapemirim.
18
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Figura 8. Rio dos Monos com as suas margens assoreadas pelo descarte de resíduo. Bairro Aeroporto, Cachoeiro do Itapemirim.
Processo de Extrusão
FitasAquecimento Resfriamento
Puxador
Mármore PP
165 a 230 ºC
Figura 9. Processo de Extrusão.
19
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Força
Pontos de Apoio
Compósito
Cutelo
Figura 10. Ensaio de flexão.
Martelo
Compósito
Figura 11. Equipamento para o ensaio de resistência ao impacto Izod 23ºC.
Figura 12. Corpos-de-prova (fitas) ordenados segundo sua composição de resíduo de mármore.
20
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Determinação da Densidade dos Compósitos
0
0,5
1
1,5
0 20 40 60
Porcentagem em Massa de Rejeito (%)
Dens
idade
(g/cm
³)
80
Figura 13. Densidade dos compósitos de resíduo de mármore e polipropileno.
0 10 20 30 40 50 600
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Mód
ulo
de F
lexã
o (M
Pa)
Teor de mármore (% em massa)
Figura 14. Resultados de módulo de flexão versus teor de resíduo de mármore.
21
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 700
50
100
150
200
250
300
Res
istê
ncia
ao
Impa
cto
Izod
à 2
3o C(J
/m)
Teor de Mármore (% em massa)
Figura 15. Resultados de resistência ao impacto versus teor de resíduo de mármore.
9. Tabelas
Tabela 1. Comparação das commodities mais tradicionais do setor mineral com as exportações de rochas ornamentais.
FERRO OURO ROCHAS ORNAMENTAIS
USS 22/ton USS 93/ton USS 185/ton
1.
2.
3.
Valor base de minério USS 22/t;
Valor base de USS 9,3/g em minério com teor de 10 g/t;
Valor médio de USS 500/m3 no mercado internacional (densidade = 2,7/t)
22
Prêmio PETROBRAS de Tecnologia - 4ª edição
Tabela 2. Minerais e suas funções em compósitos poliméricos.