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Centro Universitário UNA 
Pós-Graduação em Engenharia de Materiais e Processos
Trabalho de Conclusão de Curso II
Orientadora: Madrith Sthel Costa Duarte
Aplicação do Rejeito de Minério de Ferro e Pó de Carvão Vegetal Como Aditivo na Fabricação de Cerâmicas Vermelhas
Felipe Félix Lopes da Silva Antônio
Resumo: A mineração é de grande importância para o desenvolvimento da sociedade, pois se consegue obter o minério de determinado metal em elevada concentração e posteriormente levado a processos siderúrgicos, onde o metal puro ou ligas serão transformados em produtos de interesse. O rejeito da mineração, consequentemente é direcionado a barragens, onde são necessários manutenções e cuidados contínuos para evitar o rompimento da barragem, que ocasiona a contaminação de rios e solos, e a degradação do meio ambiente por vários quilômetros. Já o carvão vegetal apresenta um problema associado a sua característica física, a friabilidade, ou seja, fragmenta-se em partes menores com o manejo, gerando em torno de 25% de finos durante as fases de produção, transporte e manuseio em geral, dificultando a sua utilização. Com o intuito de obter um melhor método de disposição desses rejeitos no meio ambiente, o presente trabalho tem como objetivo estudar a viabilidade e aplicabilidade dos mesmos como aditivos, que serão associados à matéria prima para fabricação de cerâmicas vermelhas.
Palavras-chaves: Minério de ferro; Carvão Vegetal; Rejeito, Cerâmica.
Abstract: Mining is of great importance for the development of society because it is possible to obtain the ore of a certain metal in high concentration and later lead to steelmaking processes, where the pure metal or alloys will be transformed into products of interest. The mining tailings are consequently directed to dams, where maintenance and continuous care are necessary to avoid dam rupture, which causes contamination of rivers and soils, and the degradation of the environment for several kilometers. On the other hand, charcoal presents a problem associated with its physical characteristic, the friability, that is, it fragments in smaller parts with the handling, generating around 25% of fines during the production, transportation and handling phases in general, making it difficult to use. In order to obtain a better method of disposal of these wastes in the environment, this work aims to study the feasibility and applicability of these as additives, which will be associated with the raw material for the production of red ceramics.
Keywords: Iron ore tailing; Charcoal; Mining tailing; Ceramics. 
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1 Introdução
A mineração, ato de extração de substância do solo e das rochas, é uma atividade de suma importância para o desenvolvimento da sociedade. Contudo está atividade gera conflitos socioambientais, pois o mesmo interfere nos ecossistemas e nas comunidades. A extração de minérios contribui para a contaminação do solo e das águas por meio de metais pesados. O principal causador destes impactos são os resíduos sólidos. Existem dois tipos de resíduos sólidos: os estéreis e os rejeitos. Os materiais escavados e gerados pelas atividades de extração (ou lavra) no decapeamento da mina, que não possuem valor econômico e são depositados em pilhas, são chamados de estéreis. Já os rejeitos são classificados como resíduos resultantes dos processos de beneficiamento a que são submetidas às substâncias minerais (OLIVEIRA, et al., 2011).
A disposição mais usual para os rejeitos de minério de ferro são barragens, que armazenam milhões de toneladas de material em polpa, distribuídos em grandes estruturas. É uma prática que causa grande impacto ambiental podendo causar maiores danos no caso de uma ruptura. Devido à saturação das barragens do Quadrilátero Ferrífero ao passar dos anos e o licenciamento ambiental para novas barragens está cada vez mais difícil de obter licença para essa disposição devido aos recentes acidentes que ocorreram nessa região, despertou-se maior atenção nas estruturas da barragem e necessidade de aproveitamento dos rejeitos (ROCHA, 2018). Somente no estado de Minas Gerias existem 699 barragens de rejeito de mineração, o que equivale a 91,4% do total no país (FEAM, 2017).
O carvão vegetal tem grande importância no país como fonte renovável, sendo 80% usado para produção de ferro-gusa no setor siderúrgico. Pelo processo de pirólise ou carbonização, a madeira é transformada em carvão vegetal, também conhecido como carvão biomassa. De 70 a 80% do volume do carvão é formado por poros, devido à eliminação de água e compostos voláteis contidos na madeira durante a sua produção, apresentando baixa densidade e uma estrutura policíclica aromática com alto grau de condensação (BENITES et al., 2010). Durante o processo de produção, transporte e manejo o carvão pode gerar até 25% de finos por ser friável, ou seja, se fragmenta em pequenas partículas facilmente. A recuperação dos finos do carvão vegetal é realizada através do processo de briquetagem, onde a matéria prima é compactada, adquirindo uma forma geométrica específica e utilizada como combustível sólido. Portanto, o pó carvão vegetal é um material não deformável, que não tem mecanismo de ligação quando compactado, pois é composto basicamente por carbono e isso apresenta uma dificuldade na produção de briquetes, na qual ainda gera finos de carvão no manuseio e no transporte, que podem causar grande impacto ambiental se descartados na natureza (QUIRINO, 1991; OLIVEIRA, 2013).
A indústria de cerâmica vermelha tem um ponto de vista muito importante ambientalmente, pois possibilita o reaproveitamento de resíduos sólidos de outras indústrias, incorporando-os na própria massa cerâmica. Este aproveitamento traz alguns benefícios como redução do custo e da quantidade de matéria-prima utilizada, redução do consumo de combustível na queima da cerâmica, além de evitar que estes resíduos tenham destinação ambientalmente incorreta (MAGALHÃES, 2016). Nesse contexto surge à oportunidade de realização de aplicabilidade do rejeito de minério de ferro e o pó de carvão vegetal, promovendo uma queda na quantidade de material lançado nas barragens de rejeitos (ROCHA, 2018) e aproveitamento do pó de carvão, buscando possíveis propriedades físicas favoráveis na produção de cerâmica vermelha sustentável.
2 Objetivo
Estudar a viabilidade e aplicabilidade de uso do rejeito de minério de ferro de uma mineradora do Quadrilátero Ferrífero e o pó de carvão vegetal, associados como aditivos na fabricação de cerâmicas vermelhas convencionais, buscando diminuir a quantidade de matéria prima utilizada para sua fabricação, bem como uma melhor disposição desses rejeitos no meio ambiente.
2.1 Objetivos Específicos 
 Realizar ensaios de caracterização física da cerâmica a ser fabricada, verificando se a mesma estará conforme as normas NBR’s 7170/1983, 13818/1997, 15270-1/2005 e 15270-3/2005. Poder avaliar se a cerâmica adquirida irá apresentar possíveis aplicabilidades na construção civil ou até mesmo dentro da indústria. 
3 Referencial Teórico 
3.1 Beneficiamento do Minério de Ferro e Geração de Rejeito 
O minério de ferro é um agregado mineral do qual se extrai o ferro metálico, matéria prima essencial na siderurgia para a produção de aço, que por sua vez é utilizado na produção de máquinas, ferramentas, veículos e como elemento estrutural na construção civil, apresentando muitas outras finalidades. O ferro é um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre, constituindo aproximadamente 4,2% da litosfera. Os principais minerais que contém o ferro são: hematita, magnetita, goethita e siderita, e os maiores depósitos desse recurso mineral no Brasil são constituídos por formações ferríferas denominadas itabiritos, compostas de hematita e sílica (QUARESMA, 2001).
O beneficiamento mineral é o tratamento pelo qual o minério deve passar após ser lavrado na mina a fim de ser adequado às características necessárias para a sua comercialização. Tratamento no qual prepara granulometricamentee concentra os minérios por métodos físicos ou químicos sem alterar a constituição química dos minerais, segundo a NRM 18 (IBRAM, s.d). 
A usina de beneficiamento geradora do rejeito de minério de ferro estudada é abastecida com o minério extraído de uma mina localizada na cidade de Itabirito/ MG, compreendido dentro da região do Quadrilátero Ferrífero. A mina provedora de minério encontra-se na porção oeste do Quadrilátero Ferrífero, no flanco leste do Sinclinal de Moeda (ROSIÈRE et al., 2005; ROCHA, 2018).
O minério que abastece a usina tem teor de ferro de aproximadamente 44% e 35% de sílica. A alimentação da unidade passa por etapas de cominuição (britagem e moagem) e classificação em hidrociclones para corte granulométrico em 150μm, o overflow alimenta a etapa de deslamagem e o underflow retorna para a moagem, em circuito fechado. Após a etapa de deslamagem, o overflow é encaminhado para um espessador de lamas e, posteriormente, o underflow do espessador é encaminhado para barragem de rejeitos. O underflow da deslamagem alimenta a concentração por flotação, cujo rejeito é encaminhado para a barragem de rejeitos em um duto juntamente com o underflow do espessador de lamas (GUIMARÃES, 2011). 
A figura 1 representa as etapas básicas do processo de beneficiamento do minério de ferro na usina e geração de rejeitos que alimentam a barragem, através do fluxograma. A barragem em questão encontrou-se no limite de saturação no ano de 2017 (ROCHA, 2018). 
Figura 1 - Fluxograma esquemático das etapas do processo responsável pela geração dos rejeitos que alimentam a barragem de rejeitos de minério de ferro. Fonte: (ROCHA, 2018). 
Segundo GUIMARÃES (2011) a usina em questão produz cerca de 10 milhões de toneladas por ano de pellet feed, com uma recuperação em massa de 46%, gerando cerca de 1026 t/h de rejeito de flotação e 546t/h de lamas dispostos na barragem de rejeitos (GUIMARÃES, 2011).
3.2 Utilização do Carvão na Indústria e a Geração de Pó
O carvão vegetal tem aproximadamente 80% do seu consumo no setor industrial, para a produção de ferro-gusa, aço e ferro-ligas. O carvão apresenta uma característica importante, pois, funciona como redutor e energético ao mesmo tempo no processo. Já o setor residencial consome aproximadamente 9% do carvão e o setor comercial 1,5%, representado por pizzarias, padarias e churrascarias (PEREIRA, 2009). 
Uma propriedade física atribuída ao carvão vegetal como a friabilidade faz a matéria prima se fragmentar em pequenas partículas no momento do manuseio e do transporte, gerando muitos finos, resíduos que muitas vezes quando descartados incorretamente causa grande impacto ambiental, além disso, não podem ser utilizados em alguns setores industriais, como por exemplo, nos próprios alto-fornos, onde o carvão deve apresentar formato geométrico específico e alta resistência, necessitando métodos para recuperação e reutilização desses finos, muitas vezes recuperado pelo processo de briquetagem, mas ainda sim não é um método totalmente eficaz, pois, é uma matéria prima composta praticamente de carbono, não apresentando mecanismo de ligação quando compactado. Desta forma, ainda se busca novos métodos de aplicação para o pó de carvão vegetal (FONTES et al., 1989, QUIRINO, 1991). 
3.3 Materiais Cerâmicos e Seu Processo Produtivo
Os materiais sólidos são classificados como materiais cerâmicos, metálicos e poliméricos, sendo que, os materiais cerâmicos têm sido utilizados em construções desde os primórdios, e suas propriedades, como por exemplo, durabilidade, resistência e rigidez garantem seu emprego de forma altamente confiável (PATTON, 1976). A facilidade para adquirir a matéria prima e na fabricação fez com que a indústria de cerâmica fosse uma das mais antigas do mundo. Pode ser definida como um material obtido pela moldagem, secagem e sinterização de argilas ou de misturas contendo argilas. Existem quatro tipos de argilas: Argilas comuns: argilas para materiais cerâmicos estruturais, amarelas ou vermelhas; Argilas plásticas: argilas de cor de cozimento branca; Argilas refratárias: caulins, argilas refratárias e argilas altamente aluminosas; Bentonita e Argilas descorantes (terra fuller). As argilas comuns são utilizadas para fins industriais, geralmente quando queimadas adquirem cor vermelha, sendo compostas principalmente de ilita, caulinita e montmorilonitas. No Brasil, as argilas comuns são utilizadas pelas indústrias para fabricação de tijolos de alvenaria, tijolos furados e extrudados, ladrilhos, manilhas, telhas de vários tipos e agregados leves (BAUER, 1980). 
Uma das principais propriedades das argilas é a granulação, pois ela influencia não só nos processos de secagem e sinterização, como também nas propriedades finais dos corpos cerâmicos, tais como plasticidade, tensão e módulo de ruptura à flexão (ALVES, 1987). A composição mineralógica e a forma das partículas também são características muito importantes das argilas, pois elas também contribuem diretamente para a qualidade dos corpos cerâmicos. Outras propriedades como a cor, são largamente estudadas. A argila utilizada para fabricação da cerâmica vermelha pode ser encontrada em diversas cores como: verde, preta, vermelha, e marrom (SANTOS, 1975).
De acordo com a ABNT, as argilas são compostas de partículas de diâmetro inferior a 0,005mm sendo que, quando misturadas com água, adquirem alta plasticidade, sendo facilmente moldada, e quando secas, formam torrões muito difíceis de serem desagregados pela pressão dos dedos. A argila é uma substância de grande importância devido à sua utilização na confecção de vários produtos como o tijolo comum, de pavimentação, telhas e manilhas para esgoto. A argila de alta qualidade, conhecida como argila de porcelana ou caulim, tem empregos como a fabricação de papel, a indústria da borracha e a manufatura de refratários (SILVA, 2014). 
A produção de cerâmica vermelha é feita a partir de matérias-primas compostas por diferentes tipos de argila como a argila plástica, a argila vermelha e argilas ocres, aditivos e água (CNI, 2010). A primeira etapa de produção é a extração da argila, principal matéria-prima do processo. Esse processo é feito a céu aberto de forma manual ou automatizada, em períodos que preferencialmente se tenha pouca chuva. Dessa argila extraída é coletada uma amostra para teste de resíduos, com isso pode-se conhecer as características da matéria-prima podendo identificar com mais facilidade qualquer problema que possa ocorrer com a qualidade dos produtos produzidos. Essa argila passa por um período de descanso, sendo armazenada em pequenos lotes, para acelerar o processo de decomposição da matéria orgânica e sais solúveis (FIEMG/FEAM, 2013). Após o descanso da matéria-prima, começa a etapa de preparação da massa cerâmica, onde se misturam os diversos tipos de argila, água e resíduos em dosagens apropriadas de acordo com as características do produto que se quer. Para que se tenha uma massa de boa qualidade, resultando em produtos de boa qualidade, precisa-se garantir uma boa homogeneização, para isso a massa é levada ao desintegrador para fazer a redução apropriada dos grãos e homogeneização. A massa passa, então, por um moedor/misturador onde a umidade adicionada na massa precisa garantir que a mesma tenha a plasticidade ideal para o processo de conformação (CNI, 2010).
Antes da extrusão a massa passa por um processo de laminação que ajuda a minimizar possíveis defeitos nas peças produzidas. O objetivo dessa etapa é conseguir uma massa argilosa mais densa, eliminando bolhas de ar e aglomerados (OLIVEIRA, 2011). Após a laminação, a massa é encaminhada para extrusora, conhecida como maromba, que é responsável por dar forma à massa. Nessa etapa a peça é forçada, por meio de um pistão ou eixo helicoidal, a passar por um molde ou bocal com forma definida de acordo com a peça a ser produzida, também conhecida como boquilha. Da extrusora podemos ter uma coluna extrusada para confecção de blocos ou tarugos para fabricação de telhas (FIEMG/FEAM, 2013).
A próxima etapaé o corte e acabamento das peças produzidas. Nessa etapa as peças, ainda úmidas, são cortadas nas dimensões adequadas de forma automatizada ou manual. Após o corte as peças são inspecionadas visualmente para se fazer o descarte das peças defeituosas, que são reintroduzidas no começo do processo. No caso da produção de telhas temos a etapa de prensagem, onde a massa é colocada em um molde específico para o modelo da telha e prensada a uma forte pressão (FIEMG/FEAM, 2013).
A próxima etapa é de secagem, que pode ser feito de duas formas: secagem natural ou secagem artificial. Essa é uma etapa delicada do processo, pois durante a secagem as peças podem apresentar defeitos, caso o processo seja feito de forma deficiente. A secagem deve ocorrer sob condições controladas, pois nessa etapa a saída de água deve ser feita gradualmente e de forma homogênea para que a peça não seja trincada, deformada ou quebrada. A secagem natural aproveita as condições climáticas da região, pois as peças ficam expostas ao ar livre ou em galpões. Já a secagem artificial precisa de um controle das condições de processo, como taxa de aquecimento, ventilação e umidade relativa do ar (OLIVEIRA, 2011). 
Após a secagem, as peças são encaminhadas para o forno, que é uma das principais etapas do processo, onde a queima faz com que as peças adquiram suas propriedades finais, como resistência mecânica, cor, dimensões, entre outros. O processo de queima ocorre de acordo com a chamada curva de queima, onde é evidenciado um comportamento de aquecimento até o pico de temperatura de queima seguida de resfriamento. Em geral, a temperatura de queima para tijolos está entre 750 a 900°C e para telhas está entre 900 a 950°C (CNI, 2010). O forno a ser utilizado varia de acordo com o tipo de produto, processo, produção, entre outros. 
A retração por secagem é a medida da variação do comprimento ou do volume durante a secagem do corpo cerâmico em estufa, sendo muito importante para avaliar os defeitos como fissuras no produto final. A secagem deve ser uniforme e controlada para ser evitado esse problema (BAUER, 1980). O tamanho do produto final é influenciado pela retração linear. Os requisitos de qualidade das placas cerâmicas para revestimentos são estabelecidos através de normas nacionais (NBR 13818/1997) e internacionais (ISO 13006/2012), sendo que um destes requisitos é a uniformidade dimensional. O tamanho final de uma placa cerâmica é o resultado das variações dimensionais sofridas durante o processo produtivo, desde a conformação até a queima.
Figura 2 - Fluxograma do processo de fabricação da cerâmica vermelha. Fonte: Associação Brasileira de Cerâmica (2008 apud RIBEIRO, 2008, p. 5)
3.3.1 Influência da Sinterização das Argilas
A sinterização é a parte mais importante da fabricação dos materiais cerâmicos, pois, durante esta queima ocorrem diversas reações químicas e físicas. E influi não somente a temperatura alcançada, mas a velocidade de aquecimento e de resfriamento, a atmosfera ambiente, tipo de forno e até mesmo o combustível usado. A uniformidade de distribuição de calor no forno é um fator responsável para uma boa sinterização, para que as peças não fiquem umas mais ou menos queimadas que as outras. A existência destes gradientes, com maiores temperaturas no centro e menores nas laterais, causa problemas dimensionais nas placas cerâmicas produzidas, com maiores retrações na parte de maior temperatura, gerando diferentes lotes de produto na etapa de classificação (CARGNIN et al., 2011). As propriedades que são requeridas em produtos cerâmicos após a sinterização é a sua densificação, ou seja, a diminuição da porosidade, resultando em menor absorção de água e maior resistência mecânica. A sinterização ocorre basicamente em quatro etapas: pré-aquecimento, aquecimento até 700ºC, queima e resfriamento. O pré-aquecimento das cerâmicas ocorre na fase de retração por secagem, onde há perda de água. O aquecimento até 700ºC ocorre à desidratação dos minerais. No momento da queima há o movimento de massa, a porosidade diminui e materiais orgânicos são eliminados. Já o resfriamento ocorre lentamente até próximo de 500ºC e decai rapidamente após esse patamar, por causa das transformações da sílica (CASTRO, 2011).
Como a sinterização é um processo que visa à remoção dos vazios entre as partículas colaborando para uma retração da peça, a redução da área superficial funcionará como força eletromotriz para o processo. Com o aumento da temperatura no estágio inicial, o espaço entre estas começam a diminuir e os poros são enclausurados aumentando a área de contato, ou seja, há aumento da retração devido à redução da porosidade. No estágio intermediário a área de contato continua aumentando, a peça retrai e começam a se formar os contornos de grãos. E por fim, no estágio final tem-se a eliminação dos poros com todas as partículas completamente coladas, e um aumento do tamanho de grão (SILVA, 2014). 
Figura 3 - Microestrutura do estado sólido. Partículas soltas de pó, estágio inicial, estágio intermediário e estágio final (LEE, 1994).
3.3.2 Utilização de Carbono em Cerâmicas 
Nas suas diversas formas, o carbono é um dos mais importantes constituintes dos refratários modernos utilizados na siderurgia, podendo geralmente ser encontrado em composições contendo alumina, zircônia e magnésia (RAND et al., 2005; EWAIS, 2004). As principais razões para o uso de carbono em refratários siderúrgicos são: alta refratariedade e estabilidade térmica em condições não-oxidantes; baixa molhabilidade por líquidos polares, em particular escórias de silicatos; alta condutividade térmica; aumento da resistência ao choque térmico, pelo aumento da energia de fratura e pela alta condutividade térmica; facilidade de impregnação em estruturas porosas, sendo considerado um bom ligante de fases. As fontes de carbono utilizadas nos refratários geralmente variam de 5 a 15% em peso, sendo empregadas na forma de sólidos (grafite e negro de fumo) ou como ligantes (piche e resina polimérica) (RAND et al., 2005; ANEZIRIS et al., 2003; HOCQUET et al., 2007). 
Nas indústrias cerâmicas do Estado do Amazonas é comum utilizar na incorporação da massa os resíduos de pó de balão (carvão) e lama de alto-forno. A proporção de resíduo varia de 5 a 10%, conforme critérios adotados pelos ceramistas. A incorporação de pó de balão ou lama de alto-forno na massa cerâmica pode reduzir o consumo de biomassa na ordem de 30% e o tempo de queima dos produtos cerâmicos, resultando em menor gasto energético na produção. Existem outros resíduos que também podem ser incorporados na massa cerâmica, como escória de alto-forno, pó de ardósia, areia de fundição, carepa e lodo do processo de tratamento de efluentes, entretanto o uso é mais restrito. Levando em consideração que é importante considerar a granulometria das partículas dos resíduos em geral, pois a adição de elementos com granulometria considerada alta pode alterar o nível de plasticidade da massa, dificultando a absorção de água (FEAM, 2014).
3.3.3 Setor Cerâmico no Brasil e o Custo da Matéria Prima
A indústria da cerâmica vermelha é um segmento formado por 6.903 empresas, em sua maioria de pequeno porte, distribuídas por todo o país, localizadas próximas aos mercados consumidores em suas regiões. De acordo com o Relatório Anual da ANICER, esse é um segmento responsável por mais de 90% das alvenarias e coberturas construídas do Brasil, geradora de um faturamento anual de R$ 18 bilhões e responsável por 293 mil empregos diretos e 900 mil empregos indiretos. Sendo o setor de cerâmica vermelha um subsegmento altamente influenciado pela indústria da construção civil, representando 4,8% da mesma, foi observado um acelerado processo de industrialização com grande produção após o final da década de 1960, tendo como motivo a implementação de programas habitacionais no Brasil que fez com que esse setor saísse de um perfil essencialmente artesanal para uma produção industrial em grande escala (ANICER, 2015). De forma geral, a localização das cerâmicas no Brasilé determinada por dois fatores, quais sejam a proximidade das jazidas e a proximidade dos mercados consumidores (SEBRAE, 2008).
Do total de empresas cerâmicas no Brasil, cerca de 90% são micro e pequenas empresas familiares, com atividades essencialmente manuais, constituindo as chamadas olarias, com tecnologia desenvolvida a mais de 50 anos (SEBRAE, 2008). 
Tabela 1 – Número de empresas ceramistas no Brasil
	
Indústria
	Número
aproximado de empresas
	% aproximado por área
	Produção/Mês (nº de peças)
	Consumo - Ton/Mês (Matéria-Prima:
Argila)
	BLOCOS/TIJOLOS
	3.600
	63%
	4.000.000.000
	7.800.000
	TELHAS
	1.900
	36%
	1.300.000.000
	2.500.000
	TUBOS
	12
	0,1%
	325,5 Km
	-
Fonte: Anicer (2008, apud RIBEIRO, 2008, p. 8)
Como a empresa na maioria das vezes dispõe de jazida própria, fica muito difícil determinar o custo mensal. Então para que seja possível fazer o cálculo deste custo, tomou-se por base um valor médio de um hectare de argila, avaliado em R$ 150.000,00. Como um hectare de argila é igual a 10.000 m², o valor do m² de argila é de R$ 15,00. Supondo que a empresa extrai por ano 1.000 m², o que equivale por mês a 83,33 m², extraindo a argila a uma profundidade de seis metros, a quantidade de argila extraída mensalmente pela empresa é de 500 m³. Sendo assim, o custo unitário da argila torna-se menor, chegando a um custo unitário de R$ 2,50 o m³. O valor do custo mensal da argila da empresa pode ser visualizado na Tab. 2 (ORLANDIN, 2010).
Tabela 2 – Custo mensal da argila
	Produto
	Quantidade por m³
	Valor unitário
	Valor total
	Argila
	500
	R$	2,50
	R$	1.250,00
Fonte: ORLANDIN (2010). 
Para que a empresa possa fazer a extração de argila da natureza, ela precisa obter uma licença junto à FEPAM, que é o órgão fiscalizador do governo. Esta licença implica, para a empresa, num custo fixo mensal de R$ 250,00 (ORLANDIN, 2010).
3.4 Aproveitamento de Rejeitos 
Como os resíduos gerados pelas atividades industriais crescem a cada dia no cenário ambiental atual, produzidos por vários tipos de indústrias como as mineradoras, metalúrgicas, químicas, petroquímicas, alimentícia, papelaria, entre outras, busca-se então aplicações adequadas para os rejeitos que são gerados, minimizado os impactos causados por essas atividades (LUCAS, 2008). O descarte de resíduos no ar, águas e solos vem gradativamente tornando o meio ambiente saturado, no sentido de ser incapaz de absorver quantidades crescentes de resíduos. Na mineração, além desses descartes, há a degradação do meio físico devido à exploração dos minérios (IBRAM, 1992).
A reciclagem ou reaproveitamento tem como objetivo transformar os resíduos em materiais aproveitáveis e através deste desenvolvimento sustentável poder fornecer o fundamento para a estrutura de políticas que assegurem que os minerais e metais sejam produzidos, usados, reutilizados, reciclados e descartados de uma forma que respeite as necessidades econômicas, sociais e ambientais de toda a comunidade (MOREIRA, 2002). 
Para a produção de cerâmicas, os rejeitos da concentração de minério de ferro possuem granulometria baixa facilitando a substituição deste na massa cerâmica, pois, as argilas empregadas como matéria-prima na indústria cerâmica tradicional são constituídas de óxidos como SiO2, Al2O3, FeO e apresentam baixa granulometria. A granulometria das matérias-primas interfere em diversas propriedades como, por exemplo, plasticidade da massa, taxas de sinterização, porosidade final e densidade. Muitas vezes a baixa granulometria é obtida por meio de operações de moagem, operação esta, que eleva os custos de produção. Assim, a utilização de matérias-primas com menores tamanhos de partículas minimizaria custos em moagem (PUREZA et al., 2007). Então, a utilização de resíduos de baixa granulometria e com características cristalográficas, químicas e físicas semelhantes às argilas apresenta-se como uma ótima alternativa na fabricação de produtos cerâmicos. Yellishetty, et al., (2008) estudaram a utilização de resíduos de uma mina de minério de ferro da Índia na construção civil, e chegaram a conclusão de que diferentes frações granulométricas poderiam ser empregadas em diferentes produtos e partículas inferiores a 4,75mm se mostraram bastante adequadas para a fabricação de tijolos.
A distribuição granulométrica do carvão vegetal depende diretamente da sua resistência mecânica, principalmente abrasão e queda e pode variar de acordo com a espécie e a metodologia de carbonização adotada. Como carvão vegetal é considerado um material bastante friável gerando uma elevada quantidade de finos, sendo 3,7% nas carvoarias, 5,3% no carregamento e transporte, 9,7% no peneiramento e 6,3% na armazenagem (MENDES et al., 1982). Para que tenha uma uniformidade em processos que exigem uma granulometria específica dos finos de carvão para serem aproveitados, é realizado o peneiramento, podendo ser a seco ou a úmido, os peneiramentos industriais a seco normalmente são feitos em frações até 6,0 mm, apresentando menor eficiência, porém razoável, em frações até 1,7 mm. O peneiramento a úmido é aplicado geralmente para partículas de até 0,4 mm, em casos específicos até 50 µm (OBLAD et al., 1980). Essas faixas de valores granulométricos são bastante adequadas para utilização na fabricação de cerâmicas. 
4 Materiais e Métodos 
As matérias primas aplicadas neste trabalho visou associar o rejeito de minério de ferro de uma mineradora localizada no Quadrilátero Ferrífero e o rejeito da produção de carvão vegetal ao solo argiloso para confecção de cerâmicas vermelhas. O rejeito de minério de ferro foi previamente caracterizado por Rocha (2018). 
4.1 Ensaios de Caracterização dos Rejeitos
Os ensaios mecânicos realizados nesse trabalho estão baseados conforme Barbosa (2017). A análise do comportamento individual dos resíduos fornecem informações que são necessárias na avaliação de sua aplicação e influência nas diversas utilizações (PUREZA, 2007). O rejeito de minério de ferro foi cedido por Rocha (2018), o pó de carvão vegetal e a argila foram cedidos pela Fabrica de Cerâmica Gamela, localizada em Sete Lagoas-MG, que adota em sua fabricação a mistura de 5% de pó de carvão vegetal, adquirido de uma aciaria local. As amostras foram separadas para uma caracterização inicial, determinando as melhores maneiras de aproveitamento e reutilização do material. Foram realizadas previamente por Rocha (2018) análises químicas, análises granulométricas e densidade do rejeito de minério de ferro. 
4.1.1 Granulometria dos Rejeitos
A granulometria de partículas minerais é um parâmetro importante para o tratamento de minérios e uma função importante na fabricação e no processamento de cerâmica vermelha, devido à sua relação direta com a composição mineralógica (VIEIRA, 2007). A distribuição granulométrica da amostra de rejeito de minério de ferro foi determinada por meio de peneiramento a úmido com peneiras de tela e caixilho de inox fabricadas pela Bertel e realizado no laboratório da GAUSTEC, seguindo a série Richards com as seguintes aberturas 1.000; 590; 425; 297; 150; 106; 75; 45 e 37 μm. A fração passante em 37μm foi analisada via granulômetro a laser Cilas 1064, no laboratório de Fenômenos Interfaciais (DEMIN/UFOP), e os dados obtidos foram ajustados para configuração de uma curva granulométrica única (ROCHA, 2018). 
A classificação das partículas de fino do carvão vegetal foi realizada através de peneiras com malhas de aberturas diferentes de 10, 20, 35, 60 e 100 mesh da série Taylor acopladas a um dispositivo vibratório no laboratório de Operações Unitárias do UniBH . Foram utilizados 100 gramas do material e o tempo de ensaio foi de 3 minutos. Os finos de carvão vegetal foram previamente secos em estufa a 110ºC.
4.1.2 Umidade do Rejeito de Minério de Ferro
A umidade do rejeito de minério de ferro foi realizada após a amostra ser pesada e seca em estufa à temperatura de 110ºC e através da equação 1 foi possível obter a umidade:
U = x 100 (eq. 1)
Onde U é a Umidade em porcentagem, Mu é a massa úmida do rejeitode minério de ferro e Ms é a massa seca do rejeito de minério de ferro.
4.1.3 Densidade do Rejeito de Minério de Ferro 
A densidade do rejeito de minério de ferro foi previamente caracterizada por Rocha (2018) por meio de picnometria, na qual foi comparada a densidade relativa dos minerais detectados pelo difratômetro na amostra global do rejeito de minério de ferro. 
4.2 Modelagem e Queima da Cerâmica 
As amostras de argila e dos rejeitos foram homogeneizadas e quarteadas até obter a separação ideal para confecção dos corpos de prova. O restante das amostras foi arquivado. Os corpos de prova foram confeccionados no Laboratório de Construção Civil da Una - Linha Verde, com dimensões de 10 x 2 x 5 cm. A adição de rejeito de minério de ferro utilizada para a confecção dos corpos de prova foi de 10%, 25% e 45% em massa respectivamente. Já o rejeito de carvão foi utilizado 5% em massa em cada amostra. Inicialmente foram pesados os materiais para efetuar as misturas. De acordo com o Instituto de Pesquisa Tecnológica do Estado de São Paulo (1986) (apud Paschoal, 2003), a umidade deve estar entre 8% e 15% para evitar trincas, empenamentos e falhas no preenchimento dos moldes. 
As misturas foram colocadas nos moldes e compactadas manualmente, nesse momento os corpos de prova cerâmicos são conhecidos como verde. Retiradas do molde, os mesmos foram medidos, pesados e direcionados para a secagem ao ar livre, longe do contato com a luz solar, onde ficaram por 5 dias. Após a secagem, os corpos de prova foram novamente pesados, medidos e direcionados para o forno mufla - 220V Quimis, onde foi realizada a queima por 3 horas a 800°C. Logo após a queima, foram resfriados na própria mufla para não sofrerem choque térmico com a temperatura ambiente, evitando trincas. Foram pesados e medidos novamente e então adequados para a realização dos ensaios mecânicos. A figura 5 mostra uma comparação entre os corpos de prova verde, seco e queimado.
Figura 4 – Corpos de prova verde, seco e queimado. 
4.3 Ensaios de Caracterização dos Corpos de Prova
Depois de obtido os corpos de prova foram realizados ensaios de retração linear, perda de massa na secagem e na queima, resistência à compressão, absorção de água e densidade. 
4.3.1 Retração Linear de Secagem (RLS) 
Na determinação da RLS, foram medidos os comprimentos dos corpos de prova antes e depois da secagem. O cálculo foi realizado a partir da equação 2:
𝑅𝐿𝑆 = x 100 (eq. 2)
Onde:
RLS = Retração linear de secagem (%)
Li = Comprimento do corpo de prova antes da secagem (cm)
Lf = Comprimento do corpo de prova após a secagem (cm) 
4.3.2 Retração Linear de Queima (RLQ)
Para a determinação da RLQ, foram medidos os comprimentos dos corpos de prova antes e depois da queima. O cálculo foi realizado a partir da equação 3:
𝑅𝐿𝑄 = x 100 (eq. 3) 
Onde:
RLQ = Retração linear de queima (%)
L’i = Comprimento do corpo de prova antes da queima (cm)
L’f = Comprimento do corpo de prova após a queima (cm)
4.3.3 Perda de Massa na Secagem (PMS) 
A determinação da PMS foi realizada pesando os corpos de prova antes e depois da secagem. O cálculo foi realizado a partir da equação 4:
𝑃𝑀𝑆 = x 100 (eq. 4) 
Onde:
PMS = Perda de massa de secagem (%)
Mi = Massa do corpo de prova antes da secagem (g)
Mf = Massa do corpo de prova após a secagem (g) 
4.3.4 Perda de Massa na Queima (PMQ)
Para a determinação da PMQ, os corpos de prova foram pesados antes e depois da queima. O cálculo foi realizado a partir da equação 5: 
𝑃𝑀𝑄 = x 100 (eq. 5) 
Onde:
PMQ = Perda de massa na queima (%)
M’i = Massa do corpo de prova antes da queima (g)
M’f = Massa do corpo de prova após a queima (g)
4.3.5 Resistência à Compressão
O ensaio de resistência à compressão foi realizado no Laboratório de Engenharia Mecânica da Una Linha Verde. Para a realização do teste, o corpo de prova foi colocado na prensa até que ocorresse a ruptura. Esse valor foi anotado e utilizado para o cálculo. O teste foi realizado em triplicata. A figura 6 mostra o corpo de prova depois da realização do teste.
A resistência à compressão foi calculada a partir da equação 6:
𝑅𝐶 = (eq. 6) 
Onde: 
RC: Valor de resistência à compressão (MPa)
F: Força de ruptura do corpo de prova (KN)
A: Área da superfície do corpo de prova submetida à tração da prensa (cm2)
Figura 5 – Ensaio de resistência à compressão. 
4.3.6 Absorção de Água
O ensaio de absorção de água foi realizado no Laboratório de Química Geral do UniBH. Para a realização do ensaio, foram colocadas bolinhas de gude no fundo de uma vasilha e em seguida, foi preenchida com água destilada. Os corpos de prova foram colocados sobre as bolinhas de gude e a vasilha colocada sobre uma chapa aquecedora. Após a fervura da água, o conjunto permaneceu fervendo por 30 minutos. Depois desse tempo, a chapa aquecedora foi desligada e após alguns minutos foram retirados os corpos de prova e pesados. A figura 7 mostra os corpos de prova no momento do teste de absorção de água. 
A quantidade de água absorvida pelos corpos de prova foi calculada a partir da equação 7:
𝐴𝐴 = x 100 (eq. 7) 
Onde: 
AA: Porcentagem de absorção de água
Pu: Peso úmido - peso do corpo de prova após a realização do teste (g) 
Ps: Peso seco - peso do corpo de prova antes da realização do teste (g)
De acordo com a ABNT NBR 15270-1 (2005), o valor máximo de absorção de água para corpos cerâmicos é de 22%.
Figura 6 – Ensaio de absorção de água do corpo de prova cerâmico. 
4.3.7 Densidade da Cerâmica Após a Queima
De acordo com a norma NBR 15270/2005, a densidade dos corpos cerâmicos foi determinada considerando a massa do corpo de prova queimado e seu volume.
Todas as medidas foram realizadas utilizando a balança de precisão. O cálculo foi obtido a partir da equação 8: 
d = (eq. 8) 
Onde:
d: densidade da cerâmica após a queima (g/cm3)
mq: massa do corpo de prova após a queima (g)
v: volume do corpo de prova após a queima (cm3)
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ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 7170/1983.
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 15270-1/2005.
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