RESUMO A mineração de scheelita, localizada em Currais Novos, Rio Grande do Norte, tem gerado grandes volumes de resíduos sólidos que são destinados inadequadamente aos sistemas ambientais, causando impactos ambientais negativos ao município. Uma das alternativas encontradas para destinar adequadamente esses resíduos é o uso em argamassas de matriz cimentícia. No entanto, não há estudos consistentes sobre a viabilidade técnica quanto aos ataques químicos e à influência na sua durabilidade. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo verificar se as argamassas confeccionadas com resíduos da mineração de scheelita em substituição total ao agregado convencional são suscetíveis ao ataque por sulfato de sódio. A caracterização física, química e mineralógica do resíduo foi realizada fazendo uso das seguintes técnicas: análise granulométrica por peneiramento; determinação da massa unitária; obtenção do teor de material pulverulento; espectrometria de fluorescência de raios X, e difração de raios X. A investigação da ocorrência do ataque por sulfato de sódio foi avaliada pela variação dimensional dos corpos de prova quando imersos em solução de sulfato de sódio, de acordo com a metodologia da Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 13583. Os resultados do traço 1:3 indicaram que os agregados oriundos dos resíduos da mineração de scheelita apresentaram comportamento reativo ao ataque por sulfato de sódio (expansão maior que 0,06%), bem como houve aumento da resistência à compressão simples em 4,74%. Portanto, embora tenha sido constatado que os corpos de prova incorporados com resíduos de scheelita tenham sido reativos ao sulfato, observou-se que não foram capazes de deteriorar mecanicamente os corpos de prova.

ABSTRACT The scheelite mining, located in Currais Novos, Rio Grande do Norte, has generated large volumes of solid waste that are inadequately destined for environmental systems, causing negative environmental impacts to the municipality. One of the alternatives to destination of these residues is the use in cementitious matrix mortars. However, there are no consistent studies on the technical feasibility of chemical attacks and influence on their durability. In this context, this work aimed to verify whether mortars made with scheelite mining residues in total substitution to conventional aggregate are susceptible to attack by sodium sulfate. The physical, chemical, and mineralogical characterization of the residue was carried out using the following techniques: sieve particle size analysis; determination of unit mass; obtaining the content of powdery material; X-ray fluorescence spectrometry, and X-ray diffraction. In the investigation of the occurrence of sodium sulfate attack was evaluated by the dimensional variation of the specimens when immersed in sodium sulfate solution, according to the methodology of Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 13583. The results of mixture 1:3 indicated that the aggregates from scheelite mining residues showed a reactive behavior to attack by sodium sulfate (expansion greater than 0.06%), as well as an increase in resistance to simple compression by 4.74%. Therefore, although it was found that specimens incorporated with scheelite residues were reactive to sulfate, it was observed that they were not able to mechanically deteriorate the specimens.

RESUMO Nas últimas décadas, a exploração da mina de Scheelita, localizado em Currais Novos/RN, gerou um grande volume de resíduos sólidos que são descartados inadequadamente no meio ambiente, causando impactos ambientais negativos ao município. Uma das alternativas encontradas para minimizar esse problema é o uso desses resíduos em argamassas de revestimento, técnica utilizada para promover a destinação adequada dos resíduos sólidos oriundos da indústria da mineração. Entretanto, não há estudos consistentes sobre a durabilidade aos ataques químicos neste tipo de argamassas alternativas. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo verificar se a cinza da casca de arroz calcinada a 800 ºC em substituição parcial ao cimento é capaz de mitigar o ataque químico por sulfato de sódio que ocorre em argamassas confeccionadas com resíduos de scheelita em substituição total ao agregado natural. Os resíduos de scheelita e a cinza da casca de arroz foram caracterizados por fluorescência de raios-x e difração de raios-x. O traço escolhido para realização da investigação foi 1:3, mais utilizado em chapisco, sendo o agregado convencional substituído totalmente pelo resíduo da scheelita e o cimento parcialmente pelo resíduo da cinza da casca de arroz calcinada a 800ºC. Após a definição do traço, moldou-se os corpos de prova de argamassa para submeter ao ataque químico conforme a norma ABNT NBR 13583. Os resultados indicaram que o teor de substituição do cimento pela cinza de casca de arroz calcinada a 800ºC não foi capaz de mitigar o ataque químico, pois a expansão das barras de argamassa ultrapassou o limite estabelecido (0,06%) pela norma da ASTM C 452. Entretanto, as expansões não foram suficientes para causar perda da resistência mecânica dos corpos de prova para o período de ataque.

ABSTRACT In the last decades, the exploration of the Scheelita mine, located in Currais Novos/RN, generated a large volume of solid waste that is improperly disposed of in the environment, causing negative environmental impacts to the municipality. One of the alternatives found to minimize this problem is the use of these residues in coating mortars, a technique used to promote the proper destination of solid wastes from the mining industry. However, there are no consistent studies on the durability of chemical attacks in this type of alternative mortar. In context, this work aims to verify if the rice husk ash calcined at 800 ºC in partial replacement to cement is able to mitigate the chemical attack by sodium sulfate that occurs in mortars made with scheelite residues in total replacement to the natural aggregate. Scheelite residues and rice husk ash were characterized by x-ray fluorescence and x-ray diffraction. The dosage chosen to carry out the investigation was 1:3, most used in base mortar, with the conventional aggregate replaced entirely by scheelite waste and cement partially by rice husk ash calcined at 800ºC. After defining the dosage, the mortar specimens were molded to be subjected to chemical attack in accordance with the ABNT NBR 13583 standard. The results indicated that the cement substitution content by rice husk ash calcined at 800 ºC was not to mitigate the chemical attack, since the expansion of the mortar bars exceeded the limit established (0.06%) by the ASTM C 452 standard. However, the expansions were not sufficient to cause loss of the mechanical resistance of the specimens for the attack period.

RESUMO Este trabalho objetivou imobilizar metais pesados presentes nos resíduos de quartzito por meio da incorporação em argamassas em substituição total ao agregado natural. Dois tipos de resíduos foram utilizados: os resíduos de fragmentação das aparas (QS) e os do pó de serragem (QP). Os resíduos foram caracterizados por fluorescência de raios X, difração de raios X e ensaios de toxidade conforme metodologia da Norma Brasileira (NBR) 10005, da NBR 10006 e do Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) 1311. Então, foram analisadas composições de argamassas contendo cimento, cal e os resíduos (QS, QP) utilizando-se a técnica de delineamento de mistura, determinando os melhores traços, o melhor tipo de cura (imersa ou úmida) e, posteriormente, avaliando a resistência dos corpos de prova após cura. A caracterização do resíduo de quartzito revelou a presença de vários metais pesados e extratos lixiviados em contato com a água, classificando-o como resíduo de Classe I — Perigoso. Os resultados indicam que as composições determinadas foram capazes de imobilizar os metais pesados presentes nos resíduos de quartzitos, bem como resultou em argamassas com resistências mecânicas superiores a 2 MPa. Por fim, mostrou-se que essa técnica de solubilização e estabilização dos contaminantes presentes nos resíduos de quartzito é uma alternativa tecnologicamente viável e ambientalmente adequada para a destinação final desses resíduos.

ABSTRACT This work aims to immobilize heavy metals present in the quartzite residues by means of the incorporation in mortars in total substitution to the natural aggregate. Two types of residues were used: quartzite sand (QS) and powder (QP). The residues were characterized by x-ray fluorescence, x-ray diffraction, and toxicity tests according to the methodology of the NBR 10005, 10006 and Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) 1311. Then, compositions of mortar containing cement, lime and residues (QS, QP) were analyzed using technique of designing the mixture, determining the best mixture, the best type of cure (immersed or wet), and subsequently evaluated at resistance of the body of evidences after curing. The characterization of quartzite residue revealed the presence of multiple heavy metals and leached extracts in contact with the water, classifying it a Class I–Hazardous waste. Regarding the production of mortars, the results indicated that the compositions determined were able to immobilize the heavy metals present in the quartzite residues, as well as resulted in mortars with mechanical resistances higher than 2 MPa. Finally, it was shown that this technique of solubilization and stabilization of contaminants present in quartzite residues is a technologically viable and environmentally adequate alternative for the final destination of these residues.

RESUMO No Brasil, estudos sobre pigmentos cerâmicos ainda são bastante escassos. Por esta razão, grande parte dos pigmentos consumidos pela indústria cerâmica são importados dos países europeus. Outra parte destes pigmentos são obtidos pela rota cerâmica, entretanto, esta rota de síntese resulta em pigmentos com propriedades bastante heterogêneas, reduzindo a qualidade do revestimento. Por esta razão, vários são os estudos no sentido de desenvolver rotas de síntese que resultem em pigmentos com propriedades mais homogêneas, sendo ambientalmente adequados e economicamente viáveis. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo sintetizar óxidos com estrutura tipo perovskita de composição LaAl1-xCrxO3 (x=0,1; x=0,05) pelo método gelatina, visando sua aplicação como pigmento para colorir esmalte transparentes brilhante. Os pós resultantes do processo de síntese foram calcinados a 800 e 1000 °C. Em seguida, foram caracterizados por análise termogravimétrica, difração de raios-x, espectroscopia na região do Uv-Visível e colorimetria. As perovskitas sintetizadas foram usadas para a preparação de esmaltes cerâmicos pela adição de 2% em peso de pigmentos em esmalte transparentes brilhantes. Os difratogramas de raios-x revelaram que os pós são monofásicos com estrutura perovskita trigonal. A cor das amostras variou em função do teor de substituinte, e a tonalidade mais avermelhada foi obtida para as perovskitas com menor substituição do íon Cr3+ e calcinadas em temperaturas maiores. Não foram observadas alterações na cor do pigmento quando introduzido no esmalte transparente brilhante.

ABSTRACT In Brazil, studies on ceramic pigments are still very scarce. For this reason, most of the pigments consumed by the ceramic industry are imported to European countries. Another part of these pigments is obtained by the ceramic route, however, this route of synthesis results in pigments with very heterogeneous properties, reducing the quality of the coating. For this reason, several studies are aimed at developing synthetic routes that result in pigments with more homogenous properties, being environmentally friendly and economically viable. In context, the aim of this work was to synthesize oxides with perovskite structure of LaAl1-xCrxO3 composition (x = 0.1; x = 0.05) by the gelatin method, aiming its application as pigment for color transparent glazes. The powders resulting from the synthesis process were calcined at 800 and 1000 °C. Then they were characterized using thermal analysis, X-ray diffraction, UV–visible diffuse reflectance spectroscopy and CIElab colorimetry. The perovskite was used for the preparation of ceramic glazes by addition of 2 wt.% pigments on transparent glazes. X-ray patterns revealed single-phase powders with trigonal perovskite structure. The color of the samples varied as a function of the substituent content. The reddish hue was observed in the perovskites obtained with lower substitution of the Cr3+ ion and calcined at higher temperatures. No changes in the pigment color when introduced into transparent glazes were observed.

RESUMO Os resíduos de rochas ornamentais, especialmente quartzito, causam grande impacto ambiental. Mais impulso tem sido dado à pesquisa sobre a reciclagem desses resíduos nos últimos anos, particularmente para uso como agregados em concreto e argamassa. No entanto, os estudos realizados até o momento não mencionam o comportamento da argamassa misturada com agregados provenientes de resíduos de rochas ornamentais quando submetidos a ataques químicos em ambientes ricos em sulfato. Assim, no presente trabalho buscou-se adicionar resíduos de quartzito à argamassa, verificando seu comportamento mecânico e sua durabilidade quando atacado por sulfato de sódio (Na2SO4). A durabilidade da argamassa mesclada com resíduos de quartzito sob ataque de sulfato foi avaliada pela variação dimensional dos corpos de prova quando imersos em solução de sulfato de sódio, de acordo com a metodologia da norma NBR 13583. Utilizaram-se as seguintes técnicas complementares: resistência à compressão simples, difração de raios X e análise termogravimétrica e diferencial. A partir dos ensaios verificou-se que as argamassas, após ataque de sulfato de sódio, apresentaram expansões dimensionais superiores a 0,06%, bem como aumento da resistência mecânica. Portanto, embora tenha sido constatado que os corpos de prova incorporados com resíduos de quartzito tenham sofrido ataques por sulfato, observou-se que não foi capaz de formar etringita secundária suficiente para deteriorar mecanicamente os corpos de prova submetidos ao ataque de sulfato de sódio.

ABSTRACT The residues of ornamental rocks, especially quartzite, cause great environmental impact. More impulse has been given to research on the recycling of these residues over the last years, particularly for use as aggregates in concrete and mortar. Nevertheless, the studies conducted so far do not mention the behavior of the mortar blended with aggregates coming from residues of ornamental rocks when under chemical attacks in sulfate-rich environment. Thus, in the present study it was sought to add quartzite residues to the mortar, verifying its mechanical behavior and its durability when attacked by sodium sulfate (Na2SO4). The durability of the mortar blended with quartzite residues under sulfate attack was evaluated by the dimensional variation of the test specimens when immersed in sodium sulfate solution, according to the methodology of the NBR 13583 standard. Were used the following complementary techniques: simple compressive strength, X-ray diffraction and thermogravimetric and differential analysis. From the tests, it was verified that the mortars, after attack of sodium sulfate, presented dimensional expansions superior to 0.06%, as well as increased mechanical strength. Therefore, although it was found that the specimens incorporated with quartzite residues were attacked by sulfate, it was observed that it was not able to form sufficient secondary ettringite to mechanically damage the specimens submitted to the sodium sulfate attack.

RESUMO Este trabalho tem como objetivo obter óxidos com estrutura tipo espinélio de composição CaFe1,8Cr0,2O4 pelo método gelatina, visando aplicação em esmaltes transparentes brilhantes e mate. Os pós precursores, resultantes do processo de síntese, foram calcinados a 600 °C e a 800 °C para a obtenção da fase espinélio. Os pós foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, difração de raios-x, seguido por refinamento Rietveld, espectroscopia de reflectância difusa UV-visível e colorimetria CIE-L*a*b*. Em seguida, os pós foram misturados aos esmaltes transparentes brilhante e mate na proporção de 2% em peso, revestido substratos cerâmicos e, posteriormente, sinterizados a 1100 °C. De acordo com os difratogramas de raios-x, os pós possuíram estrutura espinélio ortorrômbica. As ferritas de cálcio dopadas com cromo apresentaram coloração alaranjada, sendo mais escura nos pós calcinados a temperaturas mais altas. Os resultados da esmaltação revelaram que houve compatibilidade entre o pigmento e o esmalte brilhante. Já nos esmaltes mate, houve variação abrupta da cor. O ataque por ácido clorídrico mostrou que os esmaltes preparados são altamente resistentes ao ataque químico. Por fim, este trabalho conclui que a rota gelatina foi eficiente em sintetizar óxidos com estrutura espinélio monofásicos em baixas temperaturas de síntese e que os pigmentos obtidos são viáveis para aplicação industrial.

ABSTRACT This work aims to obtain oxides with a spinel type structure of composition CaFe1,8Cr0,2O4 by the gelatin method, aiming application in transparent and matte glazes glazes. The precursor powders, resulting from the synthesis process, were calcined at 600 ° C and 800 ° C to obtain the spinel phase. The powders were characterized by infrared spectroscopy, X-ray diffraction, followed by Rietveld refinement, diffuse UV-visible reflectance spectroscopy and CIE-L*a*b* colorimetry. The powders were then incorporated into the bright and matte transparent glazes in the proportion of 2% by weight, coated ceramic substrates and then sintered at 1100 °C. According to the X-ray diffractograms, the powders had an orthorhombic spinel structure. The calcium ferrites doped with chromium presented orange coloration, being darker in the calcined powders at higher temperatures. The glaze coating results showed that there was compatibility between pigment and glaze brigth. We already mate glaze, there was abrupt variation of color. The hydrochloric acid attack showed that the prepared glazes are highly resistant to chemical attack. Finally, this work concludes that the gelatin route was efficient in synthesizing oxides with a single-phase spinel structure at low synthesis temperatures and that the obtained pigments are viable for industrial application.