ABSTRACT The investigation aims to analyze the technical viability of addition the waste from the filter-press from the mineral coal treatment process (TFP) and bottom ash from a thermoelectric (CP), in ceramic paste on the laboratory scale. Physical-chemical characterization and waste classification tests were carried out. Subsequently, ten formulations were developed through the mixture design (DoE), incorporating these residues into a standard clay ceramic paste (STD). The samples were formed by extrusion without vacuum and subjected to heat treatment in an oven and fired in a muffle at 900 °C. The evaluated technological properties were: shrinkage of drying and firing, water absorption and mechanical resistance and, finally, efflorescence tests and phytotoxicological analysis were performed. The results of solid waste classification, indicated these as not being dangerous (Class II-B - inert). The technical analysis of the samples show that compared to the clay ceramic standard formulation (STD), the other mixtures obtained results within the technical parameters, which can later be carried out in an industrial scale test. Although the mechanical tests with waste incorporation were below the standard formulation (STD), a test on an industrial scale is not discarded. In the efflorescence test, it was observed that there was no presence of soluble salts. And finally, in the phyto-toxicological test, with Allium cepa L. of a formulation with aggregation of all raw materials, it presented a result marginally similar to the standard, proving itself capable of reproduction on an industrial scale.

RESUMO A investigação teve por objetivo analisar a viabilidade técnica de incorporação do resíduo proveniente do filtro prensa do processo de beneficiamento do carvão mineral (TFP) e de cinzas pesadas (CP) advindos de uma termoelétrica, em massa cerâmica na escala laboratorial. Foram realizados ensaios de caracterização físico-química e de classificação dos resíduos. Posteriormente foram desenvolvidas dez formulações através de planejamento experimental por delineamento de misturas simplex centroide, incorporando esses resíduos a uma massa padrão de cerâmica vermelha. Os corpos-de-prova foram conformados por extrusão sem vácuo e submetidos a tratamento térmico em estufa e queima em forno mufla a 900 °C. As propriedades tecnológicas avaliadas foram: retração térmica linear de secagem e de queima, absorção de água e resistência mecânica à compressão e por fim, foram realizados testes de eflorescência e análise fitotoxicológica. Os resultados de classificação dos resíduos, indicaram esses como não sendo perigoso – Classe II-B – inerte. Os testes físicos dos corpos-de-prova mostram que comparados a formulação base de cerâmica vermelha (STD), as demais formulações obtiveram resultados dentro dos parâmetros técnicos, que podem ser posteriormente realizados em um ensaio de escala industrial. Embora os ensaios mecânicos das provas com incorporação de resíduo ficaram abaixo da formulação base (STD), não se descarta uma prova em escala similar a industrial. No ensaio de eflorescência, observou-se que não houve presença de sais solúveis. E por fim, no ensaio fitotoxicológico, com Allium cepa L. de uma formulação com agregação de todas matérias-primas juntas, apresentou um resultado próximos ao padrão, se mostrando apto a reprodução em escala industrial.

Resumo O presente estudo analisou a microestrutura de Cerâmica vermelha com a adição de resíduos de vidro a diferentes temperaturas, variando entre 800 e 1000 ° C. As amostras foram moldadas por pistão sem vácuo, com a incorporação de 20% (em massa) de resíduos de garrafas de vidro, com partículas grosseiras, para melhor identificação. As matérias-primas foram analisadas química e mineralógicamente por FRX e DRX. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica, a fim de analisar o comportamento dos limites dos grãos e a interação entre os materiais. Os resultados mostraram que existe compatibilidade entre os materiais, onde o aumento da temperatura provoca uma maior interação, mas quando esta temperatura excede os 900 °C, aparecem poros no vidro, um fenômeno conhecido como overfiring.

Resumen El presente estudio examinó la microestructura de la cerámica con la adición de residuo de vidrio a diferentes temperaturas, que oscilan entre 800 y 1000 °C. Las muestras fueron moldeadas por pistón sin vacío con la incorporación de 20% (en peso) de botellas de vidrio, con partículas gruesas, para una mejor identificación. La materia prima fue analizada química y mineralógicamente por FRX y DRX. La caracterización microestructural fue realizada por microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía óptica, con el fin de analizar el comportamiento del límite de los granos y la interacción entre los materiales. Los resultados mostraron que existe compatibilidad entre los materiales, donde el incremento de la temperatura permite una mejor compactibilidad, sin embargo, cuando esta temperatura supera los 900 °C aparecen poros en el vidrio, fenómeno conocido como sobrecocción.

Abstract The study examined the microstructure of ceramics with the addition of glass waste at different temperatures ranging from 800 to 1000 °C. Samples were molded by piston without vacuum, with the incorporation of 20% (weight) of glass bottles, with coarse particles, for a better identification. The raw materials were analyzed chemically and mineralogically by XRF and XRD. The microstructural characterization was carried out by scanning electron microscopy, SEM and optical microscopy, in order to analyze the behavior of grain boundary and the interaction between the materials. The results showed that there is compatibility between the materials, where the increase in temperature causes a greater interaction, but when this temperature exceeds 900 ° C, pores appear in the glass, a phenomenon known as overfiring.

RESUMO Este trabalho investigou o efeito da adição de resíduo de vidro para fabricação de cerâmica de alvenaria. Foram conformados corpos-de-prova cilíndricos de 27 mm de diâmetro por 45 mm de altura, a partir da massa padrão de uma indústria de cerâmica vermelha e outras 3 formulações (5, 10 e 20%) com incorporação de vidro, baseado em estudos apresentados na literatura. O tratamento térmico foi realizado em forno mufla em 3 temperaturas (800, 900 e 1000 °C). As propriedades tecnológicas avaliadas foram: retração de secagem e de queima, absorção de água, perda ao fogo e resistência mecânica à compressão. Foi possível observar que a retração de secagem baixou de 7,9 para 5,9% com o aumento do teor de vidro adicionado. A adição de resíduo de vidro à massa cerâmica não interferiu significativamente na retração de queima a 800 e 900 °C, mas aumentou significativamente a 1000 °C, assim como a absorção de água foi reduzida consideravelmente a 1000 °C. A adição de resíduo de vidro reduziu a resistência à compressão das peças cerâmicas em até 4,4 MPa, mas os valores encontrados ficaram dentro do estabelecido por norma. A composição com adição de 20% de resíduo de vidro sinterizada a 900 °C alcançou 6 MPa, valor superior ao 1,5 MPa estabelecido por norma a blocos de vedação. A 1000 °C foi observada a ocorrência de overfiring, que leva ao surgimento de bolhas e deformação. A adição de até 20% de resíduo de vidro à massa cerâmica para alvenaria sinterizada a 900 °C apresenta valores aceitáveis pela norma brasileira, das propriedades tecnológicas avaliadas, com a vantagem de reduzir a tendência ao surgimento de trincas de secagem e à variação dimensional, além de contribuir para a redução de uso de matérias-primas virgens e de se dar um destino racional a um resíduo.

ABSTRACT This work investigated the effect of the addition of glass waste to the manufacture of masonry ceramics. Was conformed cylindrical samples with 27 mm in diameter by 45 mm in height were made from the standard mass of a hard clay ceramic industry and other 3 formulations (5, 10 and 20 %) with glass incorporation, based on studies presented in the literature. The heat treatment was carried out in a muffle at three temperatures (800, 900 and 1000 °C). The technological properties evaluated were: linear drying shrinkage and linear firing shrinkage, water absorption, fire loss and mechanical resistance to compression. It was observed that the drying retraction decreased from 7.9 to 5.9 % with the increase of the glass content added. The addition of glass waste to the ceramic mass did not significantly interfere with the retraction of burning at 800 and 900 °C, but increased significantly at 1000 °C, as well as water absorption was reduced considerably at 1000 °C. The addition of glass waste reduces the resistance to compression of the ceramic pieces by up to 4.4 MPa, but the values found were within the established by norm. The composition with addition of 20 % of sintered glass waste at 900 °C reached a value of 6 MPa, value greater than 1,5 MPa for standard to hollow ceramic block for non-load-bearing. At 1000 °C was observed the occurrence of overfiring, which leads to the appearance of bubbles and deformation. The addition of up to 20 % of glass residue to the ceramic mass for sintered masonry at 900 °C presents values acceptable by the Brazilian standard, of the technological properties evaluated, with the advantage of reducing the tendency to cracks and dimensional variation, besides contributing to the reduction of the use of virgin raw materials and of giving a sustainable destination to a waste.