Encapsulamento cerâmico de resíduos de materiais refratários

Alamar Kasan Duarte

Estudou-se o encapsulamento cerâmico de resíduos de materiais refratários a partir da técnica das cerâmicas quimicamente ligadas, usando-se um novo sistema ligante baseado em um fosfato especial de potássio e magnésio. Comparações desta técnica com as técnicas convencionais de fusão e sinterização, assim como com as cerâmicas quimicamente ligadas à base de cimentos hidráulicos e fosfatos convencionais foram realizadas. Foram usados resíduos das classes mais importantes de refratários: sílico-aluminosos, aluminosos, concretos aluminosos, Al2O3-SiC-C, magnesianos, cromo-magnesianos e MgO-C. O ligante usado foi o fosfato de potássio monobásico (KH2PO4) e o óxido ativador da reação foi o óxido de magnésio. Os materiais foram moldados por vibração, usando-se um processamento semelhante ao dos concretos. As principais características analisadas foram o tempo de pega, a evolução da temperatura de reação, o desenvolvimento da resistência mecânica com o tempo de cura, e o desenvolvimento das fases mineralógicas e da microestrutura. Várias das propriedades comuns à tecnologia de materiais refratários foram também estudadas. Os resultados mostraram ser perfeitamente possível o tratamento de resíduos refratários, usando-se a técnica de encapsulamento cerâmico a partir da ligação de fosfato de potássio e magnésio. Este tipo de processamento apresenta como vantagens em relação ao da fusão e sinterização, um menor custo de processamento, um menor investimento em instalações e a possibilidade de se tratar o resíduo próximo ao local onde é gerado. Apresenta como vantagem em relação ao sistema à base de cimentos hidráulicos uma maior resistência mecânica e a obtenção de estruturas impermeáveis e insolúveis. O uso de aditivo retardador de pega foi importante no controle da reação exotérmica que ocorre entre o fosfato e o óxido de magnésio, o que viabiliza o tratamento de grandes massas. O tempo de pega pode, então, ser controlado ao nível de tempo desejado para manuseio da mistura durante a aplicação. A resistência mecânica desenvolvida por esta cerâmica, com resistência à compressão a frio acima de 40MPa após 24h de cura, permite o seu uso em uma grande variedade de aplicações. O desenvolvimento de altas resistências mecânicas com tempo curto de cura pode levar a usos que hoje possuem limitações com os ligantes convencionais. O sistema contendo cimentos hidráulicos também mostrou boas características físicas e mecânicas. Este sistema, por apresentar resultado pior em testes de solubilização e lixiviação, pode ser aplicado apenas no encapsulamento cerâmico de resíduos refratários não perigosos, inertes ou não. O sistema à base de fosfato de potássio e magnésio como ligante pode ser usado para encapsular resíduos refratários perigosos, embora testes adicionais de solubilização e lixiviação devam ser executados sempre que um novo tipo de resíduo seja estudado.

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