Foram realizadas dissoluções em lamas ETA secas e calcinadas no seu estado original e com moagens de 30 e 60 minutos a uma velocidade de 300 RPM, a uma temperatura ambiente de 23ºC. O tempo de dissolução foi de 16 horas, numa solução de NaOH de concentração 12,5 molal. Os resultados estão apresentados no Gráfico 5.15.
Gráfico 5.15 – Percentagem de dissolução obtida nas lamas ETA secas e lamas ETA calcinadas
Como se pode observar pelo gráfico anterior, os resultados da dissolução das lamas secas é largamente superior às lamas calcinadas. Contudo, o resultado de 62% de dissolução nas lamas secas não corresponde a ganhos efetivos no material reativo. As lamas secas apresentam um teor muito elevado de matéria orgânica que se dissolve muito rapidamente em soluções de NaOH. Logo, a percentagem da dissolução do material reativo em peso, é mascarada pela dissolução da matéria orgânica presente nas lamas.
Relativamente às lamas ETA calcinadas, existe uma ligeira tendência de ganhos de dissolução com o aumento do tempo de moagem. A percentagem de material dissolvido nas lamas ETA calcinadas sem moagem é de 4% e, nas lamas ETA calcinadas com moagem de 60 min, é de 7%. Comparando estes resultados com os obtidos nas cinzas para as mesmas condições (T=23ºC, [NaOH]=12,5 molal, t=16h), verifica-se que os resultados são similares, conforme se constata no Gráfico 5.16.
Gráfico 5.4 – Percentagem de dissolução obtida nas lamas ETA calcinadas e cinza
A análise química por EDS à composição das lamas ETA calcinadas a 950ºC está presente no Quadro 5.7. Na composição elementar não está representado o oxigénio, devido ao facto dos elementos com número atómico inferior ao do sódio serem de difícil quantificação por esta técnica.
Quadro 5.7 – Composição química das lamas ETA calcinadas a 950 ºC
Elem %peso Óxido %peso
Na 1.41 Na2O 1.03 Mg 1.07 MgO 0.96 Al 38.56 Al2O3 39.49 Si 33.49 SiO2 38.84 P 0.36 P2O5 0.45 S 0.19 SO3 0.26 K 2.80 K2O 1.83 Ca 0.82 CaO 0.62 Mn 1.76 Mn2O3 1.37 Fe 19.55 Fe2O3 15.15 Total 100 Total 100
Como já se tinha referido, a etapa da dissolução envolve basicamente o material reativo para a ativação alcalina, nomeadamente o alumínio e o silício presente na matéria-prima,
sendo o alumínio existente o primeiro elemento a ser dissolvido Mikuni et al (2007). Isto mesmo foi constatado na análise anterior efetuada à dissolução das cinzas. Poder-se-á referir que os materiais que contenham maior quantidade de alumina e sílica na sua forma amorfa apresentam uma maior potencialidade para que o seu produto final tenha melhores propriedades a nível mecânico.
Comparando as composições químicas das lamas ETA calcinadas a 950ºC com a das cinzas (Quadro 5.4), verifica-se que há maior percentagem relativa de alumina presente nas lamas ETA calcinadas a 950ºC (39.5%), quando comparado com as cinzas (22.9)%. Seria expectável que os valores de dissolução nas lamas calcinadas fossem superiores aos valores de dissolução nas cinzas. A principal razão de isto não acontecer, terá sido a escolha de uma temperatura de calcinação das lamas demasiado elevada. Consequência disso a alumina amorfa solúvel ter-se-á convertido em fase cristalina menos solúvel e menos reativa. Muito provavelmente, em trabalhos futuros, a temperatura de calcinação terá de ser menor, mantendo a eliminação da matéria orgânica, e não alterando a reatividade do conteúdo amorfo. A este propósito é de referir o trabalho de Teixeira Pinto (2004) que conclui que a temperatura ótima de calcinação do caulino é de 750°C, com vista à obtenção de um meta- caulino adequado à ativação alcalina.
5.3 - SLAG
Analogamente às lamas ETA, também no slag apenas foram realizadas algumas dissoluções para determinar o seu potencial alcalino. As dissoluções foram realizadas em ambos os slag, preto e branco. A composição química obtida por EDS de ambos os slag (Quadro 5.8), indica-nos que são materiais à base de cálcio. Será interessante avaliar o desenvolvimento da dissolução em soluções de NaOH num material constituído maioritariamente por cálcio.
Quadro 5.8 – Composição química dos slag branco e preto
Slag branco Slag preto
Elemento/óxido %peso (elementar) %peso (óxido) %peso (elementar) %peso (óxido) Mg/MgO 4.97 5.3 5.69 5.99 Al/Al2O3 5.77 7.02 3.80 4.56 Si/SiO2 15.66 21.56 17.46 23.73 K/K2O 1.48 1.15 n.d. n.d. Ca/CaO 70.55 63.53 36.38 32.34 Cr/Cr2O3 n.d. n.d. 1.55 1.44 Mn/Mn2O3 n.d. n.d. 8.23 7.51 Fe/Fe2O3 1.57 1.44 26.90 24.43 Total 100 100 100 100 5.3.1 - DISSOLUÇÃO/REATIVIDADE
Foram realizadas dissoluções no slag branco e no slag preto, ambos no seu estado original e com moagens de 30 e 60 minutos a uma velocidade de 300 RPM. As condições de dissolução foram as mesmas para todas as dissoluções efetuadas: tempo de 16 horas; concentração de NaOH de 12,5 molal e temperatura de 23°C. Os resultados destas dissoluções são apresentados no Gráfico 5.17.
Gráfico 5.5 – Evolução da dissolução obtida no slag branco e no slag preto
É possível verificar que as dissoluções no slag branco são maiores do que as dissoluções no slag preto. Em ambos os slag, a moagem é muito efetiva para o aumento substancial da dissolução. Com efeito, a dissolução quase que duplica para 30 minutos de moagem, relativamente ao material original, estabilizando depois com o continuar da moagem. Os
valores da dissolução praticamente não se alteram de 30 minutos para 60 minutos de moagem. Este comportamento dos slag é diferente do verificado para as cinzas, em que a dissolução aumentava com o tempo de moagem.
Realizando também uma análise quantitativa comparativa de ambos os slag com a cinza, pode-se verificar que ambos os slag possuem percentagens de dissolução muito maiores do que a cinza (Gráfico 5.18). É notório que os slag possuem um teor muito elevado de material reativo, apresentando-se, por isso, à priori como um material melhor e com mais potencial alcalino do que por exemplo as cinzas volantes.
Gráfico 5.6 – Percentagem de dissolução obtida no slag branco, no slag preto e cinza
Ambos os slag possuem um teor muito elevado de cálcio o que poderá influenciar as dissoluções. A presença do cálcio tem um efeito muito positivo nas dissoluções e para além do alumínio e da sílica, também o cálcio é um elemento reativo para a ativação alcalina. A quantidade de alumina presente em ambos os slag (4.5 e 7.0%) é muito inferior à alumina presente nas cinzas (22.9%). A quantidade de sílica nos slag (21.6 e 23.7%), também é inferior à sílica presente nas cinzas (54.1%).