Valorização de fosfogesso - contributo para a mineralização do clínquer

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

O fosfogesso (FG) é um resíduo poluente, resultante da produção de ácido fosfórico na indústria de fertilizantes fosfatados. Em todo o mundo, geram-se cerca de 180 milhões de toneladas por ano o que origina problemas de armazenagem. Tendo em conta as restrições ambientais e os elevados custos dos espaços de armazenagem, têm vindo a ser desenvolvidos estudos que visam encontrar aplicações para este resíduo. Uma dessas aplicações é a utilização do fosfogesso (FG) como “matéria-prima” na produção de clínquer de cimento Portland. Este resíduo, por possuir na sua constituição sulfatos, fosfatos e fluoretos, actua como mineralizador, acelerando as reacções, e promovendo a formação de silicato tricálcico (C3S), e baixando a sua estabilidade a temperaturas inferiores a 1250ºC. Tendo como base esta aplicação, o objectivo deste trabalho é avaliar a influência da quantidade de fosfogesso na diminuição da temperatura de clinquerização e nas propriedades físicas, químicas e mecânicas dos cimentos resultantes. O resíduo (fosfogesso - FG) e as matérias-primas (calcário, marga, areia e granalha) foram caracterizados química, mineralógica e termicamente pelas técnicas de fluorescência de raios-X (FRX), difracção de raios-X (DRX), análise térmica diferencial e análise termogravimétrica (DTA\TG) respectivamente. Após moagem o fosfogesso foi misturado com as outras matérias, em dosagens de 0, 2, 5 e 10%, em peso. Para se ter estudar o efeito do resíduo na perda de massa (PM) e na temperatura das principais reacções de decomposição e sinterização, as misturas, também designadas por crús, foram caracterizadas termicamente pela metodologia anteriormente referida. Foram preparados dois grupos de crús com 0, 2, 5 e 10% de fosfogesso e cada um deles foi submetido a um tipo de cozedura. Um grupo foi submetido a uma cozedura a 1500ºC sem tempo de patamar e outro foi cozido a 1350ºC durante 20 minutos. Depois de cozidos, os clínqueres foram analisados microscopicamente, moídos e caracterizados quimicamente por fluorescência de raio-X (FRX) e mineralogicamente por difracção de raio-X (DRX). Por fim, os clínqueres foram usados para fazer argamassas (sem adição de gesso) na proporção de 1:3:½ de clinquer, areia e água, segundo a norma NP EN 196-1. Os provetes resultantes foram ensaiados mecanicamente a 2 e 28 dias segundo a mesma norma. Os resultados obtidos mostram uma diminuição máxima de cerca de 140ºC na temperatura de clinquerização quando se utiliza crú com 5% de fosfogesso (C5) e ainda uma diminuição de cerca de 2% de perda de massa (PM) no crú com 10% de fosfogesso (F10). O clínquer padrão, sem adição de fosfogesso cozido a 1500ºC, que simula o clinquer produzido na fábrica, originou provetes com resistência à compressão a 28 dias de 48,1.MPa. Os provetes produzidos com clínquer com 5 % de fosfogesso apresentam o maior valor de resistência à compressão a 28 dias tendo-se obtido 55,1MPa para clínqueres produzidos a 1500ºC e 49,4 MPa para clínqueres produzidos a 1350ºC. A adição de 5% de fosfogesso reduz em 150ºC a temperatura de cozedura e promove bons resultados em termos mecâncios.