SÍNTESE: Utilização e Influência da Escória de Cobre como adição e como agregado

miúdo para concreto.

A preocupação com o grave problema da geração de resíduos vem, cada vez mais,

despertando a conscientização da necessidade de estudos com vistas a melhorar o ciclo de

produção e adequar a destinação dos resíduos gerados. Nesse sentido, a reciclagem se

apresenta como uma grande alternativa (MOURA e MOLIN, 2004).

O cobre tem sido um dos elementos mais usados no mundo e atualmente tem tido uma

grande demanda. Na atividade de produção do cobre há uma geração grandiosa de escória

durante a transformação das matérias primas em produtos acabados (MOURA, 2000).

Portanto, no seu estudo Moura estuda a viabilidade da utilização da escória de cobre como

adição para concreto.

MOURA e MOLIN (2004) relatam que em nível mundial a produção anual de escória

de cobre é em torno de 13 milhões de toneladas e que no Brasil são geradas, no processo de

produção do cobre eletrolítico, em média, 230 mil toneladas de escória por ano, que são

depositadas no pátio da metalúrgica. O beneficiamento de cobre no Brasil acontece em

Camaçari na Bahia, pela CARAÍBA METAIS.

Segundo Bittencourt (1992, apud Moura, 2000) o processo de geração da escória de

cobre é da seguinte maneira:

1- Junto com os concentrados adiciona-se sílica para estabilizar a escória

2- Seca a mistura (“blend”)

3- Injeta o “blend” no forno sobre altas sob alta pressão por aspessor

4- No forno ocorrem reações que produzem “mate” e escória. “Mate” é uma fase

composta por algumas substâncias (níquel, cobalto, sulfetos de cobre, etc.)

5- Nos conversores ocorre formação de uma nova escoria

6- Essa nova escoria é conduzida para o forno elétrico, onde se deve retirar o máximo de

cobre da escória.

7- Após as reações se processarem com a ajuda de um redutor e agitação produzida por

indução, o forno é esvaziado e a escória ao fluir recebe um fluxo de água sob pressão e

é resfriada, solidificando-se em grãos.

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA – UFBA

DISCIPLINA: ENG274 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO V

ALUNO: LEANDRO SANTOS LEAL

A composição química da escória está apresentada na tabela abaixo.

Fonte: MOURA e MOLIN (2004)

Na escória as ligações são predominantemente iônicas, imiscíveis e de baixa

solubilidade com os sulfetos. A propriedade mais importante da escória na fase liquida é a

viscosidade. Uma boa escória do ponto de vista metalúrgico deve ter as seguintes

características:

· boa fluidez;

· baixa solubilidade de "mate" e cobre;

· boa tolerância à faixa de variação do processo;

· dar boa estabilidade às impurezas;

· ser formada a temperaturas próximas das de trabalho;

· não deve exigir pressão parcial de oxigênio além da requerida pelo

sistema;

· estar líquida à temperatura de trabalho do "mate" ou do metal

Nos levantamentos bibliográficos realizados por MOURA (2000), constatou-se que a

escória de cobre geralmente não é aproveitada e somente uma pequena quantidade era usada

como abrasivo. Mas no Canadá, 45% da escória são usadas como base para construção, lastro

de estrada e aterros. O maior produtor mundial de cobre, Estados Unidos, praticamente não

utiliza a escória.

A escória de cobre tem características compatíveis com as de uma areia grossa,

excetuando as suas massas específicas e unitárias que são muito mais elevadas, e sem risco do

ponto de vista toxicológico para água, mediante avaliação do risco ambiental (ensaios de

lixiviação e solubilização), foi constatado que a escória de cobre não apresenta risco à saúde

humana nem ao meio ambiente, sendo classificada como não inerte (MOURA e MOLIN,

2004). Como a quantidade de escória de cobre produzido no mundo é alta, é um desperdício

deixar de utilizá-la. Sendo assim, começou-se a estudar o uso da mesma como substituição de

parte do cimento para argamassa e concreto.

No Brasil praticamente todo volume gerado é depositado numa área formando imensas

pilhas de escória e somente uma pequena parcela dessa quantidade é utilizada como abrasivo.

A utilização de escória de cobre no concreto em estudos realizados aumentou a resistência à

compressão axial.

Através de estudos podem-se determinar as dosagens de escória que podem ser

utilizadas na produção de concreto e com isso determinar o traço de concreto. Durante a

fabricação do concreto com escória de cobre como agregado miúdo, observou-se que a

mesma provocava segregação, devido à sua massa específica. Para minimizar esse efeito foi

utilizado aditivo incorporador de ar. A massa específica do concreto com escória de cobre é

superior a do concreto com areia (MOURA, 2000).

Na produção de peças pré-moldadas foram desenvolvidos diversos traços de

argamassa e concreto. Após vários ajustes, o traço de argamassa que apresentou melhores

resultados foi 1:5,0 (cimento, escória de cobre) e relação a/c 0,37. O traço de concreto com

escória de cobre que apresentou melhores resultados foi 1:3,647:4,05 (cimento, escória de

cobre, brita 19 mm) e relação a/c 0,53. Além do bom desempenho da argamassa e concreto

com relação à resistência à compressão, as peças pré-moldadas apresentaram um ótimo

aspecto (MOURA, 2000).

Além dessas utilizações a escória de cobre pode ser utilizada em base e sub-base de

pavimentação, como agregado miúdo para asfalto pré-misturado a frio, em misturas com

asfalto, como agregado para colchão drenante, etc. E com isso, podemos observar que a

escória de cobre pode ser utilizada em vários processos, ao invés de ser considerada como um

resíduo sem utilização.

Foi verificada a influência da escória de cobre nas propriedades mecânicas do concreto

(resistência à compressão axial, tração por compressão diametral e tração na flexão), tendo os

concretos com adição de 20% de escória de cobre apresentado desempenho bastante superior

aos concretos de referência (sem adição) em todas essas propriedades (MOURA, 2000).

CONCLUSÕES

MOURA (2000) chegou às seguintes conclusões:

Os resultados dos ensaios de determinação da atividade pozolânica, pelo método

mecânico (NBR 5752, 1992), mostram que a escória pode ser classificada como uma

pozolana classe “E”.

A forma dos grãos da escória bruta é esférica e a textura lisa. Sua granolumetria é

equivalente à de um agregado miúdo na faixa IV – grosso, de acordo com a NB 7211

(1983).

A massa específica da escória é muito elevada (3,870 kg/dm3), classificando-a como

agregado pesado.

Os resultados dos ensaios de lixiviação e solubilidade mostram que a escóriade cobre

pode ser classificada como resíduo classe II – não inerte

I- COM RELAÇÃO À ADIÇÃO DA ESCÓRIA DE COBRE COMO ADIÇÃO AO

CONCRETO

A escória, para ser utilizada como adição ao concreto, deverá ser moída.

O teor definido de adição de escória de cobre ao concreto foi de 20%, em relação à

massa de cimento.

a) Quanto às características do concreto no estado fresco

A adição de escória de cobre não influenciou na trabalhabilidade do concreto.

A massa específica do concreto no estado fresco aumentou um pouco com adição de

escória.

b) Quanto às características do concreto no estado endurecimento

A massa específica do concreto no estado endurecido também aumentou com a adição

da escória de cobre.

A resistência à compressão axial do concreto aumentou com a adição de escória, para

todas as idades de referência (7, 28 e 91 dias).

A resistência do concreto à tração por compressão diametral aumentou

significativamente em todas as idades de ensaio.

A resistência do concreto à tração na flexão também aumentou com adição de escória

de cobre, tanto aos 7 quanto aos 28 dias de idade.

A absorção por imersão foi menor para os concretos com adição de escória,

principalmente nas relações a/c maiores.

Os concretos com adição de escória de cobre, também apresentaram melhor

desempenho quanto à absorção por sucção capilar.

A profundidade de carbonatação foi menor nos concretos com adição de escória de

cobre.

A influência da adição de escória de cobre ao concreto, também ficou evidenciada nos

resultados dos ensaios de ataque por sulfato.

II- COM RELAÇÃO À UTILIZAÇÃO DE ESCÓRIA DE COBRE COMO AGREGADO

MIÚDO PARA CONCRETO

a) Quanto às características do concreto no estado fresco

A trabalhabilidade do concreto aumentou significativamente com a utilização de

escória de cobre como parte do agregado miúdo.

A massa específica do concreto aumentou significativamente com a utilização da

escória de cobre como agregado.

b) Quanto às características do concreto no estado endurecimento

A massa específica do concreto no estado endurecido também aumentou quando se

utilizou escória de cobre como parte do agregado miúdo.

A resistência à compressão axial do concreto aumentou com a substituição de parte da

areia por escória de cobre, em todas as idades de ensaio.

A resistência à tração por compressão diametral, também aumentou com a utilização

da escória de cobre como parte do agregado miúdo.

No que se refere a resistência à tração por flexão, o comportamento dos concretos foi

praticamente o mesmo verificado nas demais propriedades mecânicas avaliadas.

Os resultados dos ensaios de absorção por imersão confirmaram o comportamento dos

concretos quanto às propriedades mecânicas.

No que se refere à absorção por sucção capilar, a utilização de escória de cobre como

parte do agregado miúdo, também melhorou o desempenho dos concretos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MOURA, Washington Almeida. Utilização de Escória de Cobre como adição e como

agregado miúdo para concreto. Tese de Doutorado – Programa de Pós-Graduação em

Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2000.

MOURA, Washington Almeida e MOLIN, Denise Carpena Coutinho Dal. Influência da

adição de escória de cobre em características relacionadas à durabilidade do concreto.

Ambiente Construído, Porto Alegre, v.4, n. 2, p. 41-56, abr./jun. 2004. ISSN 1415-8876.