Cerâmica (Mar 2010)
Basalt mine-tailings as raw-materials for Portland clinker Rejeitos da mineração de basalto como matérias-primas para clínquer Portland
Abstract
Large volumes of waste materials are produced by crushing of basaltic rocks for aggregate production, which is widely used in regions that lack rocks of granitic or gneissic composition. Two types of waste materials are produced (a) quarry fines, which are in part used as fine aggregates in concrete and (b) vesicular basalt, a porous variety of basalt that is useless as aggregate. This paper presents a procedure to use basaltic mine-tailings as raw-mixtures for Portland cement by adjusting the proportion of the other raw-materials (limestone, clay, iron ore). It is demonstrated that there is no need for additional fluxes to the basalt-bearing raw-mixtures, since the setting of the chemical parameters is enough to guarantee clinker formation. Two series of experimental clinkers were synthesized with raw-mixtures containing residues from a basalt quarry that produces aggregates for concrete. Experimental clinkers were produced from raw-mixtures with similar lime saturation factors, silica and alumina modules, which were set by adjusting the proportions of limestone, clay and iron ore to the varying proportions of basaltic materials added to them. One series of clinkers was made with basalt quarry fines, which are in part used as fine aggregate, but also accumulate as mine-tailings. Other series was made using vesicular (porous) basalt, a variety not resistant enough to be used as aggregate. It is demonstrated that the basaltic composition is fully compatible with clinker production, and no addition of fluxes or other additions is required. Composition of the raw-mixtures was checked by chemical analysis. Quantitative phase analysis of the clinkers was made by optical microscopy point counting, together with qualitative X-ray diffraction. All mixtures produced clinkers with acceptable proportions of major and minor crystalline phases, inside the range of common industrial Portland clinkers.Duas séries de clínqueres experimentais foram sintetizadas com matérias-primas contendo rejeitos da mineração de basalto para a produção de agregados para concreto. Os clínqueres experimentais foram produzidos a partir de uma farinha crua padrão com adições de teores variáveis de materiais basálticos, sendo que o fator de saturação em cal e os módulos de sílica e alumina da farinha crua foram mantidos constantes pelo ajuste das proporções de calcário, argila e minério de ferro em relação ao teor de material basáltico adicionado. Uma das séries de clínqueres foi produzida com finos de pedreira, usados em parte como agregados finos, mas também acumulados como pilhas de rejeitos no pátio da mina. A outra série foi feita com basalto vesicular, uma variedade de basalto poroso e de baixa resistência, não aproveitada como agregado. O estudo revela que a composição dos materiais basálticos é plenamente compatível com a produção de clínquer, não sendo necessária a adição de fundentes ou outros corretivos químicos. A composição dos clínqueres experimentais produzidos foi determinada por análises químicas, por análise quantitativa de fases em microscopia óptica (contagem de pontos) e por difratometria de raios X. Os clínqueres experimentais produzidos a partir de farinhas contendo materiais basálticos são similares aos clínqueres industriais convencionais, em termos de composição química e de proporção entre fases cristalinas.
Keywords
