Otimização de processo Hatschek pelo uso de polímeros floculantes na produção de fibrocimento

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2017.Dentre os vários métodos para produção de fibrocimento, o processo Hatschek é o mais utilizado mundialmente na fabricação de produtos para construção civil. Algumas dificuldades ao processo estão associadas à capacidade de retenção de sólidos nos tamises, especialmente às partículas mais finas, e, principalmente pela substituição do amianto crisotila por outras fibras sintéticas e naturais. Por ser um circuito de água fechado, a água que retorna ao processo juntamente com essas partículas mais finas ou não floculadas altera continuamente a proporção dos insumos, bem como o empacotamento das partículas e, consequentemente, o desempenho no estado fresco e endurecido. Para aumentar a eficiência de retenção de sólidos nos tamises, uma das medidas adotadas é a utilização de polímeros floculantes, sendo a poliacrilamida aniônica a mais utilizada, mas que, dependendo do teor pode reduzir o desempenho mecânico. A presente dissertação buscou determinar um floculante com desempenho superior, o ponto de dosagem ótimo e as variações existentes pelo uso de fibras de PP ou PVA na composição da suspensão de sólidos para otimização da produção de fibrocimento. Além disso, em função da escassez de literatura sobre este assunto, efetuou-se também uma busca bibliográfica para fundamentação e contribuição com o meio acadêmico e industrial. De tal forma, foram realizadas as caracterizações das matérias-primas, executaram-se estudos de diversos floculantes em laboratório, bem como foram conduzidos testes em máquina Hatschek piloto. Os resultados mostraram uma inter-relacão entre os estudos de floculação realizados em laboratório e os resultados pela produção de fibrocimento em máquina Hatschek piloto. Verificou-se que os produtos com fibras de PP que tiveram o melhor desempenho mostraram uma maior necessidade de dosagem de floculante atingindo 272 ppm. Além disso, esses produtos tiveram melhor desempenho utilizando floculante com menor carga aniônica (20%) e maior massa molar (1,65 x 107 g/mol) do que os produtos que contêm fibras de PVA. A formulação com fibras de PVA necessitou dosagem de 224 ppm e teve melhor comportamento utilizando polímero floculante com carga aniônica maior (38%) e massa molar menor (1,50 x 107 g/mol).Abstract : Among the several fibre cement production processes, the Hatschek Process is worldwide the most used one on the manufacture of products for civil construction. Some difficulties concerning to the process are related to the solid retention ability on the sieves, specially the finer particles and, particularly, because the substitution of chrysotile asbestos fibers by other synthetic and natural fibers. Because its closed water circuit, the water which returns to the process, together with fine or non properly flocculated particles, it takes place a continuous change on the proportion of the mix components as well as on the particles packing and, as a consequence, on the behavior of the fresh and hardened products. In order to increase the solids retention efficiency on the sieves, one of the measures to be adopted is the usage of flocculant polymers, besides, the anionic polyacrylamide is the most commonly used one but, on the other hand, on depending on its amount, it can lead to the decrease of the mechanical performance. The current dissertation looked for to determine such a flocculant with a superior performance, the optimized consumption rate and the variations due to the use of PP or PVA fibers on the composition of the solids suspension for the optimization of fibre cement manufacture. Moreover, due to the lack of technical literature on this field, bibliographic search has also been done towards the substantiation and consequent contribution to academic and industrial means. Thus, it has been carried out the raw materials characterization, it has also been done studies on several flocculants on the laboratory as well as the production tests using a pilot Hatschek machine. The results showed an interrelationship between the flocculation studies made on the laboratory and the results obtained by the fibre cement production carried out on the pilot Hatschek machine. It has been verified that the products reinforced with PP fibers which had the better performance showed a higher need in terms of flocculant dosage (272 ppm). Moreover, these products had better results using flocculants with lower anionic charge (20%) as well as with higher molecular weight (1,65 x 107 g/mol) in comparison with the products containing PVA fibers. The formulation with PVA fibers has demanded lower dosage (224 ppm) and had better performance using flocculant with higher anionic charge (38%) and lower molecular weight (1,50 x 107 g/mol)