Uso de lamas e cinzas da indústria da celulose em clínquer

Mestrado em Engenharia de MateriaisO destino final dos resíduos gerados no fabrico da pasta de papel em Portugal é uma das preocupações crescentes deste setor, já que as normativas europeias são cada vez mais restritas no que respeita à sua deposição em aterro. Impulsionados por este facto o grupo Portucel/Soporcel (gPS) procura soluções mais sustentáveis, como a valorização dos resíduos gerados no seu processo de fabrico em outros setores industriais. O fabrico da pasta de papel pelo método Kraft utilizado pelo gPS, origina diversos resíduos como as lamas geradas na recuperação de químicos e no tratamento de efluentes, assim como as cinzas volantes resultantes da cogeração de energia. O presente trabalho pretende encontrar uma aplicaçãomais sustentável dos resíduos descritos anteriormente. Nomeadamente a sua utilização como matérias-primas secundárias no fabrico de clínquer/cimento e posterior aplicação em argamassas. Na primeira etapa do trabalho realizou-se a caracterização detalhada dos resíduos, em colaboração com o laboratório Raiz (pertencente ao gPS), e efetuou-se o levantamento das quantidades geradas. Com base nestas análises e de acordo com os produtos-alvo para reciclagem, foram previstos estudos de tratamento e adaptação dos componentes ou das misturas, que garantam melhores condições de transporte e incorporação. Em seguida foram elaboradas diferentes misturas em cru e foram testados distintos ciclos de tratamento térmico por forma a obter diferentes tipos de clínquer (belítico e Portland). Posteriormente formularam-se argamassas e testou-se sua adequabilidade como argamassas de reboco. A partir dos resíduos em estudo obteve-se clínquer belítico e clínquer Portland completamente ecológicos (obtidos a partir apenas de resíduos). No caso do clínquer Portland consegui-se uma redução da temperatura de processamento a qual acarreta benefícios processuais e económicos e resulta da presença de impurezas mineralizadoras em alguns dos resíduos. As argamassas produzidas neste trabalho têm potencial para ser utilizadas em rebocos exteriores ou interiores. Neste estudo também foram detetadas limitações, as quais perspetivam algumas dificuldades na transposição para o fabrico industrial de clínquer/cimento. Estas são a possibilidade de ocorrência de reações expansivas do tipo álcalis-agregados o que implica a adoção de correções composicionais para minimizar/evitar problemas de durabilidade e o facto de os resultados experimentais corresponderem só a um lote de resíduos, pelo que será necessário recolher periodicamente amostras nas instalações do gPs, efetuar a sua caracterização e, se necessário, prever medidas de loteamento e homogeneização das misturas.The final destination of wastes generated in the production of paper pulp in Portugal is an important concern in this setor, since European regulations are becoming ever stricter regarding their landfill. Driven by this fact, the Portucel/Soporcel group (gPS) is looking for more sustainable solutions, such as the use of the generated wastes in the production processes of other industrial sectors. The production of paper pulp by the Kraft method used by the gPS generates various wastes, such as sludge from the recovery circuit of chemical reagents and from the wastewater treatment, as well as fly ash from the cogeneration of energy. This work tries to provide a more sustainable use for the wastes previously described, using them as secondary raw materials in the manufature of clinker/cement, and subsequent application in mortars. The first step involved the detailed characterization of the residues, in collaboration with the RAIZ laboratory (belonging to gPS), and a survey of the amounts generated. Based on these analyses, and in accordance with the target products for recycling, were provided treatment studies and adaptation of the components or mixtures, ensuring better transport and incorporation conditions. Then, different blends were prepared and tested with different heat treatment cycles, in order to obtain different types of clinker (belitic and Portland). Subsequently, mortars were formulated, and their suitability as plastering mortars was tested. From the wastes under study environmentally friendly belitic and Portland clinker were manufactured. In the case of Portland clinker, a reduction of the processing temperature was achieved, resulting from the presence of mineralizing impurities in some of the wastes, with procedural and economic benefits. The mortars produced in this work have potential for use in exterior or interior plasters. From this study, were also detected some limitations, which do provide some difficulties in the industrial scale up of the clinker production. These are the possibility of expansive reactions of alkali-aggregate type, which implies the adoption of compositional corrections to minimize/avoid durability problems, and the fact that the experimental results obtained correspond to a single lot of waste, so it will be necessary to periodically collect samples in the plants of the gPS, perform a full characterization and, if necessary, introduce measures of blending and homogenization