Assessment of the use of grits waste from paper and pulp industry in the production of activated alkaly binders

In the present work, the potential use of grits, waste from the pulp and paper industry generated in the Kraft process, in the production of activated alkali binders was evaluated. The grits were heat treated in order to make them more reactive. Activated alkali ligands are constituted by the C-A-S-H gel, which require calcium oxide in their composition for their formation. This work proposed parameters for the heat treatment of the grits, in order to decarbonate the calcite and verify the reactivity of the resulting component, calcium oxide, in the mixture. The heat treatment results were efficient, demonstrating that high levels of calcium oxide were generated. Activated alkali binders based on metakaolin and heat-treated grits were produced, using as activating solution: sodium silicate, sodium hydroxide and water. The activated alkali ligands produced have a Na2SiO3/NaOH ratio of 2.5 and a water/(metakaolin+grits) ratio of 0.50. In the dosage of activated alkali binders, the percentage of metakaolin replacement by grits varies from 0 to 50%, the proportion of activators in dry mass from 0.4 to 1.0 and curing time from 2 to 28 days. The variation of the molar ratio of oxides was 0,00 ≥ 2 ≤ 1,19, 0,14 ≥ 22 ≤ 0,49. Twenty-two experiments were carried out, having as answers the tests of mini slump, compression, water absorption, void index and specific mass. he results obtained in this work demonstrate that Thermally Treated Grits (GTT) residues have the potential to replace metakaolin by up to 50% and be used in the production of activated alkali ligands. The activated alkali binder with 20% replacement of metakaolin by GTT and proportion of activators equal to 0.6 showed the best compressive strength (21.86 MPa). The highest spreading, lowest water absorption and void index were obtained in pastes with 50% metakaolin replacement by GTT and activator proportion equal to 0.7. The mixtures studied with replacement of up to 50% of metakaolin by GTT showed good physical properties, demonstrating the technical feasibility of using residue grits from the pulp and paper industry for the production of activated alkali binders.Dissertação (Mestrado)No presente trabalho foi avaliado o potencial de uso dos grits, resíduo proveniente da indústria de papel e celulose gerado no processo Kraft, na produção de ligantes álcali ativados. Realizou-se o tratamento térmico do grits, a fim de deixá-lo mais reativo. Os ligantes álcali ativados são constituídos pelo gel C-A-S-H, os quais necessitam de óxido de cálcio em sua composição para sua formação. Este trabalho propôs parâmetros de tratamento térmico dos grits, a fim de descarbonatar a calcita e verificar a reatividade do componente resultante, óxido de cálcio, na mistura. Os resultados do tratamento térmico foram eficientes, demonstrando que elevados teores de óxido de cálcio foram gerados. Produziu-se ligantes álcali ativados à base de metacaulim e grits tratado termicamente, utilizando como solução ativadora: silicato de sódio, hidróxido de sódio e água. Os ligantes álcali ativados produzidos possuem relação Na2SiO3/NaOH de 2,5 e água/(metacaulim+grits) de 0,50. Na dosagem dos ligantes álcali ativados, o percentual de substituição do metacaulim por grits vario de 0 a 50%, a proporção de ativadores em massa seca de 0,4 a 1,0 e tempo de cura de 2 a 28 dias. A variação da relação molar de óxidos foi de 0,00 ≥ 2 ≤ 1,19, 0,14 ≥ 22 ≤ 0,49. Vinte e dois experimentos foram realizados, tendo como respostas os ensaios de mini abatimento, compressão, absorção de água, índice de vazios e massa específica. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que os resíduos Grits Tratados Termicamente (GTT) têm potencial de substituir o metacaulim em até 50% e serem utilizados na produção ligantes álcali ativados. O ligante álcali ativado com 20% de substituição de metacaulim por GTT e proporção de ativadores igual a 0,6 apresentou a melhor resistência a compressão (21,86 MPa). O maior espalhamento, menor absorção de água e índice de vazios, foram obtidos na pasta com 50% de substituição de metacaulim por GTT e proporção de ativadores igual a 0,7. As misturas estudadas com substituição de até 50% de metacaulim por GTT apresentaram boas propriedades físicas, demonstrando viabilidade técnica do uso do resíduo grits da indústria de papel e celulose para a produção de ligantes álcali ativados