Characterization of kaolin wastes from kaolin mining industry from the amazon region as raw material for pozzolan production

Capim and Jari are the two most important kaolin mining districts of the Brazilian Amazon region. They encompass the major Brazilian reserves of high quality kaolin for the paper coating industry. The kaolin is mined and processed by three major companies responsible for about 500,000 ton of a residue mainly composed of kaolinite. The wastes come mainly from the centrifugation phase of the kaolin beneficiation process and their final destinations are huge sedimentation basins that occupy large areas. The main purpose of this work is to evaluate the physical, chemical and mineralogical characteristics of the kaolin wastes processed from the Capim and Jari region, in order to obtain metakaolinite, a high reactive pozzolan for the cement industry. When incorporated to ordinary Portland cement such pozzolans increases the concrete and mortars performance. All the residues studied in this work were characterized by means of: X-ray diffraction analysis, differential thermal analysis, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray fluorescence spectrometry and laser diffraction. Both residues are mainly constitutes by at least 92% of low granulometry kaolinite with specific surface area above 8 m2/g and mean diameter below 1 µm. Free silica (quartz) contents are below 3%. The high concentration of kaolinite in these residues dispenses rigid control parameters for removal of impurities usually employed in pozzolan production. The Jari kaolin exhibits high disordered kaolinite in comparison with the high ordered kaolinite of the Capim region and gives rise to higher desidroxilation degree at lower temperatures. It points to energy saving and reducing costs during the production of a pozzolan. The results are satisfactory and reveal that both kaolin wastes are excellent raw material for the production of high reactive metakaolin.As regiões do Rio Capim e do Rio Jari são os principais distritos caulinitícos da Região Amazônica, detentores das maiores reservas brasileiras de caulim de alta qualidade para aplicações como cobertura de papel. O caulim é lavrado e beneficiado por três grandes companhias que são responsáveis pela geração de aproximadamente 500 mil de toneladas anuais de um resíduo decorrente da etapa de centrifugação. Esse resíduo, na forma de polpa, é depositado em lagoas de sedimentação que ocupam grandes extensões de áreas. O objetivo da pesquisa foi investigar as características físicas, químicas e mineralógicas dos resíduos processados da Região do Jari e do Capim, de modo a avaliar se atendem aos requisitos como matéria-prima para a produção de uma pozolana de alta reatividade, o metacaulim, adição mineral que incorporada ao cimento Portland proporciona alto desempenho às misturas de concreto e argamassas. Os resíduos foram caracterizados por difração de raios X, análise térmica, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios X e difração a laser. Ambos os resíduos são constituídos por no mínimo 92% de caulinita de baixa granulometria, cujas áreas superficiais específicas são superiores a 8 m2/g e os diâmetros médios de partículas inferiores a 1 µm. Os teores de sílica livre (quartzo) não foram superiores a 3%. O alto grau de concentração de caulinita destes resíduos dispensa os rígidos parâmetros de controle de remoção de impurezas, normalmente empregados na produção deste tipo de pozolana. O caulim do Rio Jari, com quantidade de defeitos na estrutura cristalina superior ao da caulinita do Rio Capim, proporcinou maior grau de desidroxilação a uma temperatura mais baixa quando calcinado, indicando a possibilidade de redução de gastos com energia para a produção da adição mineral. Os resultados das análises foram convergentes e apontam ambos os caulins estudados como excelentes matérias-primas para a produção do metacaulim de alta reatividade