Valorização de resíduos para a produção de espumas à base de vidro

Abstract

O presente trabalho focou-se na valorização de resíduos industriais, incluindo resíduos de vidro plano, cinzas volantes, lamas de mármore e lixas à base de carboneto de silício. Os resíduos de vidro plano e as cinzas volantes foram usados como as “matérias-primas” principais. O carboneto de silício comercial ou derivado da calcinação das lixas, bem como carbonatos de cálcio e de magnésio na forma de lamas de mármore e de dolomite, foram utilizados como agentes expansivos. Os resultados mostraram que é possível produzir espumas à base de vidro utilizando todos os diferentes tipos de agentes expansivos, embora o SiC seja o mais eficaz, requerendo apenas a adição optimizada de 1% em peso para maximizar a fracção de poros. A adição de 1% de SiC permitiu obter valores de densidade aparente de ≈0,20 g.cm-3 e de resistência mecânica à compressão de cerca de 0,8 MPa, a qual pode ser incrementada para ≈2,6 MPa pela adição de um vidro à base de Anortite-Diopside preparado no laboratório, sem que os valores de densidade aparente fossem significativamente afectados (0,25 g.cm-3). Por outro lado, a substituição do SiC comercial pelas lixas calcinadas mostrou-se igualmente eficaz na produção de espumas com propriedades semelhantes. A incorporação de cinzas volantes nas formulações das espumas mostrou-se viável até teores de cerca de 20%, permitindo obter valores de densidade aparente próximos de 0,20 g.cm-3 com o SiC como agente expansivo. A substituição nestas formulações do SiC por 1-2% de carbonatos resultou num abaixamento de 100ºC na temperatura óptima de sinterização (850ºC), e em valores de densidade aparente e de resistência mecânica à compressão superiores (0,36-0,41 g.cm-3 e 2,4-2,8 MPa, respectivamente).

This work aimed at reusing industrial wastes, including flat sheet glass wastes, fly ashes, marble sludges and SiC-based polishing paper. Glass wastes and fly ashes were used as main “raw-materials”. Commercial Silicon carbide and SiC derived from calcined polishing paper, as well as calcium and magnesium carbonates (marble sludge and dolomite) were used as foaming agents. According to the results, it was possible to produce glass foams using any of the above foaming agents, although SiC reveled to be the most efficient one, since it just required an optimal addition of 1 wt.% to maximize porosity. The addition of 1 wt.% SiC gave foams with apparent density and compressive strength values of 0.20 g.cm-3 and 0.8 MPa, respectively, which could be improved to ≈2.6 MPa by adding a home made Anortite-Diopside glass. The use of calcined SiC-based polishing paper to replace commercial SiC resulted in the production of glass foams with similar properties. The incorporation of fly ashes in the glass foam formulations using SiC as foaming agent was successful up to 20 wt.%, resulting in apparent densities of about 0.20 g.cm-3. Replacing of SiC by 1-2% of carbonates resulted in a decrease of 100ºC in the optimal sintering temperature and in superior values for apparent density and compressive strength (0.36-0.41 g.cm-3 and 2.4-2.8 MPa, respectively).