New composites from waste: iron ore, pulp, lime, and concrete

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2236117062661

Keywords:

Waste-based composites, Iron ore tailings, Concrete waste, pulp waste, lime production waste

Abstract

This research aimed at the development of new composites for civil construction using only industrial waste, namely, iron ore tailings (IOT), pulp production waste (PPW), lime production waste (LPW), and concrete waste (CW). The characterization of raw materials was carried out through particle size, specific mass, hydrogen potential (pH), loss on ignition (LOI) tests, and scanning electron microscopy (SEM); and, it was analyzed axial compression resistance and SEM in the developed composites. The specimens for the resistance test were molded, always using the same four types of residues in the mixture, with only water addition and no other type of binder. The residues proportions used were, in percentage, 10% to 40% of IOT and PPW, 25 to 30% of the LPW, and 15% to 25% of CW, distributed in 19 different compositions, that is, the proportions' variation of the residues in each specimen. The specimens were tested at the ages of 3, 7, 14, 28, 60, 90, 180, 365, and 720 days of cure. The results indicated a slight increase in resistance with increasing curing time, with emphasis on compositions 16 and 17, whose 28-day axial compression resistance reached 4.07MPa and 6.92MPa, respectively. In these two compositions (16 and 17), the formation of new structures was observed in the materials due to the neutralization and dissolution of the surfaces, as the alkalinity gradually decreased over time, with the hydrogen potential (pH) around 7.50 that, consequently caused the synthesis of new amorphous and crystalline formations. In this context, the studies allowed to conclude that the association of industrial residues has potential use as civil construction materials, for instance, in concrete artifacts, besides contributing to the reduction of finite natural resources extraction. It also provides a correct destination for the waste disposed of inappropriately, that constantly menaces the environment and the society that lives around it.

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Author Biographies

Cleber Luis Pedroso, Federal Technological University of Paraná, Curitiba, PR

Doutor em Engenharia Civil pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)

Vsévolod Mymrine, Federal Technological University of Paraná, Curitiba, PR

Doutor em Engenharia Biológica e Ambiental

Elizabete Yukiko Nakanishi Bavastri, Federal University of Paraná, Curitiba, PR

Doutora em engenharia pela UFSC

Daniela Evaniki Pedroso, University Tuiuti of Paraná, Curitiba, PR

Doutora em Engenharia Civil pelo Programa de Pós-Graduação em Engenheira Civil da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)

Alfredo Iarozinski Neto, Federal Technological University of Paraná, Curitiba, PR

ossui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Paraná (1985), Mestrado em Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Santa Catarina (1989), DEA em Engenharia de Sistemas Industriais e Inovação pelo INPL de Nancy (1993) e Doutorado em Ciências na Universidade Paul Cezánne (Université d'Aix-Marseille III) (1996)

Rodrigo Eduardo Catai, Federal Technological University of Paraná, Curitiba, PR

Doutor em Engenharia Mecânica

References

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6453 Cal virgem para construção civil - Requisitos. Rio de Janeiro, 2003.

______. NBR 7170 Tijolo maciço cerâmico para alvenaria. Rio de Janeiro, 1983.

______. NBR 15270-1 Componentes cerâmicos – blocos e tijolos para alvenaria, parte 1 requisito, 2017.

ANTT, Agência Nacional de Transportes Terrestres. Recursos de Desenvolvimento Tecnológico RDT: Estudo da viabilidade técnica de utilização de rejeitos de minério de ferro em pavimentos rodoviários. Relatório Final, Nova Lima/MG, 2018.

ANDRADE, CLARICE DE. Materiais para Construção Civil à Base de Cinzas de Madeira, Lodo de ETA e Resíduos da Produção de Cal. Dissertação de Mestrado do PIPE da UTFPR, campus Curitiba, 2012.

BEZERRA, CAROLINA GOULART. Característica do Rejeito de Minério de Ferro (IOT) e Avaliação da sua Influência no Comportamento Físico-Químico e Mecânico de Pasta de Cimento. Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, COPPE, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2017.

BRACELPA. Associação Brasileira de Celulose E Papel. Dados do Setor de celulose e papel. Brasília. 2016.

CARDOSO, JOSÉ RIBAMAR DE ABREU. Uso de Agregado de Entulho da Construção Civil de Manaus – AM para obtenção de Blocos de Argamassa Celular. Dissertação de Mestrado no Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais do Departamento de Pesquisa da UTFPR. Manaus 2010.

CHIU. C.; STROPKY, D. (2014), Advanced Process Simulation and Training, Process Simulations Ltd., Vancouver, www.psl.bc.ca/honeywellprocess.com/library/training.

DEDAVID, BERENICE ANINA; Gomes Carmem Isse; Machado Giovanna. Microscopia Eletrônica de Varredura. Aplicação e preparação de amostras. Editora ediPUCRS, Porto Alegre 2007.

FERREIRA J.M.F.; OLHERO S.M. Al-rich sludge treatments towards recycling. Journal of the European Ceramic Society, v. 22, p. 2243-2249, 2002.

GARCIA, A. Setor de fabricação de cimento e cal. Inspeção geral do ambiente e do ordenamento do território. Lisboa. 2008.

HANSEN, T. C.; HEDEGARD, S. Properties of recycled aggregate concretes as affected by admixtures in original concretes. ACI Materials Journal, v. 81, n. 1, p. 21-26, 1984.

HANSEN, T. C.; NARUD, H. Strength of recycled concrete made from crushed concrete coarse aggregate. Concrete International, v. 5, n. 1, p. 79-83, 1983.

HANSEN, T.C. Recycled of demolished concrete and mansory. London: Chapman & Hall, 1992. 316p. Part One: Recycled aggregates and recycled aggregate concrete, p. 1-160. (RILEM TC Report 6).

HEWLETT PETER. Lea´s Chemistry of Cemente and Concrete. 4ª Edição, London: Arnold Publishers, p.485-500, 1998.

LEBÉIS, V. D. L. Viabilidade do uso do resíduo da fabricação do papel em argamassas. Campinas, 2003. 115p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2003.

LEITE, MONICA B. Avaliação de Propriedades Mecânicas de Concretos Produzidos com Agregados Reciclados de Resíduos de Construção e Demolição. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2001.

MAGALHÃES, LUCIANO FERNANDES. Avaliação do rejeito de minério de ferro como material cimentício suplementar. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (Cefet/MG), 2018.

MANSKINEN, K.; NURMESNIEMI, H.; PÖYKIÖ, R. Total and extractable non-process elements in green liquor dregs from the chemical recovery circuit of a semichemical pulp mill, Chem. Eng. J. 166 (2011) 954–961.

METHA, P.K; MONTEIRO, P.J.M. Concreto, Mircroestrutura, Propriedades e Materiais. 3ª edição. Editora IBRACOM, 2008.

MOLINETTI, ANDRÉA. Utilização de Resíduos de Argamassa, lodo de anodização de alumínio e cal para a formação de um novo compósito. Dissertação de Mestrado, PPGEC da UTFPR/campus Curitiba, 2016.

MONTE M.C; FUENTE, E.; BLANCO, A.; NEGRO, C. Waste management from pulp and paper production in the European Union, Waste Manage. (Oxford) 29 (2009) 293–308.

MYMRIN V.; PONTE H. A.; YAMAMOTO C.I. Synthesis of new colloidal formations during the strengthening of different activated hydrated metallurgical slags. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v.220, p.211-221, 2003.

MYMRIN, V. MOLINETTI, A. ALEKSEEV, K., AVANCI, M. A., KLITZKE, W., SILVA, D. A., FERRAZ, F. A., IAROZINSKI, A. CATAI, R. E. Characterization of construction materials on the base of mortar waste, activated by aluminum anodization sludge and lime production waste, Construction and Building Materials, Volume 212, 2018, p. 202-209.

MYMRIN V., PRESOTTO A. P., ALEKSEEV K., AVANCI M. A, ROLIM P. H.B., PETUKHOV V., TASKIN A. Application of hazardous serpentine rocks’ extraction wastes in composites with glass waste and clay-sand mix to produce environmentally clean construction materials Construction and Building Materials 234 (2020) 117319.

SBRIGHI ETO, C. Concreto: Ensino, pesquisa e realizações. Ed. G.C.Isaía. São Paulo: IBRACON, 2005. 2 v. 1600p.

SCRIVENER, K. L.; JOHN, V. M.; GARTNER, E. M. Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry. Cement and Concrete Research, v. 114, p. 2-26, 2018. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.03.015.

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Published

2020-12-04 — Updated on 2022-07-28

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How to Cite

Pedroso, C. L., Mymrine, V., Bavastri, E. Y. N., Pedroso, D. E., Neto, A. I., & Catai, R. E. (2022). New composites from waste: iron ore, pulp, lime, and concrete. Revista Eletrônica Em Gestão, Educação E Tecnologia Ambiental, 24, e6. https://doi.org/10.5902/2236117062661 (Original work published December 4, 2020)