Utilization of discarded foundry sand (DFS) and inorganic waste from cellulose and paper industry for the manufacture of glass-ceramic materials

Abstract

Recycling has been pointed out as an alternative to the disposal of waste materials in industrial landfills. In the present study, the transformation of residues (discarded foundry sand - DFS, grits, and lime mud) in glass-ceramic materials is shown. The glasses were obtained by the melting/cooling method. The precursor materials, glasses, and glass-ceramics were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and differential scanning calorimetry/thermal gravimetric analysis (DSC/TGA). The glassy materials were milled, pelleted, and thermally treated at the crystallization temperatures given by DSC data to obtain the glass-ceramics (885, 961, and 1090 ºC). The main formed phases were cristobalite, α-wollastonite (parawollastonite), and β-wollastonite (pseudowollastonite). The glass-ceramics showed very low water absorption and apparent porosity (0.26 to 0.88 wt% and 0.66 to 1.77 vol%, respectively). The results confirmed that the studied residues can be used as raw materials for the manufacture of vitreous and glass-ceramic materials.

A reciclagem tem sido apontada como alternativa ao descarte de resíduos em aterros industriais. No presente trabalho é mostrada a transformação de resíduos (areia descartada de fundição - ADF, grits e lama de cal) em materiais vitrocerâmicos. Os vidros foram obtidos pelo método de fusão/resfriamento. Os materiais precursores, compostos vítreos e vitrocerâmicos foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e calorimetria exploratória diferencial/análise termogravimétrica (CED/ATG). Os materiais vítreos foram moídos, pastilhados e tratados termicamente nas temperaturas de cristalização obtidas por CED para preparar os materiais vitrocerâmicos (885, 961 e 1090 ºC). As fases obtidas foram cristobalita, α-wolastonita (parawolastonita) e β-wolastonita (pseudowolastonita). As vitrocerâmicas apresentaram baixa absorção de água e porosidade aparente (0,26 até 0,88 wt% e 0,66 até 1,77 vol%, respectivamente). Os resultados confirmaram que os resíduos estudados podem ser utilizados como matéria-prima na fabricação de materiais vítreos e vitrocerâmicos.