Title

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE GEOPOLÍMEROS DERIVADOS DE RESÍDUOS DA EXTRAÇÃO DE FERRO

Synthesis and Characterization of Geopolymers Derived from Iron Extraction Residues

Authorship

NARCISO, MURILO MIGUEL; GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES; BARBOSA, CARLOS HENRIQUE DA LUZ; GUIMARÃES, ANTÔNIO CARLOS RODRIGUES; NASCIMENTO, MARVIN DO; MONTEIRO, SÉRGIO NEVES

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GARCIA, JULIANNA MAGALHÃES

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BARBOSA, CARLOS HENRIQUE DA LUZ

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GUIMARÃES, ANTÔNIO CARLOS RODRIGUES

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NASCIMENTO, MARVIN DO

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MONTEIRO, SÉRGIO NEVES

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DOI

10.5151/2594-357X-42915

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Abstract

A crescente necessidade de soluções sustentáveis e economicamente viáveis para a infraestrutura ferroviária impulsiona a busca por novos materiais que reduzam impactos ambientais e custos operacionais. Este estudo investiga a viabilidade de geopolímeros formulados a partir de resíduos da extração de ferro, como alternativa ao uso de concreto e madeira tratada em dormentes ferroviários. Neste trabalho, um resíduo fino de minério de ferro (d₉₈ < 50 µm) foi caracterizado e ativado com metassilicato de sódio. A análise por fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda (WDXRF) identificou Fe₂O₃ (74,68%), SiO₂ (19,08%) e Al₂O₃ (4,42%) como os principais constituintes. As análises de DRX e FTIR confirmaram a presença de quartzo, goethita, hematita e grupos hidroxila superficiais, enquanto a microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS) revelou partículas angulares com alta área superficial. As análises térmicas (TGA/DSC) indicaram perdas de massa em múltiplas etapas devido à desidratação e desidroxilação, culminando na formação de hematita por volta de 700 °C. Após a cura e calcinação (200–800 °C), os difratogramas revelaram o desenvolvimento de fases parcialmente cristalinas do tipo Na/ASH e I/ASH. Fases transitórias contendo sódio foram observadas entre 300 °C e 700 °C, mas desapareceram em temperaturas mais elevadas.

THE GROWING NEED FOR SUSTAINABLE AND ECONOMICALLY VIABLE SOLUTIONS FOR RAILWAY INFRASTRUCTURE DRIVES THE SEARCH FOR NEW MATERIALS THAT CAN REDUCE ENVIRONMENTAL IMPACTS AND OPERATIONAL COSTS. THIS STUDY INVESTIGATES THE FEASIBILITY OF GEOPOLYMERS FORMULATED FROM IRON ORE EXTRACTION RESIDUES AS AN ALTERNATIVE TO CONCRETE AND TREATED WOOD IN RAILWAY SLEEPERS. IN THIS WORK, A FINE IRON ORE RESIDUE (D₉₈ < 50 µM) WAS CHARACTERIZED AND ACTIVATED WITH SODIUM METASILICATE. WAVELENGTH-DISPERSIVE X-RAY FLUORESCENCE (WDXRF) ANALYSIS IDENTIFIED FE₂O₃ (74.68%), SIO₂ (19.08%), AND AL₂O₃ (4.42%) AS THE MAIN CONSTITUENTS. X-RAY DIFFRACTION (XRD) AND FOURIER-TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY (FTIR) ANALYSES CONFIRMED THE PRESENCE OF QUARTZ, GOETHITE, HEMATITE, AND SURFACE HYDROXYL GROUPS, WHILE SCANNING ELECTRON MICROSCOPY WITH ENERGY-DISPERSIVE SPECTROSCOPY (SEM/EDS) REVEALED ANGULAR PARTICLES WITH HIGH SURFACE AREA. THERMOGRAVIMETRIC AND DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY ANALYSES (TGA/DSC) INDICATED MULTI-STAGE MASS LOSSES DUE TO DEHYDRATION AND DEHYDROXYLATION, CULMINATING IN THE FORMATION OF HEMATITE AROUND 700 °C. AFTER CURING AND CALCINATION (200–800 °C), THE DIFFRACTOGRAMS REVEALED THE DEVELOPMENT OF PARTIALLY CRYSTALLINE NA/ASH- AND I/ASH-TYPE PHASES. TRANSIENT SODIUM-CONTAINING PHASES WERE OBSERVED BETWEEN 300 °C AND 700 °C BUT DISAPPEARED AT HIGHER TEMPERATURES.

Keywords

Geopolímeros, Resíduo de minério de ferro, Caracterização microestrutural, Comportamento térmico.