Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/2176-1523.20222541
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

Developing a one-part geopolymer cement containing iron ore tailings from Minas Gerais state in Brazil

Desenvolvimento de cimento geopolimérico de uma parte contendo rejeitos de minério de ferro do estado de Minas Gerais no Brasil

Ana Beatriz Moreira Silveira, Douglas Batista Mazzinghy, Ricardo Augusto Martins Figueired

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Abstract

The growing perspective of mining tailings volume worldwide takes to a necessity of developing sustainable solutions to apply the concept of circular economy. Meanwhile, ordinary Portland cement (OPC) is the most consumed construction material globally, and its considerable CO2 emission abundantly contributes to greenhouse effect. Geopolymers are environmentally friendly materials that can be used as a sustainable alternative to OPC. This study proposes the development of a geopolymer cement containing iron ore tailings (IOT) and investigates the influence of the water/solid (W/S) ratio on their uniaxial compressive strength (UCS). The best result had a W/S ratio of 0.37 and achieved strength of 62.7 MPa after 28 days curing at room temperature, which is considerable higher than the required in the worldwide OPC standards. Also, the binder in this study has higher compressive strength after one day of cure than the regular OPC should have in 28 days of cure, showing high early strength. The result can be optimized for better economic viability in the future and shows that IOT has potential to be applied as filler in geopolymer cements.

Keywords

Iron ore tailings; Geopolymer; Sustainability; Greener cement; Circular economy

Resumo

A perspectiva de crescimento do volume de rejeitos de mineração em todo o mundo leva à necessidade de desenvolver soluções sustentáveis, de forma a aplicar o conceito de economia circular. Enquanto isso, o cimento Portland comum é o material de construção mais consumido globalmente e sua considerável emissão de CO2 contribui abundantemente para o efeito estufa. Os geopolímeros são materiais ecologicamente corretos que podem ser usados como uma alternativa sustentável ao cimento Portland comum. Este estudo propõe o desenvolvimento de um cimento geopolimérico contendo rejeito de minério de ferro e investiga a influência da razão água/sólido na sua resistência à compressão uniaxial. O melhor resultado teve razão água/sólido de 0,37 e atingiu resistência de 62,7 MPa após 28 dias de cura em temperatura ambiente, sendo consideravelmente mais alto do que o exigido pelos padrões internacionais para o cimento Portland comum. Além disso, o cimento neste estudo apresenta maior resistência à compressão após um dia de cura do que o Portland comum deveria ter em 28 dias de cura, apresentando alta resistência inicial. O resultado pode ser otimizado para uma melhor viabilidade econômica no futuro e mostra que os rejeitos de minério de ferro têm potencial para serem aplicados como material de enchimento em cimentos geopoliméricos.

Palavras-chave

Rejeitos de minério de ferro; Geopolímero; Sustentabilidade; Cimento verde; Economia circular.

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Submetido em:
12/01/2021

Aceito em:
09/10/2021

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