Estudo de compósitos de resíduos de minério de manganês obtidos por sinterização ao ar natural.

Abstract

O Brasil é um país reconhecidamente rico em recursos naturais, tanto sobre o solo, em termos de biodiversidade, quanto abaixo dele, em recursos hídricos e minerais. Empresas que atuam no setor de mineração estão presentes por todo o território nacional, gerando uma quantidade enorme de resíduos de pouco ou nenhum valor agregado, que são depositados em barragens. O presente trabalho busca estudar uma forma de destinar resíduos para uma aplicação sustentável e mais segura, utilizando-os no desenvolvimento de materiais compósitos com matriz de alumínio reforçados com partículas dispersas em proporções mássicas de 5, 10 e 15% de resíduos de minério de manganês provenientes de Morro da Mina, em Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais. Os pós foram homogeneizados manualmente em gral de ágata, por 60min e, posteriormente, fez-se a compactação da mistura com pressão de compactação de 173,48MPa. As amostras compactadas foram sinterizadas ao ar natural, nas temperaturas de 550ºC e 600ºC, com taxa de aquecimento de 5ºC/min, permanecendo nos respectivos patamares por 2h. Os compósitos sinterizados foram caracterizados por perda de massa, densidade geométrica, difração de raios X, área superficial BET, MO, MEV/EDS, análise de imagem e ensaios de compressão. A resistência mecânica de todos os compósitos foi superior à do alumínio puro. Todas as amostras, tanto as de alumínio puro quanto as reforçadas com finos de minério de manganês, apresentaram ganho de massa e de volume após a sinterização. Os maiores valores de resistência mecânica foram observados nas amostras com 10% de reforço de resíduos de minério de manganês. Observou-se uma redução nos valores de densidade geométrica das amostras sinterizadas, quando comparadas às amostras a verde. As amostras mais densas foram aquelas contendo 10% de finos, seguidas pelas amostras com 15% de finos. Como observado em outros compósitos com matriz de alumínio reforçados com partículas cerâmicas, as amostras que continham maior proporção de reforço apresentaram maior porosidade, além de uma pior interface matriz/reforço. A porosidade das amostras aumentou continuamente com a porcentagem de reforço, chegando ao pico com 15% de finos sinterizadas a 600ºC. Comparando com as amostras de alumínio puro, os maiores aumentos nos valores de limite de escoamento foram observados nas amostras contendo 10% de finos de minério de manganês, sendo 121,8% para a sinterização a 550ºC e 116,9% quando sinterizadas a 600ºC.