FEASIBILITY STUDY OF THE USE OF IRON ORE TAILINGS AS PIGMENT IN POLYPROPYLENE RESINS

Abstract

The Brazilian mining industry plays a significant role in the country’s economy. However, it also generates large volumes of waste during the ore beneficiation process, resulting in severe environmental impacts. Recent researches have explored the potential of iron ore tailings as a raw material in the manufacturing of construction materials, aiming to reduce environmental impact. The distinctive coloring acquired by the produced materials can contribute to their application in certain segments where aesthetic factors are relevant. This study aimed to evaluate the feasibility of iron ore tailings, derived from the dam breach in Mariana-MG, as a pigment for polypropylene, widely used as a polymer matrix for composites, especially wood-plastic composites. Samples with different polypropylene and iron ore tailing contents, ranging from 1 to 10 % by mass, were developed using thermokinetic mixing, milling, extrusion, pelletization and hot compression processes. The produced specimens were analyzed for their appearance and evaluated for their mechanical performance. The results showed that the tailings presented high pigmentation power when incorporated into polypropylene, without compromising its mechanical properties and even providing a gain in flexural strength. However, the proportion between the amount of residual material used and the total volume of waste discarded in nature is very low, indicating limited potential for material reuse. This situation can be modified by using the tailings in the production of woodplastic composites, where, in addition to acting as pigment, they can also act as reinforcing filer. This approach would allow the utilization of a considerable larger portion of the residual material.

A indústria mineradora brasileira desempenha um papel significativo na economia do país, no entanto, ela também gera grandes volumes de rejeitos durante o processo de beneficiamento dos minérios, resultando em impactos ambientais severos. Pesquisas recentes têm explorado o potencial do rejeito de minério de ferro como matéria-prima na fabricação de materiais de construção, com o objetivo de promover a redução do impacto ambiental. A coloração característica adquirida pelos materiais produzidos pode contribuir na sua aplicação em alguns segmentos, onde o fator estético é relevante. Neste estudo, buscou-se avaliar a aplicabilidade do rejeito de minério de ferro, proveniente do rompimento de barragem ocorrido em Mariana-MG, como pigmento do polipropileno, amplamente utilizado como matriz polimérica de compósitos, em especial de madeiras plásticas. Foram desenvolvidas amostras com diferentes teores de polipropileno e rejeito de minério de ferro, este variando de 1 a 10 % em massa, a partir dos processos de mistura termocinética, moagem, extrusão, peletização e compressão a quente. Os corpos de prova produzidos foram analisados quanto à sua aparência, e avaliados quanto ao seu desempenho mecânico. Os resultados obtidos demonstram que o rejeito possui alto poder de pigmentação quando incorporado ao polipropileno, além de não comprometer sua performance quanto às propriedades mecânicas, proporcionando inclusive ganho de resistência à flexão. No entanto, a proporção entre a quantidade de material residual utilizada e o volume total de rejeito descartado na natureza é muito baixa, sugerindo limitado potencial de reaproveitamento do material. Essa situação pode ser modificada ao empregar o rejeito na fabricação de madeira plástica, onde além de desempenhar a função de pigmento, ele pode também atuar como carga de reforço. Essa abordagem permitiria a utilização de uma parcela consideravelmente maior do material residual.

La industria minera brasileña desempeña un papel significativo en la economía del país. Sin embargo, también genera grandes volúmenes de residuos durante el proceso de beneficio del mineral, lo que resulta en graves impactos ambientales. Investigaciones recientes han explorado el potencial de los residuos de mineral de hierro como materia prima en la fabricación de materiales de construcción, con el objetivo de reducir el impacto ambiental. La coloración distintiva adquirida por los materiales producidos puede contribuir a su aplicación en ciertos segmentos donde los factores estéticos son relevantes. Este estudio tuvo como objetivo evaluar la viabilidad de los residuos de mineral de hierro, derivados del colapso de la represa en Mariana-MG, como pigmento para el polipropileno, ampliamente utilizado como matriz polimérica para compuestos, especialmente compuestos de madera y plástico. Se desarrollaron muestras con diferentes contenidos de polipropileno y residuos de mineral de hierro, que varían del 1 al 10% en masa, utilizando procesos de mezcla termocinética, molienda, extrusión, peletización y compresión en caliente. Los especímenes producidos se analizaron en cuanto a su apariencia y se evaluaron en cuanto a su rendimiento mecánico. Los resultados mostraron que los residuos presentaron un alto poder de pigmentación cuando se incorporaron al polipropileno, sin comprometer sus propiedades mecánicas e incluso proporcionando una ganancia en la resistencia a la flexión. Sin embargo, la proporción entre la cantidad de material residual utilizado y el volumen total de residuos descartados en la naturaleza es muy baja, lo que indica un potencial limitado para la reutilización del material. Esta situación puede modificarse mediante el uso de los residuos en la producción de compuestos de madera y plástico, donde, además de actuar como pigmento, también pueden actuar como material de refuerzo. Este enfoque permitiría la utilización de una porción considerablemente mayor del material residual.