Alkaline activation of high-calcium ash and iron ore tailings and their recycling potential in building materials

Abstract

Abstract Alkali-activated materials are agglomerates obtained from the alkaline activation of aluminum- and silicone-rich precursors. The most popular precursors for this type of activation are low-calcium fly ashes, blast furnace slag, and metakaolin. However, both high-calcium ashes (HCAs) and iron ore tailings (IOTs) are interesting wastes that can be investigated as precursors because of their available volume and environmental impact during their final deposition. Therefore, by performing tests of compressive strength, FTIR spectrometry and scanning electron microscopy, we sought to identify the products formed during HCA and IOT activation without thermal treatment. Nine mortar formulations with different HCA and IOT proportions were developed using sodium hydroxide and sodium silicate as activators. Thus, using FTIR spectrometry, we observed the reaction between the industrial wastes. Additionally, the compressive strength result suggested that the material could be used as compressed blocks in masonry walls for the development of more environmentally friendly building materials, which would mitigate the impact of waste disposal and convert industrial solid waste into value-added products.Resumo Materiais álcali ativados são aglomerantes obtidos a partir da ativação alcalina de precursores ricos em alumínio e silício. Os precursores mais comuns utilizados para ativação são as cinzas com baixo teor de cálcio, as escórias de alto forno e o metacaulim. Contudo, a cinza de cavaco de eucalipto (CCE) e o rejeito de minério de ferro (RMF) são resíduos interessantes para ser estudados como precursores devidoao volume disponível e ao impacto ambiental advindo de sua deposição final. Diante disso, por meio de ensaios de resistência à compressão, espectrometria de FTIR e microscopia eletrônica de varredura buscou-se identificar os produtos formados pela ativação alcalina da CCE e RMF. Para isso foram desenvolvidas nove pastas com proporções diferentes de CCE e RMF, utilizando como ativadores o hidróxido de sódio e o silicato de sódio. Como resultado observou-se pela espectrometria FTIR a reação entre os resíduos industriais. A resistência à compressão sugere que o material álcali ativado pode ser utilizado como blocos compactados para a alvenaria de vedação, de forma a contribuir para o desenvolvimento de materiais mais ecológicos, mitigando os impactos ambientais causados pela disposição e transformando os resíduos sólidos industriais em produtos com valor agregado.