Milling parameters and solid waste characterisation to use as supplementary cementitious materials

Abstract

Abstract Despitethe increasing number of publications on residual raw materials as supplementary cementitious materials (SCM), the milling beneficiation process and its parameters have been underexplored and presented. In this context, this study aims to evaluate the milling parameters for marble, clay tile, clay brick, and phosphogypsum waste processing for recycling as SCM. The raw materials were benefitted by grinding, sieving, and milling in a planetary ball mill, varying the time and rotation speed parameters. The waste was characterised by helium gas pycnometry, DSC, BET specific surface area, XRF, TGA, and XRD/Rietveld. Waste materials in which the mineral composition of phases was formed at higher temperatures were associated with higher demands for specific milling energy and lower grindability indexes. Marble waste (MW) has a mineral composition similar to commercial limestone and phosphogypsum (PG) can be an alternative to natural gypsum in cementitious materials. Clay brick waste (CBW) and clay tile waste (CTW) have the potential to be used as SCM to replace calcined natural clays, although CTW requires higher energy during milling processes.Resumo Embora a utilização de matérias-primas residuais como materiais cimentícios suplementares (MCS) seja uma temática crescente na literatura, o processo de beneficiamento por moagem e seus parâmetros ainda são pouco explorados e apresentados.Nesse contexto, o presente estudo visa avaliar os parâmetros de moagem para o beneficiamento dos resíduos de mármore, porcelanato, bloco cerâmico e fosfogesso para reciclagem como MCS. As matérias-primas foram beneficiadas por britagem, peneiramento e moagem em um moinho planetário de bolas variando os parâmetros de tempo e velocidade de rotação. Os resíduos foram caracterizados por picnometria, DSC, área superficial específica BET, FRX, TG e DRX/Rietveld. Os resíduos com composição mineralógica de fases formadas em temperaturas mais elevadas estão associados a maior demanda de energia específica de moagem e menores índices de moabilidade. O RM apresenta composição mineralógica semelhante ao do calcário comercial e o FG pode ser uma alternativa à gipsita natural em materiais cimentícios. O RBC e RP apresentam potencial de uso como MCS em substituição às argilas naturais calcinadas, embora o RP demande maior energia durante o beneficiamento por moagem.