Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Abstract
Rice husk is an agro-industrial residue that, due to its large volume and inadequate destination,
can cause contamination of environmental systems, in addition to posing risks to human health.
The ashes from the burning of this residue have already been used as raw material in the
synthesis of silica catalysts, adsorption, in mortars, concretes and soil-lime bricks. However,
with the increasing increase in rice production in Brazil, it becomes necessary to develop
alternatives for the application of this residue. In this context, this work aims to study the
technical feasibility of using rice husk ash as a ceramic pigment from the impregnation of Fe3+
and Cr3+ chromophores, evaluating its stability and color properties. Initially, the rice ash was
sieved through a 200 mesh (0.0074mm). Then, 15% of Fe3+ and Cr3+ ions were incorporated
into the material through the wet impregnation method, dried in an oven and heat treated at
temperatures of 800 °C or 1000 °C. Then, they were characterized by X-ray fluorescence, Xray
diffraction, scanning electron microscopy with EDS mapping and colorimetry. The
pigments were mixed with glossy clear glazes in proportions of 3% by weight. These mixtures
were then used to coat the substrates. The coated substrates were sintered at temperatures 1050,
1100 or 1150 °C to determine thermal stability. The results showed that the bark ash had high
silica content (> 70%), with high iron oxide content and presence of chromium oxide in the
samples modified by Fe3+ and Cr3+ ions, respectively. X-ray diffractograms revealed a
predominant presence of amorphous silica, with partial crystallization when heat-treated. The
mapping detected, in addition to the increase in Fe3+ and Cr3+ concentrations in the modified
samples, a homogeneous distribution of chromophores in the pigments. Pigments incorporated
with Fe3+ and Cr3+ were colored red and green, respectively. However, after ceramic coating,
the glazes incorporated with the pigment modified by Fe3+ showed a shift towards the yellow
region. No significant change was observed in the glazes hue with the variation of the sintering
temperature, except at 1050 °C, which did not glaze. Therefore, based on the results, rice husk
ash incorporated with Fe3+ or Cr3+ by the wet impregnation method presented properties
compatible with those of pigments widely used in the ceramic industryA casca de arroz é um resíduo agroindustrial que, devido ao grande volume e destino
inadequado, pode causar contaminação dos sistemas ambientais, além de representar riscos à
saúde humana. As cinzas provenientes da queima desse resíduo, já foram utilizadas como
matéria-prima na síntese de catalisadores de sílica, adsorção, em argamassas, concretos e tijolos
de solo-cal. No entanto, com o aumento cada vez maior da produção de arroz no Brasil, tornase
necessário desenvolver alternativas para aplicação desse resíduo. Nesse contexto, este
trabalho tem por objetivo estudar a viabilidade técnica do uso da cinza de casca de arroz como
pigmento cerâmico proveniente da impregnação dos cromóforos Fe3+ e Cr3+, avaliando a
estabilidade e suas propriedades de cor. Inicialmente, a cinza do arroz foi peneirada em uma
malha 200 (0,0074mm). Em seguida, 15% de íons Fe3+ e Cr3+ foram incorporados no material
através do método de impregnação por via úmida, seco em estufa e tratado termicamente nas
temperaturas de 800 °C ou 1000 °C. Então, foram caracterizados por fluorescência de raios-X
e, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura com mapeamento EDS e
colorimetria. Os pigmentos foram misturados a esmaltes transparente brilhante nas proporções
de 3% em peso. Em seguida, estas misturas foram utilizadas para revestir os substratos. Os
substratos revestidos foram levados à sinterização nas temperaturas 1050, 1100 ou 1150 °C
para determinação da estabilidade térmica. Os resultados mostraram que as cinzas de casca
apresentaram alto teor de sílica (> 70%), com elevado teor de óxido de ferro e presença de óxido
de cromo nas amostras modificadas pelos íons Fe3+ e Cr3+, respectivamente. Os difratogramas
de raios-X revelaram presença predominante de sílica amorfa, com cristalização parcial quando
tratado termicamente. O mapeamento detectou, além do aumento das concentrações de Fe3+e
Cr3+ nas amostras modificadas, uma distribuição homogênea dos cromóforos nos pigmentos.
Os pigmentos incorporados com Fe3+ e Cr3+ apresentaram coloração de vermelho e verde,
respectivamente. No entanto, após o revestimento cerâmico, os esmaltes incorporados com o
pigmento modificado por Fe3+ mostraram deslocamento para região do amarelo. Nenhuma
mudança significativa foi observada na tonalidade do esmalte com a variação da temperatura
de sinterização, exceto a 1050 °C, que não vitrificou. Portanto, com base nos resultados a cinza
de casca de arroz incorporada com Fe3+ ou Cr3+ pelo método da impregnação via úmida
apresentou propriedades compatíveis com de pigmentos amplamente empregados na indústria
cerâmicaCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPE
