Reciclagem de isoladores cerâmicos em substituição ao quartzo e à alumina em massas de porcelanas elétricas

Abstract

Os isoladores elétricos de porcelana fornecem suporte mecânico para os condutores elétricos e os mantêm isolados do aterramento e da estrutura da rede elétrica. Estima-se que a manutenção constante e a troca desses materiais no Brasil gerem uma quantidade de 3.000 toneladas por ano. O trabalho iniciou com a coleta de isoladores elétricos cerâmicos usados em uma central de reciclagem localizada em Canoas-RS, onde uma concessionária de energia elétrica local realiza o descarte dos materiais elétricos. Foram utilizadas peças provenientes de lotes de isoladores elétricos cerâmicos de 15 kV. A presente dissertação propôs uma metodologia de reciclagem de um isolador elétrico cerâmico, o qual foi moído e incorporado em diferentes formulações de cerâmicas triaxiais, produzindo-se porcelanas elétricas, substituindo-se parcialmente e totalmente o quartzo e alumina nas formulações. Utilizou-se uma argila branca caulinítica, um feldspato e um quartzo, empregados pela indústria cerâmica. As formulações resultantes foram gresificadas nas temperaturas de 1300°C a 1600°C. Posteriormente, realizou-se a caracterização tecnológica (resistência mecânica à flexão, absorção de água e retração linear) e a investigação das propriedades elétricas. Os resultados demonstraram que a formulação com 40% de resíduo apresentou menor temperatura de gresificação, boas propriedades mecânicas e resistividade de 1011 Ω.cm (avaliada em temperatura ambiente)  esse valor é compatível com isoladores de baixa tensão elétrica. Destaca-se a menor temperatura de queima obtida pela formulação em que se substituiu 100% do quartzo e da alumina. Provou-se, portanto, a viabilidade para a fabricação de isoladores de baixa tensão, substituindo matérias-primas naturais por meio da incorporação de isoladores usados na própria massa de fabricação de isoladores.

Porcelain electrical insulators provide mechanical support for electrical conductors and keep them isolated from the ground and the main structure. It is estimated that the constant maintenance and exchange of these materials in Brazil generates an amount of 3,000 tons per year. The work started with the collection of discarded ceramic electrical insulators at a recycling center located in Canoas-RS, where a local electric power utility performs the disposal of electrical materials. Parts from batches of 15 kV ceramic electrical insulators were used. This dissertation proposed a recycling methodology for an electrical ceramic insulator, which was ground and incorporated into different formulations of triaxial ceramics, producing electrical porcelains, partially and totally replacing quartz and alumina in the formulations. White kaolinitic clay, feldspar and quartz were utilized which are used in the ceramic industry. The resulting formulations were fired at temperatures from 1300°C to 1600°C. Subsequently, technological characterization (mechanical strength, water absorption and linear shrinkage) and the investigation of electrical properties were carried out. The results showed that the formulation with 40% of residue showed lower firing temperature, good mechanical properties and resistivity of 1011 Ω.cm (evaluated at room temperature); this value is compatible with low voltage insulators. Noteworthy, the lower firing temperature was obtained with the formulation in which 100% of quartz and alumina were replaced. Therefore, the viability for the manufacture of low voltage insulators was proved, substituting natural raw materials through the incorporation of discarded insulators in the insulator manufacturing mass.