Modelagem termodinâmica da hidratação do cimento Portland contendo impurezas do fosfogesso

Thermodynamic modeling of Portland cement hydration containing phosphogypsum impurities

RESUMO

O fosfogesso (PG) é um dos principais resíduos gerados na produção de fertilizantes fosfatados. É composto majoritariamente por sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO₄·2H₂O), mas pode conter impurezas como ácido sulfúrico (H₂SO₄) e ácido fosfórico (H₃PO₄). Devido ao risco ambiental associado à sua geração e composição química, uma estratégia de manejo é utilizá-lo como fonte suplementar de sulfato na produção de cimento. Contudo, as impurezas do FG representam um obstáculo, visto que ainda não há clareza sobre seu comportamento a longo prazo na hidratação do cimento. Desse modo, analisou-se os efeitos das impurezas do FG na hidratação do cimento utilizando modelagem termodinâmica. Simulou-se pastas de cimento CP I, CP II e CP V com até 5% de H₂SO₄ e H₃PO₄. Empregou-se o programa de modelagem geoquímica GEM-Selektor baseado na minimização da energia de Gibbs para análise da composição de fases em 1000 dias. A análise mostra que o aumento de H₂SO₄ afetou a formação da etringita, monossulfato e portlandita, enquanto a adição de H₃PO₄ retardou a formação da portlandita e C-S-H. Esse efeito deve-se à reação dos íons fosfato com cálcio formando fosfato de cálcio, principalmente no CP II. Portanto, a modelagem termodinâmica pode auxiliar nas limitações técnicas experimentais a longo prazo de materiais cimentícios contendo FG.

Palavras-chave:
Fosfogesso; impurezas; cimento; hidratação; modelagem termodinâmica