Refratários magnesianos de panela de aciaria: redução da oxidação inicial, formação da fase espinélio MgAl2O4 e resistência ao dano por choque térmico

A campanha dos refratários magnesianos aplicados como revestimento de trabalho de panelas de aciaria depende da soma de diversos fatores como resistência à corrosão, resistência à oxidação do carbono, estabilidade termomecânica, entre outros. A concepção microestrutural do refratário pode influenciar de forma benéfica ou deletéria no desempenho do refratário in situ. Nesta tese de doutorado os refratários magnesianos comerciais de panela de aciaria foram estudados sob três diferentes aspectos: redução da oxidação prematura do carbono, formação da fase espinélio de alumina e magnésio e resistência ao choque térmico e ao dano por choque térmico. Para reduzir a oxidação precoce do carbono foi desenvolvido um coating cerâmico que atua como uma eficiente barreira física, reduzindo o contato do oxigênio da atmosfera de aquecimento com o carbono presente no refratário. Como resultado reduz-se a oxidação prematura do carbono e eleva-se a vida útil do revestimento. A formação da fase espinélio de magnésia e alumina também influencia o desempenho termomecânico destes refratários, principalmente devido ao incremento volumétrico decorrente de sua formação. Nesta tese foram estudados os mecanismos de formação desta fase in situ, demonstrando experimentalmente o caminho preferencial que leva à formação desta fase mineralógica. O comportamento termomecânico dos refratários magnesianos foi determinado em função da resistência ao choque térmico (parâmetros R, R\'\'\') e quanto à resistência ao dano por choque térmico (parâmetro R\'\'\'\' e Rst). Estes parâmetros foram correlacionados com as respectivas características microestruturais destes refratários. Os resultados apresentados por esta tese de doutorado compõe uma importante ferramenta técnica para as indústrias produtoras de aço e de refratários por fornecer subsídio técnico e científico para fundamentar alterações em refratários já existentes e colaborar com o desenvolvimento de novos refratários de engenharia com elevado desempenho e maior vida útil.

De novo synthesis of brominated dioxins and furans

On the basis of laboratory experiments with model mixtures (active carbon + CuBr2 at different loads), this work studies the formation of polybrominated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PBDD/Fs) by de novo synthesis. For the different samples, the temperature of the maximum carbon oxidation rate was determined by thermogravimetric analysis, and a kinetic model was proposed for the degradation of the materials in an oxidizing atmosphere (synthetic air). The effect of the addition of different amounts of CuBr2 was studied, finding that its presence accelerates the degradation of the carbonaceous structure in the presence of oxygen. The thermal degradation of the samples in air is satisfactorily described by a first-order single-reaction model. In addition, combustion runs of one of the mixtures (consisting of activated carbon + 50 wt % CuBr2, pyrolyzed at 700 °C) were performed in a quartz horizontal laboratory furnace. The analysis of the emissions and the solid residue proved the formation of brominated dioxins and furans at 300, 400, and 500 °C, with a maximum yield at 300 °C (91.7 ng/g of total PBDD/Fs) and a higher bromination degree with increasing temperature.

Molecular composition of organic aerosols in central Amazonia: an ultra-high-resolution mass spectrometry study

The Amazon Basin plays key role in atmospheric chemistry, biodiversity and climate change. In this study we applied nanoelectrospray (nanoESI) ultra-high-resolution mass spectrometry (UHRMS) for the analysis of the organic fraction of PM2.5 aerosol samples collected during dry and wet seasons at a site in central Amazonia receiving background air masses, biomass burning and urban pollution. Comprehensive mass spectral data evaluation methods (e.g. Kendrick mass defect, Van Krevelen diagrams, carbon oxidation state and aromaticity equivalent) were used to identify compound classes and mass distributions of the detected species. Nitrogen- and/or sulfur-containing organic species contributed up to 60 % of the total identified number of formulae. A large number of molecular formulae in organic aerosol (OA) were attributed to later-generation nitrogen- and sulfur-containing oxidation products, suggesting that OA composition is affected by biomass burning and other, potentially anthropogenic, sources. Isoprene-derived organosulfate (IEPOX-OS) was found to be the most dominant ion in most of the analysed samples and strongly followed the concentration trends of the gas-phase anthropogenic tracers confirming its mixed anthropogenic–biogenic origin. The presence of oxidised aromatic and nitro-aromatic compounds in the samples suggested a strong influence from biomass burning especially during the dry period. Aerosol samples from the dry period and under enhanced biomass burning conditions contained a large number of molecules with high carbon oxidation state and an increased number of aromatic compounds compared to that from the wet period. The results of this work demonstrate that the studied site is influenced not only by biogenic emissions from the forest but also by biomass burning and potentially other anthropogenic emissions from the neighbouring urban environments.