Structural ceramics made with clay and steel dust pollutants

Electric arc furnace steel dust is a by-product of the steelmaking process and contains high amounts of the iron and zinc and significant amounts of lead, chromium, and cadmium. Metal recycling however, is not always economically feasible, especially due to the complex mineralogical composition of this material. In this study an application of this material is presented. Ceramics were produced with clay and variable amounts of steel dust. The bulk material was fired between 800 and 1100 degrees C. The influence of the composition and the processing temperature on the mechanical strength, linear shrinkage, water absorption, apparent density and bending strength and metal leaching of the ceramic samples was investigated. A blend of clay with up to 20% dust yielded ceramics with limited metal contamination risk and may thus be used for structural ceramics production. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Recent advances in the preparation and utilization of carbon nanotubes for hydrogen storage

Recent progress in the production, purification, and experimental and theoretical investigations of carbon nanotubes for hydrogen storage are reviewed. From the industrial point of view, the chemical vapor deposition process has shown advantages over laser ablation and electric-arc-discharge methods. The ultimate goal in nanotube synthesis should be to gain control over geometrical aspects of nanotubes, such as location and orientation, and the atomic structure of nanotubes, including helicity and diameter. There is currently no effective and simple purification procedure that fulfills all requirements for processing carbon nanotubes. Purification is still the bottleneck for technical applications, especially where large amounts of material are required. Although the alkali-metal-doped carbon nanotubes showed high H-2 Weight uptake, further investigations indicated that some of this uptake was due to water rather than hydrogen. This discovery indicates a potential source of error in evaluation of the storage capacity of doped carbon nanotubes. Nevertheless, currently available single-wall nanotubes yield a hydrogen uptake value near 4 wt% under moderate pressure and room temperature. A further 50% increase is needed to meet U.S. Department of Energy targets for commercial exploitation. Meeting this target will require combining experimental and theoretical efforts to achieve a full understanding of the adsorption process, so that the uptake can be rationally optimized to commercially attractive levels. Large-scale production and purification of carbon nanotubes and remarkable improvement of H-2 storage capacity in carbon nanotubes represent significant technological and theoretical challenges in the years to come.

Contribuição para a caracterização da emissão de nanopartículas em processos de soldadura e avaliação de riscos decorrentes do processo

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos químicos

Projecto e implementação de uma fonte de alta tensão para produção de descargas eléctricas

O objetivo deste trabalho consistiu em projetar, construir e testar um protótipo em laboratório de uma fonte de alimentação de alta tensão que permita descargas elétricas {estáveis e de dimensões reduzidas}, de modo a que possa ser utilizada, dada a sua essencialidade, na fabricação de redes de período longo (LPG) em fibra ótica nos chamados turning points. Estes são pontos de elevada sensibilidade, fundamentais no desenvolvimento tecnológico de sensores em fibra ótica, em particular, de sensores refractométricos. O protótipo da fonte de alimentação é composto por um regulador do tipo BUCK, um inversor para alimentação do transformador de alta tensão, o circuito de realimentação e controlo PWM e um microcontrolador para o comando da fonte. Posteriormente procedeu-se à otimização dos parâmetros de descarga, o que conduziu a fabricação de redes de período longo com períodos inferiores a 150 micrómetros. Este é um resultado sem paralelo a nível internacional no que concerne ao uso da técnica do arco elétrico.

Suurnopeuskuvaustekniikan soveltaminen hitsausvalokaaren tutkimuksessa

Työn tavoitteena oli suurnopeuskuvaustekniikan ottaminen osaksi Kemppi Oy:n tuotekehitystä. Työn teoriaosa sisältää hitsausvalokaaren ja lisäaineensiirtymisen teoriaa,sekä perehtymisen suurnopeuskuvaustekniikkaan ja siihen vaadittaviin laitteistoihin. Teoriassa tarkastellaan myös MIG/MAG -päittäisliitoksen olemassa oleviin pohjapalon hitsausprosesseihin. Kokeellisen osan tuloksena syntyi suurnopeuskuvaustekniikkaan pohjautuva tutkimusmenetelmä. Rakennetulla järjestelmällä nähtiin hyvin teoriassa esitetyt MIG/MAG -hitsauksen kaarityypit ja lisäaineensiirtymisen muodot. Kuvattuja tuloksia kyettiin analysoimaan ja vertaamaan teoriaan. Päittäisliitoksen pohjapalon hitsaukseen soveltuvan prosessin kehitys oli osa käytännön osuutta. Tehdyillä kuvauksilla onnistuttiin havainnoimaan kehitetyn valokaaren ja aineensiirtymisen ilmiöitä. Näiden ymmärtäminen helpottui kuvauksien ansiosta ja tämä nopeutti ja mahdollisti tuotekehitystyötä. Tuloksena valmistui uusi pulssitettu lyhytkaariprosessi. Työn tuloksena syntyi uusi suurnopeuskuvaustekniikkaan nojautuva tuotekehitysprosessi, jossa uusi tekniikka kyetään liittämäänosaksi tutkimus- ja kehitystyötä. Tuloksia voidaan käyttää myös markkinoinnin ja myynnin edistämiseen.

Síntese de nanotubos de carbono de parede simples por sublimação de grafite em atmosfera de hélio

Macroscopic samples of fullerene nanostructures are obtained in a modified arc furnace using the electric arc method with a Helium atmosphere at low pressures. High purity graphite rods are used as electrodes but, when drilled and the orifices filled with powders of transition metals (Fe, Co, Ni) acting as catalysts, the resulting particles are carbon nanostructures of the fullerene family, known as Single Wall Nanotubes (SWNTs). They have typical diameters of 1.4 nm, lengths up to tenths of microns and they are arranged together in bundles containing several SWNTs. Those samples are observed and analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) techniques.

Modificação e caracterização do resíduo pó de aciaria elétrica (PAE) para aplicação em reações de redução de cromo (VI)

In this study, electric arc furnace dust (EAFD) was thermally modified at different temperatures under H2 flow or charcoal in order to obtain reduced iron phases (Fe3O4, FeO and Fe0). The formation of these phases was confirmed by powder X-ray diffraction. The tests performed for reducing Cr (VI) using resultant materials obtained after thermal treatment of the EAFD showed excellent results, with PAE600H (EAFD reduced at 600 ºC under H2 flow) decreasing around 100% of the Cr (VI) in only 10 minutes of reaction. These results indicate the possibility of adding value to the residue, obtaining materials that offer great potential for environmental applications.

Towards sustainable Iron- and steelmaking with economic optimization

The iron and steelmaking industry is among the major contributors to the anthropogenic emissions of carbon dioxide in the world. The rising levels of CO2 in the atmosphere and the global concern about the greenhouse effect and climate change have brought about considerable investigations on how to reduce the energy intensity and CO2 emissions of this industrial sector. In this thesis the problem is tackled by mathematical modeling and optimization using three different approaches. The possibility to use biomass in the integrated steel plant, particularly as an auxiliary reductant in the blast furnace, is investigated. By pre-processing the biomass its heating value and carbon content can be increased at the same time as the oxygen content is decreased. As the compression strength of the preprocessed biomass is lower than that of coke, it is not suitable for replacing a major part of the coke in the blast furnace burden. Therefore the biomass is assumed to be injected at the tuyere level of the blast furnace. Carbon capture and storage is, nowadays, mostly associated with power plants but it can also be used to reduce the CO2 emissions of an integrated steel plant. In the case of a blast furnace, the effect of CCS can be further increased by recycling the carbon dioxide stripped top gas back into the process. However, this affects the economy of the integrated steel plant, as the amount of top gases available, e.g., for power and heat production is decreased. High quality raw materials are a prerequisite for smooth blast furnace operation. High quality coal is especially needed to produce coke with sufficient properties to ensure proper gas permeability and smooth burden descent. Lower quality coals as well as natural gas, which some countries have in great volumes, can be utilized with various direct and smelting reduction processes. The DRI produced with a direct reduction process can be utilized as a feed material for blast furnace, basic oxygen furnace or electric arc furnace. The liquid hot metal from a smelting reduction process can in turn be used in basic oxygen furnace or electric arc furnace. The unit sizes and investment costs of an alternative ironmaking process are also lower than those of a blast furnace. In this study, the economy of an integrated steel plant is investigated by simulation and optimization. The studied system consists of linearly described unit processes from coke plant to steel making units, with a more detailed thermodynamical model of the blast furnace. The results from the blast furnace operation with biomass injection revealed the importance of proper pre-processing of the raw biomass as the composition of the biomass as well as the heating value and the yield are all affected by the pyrolysis temperature. As for recycling of CO2 stripped blast furnace top gas, substantial reductions in the emission rates are achieved if the stripped CO2 can be stored. However, the optimal recycling degree together with other operation conditions is heavily dependent on the cost structure of CO2 emissions and stripping/storage. The economical feasibility related to the use of DRI in the blast furnace depends on the price ratio between the DRI pellets and the BF pellets. The high amount of energy needed in the rotary hearth furnace to reduce the iron ore leads to increased CO2 emissions.

Estudo da eletrocatálise da reação de oxidação de etanol sobre fases intermetálicas ordenadas Pt-M (M = Mn,Mo, Pb, Sb e Sn)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo da eletrocatálise da reação de oxidação do glicerol sobre as fases intermetálicas ordenadas PtSn e AuSn

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da densidade óptica e da resistência à flexão de três pontos em corpos-de-prova fundidos com a liga metálica High Bond (Co-Cr), com secções vertical 90°, diagonal 45° e diagonal 22,5°, soldados pelas técnicas convencional e TIG

Pós-graduação em Odontologia - FOA

A aplicação da avaliação do ciclo de vida para análise dos aspectos ambientais que envolvem a reciclagem de sucatas nas usinas siderúrgicas

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Em busca de carvão vegetal barato: o deslocamento de siderúrgicas para a Amazônia

O artigo analisa o processo de instalação, na Amazônia Oriental brasileira, de diversos produtores independentes de ferro-gusa, nas últimas duas décadas. Mesmo em número e velocidade menores do que indicava o planejamento estatal, foram implantadas no Corredor da Estrada de Ferro Carajás doze siderúrgicas. São empresas dedicadas somente à produção desta commoditie cuja produção requer elevada quantidade de energia suprida por carvão vegetal. Neste artigo, mostramos que houve deslocamento para a Amazônia de indústrias que até os anos 90 estavam concentradas exclusivamente no Sudeste brasileiro e que a demanda de carvão vegetal consolidou-se como principal elo de articulação da siderurgia com a socioeconomia da região de Carajás. A produção de carvão vegetal tem acarretado muitos impactos sociais e ambientais na região Amazônica. Impactos que se materializam pela ampliação da pressão exercida sobre a floresta amazônica, por práticas ambientalmente imprudentes e pela produção do carvão vegetal sustentada por trabalho precário, mal remunerado e insalubre. Exemplo de um cenário diante do qual se desenha como alternativa é a manutenção da fabricação de ferro-gusa nos moldes atuais e a incorporação de pequenos fornos elétricos a arco para a produção de aço. Contudo, a possível instalação de mini-aciarias na região, por si só, não resolve o principal problema socioambiental que envolve o beneficiamento do minério de ferro na região, vinculado aos efeitos deletérios da produção carvoeira, podendo inclusive agravá-los.

Estudo da viabilidade operacional do processo de soldagem MAG com alimentação adicional de arame frio

Este trabalho apresenta um estudo experimental da viabilidade operacional, econômica, geométrica e da qualidade da solda com o uso do processo intitulado MAG-CW (Metal Active Gas–Cold Wire); entendido como: processo de soldagem MAG com adição de arame frio ou não energizado. Neste contexto, para o desenvolvimento deste trabalho utilizou-se os processos de soldagem MAG e o MAG-CW, sendo utilizados arames consumíveis sólidos de 1,2 mm de diâmetro, da classe AWS E-70S6 e o dióxido de carbono puro, CO², como gás de proteção com vazão de 17 l/min, para os dois processos empregados. A soldagem automatizada foi realizada com o auxílio de uma fonte eletrônica ajustada em CC⁺, no modo tensão constante e interfaceada a um microcomputador. Para ambos os processos, os cordões de solda foram depositados sobre corpos de prova de aço carbono SAE 1020 medindo 76x155x12,7 mm, com passes em simples deposição, na posição plana puxando e empurrando o arco voltaico. Para o processo MAG-CW adicionouse o arame frio, na região do arco elétrico, por um sistema de alimentação auxiliar de arame de forma seqüencial Tandem e Twin, também, na posição plana. As variáveis de influência foram a Velocidade de Alimentação do Arame-Eletrodo, VAE, que variou em três níveis: 6, 7,5 e 9 m/min, respectivamente, a Velocidade de Alimentação de Arame Frio, VAF, que também variou em três níveis, sendo: 3, 4 e 5 m/min combinadas com VAE. As variáveis de resposta para a avaliação experimental foram a estabilidade do arco elétrico, as características econômicas, as características geométricas e a qualidade superficial do cordão de solda. Os resultados mostraram satisfatória estabilidade do arco, bem como, elevada produção em relação ao processo MAG e bom aspecto superficial das soldas. Neste sentido, o processo MAG-CW, quando comparado ao processo MAG, foi superior na taxa de fusão (TF) em 57% para a VAE igual a 6 m/min, 59 % para VAE igual a 7,5 m/min e de 53 % para a VAE igual a 9 m/min. Observou-se, ainda, que o mesmo ocorreu para a taxa de deposição (TD) aumentando em todos os níveis de velocidade: 62% para a VAE na condição igual a 6 m/min e 7,5 m/min e de 57 % para a VAE na condição igual a 9 m/min. A boa performance no aumento das taxas obtidas pelo processo MAG-CW demonstra vantagem, com maior evidência no desempenho destas características, em função da adição de arame frio ao arco.

Avaliação da influência dos parâmetros de processo de soldagem MIG no surgimento de poros em tubos de alumínio

The process of electric arc welding with shielding gas (GMAW) is being increasingly used in various industrial applications. This process occurs by which an electric arc is established between the work piece and a consumable in the form of wire, the arc melts the wire continuously as it is fed to the weld pool. The weld metal is protected from the atmosphere by flowing a gas (or gas mixture) inert or active. This paper presents a study of the welding process GMAW - MIG on aluminum tubes, alloy 6101 - T6, used in the manufacture of armored busbar, intended for driving electric power plants. 5(five) were welded specimens, changing certain welding parameters at each time was monitored welding joint as well as the interpass temperature. Tests were performed bending, tensile and macrographical analysis of body-of-evidence and through its results was possible to reach a better welding condition, which minimizes the appearance of pores, since the porosity has great influence on the mechanical strength and electrical conductivity of welded pipes