Clinopyroxene based glasses and glass-ceramics for functional applications

As piroxenas são um vasto grupo de silicatos minerais encontrados em muitas rochas ígneas e metamórficas. Na sua forma mais simples, estes silicatos são constituídas por cadeias de SiO3 ligando grupos tetrahédricos de SiO4. A fórmula química geral das piroxenas é M2M1T2O6, onde M2 se refere a catiões geralmente em uma coordenação octaédrica distorcida (Mg2+, Fe2+, Mn2+, Li+, Ca2+, Na+), M1 refere-se a catiões numa coordenação octaédrica regular (Al3+, Fe3+, Ti4+, Cr3+, V3+, Ti3+, Zr4+, Sc3+, Zn2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+), e T a catiões em coordenação tetrahédrica (Si4+, Al3+, Fe3+). As piroxenas com estrutura monoclínica são designadas de clinopiroxenes. A estabilidade das clinopyroxenes num espectro de composições químicas amplo, em conjugação com a possibilidade de ajustar as suas propriedades físicas e químicas e a durabilidade química, têm gerado um interesse mundial devido a suas aplicações em ciência e tecnologia de materiais. Este trabalho trata do desenvolvimento de vidros e de vitro-cerâmicos baseadas de clinopiroxenas para aplicações funcionais. O estudo teve objectivos científicos e tecnológicos; nomeadamente, adquirir conhecimentos fundamentais sobre a formação de fases cristalinas e soluções sólidas em determinados sistemas vitro-cerâmicos, e avaliar a viabilidade de aplicação dos novos materiais em diferentes áreas tecnológicas, com especial ênfase sobre a selagem em células de combustível de óxido sólido (SOFC). Com este intuito, prepararam-se vários vidros e materiais vitro-cerâmicos ao longo das juntas Enstatite (MgSiO3) - diopsídio (CaMgSi2O6) e diopsídio (CaMgSi2O6) - Ca - Tschermak (CaAlSi2O6), os quais foram caracterizados através de um vasto leque de técnicas. Todos os vidros foram preparados por fusão-arrefecimento enquanto os vitro-cerâmicos foram obtidos quer por sinterização e cristalização de fritas, quer por nucleação e cristalização de vidros monolíticos. Estudaram-se ainda os efeitos de várias substituições iónicas em composições de diopsídio contendo Al na estrutura, sinterização e no comportamento durante a cristalização de vidros e nas propriedades dos materiais vitro-cerâmicos, com relevância para a sua aplicação como selantes em SOFC. Verificou-se que Foi observado que os vidros/vitro-cerâmicos à base de enstatite não apresentavam as características necessárias para serem usados como materiais selantes em SOFC, enquanto as melhores propriedades apresentadas pelos vitro-cerâmicos à base de diopsídio qualificaram-nos para futuros estudos neste tipo de aplicações. Para além de investigar a adequação dos vitro-cerâmicos à base de clinopyroxene como selantes, esta tese tem também como objetivo estudar a influência dos agentes de nucleação na nucleação em volume dos vitro-cerâmicos resultantes á base de diopsídio, de modo a qualificá-los como potenciais materiais hopedeiros de resíduos nucleares radioactivos.

Genesis of the brecciated rocks from mid atlantic ridge hydrothermal systems : Lucky Strike (37º50’N) and Menez Gwen (37º50’N)

Tese de doutoramento, Geologia (Metalogenia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Proposta de modelo para obtenção do Work Index das rochas

Este trabalho pretende estabelecer uma relação entre o Work Index e algumas propriedades das rochas. Através da pesquisa bibliográfica foram identificadas varias propriedades com possível influência no valor do Work Index, das quais foram seleccionadas a massa volúmica aparente, a resistência à carga pontual, a composição química, a composição mineralógica e a abrasividade. Adicionalmente a porosidade aberta e resistência à compressão também foram analisadas. Assim foram analisadas 10 amostras de rocha, quatro de granitos, uma de quartzodiorito, uma de ardósia, uma de serpentinito, uma de calcário, uma de mármore e uma de sienito nefelínico, sobre as quais já eram conhecidos os valores de cinco das propriedades referidas previamente, tendo sido determinados os valores das ainda desconhecidas, resistência à carga pontual e a abrasividade que está representada através do resultado do ensaio capon. Devido à dificuldade de execução do ensaio de determinação do Work Index de Bond foram recolhidos dados bibliográficos de valores do Work Index para as amostras de rocha seleccionadas e adoptado o valor médio para cada uma. Os dados obtidos foram tratados estatisticamente através do método de análise de componentes principais assim como através de regressões lineares simples e múltiplas. A análise de componentes principais permitiu identificar várias propriedades da rocha com possível influência sobre o Work Index de entre as analisadas. Foi possível estabelecer uma relação entre o Work Index e quatro das propriedades seleccionadas, designadamente a porosidade aberta, a resistência à compressão, a resistência à carga pontual e a abrasividade.

Efecto de la inserción de nanopartículas cristalinas en la tenacidad a la fractura del vidriosódico-cálcico.

Tesis (Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales) UANL, 2011.

Aplicando métodos de solução de problemas em tarefas de interpretação de rochas

A Engenharia de Conhecimento (Knowledge Engineering - KE) atual considera o desenvolvimento de Sistemas Baseados em Conhecimento (Knowledge- Based Systems - KBSs) como um processo de modelagem baseado em modelos de conhecimento reusáveis. A noção de Métodos de Solução de Problemas (Problem- Solving Methods - PSMs) desempenha um importante papel neste cenário de pesquisa, pois representa o conhecimento inferencial de KBSs em um formalismo explícito. Não menos importante, PSMs também facilitam a compreensão do processo de raciocínio desenvolvido por humanos. PSMs são descritos em um formalismo abstrato e independente de implementação, facilitando a análise do conhecimento inferencial que muitas vezes é obscurecido em grandes bases de conhecimento. Desta forma, este trabalho discute a noção de PSMs, avaliando os problemas de pesquisa envolvidos no processo de desenvolvimento e especificação de um método, como também analisando as possibilidades de aplicação de PSMs. O trabalho apresenta a descrição e análise de um estudo de caso sobre o processo de desenvolvimento, especificação e aplicação de um PSM Interpretação de Rochas. As tarefas de interpretação de rochas são desenvolvidas por petrógrafos especialistas e correspondem a um importante passo na caracterização de rochasreservatório de petróleo e definição de técnicas de exploração, permitindo que companhias de petróleo reduzam custos de exploração normalmente muito elevados. Para suportar o desenvolvimento de KBSs neste domínio de aplicação, foram desenvolvidos dois PSMs novos: o PSM Interpretação de Rochas e o PSM Interpretação de Ambientes Diagenéticos. Tais métodos foram especificados a partir de uma análise da perícia em Petrografia Sedimentar, como também a partir de modelos de conhecimento e dados desenvolvidos durante o projeto PetroGrapher. O PSM Interpretação de Rochas e o PSM Interpretação de Ambientes Diagenéticos são especificados conceitualmente em termos de competência, especificação operacional e requisitos/suposições. Tais definições detalham os componentes centrais de um esquema de raciocínio para interpretação de rochas. Este esquema é empregado como um modelo de compreensão e análise do processo de raciocínio requerido para orientar o desenvolvimento de uma arquitetura de raciocínio para interpretação de rochas. Esta arquitetura é descrita em termos de requisitos de armazenamento e manipulação de dados e conhecimento, permitindo projetar e construir um algoritmo de inferência simbólico para uma aplicação de bancos de dados inteligentes denominada PetroGrapher.

Estratigrafia de seqüências : uso da icnologia, dos argilominerais e da geoquímica em rochas de idade permiana na Bacia do Paraná, Região de Lauro Müller (SC), Brasil

A Icnologia, os Argilominerais e a Geoquímica foram integradas aos estudos de Associação Faciológica com objetivo de testá-las como ferramentas auxiliares na caracterização de Seqüências Deposicionais, segundo os conceitos da Estratigrafia de Seqüências (sentido Exxon). Para isso, foi selecionado o intervalo estratigráfico, compreendido do Sakmariano ao Kunguriano (Permiano), correspondente às formações Rio do Sul, Rio Bonito e base da Formação Palermo. A área de estudo está situada na borda leste da Bacia do Paraná, nos municípios de Orleans e Lauro Müller, região sul do estado de Santa Catarina. Como metodologia de trabalho, foi selecionado um arcabouço estratigráfico considerando uma hierarquia de eventos de 3a e 4a ordem, inseridos em um evento de 2a ordem, correspondente a uma superseqüência. Para isso, foram selecionados dez afloramentos, e os poços PB-18 e PB-20, com testemunhos, totalizando 500 m. Foram interpretadas seis associações faciológicas, representadas, da base para o topo, por rochas glácio-marinha, plataforma marinha dominada por ondas com estrutura “hummocky”, arenito de “shoreface” médio/superior, bioturbados, pelitos marinho/marinhos marginais, flúvio-estuarino e ilha de barreira/laguna. Admitiu-se ainda a formação de vales incisos para as região de Lauro Müller e para a área do poço RL-6, a partir da deposição das rochas flúvio-estuarinas. O uso da Icnologia limitou-se à interface entre o topo da formação Rio do Sul e a base do Membro Triunfo da Formação Rio Bonito, onde a identificação da Icnofábrica de Glossifungites auxiliou na delimitação de limites de seqüência de alta freqüência. Além disso, foram reconhecidas, o predomínio das Icnofábricas de Thalassinoides e Teichichnus e, secundariamente, Planolites, Ophiomorpha, Arenicolites, Cylindrichnus, Monocraterion, Diplocraterion e Rosselia, permitindo posicionar a interface entre estas formações na Icnofácies Skolithos/Cruziana. Helminthopsis, Condrites e Palaeophycus passam a predominar quando da presença de subambientes mais restritos tipo baías e lagunas. Os argilominerais identificados foram a caolinita, a clorita, a ilita e o interestratificado ilita-esmectita (I-S) do tipo ordenado. O predomínio da clorita e da ilita, na Formação Rio do Sul e o da caolinita no Membro Siderópolis, indicam variações paleoclimáticas, onde, inicialmente, existiram condições mais frias e secas, passando para condições de clima mais quente e úmido. Os pelitos transgressivos do Membro Paraguaçu da Formação Rio Bonito foram caracterizados pelos valores relativos mais elevados do interestratificado I-S, e do SiO2 e Na2O e, os menores valores relativos do Al2O3, K2O, Fe2O3, MgO e TiO2. Interpretou-se uma proveniência detrítica para estes argilominerais sendo associados a minerais micáceos e feldspáticos. As relações V/(V+Ni) e V/Cr indicam condições paleoambientais restritas, de caráter redutor, praticamente para todo o intervalo estudado. A relação Sr/Ba mostrou-se boa indicadora de eventos transgressivos no PB-18 e no poço 1-TV-4-SC, perfurado em posição mais distal na bacia. Embora o uso da Taphonomia não tenha sido contemplada no objetivo inicial, a utilização da razão pólens/esporos foi satisfatória. Pulsos transgressivos de alta freqüência puderam também ser balizados pelas razões mais elevadas desta relação, havendo uma correlação razoável com as indicações advindas da curva da razão Sr/Ba. Integrando-se os resultados destas várias ferramentas foi possível dividir o intervalo estratigráfico no PB-18, em sete seqüências deposicionais de 4a ordem e, em cinco seqüências deposicionais, no PB-20. As variações encontradas nos estilos de estaqueamento estratigráfico entre as áreas perfuradas por estes poços, deve-se às variações locais no estilo tectono-sedimentar, dentro do modelo de bacias tipo “foreland” – parte distal, modelo este adotado para a sedimentação destas seqüências e que tiveram, na subsidência e no controle glácio-eustático, os agentes moduladores deste padrão estratigráfico.

Fatores geológicos no planejamento de lavra de rochas ornamentais

O setor da extração de rochas ornamentais alimenta um mercado que no Brasil movimenta US$ 2,1 bilhões por ano (Villaschi, 2000). Infelizmente, a maioria das empresas brasileiras que atuam nessa área investe poucos recursos em pesquisas para o planejamento de lavra. Deste modo, são sobretudo as instituições de pesquisa que se encarregam da tarefa de efetuar os estudos necessários para um melhor aproveitamento dos materiais ornamentais extraíveis no País. Esse trabalho, em particular, abordou dois problemas específicos (i) o estudo da variação de cor dos sienitos ornamentais lavrados no Complexo Alcalino de Tunas e (ii) a influência das estruturas na lavra do Sienito Piquiri. Os sienitos extraídos em Tunas (PR) são caracterizados por mostrarem uma variabilidade na coloração. A variedade verde é a mais interessante pela sua raridade como produto natural. Para entender quais são as causas desta variabilidade cromática foram efetuadas observações petrográficas, análises litogeoquímicas e ao microscópio eletrônico de varredura. Mediante as análises foi possível determinar que o conteúdo em ferro pode ser um dos fatores que proporcionam a característica coloração verde nos sienitos de Tunas. Processos de alteração deutérico-hidrotermal são outras possíveis causas que participaram na referida coloração. Os resultados obtidos podem ser utilizados como base para poder hipotizar a localização de novas frentes de lavra de rocha ornamental no CAT ou em maciços geologicamente semelhantes Na lavra do Sienito Piquiri (RS) o controle estrutural do maciço influi decisivamente na recuperação da lavra. O levantamento estrutural convencional aliado ao levantamento de fraturas horizontais por meio de georradar pode auxiliar no processo de blocometria, isto é na determinação de blocos comerciais extraíveis dos maciços rochosos e determinar zonas menos afetadas pelos processos de ruptura. A metodologia adotada revelou-se eficiente para poder aumentar a recuperação e auxiliar no planejamento da lavra.

Proposta de recuperação de granalha não ativa no desdobramento de rochas ornamentais em teares multilâminas

No processo de desdobramento dos blocos de granito e basalto, os teares utilizam granalha de ferro/aço como abrasivo gerando grandes quantidades de material fino a base dos minerais constituintes das rochas, da granalha cominuída e do desgaste das lâminas (lama abrasiva). Este trabalho tem por objetivo caracterizar a lama abrasiva no estágio em que esta sai do processo de desdobramento das rochas (rejeito). Isto acontece quando a granalha atinge a fração < 0,42 mm e perde suas propriedades abrasivas, dispensando, desta forma, sua presença no sistema. O equipamento utilizado para a retirada da lama não abrasiva é o hidrociclone, que através do overflow conduz o rejeito a uma bacia de decantação. A caracterização do rejeito foi realizada tanto em amostras individuais, como em amostras coletadas diretamente nos tanques de decantação provenientes da serragem de diferentes tipos litológicos, enfatizando, principalmente, os aspectos físicos (morfológico e granulométrico) que caracterizam esta lama não abrasiva. Este estudo busca, também, quantificar o volume produzido de rejeito pelas principais empresas de desdobramento do setor, bem como o provável aproveitamento econômico, através de métodos de separação mineral apropriados, de modo que se determine uma rota viável na ordem técnica e econômica. Outro aspecto abordado foi o impacto ambiental gerado pela deposição destes rejeitos, uma vez que, poucas empresas do setor têm a preocupação efetiva de adequar suas bacias de decantação com as normas vigentes da legislação ambiental. Após o esgotamento dessas bacias, os rejeitos são descartados em aterros próximos às empresas ou nos “lixões” e aterros das prefeituras municipais. Observa-se, desta forma, que não há o devido tratamento, haja vista, o material apresentar elevado percentual de sólidos (ferro, quartzo, feldspato) e pH em torno de 12 (alcalino).

A gestão da logística em empresas de rochas ornamentais: um estudo de caso comparativo

This dissertation attempts to reach four goals: 1) to characterize the logistics development stage in two firms from the stone industry, an export firm and a non-export firm; 2) to identify the logistics functions performed by the firms themselves and the activities that are outsourced and also the reasons; 3) to describe the supply chain of the stone industry; 4) to apply a model called Leading Edge Logistics (BOWERSOX et al. 1992) to evaluate the current gaps between these firms in terms of organizational structure, information technology and performance system. This study has demonstrated that the export firm presented more adherence to the model compared to the non-export one, showing better entrepreneurial and operational performance. Furthermore, it has also confirmed the expectations generated by the conceptual model, as follow: the export firm, due to the more complex operational environment, represented by its involvement in a more competitive and demanding sector, i.e. the foreign trade market, has developed a greater level of sophistication of the logistical organization than the non-export one, achieving a better level of flexibility and therefore becoming more competitive.

Evolução mineralógica da alteração laterítica em rochas vulcânicas básicas na borda sudeste da Bacia do Paraná (Rio Grande do Sul e Santa Catarina)

Perfis de alteração em basaltos com baixos teores de Ti02 (LTiB) da Parte Sudeste da Bacia do Paraná (SPB) associam-se a superfícies aplainadas, nos planaltos das Araucárias (Ab' Saber, 1973), entre altitudes de 950 m a 750 m (Vacaria) e 1000m a 920m (a Sul de Lages). Em domínios mais dissecados do relevo, que crescem de Este para Oeste, e nas encostas intensamente dissecadas destes planaltos a Sul (calha do rio Antas) e a Norte (calha do rio Pelotas), os perfis de alteração são truncados ou inexistentes. A associação dos perfis de alteração com superfícies geomorfológicamente mais antigas (aplainadas e elevadas) faz supor que o início dos processos de alteração seja correlativo às superfícies aplainadas, antigo e, provável mente, Terciário. As sequências de alteração mais completas localizam-se em morros de topo plano e apresentam as seguintes fácies: Rocha mãe, saprólito, alterito argiloso, alterito esferoidal, "stone line", coberturas móveis e solo atual. Químicamente os produtos de alteração intempérica dos basaltos são "lateritas" segundo definição de Schellmann (1981), com enriquecimento em Fe2D.3 e H20; perdas em Si02, FeO, MgO, CaO, Na20 e K20; prováveis pequenas perdas emA12D.3. No saprólito, os pedaços de rocha fragmentada permitiram a descrição das alterações hidrotermais refletidas nas para gêneses dos sítios intersticiais, constitui dos por materiais cristalinos e criptocristalinos. Os cristais de titanomagnetita aparecem com manchas azuis irregulares que sugerem variações cristaloquímicas contínuas dentro de um mesmo cristal, típicas da maghemitização. O alterito argiloso é sede de pseudomorfoses dos minerais magmáticos e hidrotermais. Esmectitas, ocupam os sítios das camadas mistas hidrotermais; halloysitas 7 e 10 Á são dominantes nos plasmas das pseudomorfoses de plagioclásios e plasmas ricos em ferro e sílica predominam nas pseudomorfoses de piroxênios. Observa-se a transição halloysita -caolinita desordenada rica em ferro estrutural nas partes superiores do conjunto. Os plasmas secundários são silico-aluminosos, nas partes baixas do conjunto, e predominantemente opacos no topo. Estes plasmas constituem-se de halloysita, litioforita (ou plasma rico em Mn), goethita e maghemita. O alterito esferoidal apresenta o núcleo de rocha e um córtex de cor amarelo -alaranjada em que se verifica a presença dominante da goethita aluminosa. Secundáriamente, aparecem cristobalita, maghemita e gibbsita. As coberturas móveis, são constitui das de plasma caolinítico e plasmas ricos em hematita e goethita. Aparecem ainda grânulos, pisólitos e nódulos herdados de antigas couraças desmanteladas. Os minerais, formados em condições lateritizantes, são os filossilicatos halloysita 7Á e lOÁ, caolinita desordenada e os óxidos e hidróxidos, hematita, goethita, gibbsita e litioforita.Observou-se que a mineralogia de alteração está intimamente associada à textura da rocha original. Encontram-se, ainda, nestes horizontes de alteração intempérica, a cristobalita (metaestável) e a titanomaghemita. As titanomaghemitas identificadas nos saprólitos e alteritos apresentam as características de maghemitização: diminuição da taxa 32(Fe+ Ti)/O, aumento de lacunas na malha cristalina e diminuição do parâmetro ~. Mg diminui com o intemperismo, Mn e AI se concentram nas fases magnéticas. A halloysita 7Á predomina sobre a lOÁ, na fração < 2Jlm, do alterito argiloso, alterito esferoidal e no sistema fissural. A caolinita predomina no horizonte "tacheté". No alterito esferoidal, ocorre também caolinita e esmectita. As argilas halloysíticas apresentam quatro morfologias: esferas, tubos, lamelas planares e cones. A halloysita forma-se preferencialmente à caolinita no córtex de alteração do alterito esferoidal e na fácies argilosa, constituindo um primeiro estágio de intemperismo. Os tubos e cones têm os menores teores de Fe2Ü3 enquanto as halloysitas planares têm os mais altos teores de Fe2Ü3. O teor de Fe das partículas esferoidais é variado. Os óxidos e hidróxidos destes perfis caracterizaram variações da atividade a água, de atividade da sílica dissolvida e temperatura, refletindo as paleocondições (climáticas) de formação destas coberturas fósseis.