Sugarcane bagasse ash as a potential quartz replacement in red ceramic

Sugarcane bagasse ash (SCBA) is an industrial waste that contains silicon and aluminum oxides as the major components and iron, calcium, magnesium, and potassium oxides as the main minor components. In this paper, SCBA from one Brazilian factory was characterized and tested for its influence on the ceramic properties of clay/ash ceramic probes. Prismatic probes were pressed (18 MPa) using a ceramic mass mixed with 0%, 5%, 8%, and 10% ash. The probes were fired at temperatures between 800 degrees and 1200 degrees C. X-ray diffraction, X-ray fluorescence, thermal analysis (differential thermal analysis, thermo-gravimetric analysis/differential thermogravimetric analysis), and tests for texture (particle-size analysis), flexural strength, and linear shrinkage were carried out to characterize the samples. The results showed that the amount of ash to be incorporated will depend on mainly the composition of clay but also ash, and indicated that the clay used in this work can incorporate up to 10% weight of ash to produce solid bricks. The results also showed an improvement in ceramic/ash properties up to sintering temperatures higher than 1000 degrees C.

Reuse of sugarcane bagasse ash (SCBA) to produce ceramic materials

Sugarcane bagasse ash (SCBA) is a residue resulting from the burning of bagasse in boilers in the sugarcane/alcohol industry. SCBA has a very high silica concentration and contains aluminum, iron, alkalis and alkaline earth oxides in smaller amounts. In this work, the properties of sintered ceramic bodies were evaluated based on the concentration of SCBA, which replaced non-plastic material. The ash was mixed (up to 60 wt%) with a clayed raw material that is used to produce roof tiles. Prismatic probes were pressed and sintered at different temperatures (up to 1200 degrees C). Technological tests of ceramic probes showed that the addition of ash has little influence on the ceramic properties up to 1000 C. X-ray diffraction and thermal analysis data showed that, above this temperature the ash participates in the sintering process and in the formation of new important phases. The results reported show that the reuse of SCBA in the ceramic industry is feasible. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Investigation of ternary zirconia ceramics

Transformation toughening ceramics (TTCs) are engineering materials which combine ceramic properties such as hardness, corrosion resistance and low thermal conductivity with good toughness and mechanical strength. At elevated temperatures their use is limited due to destabilisation of the transformation toughening microstructure (partially stabilised zirconia or PSZ) or creep and hydrothermal degradation (tetragonal zirconia polycrystals or TZPs). Despite these limitations, the use of TTCs, particularly zirconia based, has become widespread. To date, most commercial TTCs are based on combinations of zirconia and one stabilising oxide. This work investigates a zirconia ceramic containing two stabilisers, namely yttria and titania in roughly equal proportions.

Matérias-primas da plataforma do Mondego para cerâmica

O presente trabalho divulga os resultados dos estudos levados a efeito nas matérias-primas argilosas que se integram tipologicamente na argila comum, ocorrentes na designada Plataforma do Mondego, Centro de Portugal, na região entre Miranda do Corvo, a SW, e Tábua, a NE. Para tal realizou-se a cartografia superficial dos sedimentos continentais do Cretácico e do Terciário, aí preservados, estabeleceram-se as colunas sedimentares, a nível regional e a nível local, nas áreas de maior potencial reconhecido e, caracterizaram-se as matérias-primas argilosas amostradas, em termos de composição, textura e aptidão cerâmica, objectivando a definição das zonas das jazidas com maior interesse industrial. A informação obtida e compilada, relativa ao caulino e ao feldspato é também apresentada, com vista a uma percepção da potencialidade destas matériasprimas cerâmicas ocorrentes na área. O estudo de caracterização dos materiais argilosos investigados teve como base 53 amostras obtidas em seis regiões da Plataforma do Mondego aqui definidas por motivo de organização do trabalho, segundo os critérios geográfico e geotectónico. As formações de Côja e de Campelo, do Terciário, constituem as unidades onde ocorrem litótipos produtivos, em termos de matéria-prima para a Cerâmica de Barro Vermelho ou Cerâmica de Construção. Relativamente às características texturais e composicionais, em síntese, apresentam-se os factos relevantes seguintes: A matéria-prima argilosa existente na área estudada materializa, granulometricamente, na maioria das amostras, silte, caindo os níveis amostrados com maior percentagem de argila, no domínio do silte argiloso. O défice em fracção argila implica limitações quanto à possibilidade de diversificação de produtos cerâmicos fabricados com estas matérias-primas tal-qual. Os diferentes métodos analíticos utilizados na caracterização mineralógica dos materiais amostrados confirmaram uma composição em termos dos minerais argilosos, consistindo de ilite/mica (em geral, o mais abundante), caulinite e esmectite, interestratificados e clorite. Os minerais não argilosos são quartzo (predominante), feldspato (sobretudo potássico) e hematite, com uma representação baixa. A mineralogia da fracção inferior a 2μm das amostras, não difere das amostras totais, salvo no teor mais elevado dos minerais argilosos e acentuada redução dos minerais não argilosos. Os resultados da análise química por fluorescência de raios X das amostras integrais correlacionam-se com as características mineralógicas observadas através das técnicas analíticas utilizadas. No respeitante às propriedades e comportamento cerâmico verifica-se: Os parâmetros relacionados com a plasticidade indicam que parte das pastas elaboradas com estes materiais argilosos têm uma trabalhabilidade aceitável, mas existem problemas de conformação e acentuada retracção num número significativo de amostras, devido à elevada plasticidade da maioria das amostras. A extrusão é satisfatória a óptima. A RMF e a retracção em seco assumem valores, respectivamente, moderados a baixos e moderados, embora seja necessário ter em conta o procedimento de extrusão dos provetes, sem dispositivo de vácuo. Todas as amostras foram sujeitas a cozedura a 900ºC, e um conjunto seleccionado foi cozido a 1000ºC e a 1100ºC. As fases mineralógicas ocorrentes após cozeduras a 900ºC e 1100ºC foram identificadas num conjunto de amostras, tendo-se evidenciado a coerência dessas fases, com a mineralogia das amostras em seco. Após cozedura a 900ºC, os valores de RMF das amostras satisfazem geralmente os valores mínimos, exigidos para o fabrico de tijolo, abobadilha e, com alguma frequência, de telha, como já se verificava com os valores daquela propriedade em seco. Os valores de retracção seco-cozido são em geral, modestos. A capacidade de absorção de água é maioritariamente elevada. A formação de vidro, sobretudo, condiciona o comportamento destas propriedades por cozedura dos provetes a 1000ºC e a 1100ºC. A coloração predominante em cru das matérias-primas argilosas amostradas é amarelo acastanhado a castanho avermelhado. Após cozedura a 900ºC, há um acentuado escurecimento e incremento no grau de vermelho. As cozeduras a 1000ºC e 1100ºC promovem escurecimento gradual, com ligeira influência na cor. O comportamento dos provetes após as cozeduras cerâmicas revelou-se homogéneo a cada uma das respectivas temperaturas, não se registando também defeitos significativos, nem eflorescências. A análise das amostras em termos composicionais e tecnológicos permitiu destacar as principais características e aspectos distintivos das matériasprimas, nas diferentes regiões definidas objectivando as diferentes potencialidades cerâmicas. Nesta abordagem comparativa foram consideradas só as amostras dos campos silte e silte arenoso, por serem aquelas com maior interesse para a Cerâmica de Construção. Nas colunas sedimentares das regiões de Tábua e Santa Quitéria constata-se a ocorrência de dois ritmos de sedimentação, que embora assumam características específicas em cada região, têm aspectos composicionais e tecnológicos em comum, traduzindo melhor aptidão cerâmica os ritmos inferiores. A conjugação da cartografia realizada com os estudos laboratoriais permite concluir que as regiões de Tábua e de Santa Quitéria serão as que têm maior potencial por explorar, em matéria-prima para Cerâmica de Construção, apesar da primeira já ser intensamente explorada. Na região de Tábua, as amostras têm como fases mineralógicas principais ilite e quartzo na mesma proporção média (35%) e caulinite (média=19%) que regista enriquecimento significativo na fracção argila (média=38%). As argilas desta região registam a cor em cru mais vermelha e pH mais ácido observados. O ritmo de sedimentação inferior, com esmectite e interestratificados e ligeiramente menos quartzoso, apresenta melhores propriedades cerâmicas. A composição mineralógica média das amostras da região de Santa Quitéria é próxima daquela da região de Tábua, mas menos caulinítica, em especial na sequência inferior, na qual o teor médio de caulinite na fracção argila (7%) é o mais baixo observado. Na região de Côja – Arganil, a actividade extractiva é significativa na bacia de Côja. Aqui, a exploração de novas áreas potenciais é condicionada pela cobertura conglomerática e por estruturas tectónicas e não tectónicas relacionadas com comportamento plástico. Na restante área desta região, os recursos argilosos são penalizados por material areno-conglomerático. As amostras desta região distinguem-se das restantes a nível textural pela maior fracção areia e mineralogicamente pela presença de clorite, teor reduzido de caulinite e elevado de feldspato. As potencialidades em barro vermelho na região de Sanguinheda não serão significativas, pois a Formação de Côja é predominantemente arcósica e a Formação de Campelo pouco espessa e conglomerática. As argilas com melhor aptidão cerâmica foram amostradas na região de Miranda do Corvo – Lousã. Na composição, estas amostras são as que contêm maior fracção de argila, maior teor de ilite e caulinite e menor de argilas expansivas. Registam os melhores valores nas características tecnológicas, nomeadamente a RMF e absorção de água. A consistência dos grupos amostrais e ritmos definidos em termos composicionais e tecnológicos é corroborada pelas técnicas de análise estatística multivariada aplicadas, que os identificam. As condições de amostragem na região de Tábua, permitiram a elaboração de uma coluna tipológica, na qual, a partir de uma caracterização expedita de amostras é possível identificar a sua afinidade com os ritmos argilosos definidos e, consequentemente, a sua situação na coluna sedimentar regional e aptidão cerâmica. A cartografia dos recursos argilosos potenciais, elaborada à escala 1:25.000, constitui um dos objectivos principais deste trabalho e nela constam unidades litológicas, nas quais são diferenciadas unidades argilosas tendo também em consideração a tipologia e guias mineralógicos resultantes da caracterização das amostras. As características composicionais destas unidades denotam diferente aptidão cerâmica e, portanto, permitem salientar as zonas com maior interesse económico.

Avaliação do processo industrial da cerâmica vermelha na região do Seridó - RN

Particularly in Braziland in Rio Grande do Norte, companies manufacturing red ceramic, play an important role as agents of development to study the region Seridó- RN, specific place for carrying out the research. It is observed in this region a concentration of red ceramic industries of small size, which, despite its importance in the ceramic, they are unable to enjoy or use the new forms of administrative management and technological advances designed and offered by universities, centers of research and projects of governments, remained almost entirely outside the progress and modernization, technological and administrative. These companies still have outdated technology, and management processes, providing quality problems and standardization of end products. Upon these conditions are the companies going through crisis and struggling to survive alone and without assistance. The region of Seridó-RN, lets make a detailed case study of red ceramic companies in the region proposed from the existing theoretical and actual lifting of the condition of the product manufacturing red ceramic, allowing through this overview of the implementation of collect samples of raw materials, allowing the study of each ceramic industry that contributed to the participation of the research, which was determined parameters such as: analysis of the physical, chemical and technological properties of raw materials, characterization of the processes used, raising the technological resources considering equipment, machinery, supplies, raw materials and facilities available and its organization by type of products from companies involved in this study. The methodology consists of the following steps: collection of raw material, crushing and screening, characterization of raw materials (liquid limit, chemical analysis, mineralogical analysis, differential thermal analysis, sieve analysis), mixing, forming, cutting, drying and burning of ceramic bodies and bodies of evidence. The results showed that it was clay with distinct characteristics with respect to plasticity. With respect to the different compositions of mixtures of ceramic masses, we conclude that the ceramic properties showed a direct proportionality with increasing fraction of the clay not plastic. However, the compositions of the masses studied proved to be the most appropriate for the types of simulated clay for use in ceramics. Adopted in the ceramic processing made it possible to obtain products the resulted in consistent properties, and in some cases even exceeding the requirements of technical studies and standard-Brazilian clays to obtain ceramic products such as tiles, bricks and tiles to floor. Based on the discussions from the results obtained in the various processing steps of this work, one can draw conclusions according to the physico-chemical and mineralogical properties of raw materials, the properties of ceramic products burned and analysis. This work may be used by other researchers, private companies and governmental organizations, undergraduate students and graduate, can develop studies and future research to: develop projects to modify the furnaces; mapping projects develop and rationalize the exploitation of raw materials ;promoting reforestation and forest management; develop reduction projects and recovery of waste; develop training projects in manpower sector, and develop security projects, improving the conditions of work in the area pottery

Propriedades cerâmicas e imobilização do manganês em cerâmica estrutural

In this work is the addition of a metallic ion, of the metal Manganese, in a clay of Rio Grande do Norte state for structural ceramics use, the objective this study was to assess the evolution of ceramic properties. The clay was characterized by Chemical and Thermal analysis and Xray difraction. The metallic ion was added in the clay as aqueous solutions at concentrations of 100, 150 and 200 mg / L. The molded by extrusion and the burned were temperatures at 850, 950, 1050 and 1150 º C. Was made Chemical Analysis and investigated the following parameters environmental and ceramic: Solubility, Colour, Linear Retraction (%), Water Absorption (%), Gresification Curves, Apparent Porosity (%), Apparent Specific Mass (g/cm3) and Flexion Rupture Module (kgf/cm2). The results showed that increasing the concentration of metallic ion, properties such as Apparent Porosity (%), Water Absorption (%) decreases and the Flexion Rupture Module (kgf/cm2) increases with increasing temperature independent of the concentration of the ion. The gresification curves showed that the optimum firing temperatures were in the range between 950 and 1050 ° C. The evaluation of the properties showed that the ceramic material can be studied its use in solid brick and ceramic materials with structural function of filling. The results of solubility showed that the addition of ion offers no risk to the environment

Influência do teor e granulometria da calcita e da temperatura de sinterização no desenvolvimento de massas cerâmicas para revestimento poroso(BIII)

This work aims at studying the influence of the concentration of calcite, its grain size and sintering temperature to obtain porous coating formulations that meet the design specifications. The experiments involved the physical-chemical and mineralogical caracterization of the raw materials, and mechanical tests on specimens dried and sintered, performing a planning mixture and factorial experiment, using the response surface methodology. The ceramic bodies studied were prepared by dry process, characterized, placed in conformity by uniaxial pressing and sintered at temperatures of 940 º C, 1000ºC, 1060ºC, 1120°C and 1180°C using a fast-firing cycle. The crystalline phases formed during sintering at temperatures under study, revealed the presence of anorthite and wolastonite, and quartz-phase remaining. These phases were mainly responsible for the physical and mechanical properties of the sintered especimens. The results shown that as increases the participation of carbonate in the composition of ceramic bodies there is an increase of water absorption and a slight reduction in linear shrinkage for all sintering temperatures. As for the mechanical strength it was observed that it tended to decrease for sintering at temperatures between 940 ° C and 1060 ° C and to increase for sintering at temperatures above 1060 ° C occurring with greater intensity for compositions with higher content of calcite. The resistence decreased with increasing participation of quartz in all sintering temperatures. The decrease in grain size of calcite caused a slight increase in water absorption for formulation with the same concentration of carbonate, remaining virtually unchanged the results of linear shrinkage and mechanical strength. In conclusion, porous ceramic coating (BIII) can be obtained using high concentrations of calcite and keeping the properties required in technical standards and that the particle size of calcite can be used as tuning parameter for the properties of ceramic products.

Efeito da adição de lodo de estação de tratamento de água (ETA) nas propriedades de material cerâmico estrutural

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Viabilidade de aplicação das coberturas argilosas da região de Alfenas na indústra cerâmica

The region of Alfenas, in the state of Minas Gerais, Brazil, is predominantly constituted of Pre-Cambrian rocks with well developed alteration profiles in association with colluvial and alluvial sediments. No study to date has examined in detail its potential use in the ceramic industry. The scarce knowledge of its mineralogical and technological properties limits its value and consequently its industrial use. Until now, these clay materials have been used in a rudimental manner, in small scale in the fabrication of red tiles. The present study aimed at analyzing these clays mineralogically (X-ray diffraction), chemically (major and minor elements by X-ray fluorescence and organic carbon analysis) and technologically (pressing granulometric distribution; mechanical resistence; water absorption, apparent porosity; linear firing shrinkage; color of firing and others) in order to better understand the raw material and develop adequate technological applications. The best results of ceramic properties were the samples with higher organic content (more plastic clays) and higher values of Al2O3 (kaolinite and gibbsite) and Fe2O3 as well lower SiO2 content and finer grain size which contribute to a better sinterization.

Síntese e caracterização da cerâmica PZT dopada com estrôncio e com nióbio e estrôncio

Pós-graduação em Química - IQ

Caracterização geoquímica e cerâmica das argilas do Grupo Itacaré / Formação Aquidauana, na faixa aflorante entre os estados de São Paulo e sul de Minas Gerais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Propriedades químico-mineralógicas e cerâmicas de rochas da formação Corumbataí: aplicação na diversificação de produtos

Pós-graduação em Geologia Regional - IGCE

Application of bauxite waste from amazon region in the heavy clay industry

In this work, a method was developed for the application of red mud, an alkaline leaching waste, from a bauxite processing plant located in northern Brazil (Amazon region) as starting material for heavy clay products. Samples were prepared by pressing blends of red mud and clay, which were then fired at temperatures from 900 ºC to 1190 ºC. Characterization was carried out by chemical analysis, differential thermal analysis (DTA) and X-ray diffraction (XRD), and the following ceramic properties were evaluated: water absorption, linear shrinkage and flexural strength. In order to evaluate the Na⁺ stability in the dense ceramic, leaching tests were also carried out on the specimens after sintering process. Results indicated that samples with 50 and 70 wt% of red mud are proper for being used in the production of ceramic bodies, due to its excellent properties, mainly high mechanical resistance and low water absorption, showing thus, an option to minimizing the environmental impacts caused by the aluminum industry.

Estudo do comportamento térmico e propriedades físico-mecânicas da lama vermelha

Neste trabalho, estudou-se o comportamento térmico, a evolução das fases cristalinas com a temperatura e as propriedades físico-mecânicas da Lama Vermelha (LV) procedente da indústria de alumínio do Estado do Maranhão. O estudo foi realizado por Análise Termogravimétrica (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Dilatometria Ótica até 1350 ºC; enquanto a evolução das fases cristalinas com a temperatura foi realizada no intervalo entre 750 a 1150 ºC por Difração de Raios-X (DRX). As propriedades físico-mecânicas como Superfície Específica, Granulometria, Limite Plástico (LP), Limite de Liquidez (LL), Índice de Plasticidade (IP), Tensão de Ruptura a Flexão (TRF), Absorção de Água (AA), Retração Linear Após Queima (R_L) e Porosidade Aparente (PA) foram determinadas nas mesmas temperaturas. As seguintes fases cristalinas foram detectadas: hematita, sodalita e anatásio entre 750-850 ºC; e hematita, nefelina e sodalita entre 950-1150 ºC. Os ensaios tecnológicos demonstraram que a LV pode ser aplicada para o processamento de materiais cerâmicos estruturais, pois apresenta pouca reatividade entre 870-950 ºC, com elevada AA, e baixas R_L e TRF. Entre 950 e 1350 ºC, a LV sofreu uma retração que variou entre 5-50 %, com fusão total a 1350 ºC, devido à presença de fases minerais do tipo feldespatoides em sua composição.

The correlation of pore morphology, interconnectivity and physical properties of 3D ceramic scaffolds with bone ingrowth

In the design of tissue engineering scaffolds, design parameters including pore size, shape and interconnectivity, mechanical properties and transport properties should be optimized to maximize successful inducement of bone ingrowth. In this paper we describe a 3D micro-CT and pore partitioning study to derive pore scale parameters including pore radius distribution, accessible radius, throat radius, and connectivity over the pore space of the tissue engineered constructs. These pore scale descriptors are correlated to bone ingrowth into the scaffolds. Quantitative and visual comparisons show a strong correlation between the local accessible pore radius and bone ingrowth; for well connected samples a cutoff accessible pore radius of approximately 100 microM is observed for ingrowth. The elastic properties of different types of scaffolds are simulated and can be described by standard cellular solids theory: (E/E(0))=(rho/rho(s))(n). Hydraulic conductance and diffusive properties are calculated; results are consistent with the concept of a threshold conductance for bone ingrowth. Simple simulations of local flow velocity and local shear stress show no correlation to in vivo bone ingrowth patterns. These results demonstrate a potential for 3D imaging and analysis to define relevant pore scale morphological and physical properties within scaffolds and to provide evidence for correlations between pore scale descriptors, physical properties and bone ingrowth.