Imobilização do íon cromo oriundo de cinzas da incineração de serragem de couro em corpos cerâmicos vitrificados

Este trabalho teve como objetivo principal investigar o processo de imobilização do íon cromo, oriundo da cinza de incineração da serragem de couro curtido ao cromo (CSC), em corpos cerâmicos vitrificados. Para tanto, foram desenvolvidas formulações com adição de vidro sodocálcico a CSC, que foram submetidas a diferentes temperaturas de queima. Para o aprofundamento da investigação dos fenômenos atuantes no processo de imobilização do íon cromo, foram formuladas massas cerâmicas com a adição de óxidos puros de Na2O, TiO2, MgO e CaO, à composição CSC e vidro sodo-cálcido. As massas cerâmicas foram conformadas por prensagem uni-axial de duplo efeito e queimadas em forno elétrico tipo mufla, nas temperaturas de 750, 800, 950 e 1000ºC. Posteriormente, foram caracterizadas quanto às propriedades físicas e composição mineralógica, bem como, avaliadas quanto à imobilização do cromo através de ensaios de lixiviação, segundo a Norma NBR 10.005. O controle de fases formadas resultante do processamento cerâmico foi investigado com o auxílio de difração de raios X e mapeamento por microssonda EDS. Os resultados obtidos indicam que é possível obter a imobilização do íon cromo da CSC, de acordo com o limite máximo estabelecido pela NBR 10.004 (5mg/L), utilizando vidro e agentes de vitrificação/densificação, como o óxido de titânio e óxido de magnésio. Quanto mais elevada a temperatura de queima, mais efetiva foi a imobilização de cromo nos corpos cerâmicos investigados. O aumento da temperatura de queima diminui a porosidade aberta, via formação de fase vítrea, levando desse modo a uma diminuição da lixiviação do cromo. No entanto, a adição somente de vidro a CSC aumentou a lixiviação do cromo dos corpos cerâmicos, embora sempre menor para temperaturas de queima crescentes. Deve-se isso, ao aumento de fases lixiviáveis, como cromatos de sódio, a partir da reação do sódio, do vidro sodo-cálcico e do cromo da CSC. Os corpos cerâmicos que apresentaram a fase cromato de sódio, apresentaram deficiente imobilização do íon cromo, em todas as formulações investigadas.

Caracterização da incorporação da escória de aço inoxidável em materiais cerâmicos quanto a imobilização de cromo

O volume de escória de aço inoxidável produzida a partir do forno elétrico a arco é elevado, e trazendo este fato para dentro do desenvolvimento sustentável, surge a necessidade de estudar a sua reciclagem e reutilização como instrumento de fundamental importância para o controle e minimização dos problemas ambientais, e deste modo resolver o seu problema de armazenagem. O objetivo deste trabalho foi analisar a mobilidade de cromo presente na composição da escória de aço inoxidável, quando esta é utilizada como matéria-prima para a confecção de material cerâmico, afim de avaliar o risco de contaminação ambiental que estes novos materiais podem causar durante o seu ciclo de vida. Houve a necessidade do estudo, principalmente, porque a escória apresenta cromo em sua composição, e em função disto envolve toda a problemática ambiental que resíduos de cromo provocam. As ferramentas utilizadas para este estudo foram os ensaios de lixiviação e solubilização baseados nas Normas Brasileiras para material granular, NBR 10005 e NBR 10006, respectivamente, e ensaio baseado na Norma Holandesa para material monolítico, NEN 7345, para corpos cerâmicos com percentuais de escória de 10%, 20% e 30% em peso. Os parâmetros utilizados para avaliação do comportamento deste material foram as diferentes granulometrias da amostra e diferentes soluções acidificantes. As diferentes granulometrias foram obtidas através de quebra aleatória ou cortes em local pré-determinado. Este parâmetro de avaliação foi aplicado nos ensaios baseados nas Normas Brasileiras As diferentes soluções acidificantes, ácido nítrico ou ácido acético, foram utilizadas como parâmetro de avaliação no ensaio baseado na Norma Holandesa. A periculosidade do resíduo foi determinada através da análise química dos extratos resultantes dos ensaios e posterior comparação com a concentração máxima dos componentes estabelecida na NBR 10004. Os resultados mostraram que a escória de aço inoxidável é resíduo não-inerte; o cromo presente na escória está na forma trivalente, podendo ser parcialmente oxidado a cromo hexavalente durante o processamento cerâmico; a granulometria, e conseqüente área superficial, é fator determinante para os ensaios de lixiviação e solubilização; e os dois ácidos utilizados apresentam grandes diferenças na extração dos constituintes, o que indica que os resultados são diferentes conforme a norma de lixiviação utilizada para a avaliação da mobilidade dos constituintes do resíduo.

Aplicação de métodos de ultra-som para avaliação e caracterização da microestrutura de materiais cerâmicos à base de alumina e sua associação com propriedades mecânicas

O objetivo deste trabalho foi investigar a aplicação de métodos de ultra-som para avaliação e caracterização da microestrutura de materiais cerâmicos à base de alumina e sua associação com as propriedades mecânicas destes materiais. Para tanto, foram conformados por prensagem uniaxial corpos cerâmicos contendo 94,3% em peso de Al2O3. Os corpos cerâmicos foram sinterizados em forno de resistência elétrica em temperaturas que variaram entre 1100 e 1600 °C. A resistência mecânica e o KIc foram determinados por ensaios de flexão a quatro pontos. Para medir a resistência ao dano por choque térmico, os corpos cerâmicos foram colocados em um forno pré-aquecido na temperatura de teste e permaneceram nesta temperatura por 40 min, quando, então, foram resfriados bruscamente através da imersão dos corpos cerâmicos em água mantida a 0oC. A microestrutura dos corpos cerâmicos foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. Para os ensaios de ultra-som foram utilizados transdutores piezelétricos de 2 e 4 MHz de freqüência nominal. A imagem resultante foi tratada via software e utilizouse um osciloscópio para padronização. Foram utilizados como parâmetros a velocidade da onda ultra-sônica e a sua atenuação. Os resultados indicaram a correlação entre as propriedades acústicas do material com a sua microestrutura e com suas propriedades mecânicas, tais como, resistência mecânica, módulo de elasticidade e dano por choque térmico. Foi possível propor equações relacionando a resistência mecânica com a variação do coeficiente de atenuação e da velocidade de propagação das ondas ultra-sônicas. Sugere-se também a possibilidade de utilização do coeficiente de atenuação para a determinação da confiabilidade do material cerâmico e o seu uso para a estimativa de vida útil do material sob carga constante ou submetido a choque térmico.

Formulação de massas cerâmicas para porcelanas elétricas utilizando resíduos oriundos de corpos de fusíveis

The power industry generates as waste ceramic bodies of electrical fuses that are discarded after use. The formulation of ceramic bodies for porcelain electrical insulators using waste from the bodies fuse allocation promotes environmentally appropriate, through the reuse of the material. This work evaluated the technical feasibility of using waste for use in electrical porcelains with formulations containing the residue, feldspar and kaolinite. The raw materials were processed through grinding and sieving to 200 mesh. The ceramic material obtained from the proposed formulations with 25%, 30%, 34% and 40% of the residue went through a vibratory mill for grinding and homogenization, and then were sieved at 325 mesh. The samples were shaped in a uniaxial press, with the application of 25 MPa and sintered at 1100° C, 1150°C, 1200°C, 1225°C and 1250°C, at levels of 20 and 45 minutes. Were also developed bodies of evidence with reference formulations obtained without residue, to establish a comparison on physical, mechanical and electrical. The tests were conducted and technology: linear shrinkage, porosity, water absorption, resistance to bending to three points, measuring insulation resistance electrical resistivity of the material, X-ray diffraction and X-ray fluorescence Waste characterizations pointed to the existence of two phases: mullite and quartz phases are of great importance in the microstructure of the ceramic and this fact reveals a possibility for reuse in electrical porcelains. The mullite is an important constituent because it is a phase that makes it possible to increase the mechanical strength in addition to the body allows the use at high temperatures. The use of ceramic bodies residue fuses, proved feasible for application in electrical porcelain and the most significant results were obtained by the formulations with 25% waste and sintering at 1200°C

Obtenção de compósitos cerâmicos baseados em Al2O3/TiC através dos precursores poliméricos

The obtaining of ceramic materials from polymeric precursors is subject of numerous studies due to lower energy costs compared to conventional processing. The aim of this study is to investigate and improve the mechanism for obtaining ceramic matrix composite (CMC) based on SiOC/Al2O3/TiC by pyrolysis of polysiloxane in the presence of an active filler and inert filler in the pyrolysis temperature lower than the usually adopted for this technique, with greater strength. It also investigates the influence of pyrolysis temperature, the content of Alas active filler, the presence of infiltrating agents (Al, glass and polymer) after pyrolysis, temperature and infiltration time on some physical and mechanical properties. Alumina is used as inert filler and Al and Ti as active filler in the pyrolysis. Aluminum, glass and polysiloxane are used as agents infiltrating the post-pyrolysis. The results are analyzed with respect to porosity and bulk density by the Archimedes method, the presence of crystalline phases by X-ray diffraction (XRD) and microstructure by scanning electron microscopy (SEM). The ceramic pyrolyzed between 850 °C 1400 °C contain porosity 15% to 33%, density 2.34 g/cm3 and flexural strength at 4 points from 30 to 42 MPa. The microstructure features are porous, with an array of Al2O3 reinforced by TiC particles and AlTi3. The infiltration post-pyrolysis reveals decrease in porosity and increase density and strength. The composites have potential applications where thermal stability is the main requirement

Blocos cerâmicos varistores (resistores não-lineares) para aplicações em altas, médias e baixas tensões e respectivo método de obtenção

A presente invenção refere-se a composições vanstoras à base de óxidos metálicos, mais particularmente à base de diáxido de estanho (SnO~ 2~) com a adição de óxidos metálicos dopantes, preferencialmente óxido de cobalto (CoO), pentóxido de nióbio (Nb~ 2~O~ 5~) e triáxido de cromo (Cr~ 2~O~ 3~), para conformação de e blocos cerâmicos varistores cujas propriedades eletrónicas não-óhmicas finais são independentes das dimensões dos corpos cerâmicos. A independência das propriedades não-óhmicas em relação às dimensões do corpo permite que uma mesma composição varistora seja utilizada em aplicações para baixas, médias e altas tensões.

Efeitos dos parâmetros de usinagem no acabamento superficial de materiais cerâmicos a verde

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB

Análise da resposta dielétrica e varistora de compostos cerâmicos multifásicos à base de Ca2CU2Ti4-xSnxO12 (0,0 < x< 4,0)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Formulação de massas cerâmicas para porcelanas elétricas utilizando resíduos oriundos de corpos de fusíveis

The power industry generates as waste ceramic bodies of electrical fuses that are discarded after use. The formulation of ceramic bodies for porcelain electrical insulators using waste from the bodies fuse allocation promotes environmentally appropriate, through the reuse of the material. This work evaluated the technical feasibility of using waste for use in electrical porcelains with formulations containing the residue, feldspar and kaolinite. The raw materials were processed through grinding and sieving to 200 mesh. The ceramic material obtained from the proposed formulations with 25%, 30%, 34% and 40% of the residue went through a vibratory mill for grinding and homogenization, and then were sieved at 325 mesh. The samples were shaped in a uniaxial press, with the application of 25 MPa and sintered at 1100° C, 1150°C, 1200°C, 1225°C and 1250°C, at levels of 20 and 45 minutes. Were also developed bodies of evidence with reference formulations obtained without residue, to establish a comparison on physical, mechanical and electrical. The tests were conducted and technology: linear shrinkage, porosity, water absorption, resistance to bending to three points, measuring insulation resistance electrical resistivity of the material, X-ray diffraction and X-ray fluorescence Waste characterizations pointed to the existence of two phases: mullite and quartz phases are of great importance in the microstructure of the ceramic and this fact reveals a possibility for reuse in electrical porcelains. The mullite is an important constituent because it is a phase that makes it possible to increase the mechanical strength in addition to the body allows the use at high temperatures. The use of ceramic bodies residue fuses, proved feasible for application in electrical porcelain and the most significant results were obtained by the formulations with 25% waste and sintering at 1200°C

Study of 19th century wall tiles for technical replicas development

O principal objectivo deste trabalho foi sistematizar características físico- químicas dos azulejos para conservação e restauro de fachadas azulejares da cidade de Ovar, pertencentes à fase produtiva da semi-industrialização e industrialização dos finais do século XIX inico do século XX, de forma a produzir réplicas técnicas para recolocação nos locais de fachada com lacunas de azulejo. Além de se ter criado uma base de dados sobre estes materiais, formularam-se réplicas para os corpos cerâmicos calcários e pó de pedra, sugerindo matérias-primas e grau de moagem para a sua formulação, pressão de prensagem, ciclo e temperaturas máximas de cozedura conferindo-lhes características técnicas para que estas possam ser aplicadas lado a lado com os azulejos seculares, sem que perturbem a unicidade técnica da fachada. Investigaram-se duas das patologias mais recorrentes que afectam o vidrado: destacamento por cristalização de sais e fendilhamento. A primeira afecta a perda da parte pictórica do azulejo, atirando-o para uma remoção compulsiva da fachada aquando da sua intervenção para conservação restauro. A segunda permite-nos compreender possíveis compromissos técnicos feitos no passado.

Spectroscopic techniques for characterizing portuguese glazed ceramics:a contribution to the study of ancient faiences of Coimbra

Tese de doutoramento, Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013

Utilização de resíduos industriais de baixa granulometria em massas cerâmicas de argila vermelha : aspectos tecnológicos e ambientais

Este trabalho avalia o efeito da adição de diferentes resíduos, todos de baixa granulometria e gerados não muito distantes de empresas fabricantes de produtos de cerâmica vermelha, quando incorporados a argilas para processamento cerâmico tradicional. Foram utilizadas argilas da região de Sangão e Forquilhinha (Santa Catarina), bem como os seguintes resíduos: resíduo siderúrgico da produção de aço em forno elétrico (pó de aciaria), resíduo de atomizador de uma indústria de revestimentos cerâmicos e resíduo do polimento de grês porcelanato. Após a caracterização das matérias-primas, foram formuladas massas cerâmicas na relação argila/resíduo de 5:1 para cada resíduo. E, como padrão de comparação, utilizou-se a formulação apenas com argilas. As massas cerâmicas foram conformadas por prensagem e submetidas à queima em forno elétrico tipo mufla nas seguintes temperaturas 800, 900, 950, 1000 e 1100oC. Os corpos cerâmicos assim obtidos foram caracterizados segundo suas propriedades físicas (retração linear e absorção de água – curva de gresificação) e mecânicas (resistência mecânica à flexão a quatro pontos). Além disso, os corpos cerâmicos fabricados, utilizando pó de aciaria (resíduo perigoso segundo a ABNT), foram avaliados segundo as normas NBR 10005 e NBR 10006, quanto ao seu aspecto ambiental. Os resultados mostraram a viabilidade do uso destes resíduos na fabricação de produtos cerâmicos. As propriedades finais e a cor de queima (entre marrom claro e marrom escuro) variaram de acordo com a natureza do resíduo e temperatura de queima. A formulação testada com pó de atomizador de industria cerâmica apresentou em todas as temperaturas ensaiadas os maiores incrementos de resistência mecânica em relação às formulações testadas, sendo que à temperatura de 1100oC, a formulação com pó de aciaria apresentou desempenho similar, porém com menor absorção de água e maior retração linear. Nestas condições, os corpos cerâmicos com pó de aciaria mostraram-se inertes quanto ao aspecto ambiental de acordo com as normas Brasileiras.

Obtenção e controle da morfologia de aluminas sintetizadas por sol-gel

Este trabalho apresenta o estudo da obtenção de alumina (óxido de alumínio – Al2O3) pelo método sol-gel coloidal e a caracterização da morfologia dos produtos obtidos, associando-a a parâmetros processuais como pH, tipo de solvente empregado e condições de secagem. Utilizou-se como precursor cloreto de alumínio hexahidratado que, após reações de pectização, levou à formação de um gel viscoso com características amorfas. Este gel, após calcinação, deu origem a diferentes fases de alumina e, apresentou diferentes morfologias: pós, fibras ou corpos cerâmicos porosos, que variaram de acordo com os parâmetros processuais adotados. A fim de se avaliar o comportamento do gel frente às diferentes condições de pH, variou-se o pH do sistema utilizando-se ácido acético glacial para ajustes de pH na faixa ácida e, para o ajuste de pH na faixa básica, uma solução aquosa 30% de amônio. Ambos foram escolhidos para o ajuste de pH por não interferirem no processo de síntese da alumina e, por serem facilmente eliminados com tratamentos térmicos. Na etapa de pectização do gel, foram adicionados diferentes solventes, água, álcool ou uma mistura 1:1 de ambos, a fim de se avaliar a sua influência sob o tempo de secagem e distribuição de tamanho de partículas. O gel foi então seco de acordo com as seguintes metodologias de secagem: secagem do gel em estufa a 110°C por 12 horas, secagem do gel em ambiente aberto, com temperatura variando entre 25 e 30°C, pré-evaporação do solvente sob aquecimento (70 a 80°C) e agitação. Os produtos obtidos seguindo esta metodologia foram caracterizados quanto à distribuição granulométrica, análises térmicas (TGA e DTA), difração de raios X, área superficial, densidade real e morfologia (usando microscopia ótica e de varredura).

Controle da porosidade em fases vítreas formadas pela ação de fundentes em cerâmicas gresificadas

O presente trabalho teve como objetivo investigar os fenômenos que controlam a porosidade em corpos cerâmicos com fases vítreas, formadas pela ação de fundentes, e associá-los com sua microestrutura final. Foram selecionados os fundentes albita, feldspato alcalino, wollastonita e espodumênio, representativos daqueles comercializados no setor cerâmico, a partir de critérios como teor e tipo de álcali, e teor em SiO2 e Al2O3 na composição química. Estes fundentes foram formulados com cada uma das seguintes matérias-primas e combinações destas: quartzo, caulim e talco. As composições foram formuladas com o objetivo de obter-se uma gama de diferentes microestruturas, variando porosidade, e a presença de fases vítreas ou cristalinas. Os corpos cerâmicos foram obtidos em fornos elétricos, tipo mufla, variando-se a temperatura entre 1140 e 1260°C, conforme a formulação investigada. Foram determinadas as propriedades dos corpos cerâmicos, como porosidade aparente, absorção de água e retração linear. Os resultados obtidos foram associados com sua microestrutura e formulação. Para tanto, fez-se uso de microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raios-X. Em especial, a porosidade foi avaliada quanto sua distribuição, morfologia e tamanho, e sua influência na definição da microestrutura final, e relação com propriedades dos corpos cerâmicos investigados. Os resultados obtidos indicaram que o comportamento dos fundentes em massas cerâmicas define decisivamente a formação da porosidade em função da composição química do fundente e da combinação desta com a dos outros constituintes da massa cerâmica. O espodumênio forma fase vítrea reagindo basicamente com o quartzo em baixas temperaturas, retendo a porosidade principalmente junto às trincas de contração do mesmo. A albita propicia na expansão da porosidade e interconexão da mesma. O feldspato alcalino forma um líquido de maior viscosidade mantendo a menor porosidade e de maneira mais isolada. A wollastonita reage de modo diferenciado dos demais no que diz respeito à sílica presente, reagindo melhor na presença do alumínio e do magnésio.

Influência do lodo de ETE na massa para fabricação de cerâmica vermelha

The WTP produce many kinds of residue on your treatment stages, but the sludge is the more problematic from the final disposition point view. The actual rate of residue production deriving from technological evolution and the crescent population needs prevents the subtle equilibrium generation between consumption and recycling/reuse, creating problems of pollution resulting from inappropriate management of residues. Thus, is necessary achieve a new equilibrium between the grow from raw materials and energy and the residue generation. This equilibrium should be achieved by technical and economic feasibility of environmental supported models through recycling and reuse. The red ceramic industry stand out in residue absorption question as raw material due their clay mass heterogeneity, constituted by clay minerals and non-clay minerals with wide mineralogical variation, allowing residue inclusion which act like plastic or non-plastic materials, contributing to retain heavy metals contained in residues in the vitreous mass formed during the burning of the ceramic bodies. This work propose the study of the influence of incorporation of 25 wt.% sludge from wastewater treatment plant, according preliminary results, in the mass to produce ceramic bodies. The raw materials was characterized through chemical composition analyses by XRF, mineralogical analyses by XRD, thermal analyses by TG and DTA, Atterberg limits and thermodilatometry. Subsequently was composed the mass with 75 wt.% of clay and 25 wt.% of dried wastewater sludge from UFRN WWTP. Samples with 6,0 x 2,0 x 0,5 cm was produced with unidirectional compacting under pressure of 20MPa and burned in temperatures between 950 and 1,200ºC. After fired, the ceramic bodies have been submitted to physical and mechanical analyses through the measure of firing shrinkage, water absorption, density, apparent porosity and flexural strength; crystallographic analyses through XRD and microstructure analyses by SEM. The technological properties obtained was satisfactory to production of roof tiles with 25 wt.% at 1,200 ºC, but the production of others products at lower temperatures was not feasible