[pt] O trabalho aborda a elaboração do compósito Co-ZnO por redução preferencial com hidrogênio. Inicialmente foi desenvolvida uma avaliação termodinâmica das principais reações para o processo tais como, a pirólise dos nitratos de cobalto e de zinco, responsável pela obtenção dos respectivos óxidos, e a redução destes pelo hidrogênio. O estudo expe rimental foi realizado de forma a se avaliar o efeito de variáveis importantes (fluxo, temperatura e pressão parcial do gás reagente) sobre a cinética das reações de redução. Observou-se a viabilidade de se estabelecer condições onde ocorresse a redução preferencial do óxido de cobalto em relação ao óxido de zinco. Como exemplo pode-se mencionar que na faixa de temperatura de realização dos experimentos de redução do óxido de cobalto (590K - 790K), foram obtidas conversões entre 20 e 80%, dentro de um intervalo de tempo compreendido entre 1 e 15 minutos e com fluxo de hidrogênio da ordem de 0,18L/min. Por sua vez, o compósito pode ser obtido em ensaio realizado na temperatura de 690K pelo tempo de 20 minutos mantido o mesmo fluxo. As caracterizações dos mate riais obtidos foram realizados por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura/EDS e microscopia eletrônica de transmissão, sendo possível identificar óxidos relativamente puros e o compósito Co-ZnO bastante homogêneo e constituído por partículas na escala nanométrica, características estas, desejáveis para materiais desta natureza. / [en] This work covers the Co-ZnO nano-composite synthesis by hydrogen preferential reduction of these metals oxides which, in turn, were obtained by simultaneous dissociation of their nitrates. Initially it has been developed a thermodynamic evaluation of the main process reactions such as the zinc and cobalt nitra tes pyrolises and the respective oxides reduction by hydrogen. The experimental work was carried out in order to study the effect of the most important variables on the reduction reaction kinetics of the cobalt oxide as well as to investigate some experimental conditions for the formation of the Co-ZnO nanocomposite. It can be said that cobalt oxide is completely and preferentially reduced in 20 minutes at 690K, then allowing the composite formation at this temperature. The materials involved in the process were characterized by X-R diffraction (oxides and co-obtained oxides) and electronic microscopy (SEM/EDS, TEM), being possible to identify a Co-ZnO homogeneous and containing particles in the nano range scale.

[pt] Oxido de níquel e hematita nanoestruturadas foram sintetizadas a partir da decomposição térmica de nitrato de níquel hexahidratado e nitrato férrico nonahidratado respectivamente, na faixa de temperatura de 350-450°C com variações no tempo reacional. Os tamanhos de cristalito do NiO e Fe2O3 foram estimados a partir dos difractogramas de Difração de Raios-X (XRD) utilizando os software PowderCell e Topas. Foi observado que o tamanho de cristalito varia em função da temperatura de sínteses. O resultado mais significante foi observado nos cristalitos de NiO os quais aumentam de 31 nm (T=350°C, 3hr) a 98 nm (T=450°C, 5hr). Foram realizados estudos cinéticos da redução NiO e Fe2O3 por hidrogênio na faixa de temperatura de 250-600°C. Ligas ferroníquel nanoestruturadas com composições FexNi100-x (x = 25, 50, and 75 w%) têm sido preparadas com sucesso por decomposição térmica de nitratos (formação de óxidos) e posterior redução com hidrogênio a 700ºC (formação das ligas). As ligas Fe-Ni, caracterizadas por difração de raios-X mostraram tamanhos de cristalito da ordem de 25nm. A fase rica em Ni, liga Fe25Ni75, apresentou uma estrutura γ(FCC). A liga Fe50Ni50 apresentou a existência de uma estrutura tetragonal. A fase rica em Fe, liga Fe75Ni25, contém uma mistura de fases α(BCC) e γ(FCC). A coexistência das fases e atribuída à segregação de fases que acontece nestas ligas como resultado da difusão atômica. A partir dos resultados das medições magnéticas efetuadas a 300K, pode-se estabelecer que as ligas Fe-Ni nanoestruturadas tem um comportamento superparamagnético. / [en] Nickel oxide and hematite nanostructured were successfully prepared by thermal decomposition from nickel nitrate hexahydrate and ferric nitrate nonahydrate in the temperature range of 350-450°C with variation of the time. The average crystallite sizes of NiO and Fe2O3 were estimated from X-ray diffraction (XRD) peaks using the PowderCell and Topas software. We observed that the crystallite size changes as a function of synthesis temperature. The significant result was the large size of the resulting NiO crystallites, which increased from 31nm (T=350°C, 3hr) to 98nm (T=450°C, 5hr). Kinetic studies of the reduction of NiO and Fe2O3 by hydrogen in the temperature range 250-600°C have been investigated. Nanostructured Fe-Ni alloys with compositions FexNi100-x (x = 25, 50, and 75 w%) have been successively prepared by thermal decomposition from mixtures of nitrates (formation of oxides) and reduction by hydrogen at 700ºC (formation of alloys). The Fe-Ni alloys, characterized by X-ray diffraction show crystallites sizes about 25nm. The Nirich phase, Fe25Ni75 alloys show the existence of γ(FCC) phase. The Fe50Ni50 alloy show the existence of tetragonal phase. The Fe-rich phase, Fe75Ni25 alloy, contain a mixture of α(BCC) and γ(FCC) phases. The coexistence of these phases is attributed to phase segregation occurring in these alloys as a result of enhanced atomic diffusion. It was inferred from results of magnetic measurements at 300K, that nanostructured Fe-Ni alloys were in a superparamagnetic state.

[pt] Em processos de lixiviação sulfúrica de concentrados minerais contendo magnésio, é comum que este metal permaneça em solução após as etapas de neutralização e precipitação seletiva de impurezas. Sob a perspectiva de integração mássica desse material, é possível utilizar o MgSO4.7H2O obtido como um precursor na formação de MgO que, por sua vez, pode ser empregado nas etapas de neutralização dos fluxogramas de processo em substituição aos insumos tradicionalmente empregados e adquiridos pela indústria. Desta forma, os processos de decomposição redutora se apresentam como uma alternativa para a redução da temperatura de processamento do MgSO4.7H2O, incorporando aos produtos um melhor desempenho quanto à reatividade. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem como objetivo apreciar o processo de decomposição redutora deste sal na presença de hidrogênio, entender o comportamento do sistema reacional e caracterizar os produtos reacionais, via MEV/EDS, ICP/OES e FTIR. O estudo termodinâmico através do software Medusa confirmou a alta solubilidade entre o sulfato e o magnésio e o software HSC certificou que a presença de um agente redutor é significante, pois há uma diminuição considerável de temperatura do processo. Já o estudo experimental da decomposição em atmosfera redutora indica que é possível transformar o referido sulfato no óxido de interesse em temperaturas abaixo de 800 graus Celsius o que, por sua vez, caracteriza-se como uma redução de pelo menos 400 graus Celsius quando comparado com o mesmo processo em atmosfera não redutora. A reatividade do produto final foi classificada como adequada, de acordo com a metodologia proposta, atingindo a faixa de pH básico dentro do intervalo de tempo apropriado (abaixo de 120 s). Com isso, o estudo indica que o referido processo unitário pode se configurar, de fato, como uma alternativa para a diminuição da temperatura de decomposição do MgSO4.7H2O. / [en] In sulfuric leaching processes of mineral concentrates containing magnesium, it is common for this metal to remain in solution after the steps of neutralization and selective precipitation of impurities. Removing the liquors can easily be achieved by crystallization of the sulfate in the heptahydrate form. From the perspective of the mass integration of this material, it is possible to use the MgSO4.7H2O obtained as an intermediate in MgO formation which, in return, can be used in the neutralization steps of the process flowcharts instead of the inputs traditionally used and acquired by the industry. To this end, the resulting oxide must have a high surface area and, consequently, a high acid reactivity. Considering the simple decomposition of the magnesium salt, the temperature which this reaction occurs is high so that such properties are incorporated into the product. In this way, the reductive decomposition processes are presented as an alternative for the reduction of the processing temperature of the MgSO4.7H2O, incorporating a better performance in the reactivity to the products. In this context, the present work aims to evaluate the process of reductive decomposition of this salt in the presence of hydrogen, to understand the behavior of the reaction system and to characterize the reaction products, via MEV/EDS, ICP/OES and FTIR. The experimental study of the decomposition in reducing atmosphere indicates that it is possible to transform said sulfate into the oxide of interest at temperatures below 800 Celsius degrees which, in return, is characterized as a reduction of at least 400 Celsius degrees when compared to the same process in a non-reducing atmosphere. The reactivity of the final product was classified as adequate, according to the proposed methodology, reaching the basic pH range within the appropriate time interval (below 120s). Thus, the study indicates that the said unitary process can in fact be configured as an alternative for the decrease in the decomposition temperature of MgSO4.7H2O.

[pt] As ligas metálicas têm sido amplamente estudadas, visando atender aplicações onde propriedades físicas e químicas diferenciadas se fazem necessárias. Nesse sentido, merecem destaque as ligas voltadas ao recobrimento de substratos metálicos, tendo-se como objetivo a proteção do substrato em ambientes corrosivos. Sendo assim, a presente pesquisa propõe abordar um método de síntese de ligas de Cu-Ni em substratos de cobre através da decomposição térmica do nitrato de níquel, e subsequentemente a redução do óxido NiO formado, mediante redução com H2 a 350 graus Celsius e tratamento térmico na mesma atmosfera a 800 graus Celsius, com tempos variados (3, 4 e 5h), para estimular a difusão do níquel produzido no interior da matriz de Cu. Os filmes serão caracterizados via microscopia eletrônica de varredura (MEV), tanto em sessões transversais, quanto panorâmico, além da difração de raios-x (DRX) com incidência rasante, visando-se identificar a liga Cu-Ni produzida. Os resultados sugerem que o processo proposto foi bem-sucedido, permitindo um amplo recobrimento do substrato e a subsequente difusão do Ni produzido, o que permitiu a identificação, em todas as amostras, da liga de interesse. As amostras selecionadas serão futuramente utilizadas para ensaios de microdureza, bem como de eletro-corrosão, sendo o comportamento medido comparando-se com o substrato puro. Espera-se que a presença do recobrimento eleve a resistência à abrasão, bem como dificultar a corrosão do cobre presente. / [en] Metal alloys has been extensively studied to light upon applications where differentiated physical and chemical properties are required. In this context, its value highlighting the alloys for the coating of metallic substrates with the objective of protecting the substrate in corrosive environments. The present work proposes to approach a method of synthesis of Cu-Ni alloys in copper substrates through the thermal decomposition of nickel nitrate and subsequently to discount the NiO oxide formed by reduction with H2 at 350 degrees Celsius and heat treatment in the same atmosphere at 800 degrees Celsius with (3, 4 and 5h) to stimulate the diffusion of the nickel produced inside the Cu matrix. The films were then characterized by scanning electron microscopy (SEM) in both cross-sectional and panoramic sessions, in addition to X-ray diffraction (XRD) with low incidence, aiming to identify Cu-Ni alloy produced. The results suggest that the proposed process was successful, allowing a wide coating of the substrate and subsequent diffusion of Ni produced, which allowed the identification in all samples of the alloy of interest. Selected samples will be used in the future for microhardness tests, as well as for electro-corrosion, and the measured behavior is compared to that observed for pure substrate. The presence of the coating is expected to raise the abrasion resistance as well as to hinder the corrosion of the copper present.

[pt] Os materiais nanoestruturados têm se destacado nas pesquisas científicas relacionadas aos novos materiais por propriedades particulares, muitas vezes não presentes no mesmo material com constituição não nanométrica. O presente trabalho apresenta uma rota alternativa para síntese de liga de cobalto e níquel nanoestruturada. Esta rota tem como ponto de partida a obtenção de óxidos dos metais a partir da dissociação de seus respectivos nitratos e, subseqüente redução dos óxidos por hidrogênio. Os óxidos foram obtidos separadamente e também associados (co-formados) a partir da dissociação da mistura de seus nitratos à 400oC por três horas. Difração de raio-x foi utilizada para confirmar a formação de Co3O4 e NiO. Análises em MET (Microscópio Eletrônico de Transmissão) mostraram que, tanto o Co quanto o Ni, apresentavam partículas de dimensões nanométricas, com cerca de 20nm no caso do NiO e na faixa de 20-50nm no caso do Co3O4. As partículas de óxidos co-formados observadas apresentaram dimensões na faixa de 10nm a 50nm. Redução por H2 foi utilizada para obtenção dos metais Ni e Co e da liga. Estudos termodinâmicos preliminares foram realizados para confirmar a viabilidade do processo. As variáveis de processo analisadas foram temperatura (faixa de 200oC-500oC) e pressão parcial de H2 (0,4- 1,0atm). A redução do NiO mostrou um comportamento autocatalítico com Ea = 28,7kJ/mol, enquanto as reduções de Co3O4 e NiO+Co3O4 co- formados sugeriram modelo topoquímico, com Ea = 33,7kJ/mol e 29,7kJ/mol, respectivamente. Para a redução dos óxidos NiO+Co3O4 co-formados (obtenção da liga), a reação mostrou ser de 1a. ordem. Análises estruturais da liga realizadas em MET revelaram tamanhos médios de 20nm. / [en] It has been clear the increasing importance of nanostructured materials in the present scientific and technological developments due to their unique properties. It is also well established that properties of materials can be severely altered by making them to reach a nanostructured condition. The present work presents an alternative route for obtain nanoestructured nickelcobalt alloy. The methodology is based on the dissociation of the metal nitrates in a very small oxides particles, even nanometric ones, and subsequent hydrogen reduction of the obtained oxides. Thermodynamic studies have been developed to support the feasibility of the reactions carried out to obtain nickel and cobalt oxides as well as the metals particles. Nickel and cobalt oxides were produced, either isolated or co-formed, by dehydrating a water dissolved homogeneous solution of Ni (NO3)2 or/and Co(NO3)2 at 400oC for about three hours. X-ray diffraction has been carried out to confirmed the Co3O4 and NiO formation. Transmission Electron Microscopy (TEM) studies have shown nanoscale structures with different morphology and size distribution. Hydrogen reduction was applied to obtain Ni, Co and Ni0.5- Co0.5 alloy. The temperature and hydrogen partial pressure range studied were, respectively, 200oC-500oC and 0,4-1,0atm. The NiO reduction showed an autocatalytic behavior with Ea = 28,7kJ/mol while the isolated Co3O4 and the co-formed oxides reductions followed topochemical reaction model, with Ea = 33,7kJ/mol and 29,7kJ/mol, respectively. The Ni-Co alloy synthesis reaction showed a first order behavior. The TEM studies have revealed a Ni-Co alloy constituted by nanoscale single crystals of about 20nm in size.

[pt] A redução por hidrogênio e a decomposição térmica de um minério laterítico saprolítico foram estudadas utilizando a técnica de termogravimetria (TGA). A identificação das fases minerais formadas após o processamento foi feita utilizando as técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura acoplada a espectrômetro de energia dispersiva (MEV/EDS). O produto obtido manteve o níquel aprisionado na estrutura do material e forneceu um baixo índice de extração desse metal (em torno de 3 porcento) na etapa de lixiviação amoniacal. Desta forma, novos experimentos de redução foram conduzidos na presença de diferentes reagentes químicos (Na2CO3, S8 e NaCl) visando a aumentar a solubilidade do níquel. Observou-se que todos os reagentes químicos utilizados viabilizaram o aumento da extração de Ni, sendo o maior deles para os testes utilizando 10 porcento de NaCl. Então, experimentos de redução por hidrogênio e decomposição térmica, do mesmo minério, na presença de NaCl, foram feitos utilizando a técnica de termogravimetria, com as fases minerais e alguns produtos gasosos formados sendo identificados utilizando as técnicas de DRX e MEV/EDS. Tais experimentos e caracterizações sugerem que a presença do NaCl no sistema promove a segregação do níquel, e a sua consequente solubilização posterior, em função da ocorrência das seguintes reações: (1o) Redução do óxido de níquel pelo hidrogênio: NiO + H2(g) → Ni + H2O(g); (2o) Formação de HCl: Al2SiO5 + 2NaCl + SiO2 + H2O(g) à 2HCl(g) + 2NaAlSiO4; (3o) Cloração do níquel metálico pelo HCl: Ni + 2HCl(g) → NiCl2 + H2(g);(4o) Redução do cloreto de níquel pelo hidrogênio: NiCl2 + H2(g) → Ni + 2HCl(g). A influência da temperatura e da porcentagem de NaCl no forno de redução no rendimento da etapa de lixiviação amoniacal foram avaliadas e os resultados mostraram que a presença de apenas 1 porcento de NaCl aumentou os valores de extração para níveis próximos de 90 porcento, quando os experimentos de redução foram conduzidos à temperatura de 850°C. / [en] The reduction by hydrogen and the thermal decomposition of a lateritic saprolite nickel ore were studied using the thermogravimetric technique (TGA). The identification of the mineral phases generated after the processing was carried out using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy coupled to a dispersive energy spectrometer (SEM/EDS) techniques. The reduced ore was leached in amoniacal solution and the low value of nickel extraction (≈3 percent) were attributed to the formation of forsterite and enstatite. Thus reduction test were carried out in the presence of chemicals (Na2CO3, NaCl and S8) and the highest extractions values were found for the tests using 10 percent NaCl. Finally, reduction tests on H2 atmosphere in rotary kiln were performed in the presence of NaCl and the product of the reaction was leached in ammoniacal solution. The presence of only 1 percent of NaCl in the furnace increased the nickel extraction values from ≈3 percent to ≈ 90 percent when the experiment was carried out at 850°C. According to the results of X ray diffractometry (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA) the presence of NaCl in the system and the reducing atmosphere of H2 promote the segregation of nickel according to the following steps: 1).. Nickel oxide reduction by hydrogen: NiO + H2(g) → Ni + H2O(g). 2) Formation of HCl: Al2SiO5 + 2NaCl + SiO2 + H2O à 2HCl(g) + 2NaAlSiO4. 3). Chlorination of metallic nickel by HCl: Ni + 2HCl(g) → NiCl2 + H2(g). 4). Reduction of nickel chloride by hydrogen: NiCl2 + H2(g) → Ni + 2HCl(g).