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Estudo de fibra alternativa de escória de alto-forno como reforço em matrizes cimentícias / Study of alternative blast furnace slag fiber as reinforcement in cementitious matrices

Bassi, Mara da Rocha January 2010 (has links)
Resíduos gerados em diversas indústrias têm sido aproveitados na produção de materiais buscando reduzir o impacto ambiental. No campo das fibras, materiais alternativos vem sendo produzidos em maior quantidade e ganhando destaque na fabricação de compósitos mais adequados ambientalmente. Entre estes produtos está a fibra de escória de alto-forno, microfibra cuja matéria-prima é originária da produção do ferro-gusa, que apresenta vantagens em seu processo produtivo citando-se custo reduzido e ganho ambiental ao proporcionar a ampliação da aplicabilidade de um subproduto gerado em elevada quantidade, tem despertado o interesse no seu uso como reforço de matrizes cimentícias. Neste sentido, a presente pesquisa visa avaliar se, além do beneficio ambiental proporcionado pela utilização da fibra de escória em substituição a outras fibras convencionais, a aplicação deste produto pode proporcionar também benefícios técnicos ao incrementar o desempenho de matrizes cimentícias. Para tanto o programa experimental foi dividido em quatro etapas, sendo a etapa inicial de caracterização dos materiais empregados e da fibra de escória por meio de ensaios de Fluorescência de Raios X, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A segunda etapa foi proposta buscando avaliar a afinidade existente entre fibra e matriz cimentícia através do ensaio de Le Chatelier. Destinou-se a terceira parte do programa experimental ao preparo dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios e a última para avaliação dos compósitos com relação à: Trabalhabilidade; Resistência à Tração na Flexão; Resistência à Compressão; Módulo de Elasticidade Dinâmico; Retração Restringida e Resistência ao Impacto. Os resultados não confirmaram a hipótese levantada, indicando que o desempenho da adição da fibra de escória em matrizes cimentícias foi insatisfatório, sendo constatada falha na distribuição da fibra através da produção de compósitos heterogêneos, com presença de aglomeração da fibra e incorporação de ar. Mesmo com o problema na dispersão da fibra, considerou-se com potencial promissor o resultado obtido no ensaio de retração restringida, onde foi possível verificar a atuação da microfibra de escória na distribuição das tensões permitindo o retardamento da fissuração nos anéis de argamassa reforçada. Estudos adicionais buscando melhorar a dispersão da fibra também não obtiveram bons resultados. Acredita-se que para fins de reforço em matrizes cimentícias a presença de resina adicionada à fibra de escória no seu processo de fabricação compromete a dispersão do material e, consequentemente, seu uso neste tipo de reforço. / Waste generated in various industries have been utilized in the production of materials seeking to reduce the environmental impact. In the field of fibers, alternative materials have been produced in greater quantity and gaining prominence in the manufacture of composites more environmentally appropriate. Among these products is of blast furnace slag fiber, microfiber whose raw material is sourced from the production of pig iron, which has advantages in its production process by citing the cost savings and environmental gains by providing expansion of the applicability of a byproduct generated in large amounts, has stimulated interest in its use as reinforcement in cementitious matrices. In this sense, this research aims to assess whether, in addition to environmental benefits provided by the use of slag fiber as a substitute for other conventional fibers, application of this product may also offer technical benefits to increase the performance of cementitious matrices. For both the experimental program was divided into four phases, the initial step of characterization of materials used and the slag fiber by tests of X-ray Fluorescence, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The second step was proposed by assessing the affinity between fiber and cement matrix by testing of Le Chatelier. Allocated to third part of the experimental program to prepare the bodies of the test piece used in the tests and the final assessment for the composites with respect to: Workability; Tensile strength in bending, compressive strength, dynamic modulus of elasticity; Restrained and Retraction Impact Resistance. The results did not confirm the hypothesis, indicating that the performance of slag addition of fiber in cementitious matrices was unsatisfactory, and found fault in the distribution of fiber through the production of composite heterogeneous with the presence of fiber clustering and incorporation of air. Even with the problem in dispersion of fiber, it was considered a promising potential with test result of restrained shrinkage, where it was possible to verify the performance of micro stress distribution in the slag allowing delayed cracking in mortar reinforced rings. Additional studies seeking to improve the dispersion of the fiber also did not obtain good results. It is believed that for purposes of reinforcement in cementitious matrices the presence of resin added to the slag fiber in its manufacturing process compromises the dispersal of the material and hence its use in this type of reinforcement.
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Caracterização da estrutura de curto alcance em sólidos inorgânicos através da espectroscopia por ressonância magnética nuclear de alta resolução. / Short-range structure characterization of inorganic solids by high resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy.

Fábio Aurélio Bonk 16 November 2001 (has links)
O silicato de cálcio hidratado (C-S-H) é o componente responsável pela resistência mecânica dos cimentos usados na construção civil. Neste trabalho foi caracterizada a evolução da reação de hidratação e as propriedades estruturais das fases resultantes da hidratação da escória de alto forno granulada (EAF). Este tipo de cimento é um potencial candidato para substituir os materiais convencionais, apresentando vantagens relativas ao menor custo energético de produção e a redução do impacto ambiental. Devido à menor reatividade da EAF com água, é necessário a adição de substâncias ativadoras alcalinas de modo geral em baixa concentração. Neste trabalho foi caracterizado o efeito sobre a sua reatividade e as propriedades estruturais dos produtos da reação (C-S-H e aluminatos de cálcio hidratados) de quatro tipos de misturas ativadoras contendo hidróxido de sódio, silicato de sódio e/ou hidróxido de cálcio (CH). As quantidades alcalinas resultantes das misturas usadas nas pastas foram: 5%Na2O, 5% Na2O-2,5%CH, 5% Na2O -7,5%SiO2 e 5% Na2O -2,5%CH- 7,5% SiO2. A técnica experimental utilizada foi a Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de alta resolução no estado sólido de 29Si, 27Al e 23Na. Os resultados indicaram diferenças na cinética da reação no estágio tardio (tempos na faixa de 3 dias até 120 dias), na quantidade e nas características estruturais das fases aluminatos de cálcio e do C-S-H, dependentes da presença de SiO2 na mistura ativadora. A inclusão de Ca(OH)2 tem efeitos de magnitude consideravelmente menor sobre estes parâmetros. Foi observada uma correspondência excelente entre as diferenças estruturais observadas por RMN e o comportamento da resistência mecânica do material. / Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) is the component responsible for mechanical resistance of cementitious materials. In this work, a characterization of the evolution of the hydration reaction in granulated blast-furnace slag (bfs) is presented. Also, the structural properties of the reaction products is studied as a function of time, during the late period of the process. This kind of cement is a potential material to replace the conventional Portland in several applications, having several relative advantages regarding to energetic cost and impact on the environment. To overcome the less hydraulic reactivity of gbs respect to Portland, it is generally necessary the addition of small amount of alkaline compounds, called activators, to improve the speed and extension of the reaction. The behavior of four different activator mixtures containing sodium hydroxide, sodium silicate and/or calcium hydroxide (CH) were considered, at fixed amount alkali 5% Na2O, 5% Na2O -2,5% Ca(OH)2, 5% Na2O -7,5% SiO2 and Na2O -2,5% Ca(OH)2- 7,5% SiO2. The hydration kinetics and structural properties of the hydration products, C-S-H and calcium aluminate hydrates, were probed by means of solid-state high resolution Nuclear Magnetic Resonance (NMR) of 29Si, 27Al and 23Na nuclei. Results showed differences in hydration evolution and structural properties depending strongly on the presence of SiO2 in the mixture. On the other hand, Ca(OH)2 produced only marginal effects on the reaction. An excellent correlation was observed between the structural differences and the mechanical response of the material as a function of the hydration time.
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Estudo de fibra alternativa de escória de alto-forno como reforço em matrizes cimentícias / Study of alternative blast furnace slag fiber as reinforcement in cementitious matrices

Bassi, Mara da Rocha January 2010 (has links)
Resíduos gerados em diversas indústrias têm sido aproveitados na produção de materiais buscando reduzir o impacto ambiental. No campo das fibras, materiais alternativos vem sendo produzidos em maior quantidade e ganhando destaque na fabricação de compósitos mais adequados ambientalmente. Entre estes produtos está a fibra de escória de alto-forno, microfibra cuja matéria-prima é originária da produção do ferro-gusa, que apresenta vantagens em seu processo produtivo citando-se custo reduzido e ganho ambiental ao proporcionar a ampliação da aplicabilidade de um subproduto gerado em elevada quantidade, tem despertado o interesse no seu uso como reforço de matrizes cimentícias. Neste sentido, a presente pesquisa visa avaliar se, além do beneficio ambiental proporcionado pela utilização da fibra de escória em substituição a outras fibras convencionais, a aplicação deste produto pode proporcionar também benefícios técnicos ao incrementar o desempenho de matrizes cimentícias. Para tanto o programa experimental foi dividido em quatro etapas, sendo a etapa inicial de caracterização dos materiais empregados e da fibra de escória por meio de ensaios de Fluorescência de Raios X, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A segunda etapa foi proposta buscando avaliar a afinidade existente entre fibra e matriz cimentícia através do ensaio de Le Chatelier. Destinou-se a terceira parte do programa experimental ao preparo dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios e a última para avaliação dos compósitos com relação à: Trabalhabilidade; Resistência à Tração na Flexão; Resistência à Compressão; Módulo de Elasticidade Dinâmico; Retração Restringida e Resistência ao Impacto. Os resultados não confirmaram a hipótese levantada, indicando que o desempenho da adição da fibra de escória em matrizes cimentícias foi insatisfatório, sendo constatada falha na distribuição da fibra através da produção de compósitos heterogêneos, com presença de aglomeração da fibra e incorporação de ar. Mesmo com o problema na dispersão da fibra, considerou-se com potencial promissor o resultado obtido no ensaio de retração restringida, onde foi possível verificar a atuação da microfibra de escória na distribuição das tensões permitindo o retardamento da fissuração nos anéis de argamassa reforçada. Estudos adicionais buscando melhorar a dispersão da fibra também não obtiveram bons resultados. Acredita-se que para fins de reforço em matrizes cimentícias a presença de resina adicionada à fibra de escória no seu processo de fabricação compromete a dispersão do material e, consequentemente, seu uso neste tipo de reforço. / Waste generated in various industries have been utilized in the production of materials seeking to reduce the environmental impact. In the field of fibers, alternative materials have been produced in greater quantity and gaining prominence in the manufacture of composites more environmentally appropriate. Among these products is of blast furnace slag fiber, microfiber whose raw material is sourced from the production of pig iron, which has advantages in its production process by citing the cost savings and environmental gains by providing expansion of the applicability of a byproduct generated in large amounts, has stimulated interest in its use as reinforcement in cementitious matrices. In this sense, this research aims to assess whether, in addition to environmental benefits provided by the use of slag fiber as a substitute for other conventional fibers, application of this product may also offer technical benefits to increase the performance of cementitious matrices. For both the experimental program was divided into four phases, the initial step of characterization of materials used and the slag fiber by tests of X-ray Fluorescence, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM). The second step was proposed by assessing the affinity between fiber and cement matrix by testing of Le Chatelier. Allocated to third part of the experimental program to prepare the bodies of the test piece used in the tests and the final assessment for the composites with respect to: Workability; Tensile strength in bending, compressive strength, dynamic modulus of elasticity; Restrained and Retraction Impact Resistance. The results did not confirm the hypothesis, indicating that the performance of slag addition of fiber in cementitious matrices was unsatisfactory, and found fault in the distribution of fiber through the production of composite heterogeneous with the presence of fiber clustering and incorporation of air. Even with the problem in dispersion of fiber, it was considered a promising potential with test result of restrained shrinkage, where it was possible to verify the performance of micro stress distribution in the slag allowing delayed cracking in mortar reinforced rings. Additional studies seeking to improve the dispersion of the fiber also did not obtain good results. It is believed that for purposes of reinforcement in cementitious matrices the presence of resin added to the slag fiber in its manufacturing process compromises the dispersal of the material and hence its use in this type of reinforcement.
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Estudos de misturas de carvões e biomassa visando a combustão em alto-forno

Barbieri, Cláudia Caroline Teixeira January 2013 (has links)
A tecnologia de injeção de carvão pulverizado nas ventaneiras dos altos-fornos (PCI) é utilizada por siderúrgicas integradas no mundo inteiro visando a redução do consumo de coque e, consequentemente, a redução das emissões de CO2 e do custo do gusa. Como o Brasil é o maior produtor mundial de ferro- gusa em altos-fornos a carvão vegetal, torna-se grande o interesse pelo aproveitamento dos finos de biomassa gerados no processamento de carvão vegetal, a chamada moinha. Uma boa alternativa para aproveitamento dessa biomassa seria sua injeção em altos-fornos a coque. A alta combustibilidade é essencial para um carvão destinado à injeção, pois reduz a formação de char (carvão incombusto). Devido à dificuldade de queima completa na zona de combustão, o carvão a ser injetado deve gerar um char altamente reativo ao CO2, para que seja consumido na cuba do alto-forno, gerando gases termorredutores. Este trabalho teve por objetivo avaliar a combustibilidade e a reatividade ao CO2 de carvões e misturas binárias de finos de carvão vegetal com carvões fósseis visando PCI. O estudo se deu através de análise termogravimétrica (TGA). Foram utilizados três carvões fósseis de diferentes procedências e ranks para a formulação das misturas. Os carvões foram cominuídos abaixo de 90 μm, uma granulometria típica de injeção. Inicialmente fez-se uma avaliação da combustibilidade e da reatividade ao CO2 dos finos de carvão vegetal com o intuito de estabelecer a granulometria adequada para as misturas. Foi observado que basta o carvão vegetal estar em granulometria inferior a 1 mm para serem alcançados resultados superiores de combustibilidade e reatividade em relação aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. A elaboração das misturas binárias foi feita, portanto, pela adição de carvão vegetal abaixo de 1 mm aos carvões fósseis abaixo de 90 μm. As proporções testadas foram 10, 20 e 50% em massa de carvão vegetal. As misturas apresentaram um aumento de combustibilidade e de reatividade ao CO2 em relação aos carvões fósseis individuais. Além disso, considerando-se a composição química dos carvões em estudo em termos de teor de cinzas, matéria volátil, enxofre e poder calorífico, pode-se considerar que misturas binárias entre os carvões fósseis deste trabalho e moinha de carvão vegetal seriam satisfatórias para PCI nas proporções avaliadas. / The technology of pulverized coal injection into the blast furnace tuyeres (PCI) is used by integrated steel mills worldwide in order to reduce the consumption of coke and thereby the reduction CO2 emissions and the cost of pig iron. As Brazil is the world’s largest producer of pig iron in charcoal-based blast furnaces, it becomes great interest in the use of fine biomass generated during charcoal processing. A good alternative for harnessing this biomass would be the injection into coke-based blast furnaces. The high combustibility is essential for a coal to injection. Moreover, the char (unburnt coal) generated should be highly reactive to CO2, so that it is possible its consumption in the stack of the blast furnace, generating gas for iron ore reduction. This work aimed to evaluate the combustibility and reactivity to CO2 of binary blends of charcoal fines and coals with purpose to PCI. The study was carried out by thermogravimetric analysis (TGA). Three coals from different sources and ranks were used to the formulation of the blends. The coals were ground and sieved to a size less than 90 μm diameter. At first were done an assessment of combustibility and reactivity to CO2 of fines charcoal in order to set the suitable particle size to the blends. It was observed that charcoal less than 1 mm is enough to achieve superior results to those found in the coals below 90 μm. The proportions tested were 10, 20 e 50% by mass of charcoal. The blends showed an increase in combustibility and reactivity of its chars in relation to individual coals. Furthermore, considering the chemical of coals under study in terms of ash, volatile matter, sulfur and calorific value it can be considered that binary blends between the coals and charcoal of this work would be satisfactory to PCI in the proportions evaluated.
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Estudo da retração em argamassa com cimento de escória ativada. / Shrinkage of alkali-activated slag.

Antonio Acácio de Melo Neto 19 November 2002 (has links)
O uso de escória de alto forno como aglomerante alternativo ao cimento portland tem sido objeto de vários estudos no Brasil e no exterior. Além de representar vantagens ao meio ambiente por ser um resíduo, a escória apresenta boas possibilidades de emprego, principalmente pelo baixo custo e por suas vantagens técnicas das quais se destacam a elevada resistência mecânica, a boa durabilidade em meios agressivos, o baixo calor de hidratação. No entanto, o emprego deste material carece de estudos detalhados da retração, muito superior à do cimento portland. Este trabalho teve como objetivo estudar a cinética das retrações autógena e por secagem não restringidas do cimento de escória ativada em função, principalmente, do tipo e teor de ativadores empregados. Para a retração autógena, o corpo-de-prova foi selado com papel alumínio protegido internamente com plástico. As medidas estenderam-se de 6 horas até 112 dias. O fenômeno da retração também foi analisado com base nos resultados dos ensaios de porosimetria, calorimetria, termogravimetria e difração de raios X. Foram empregados como ativadores: silicato de sódio, cal hidratada + gipsita, cal hidratada e hidróxido de sódio. Como referência foi adotado o cimento portland da alta resistência inicial CPV-ARI. De acordo com os resultados obtidos, a ativação da escória com silicato de sódio apresentou retração por secagem e autógena superior à apresentada pelos demais ativadores e pelo cimento portland. A maior parte dessa retração medida ocorre até os 7 dias. A retração por secagem ocorre em dois estágios: o primeiro logo após a desmoldagem e o segundo a partir do início da formação dos produtos hidratados. O início da retração autógena coincide com o segundo estágio da retração por secagem. Com base nos ensaios de microestrutura, são determinantes para a elevada retração do cimento de escória ativada com silicato de sódio: a baixa porosidade, caracterizada pela predominância quase total de mesoporos; o elevado grau de hidratação e natureza dos produtos hidratados, com predominância quase total de silicato cálcio hidratado (C-S-H). Na ativação com cal e com cal mais gipsita, a composição diferente dos produtos hidratados (baixa formação de C-S-H e presença significativa de fases aluminato e sulfoluminato, respectivamente) altera a porosidade e a retração, principalmente a autógena que apresenta valores inferiores à do cimento portland. A ativação com hidróxido sódio é caracterizada pela elevada retração autógena e baixa formação de C-S-H, com presença significativa de fases aluminato. / The use of ground granulated blast furnace slag (BFS) as an alternative binder to portland cement has been the subject of numerous studies in Brazil and other countries. Because BFS is a residue, its use benefits the environment. Furthermore, BFS cement is less costly and shows technical advantages if compared with normal portland cement, namely the higher strength, good durability in aggressive environments, and low heat of hydration. On the other hand, the high shrinkage of BSF cement is often indicated as one of the major limiting aspects for its use. The objective of this research was to study the development of unrestrained autogenous and drying shrinkage of BSF cement as function, mainly, of the chemical activator types and dosages. Autogenous shrinkage was measured in fully aluminum foil and plastic sheet wrapped specimens. Measurements were taken from 6 hours up to 112 days. Shrinkage was also analyzed in conjunction with mercury posorimetry, conduction calorimetry, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction tests. Activators used were sodium silicate, hydrated lime + gypsite, hydrated lime and sodium hydroxide. High early strength portland cement was used as reference. The results showed that autogenous and drying shrinkage were larger when BFS was activated with sodium silicate. Most of the shrinkage occurs before 7 days of hydration. Drying shrinkage occurs in two phases: the first phase immediately after demolding, and the second phase concurrently with the formation of the hydrated products. Autogenous shrinkage coincides with the second phase of the drying shrinkage. Based on microstructure analysis, determining factors could be identified that respond for the high shrinkage of sodium silicate activated BFS cement: low porosity, mostly mesopores; high degree of hydration and chemical nature of the hydrated products, essentially calcium silicate hydrate - C-S-H. Activation with hydrated lime and hydrated lime plus dehydrated calcium results low amounts of C-S-H and significant quantities of aluminate and sulphoaluminate phases, respectively. Porosity and shrinkage, mainly autogenous, are lower than that verified for portland cement mixtures. Activation with sodium hydroxide causes high autogenous shrinkage, small amounts of C-S-H and significant quantities of aluminate phases.
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[en] NATURAL GAS SIMULATION INJECTED FOR TUYERES OF BLAST FURNACES STEEL / [pt] SIMULAÇÃO DE GÁS NATURAL INJETADO PELAS VENTANEIRAS DO ALTO FORNO

ELIS REGINA LIMA SIQUEIRA 21 October 2015 (has links)
[pt] O alto forno é um reator metalúrgico cujo objetivo consiste na produção de ferro-gusa. O consumo de combustível/redutor no processo de redução de minério de ferro em altos fornos, representa mais de 50 por cento do custo do gusa. No sentido de aumentar a produtividade e reduzir o consumo de combustível/redutor são empregadas técnicas de injeção de combustíveis auxiliares pelas ventaneiras dos altos fornos. A combustão de gás natural (GN) injetado nas ventaneiras produz grande quantidade de hidrogênio, esse gás é melhor redutor se comparado ao monóxido de carbono, pois ele possui velocidade de reação maior com os óxidos de ferro e, além disso, a geração de CO2 no processo de redução é diminuída quando comparado ao uso do carvão pulverizado (PCI), que é atualmente o material de injeção mais usado no Brasil. Este trabalho propõe a simulação da combustão de GN injetado pelas ventaneiras de um alto forno, utilizando o software CHEMKIN. As simulações provenientes deste software são amplamente utilizadas para otimização da combustão, sendo possível explorar rapidamente o impacto das variáveis de projeto sobre o desempenho do processo. Os resultados provenientes dessa simulação computacional em condições típicas de alto forno permitiram a previsão da temperatura de chama adiabática e a quantificação dos gases redutores de óxidos de ferro: H2 e CO. A partir da variação dos parâmetros de processo foi possível obter resultados úteis para a tomada de decisão, visando controlar e otimizar o processo. / [en] The blast furnace is a metallurgical reactor whose goal is to produce pig iron. The fuel / reductant in the reduction of iron ore in the blast furnace process, represents more than 50 percent of the cost of the iron. In order to increase the productivity of the blast furnace and reduce fuel consumption / reducer injection techniques are employed by tuyeres of materials that act as fuel / reducer. The combustion of natural gas injected into the tuyeres produces large amounts of hydrogen, which replaces part of the carbon monoxide as reducing gas in the tank. The hydrogen gas is better compared to the reductant carbon monoxide, because it has reaction rate with the iron oxides and, moreover, the CO2 generation in the process of reduction is decreased when compared to the use of pulverized coal (PCI), which is currently the material most commonly used injection by tuyeres in Brazil. This paper proposes the simulation of combustion of natural gas injected into the tuyeres of a blast furnace, using the CHEMKIN software package. Simulations from this software are widely used for optimization of combustion, which can quickly explore the impact of design variables on the performance of the process, using accurate models of chemical kinetics. The computer simulation results from the combustion of natural gas at typical conditions of blast furnaces allowed the prediction of the adiabatic flame temperature and the reaching of the reducing gases of iron oxides: H2 and CO. From the variation of process parameters was possible to obtain useful results in order to control and optimize the process.
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Estudos físicos e mecânicos de telhas de cimento de escória de alto-forno reforçado com fibras celulósicas residuais / Physical and mechanical studies of roofing tiles made of blast furnace slag cement reinforced with residual cellulose fibers

Devito, Reginaldo Araujo 07 July 2003 (has links)
A presente pesquisa tem como objetivo desenvolver um novo elemento de cobertura, compatível com o meio ambiente: telhas de cimento alternativo reforçado com fibras celulósicas. Para tanto, foram utilizadas matérias-primas consideradas resíduos industriais (cimento de escória de alto-forno e rejeito de polpa de celulose de eucalipto) para obtenção de pastas cimentícias reforçadas. Os compósitos foram produzidos por dispersão prévia das fibras em água, mistura do compósito em argamassadeira convencional, adensamento por vibração, moldagem em fôrmas, seguida de cura úmida. Foram moldadas placas planas de diferentes formulações de matrizes cimentícias, com as matérias-primas alternativas disponíveis. Com base nos melhores resultados dessa fase preliminar, foram produzidas duas séries de telhas tipo romana \"capa canal\". Foram avaliados o desempenho físico-mecânico, os custos de produção e o comportamento térmico das telhas. Os resultados revelaram a potencialidade dos compósitos obtidos na produção de fibrocimentos alternativos, por meio de técnicas simples e de baixo consumo de energia, direcionados à autoconstrução urbana e rural de baixo custo. / The objective of this study was to develop a new roofing material that would be compatible with the environment: roofing tiles made of alternative cement reinforced with cellulose fibers. Industrial waste materials were used as raw materials (blast furnace slag cement and waste eucalyptus cellulose pulp) to obtain reinforced cement pastes. The composites were produced by previously dispersing the fibers in water, mixing the composite in a conventional cement-mixer, compaction by vibration, shaping them in molds, followed by moist curing. Flat sheets were molded using different formulations of cement matrixes with the alternative raw materials avaiable. Based on the best results from this preliminary phase, two series of Roman tiles for roofing were produced. The physical and mechanical performance, the cost of production, and the thermal behavior of the tiles were evaluated. The results revealed the potential of composites made of alternative fiber-cements, using simple techniques and with low energy consumption, in urban and rural areas for low-cost self-construction.
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Estudo da durabilidade de compósitos reforçados com fibras de celulose. / Durability of cellulose fibers reinforced composites.

Silva, Aluizio Caldas e 20 September 2002 (has links)
O uso de fibras vegetais e de cimentos alternativos – ambos provenientes de resíduos, é tido como boa opção na busca por novos fibrocimentos. Entretanto, a maioria das pesquisas desenvolvida nos últimos anos tem apresentado resultados desanimadores no que se refere à durabilidade do material. Além disso, os métodos para avaliação do desempenho ao longo do tempo de materiais reforçados com fibras sensíveis a álcalis ainda não estão bem estabelecidos. O trabalho avaliou o comportamento de compósitos produzidos com cimento de escória de alto-forno reforçados com fibras de celulose, moldados através de adaptações dos processos industriais usados em todo mundo pelas empresas de fibrocimento. Em seguida, a durabilidade das formulações foi avaliada através de ensaios de envelhecimento, os quais se basearam na simulação dos principais agentes e mecanismos de degradação atuantes no material. O desempenho físico e mecânico dos compósitos foi avaliado através da análise de propriedades pré-estabelecidas, consideradas importantes no emprego material como componente construtivo. A análise dos resultados confirmou a eficiência da incorporação da celulose nas propriedades mecânicas do compósito. A durabilidade do material foi diferente para as matrizes empregadas. As matrizes ativadas com gipsita e cal hidratada (EGCH) foram menos agressivas às fibras, entretanto apresentaram problemas de hidratação às primeiras idades e perda de resistência devido à carbonatação. A matriz ECP, mais alcalina, apresentou resultados superiores de resistência mecânica nas primeiras idades. Ela decompôs as fibras e reduziu as propriedades mecânicas durante o envelhecimento. A carbonatação reduziu o ataque alcalino às fibras nestas matrizes, estabilizando a resistência mecânica e a perda de tenacidade não foi tão acentuada. A metodologia de envelhecimento acelerado que combinou ciclos de molhagem e secagem à carbonatação se mostrou eficiente na simulação do envelhecimento natural. / Vegetable fibers and alternative cements from residues is a good option for replacement asbestos-cement. However, research development has presented no satisfactory results concerning material durability and methods of performance evaluation to reinforced materials with alcali sensitive fibers are not well developed. The objetives of this research are: a) evaluation of composites behavior produced with blast-furnace slag reinforced with residual cellulose fibers, which were moulded in adapted conventional industrial processes, common in fibercement companies around world and b) durability performance evaluation applying proposed aging tests. Aging tests were based on simulation of main agents and degradation mechanisms. Physical and mechanical behaviour of composites was evaluated considering important properties in building component uses. Cellulose fibers improved the mechanical properties of the composites. Durability presented different results for the two matrices. The matrices activated with gypsum and hidrated lime (EGCH) have been less aggressive than matrix activated with ordinary Portland cement (OPC) in relation to fibers. However, they presented problems concerning to the hydration at early dates and loss of resistance due to carbonation. Matrices activated with OPC presented better results of MOR at the early dates. In fact, they are more alkaline and they decomposed fibers and reduced the mechanical properties during the aging. The carbonation reduced the alkaline attack, stabilizing the MOR and reducing the loss of tenacity. The accelerated methods with carbonation were efficient in the simulation of the natural ageing.
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Caracterização tecnológica de carvão da Mina de Leão-II(Camada Inferior) para a geração de carvões pulverizados de injeção em ventaneiras(PCI), Brasil-RS

Raposo, Fortunato Lucas Quembo January 2015 (has links)
O presente trabalho tem como objetivo a caracterização do carvão da mina de Leão IIcamada inferior, com a finalidade de gerar carvão pulverizado para a injeção nas ventaneiras do alto-forno na indústria siderúrgica. Esta prática visa diminuir o custo do coque, através do aumento da taxa de substituição do coque por carvões brasileiros de baixo rank. Para o estudo foram realizados ensaios de beneficiamento, análise imediata e elementar, poder calorífico, análise petrográfica e índice de inchamento livre. Na 1ª etapa de ensaios de beneficiamento, usaram-se densidades entre: 1,3-2,4g/cm3, com intervalo de diferença de 0,1 e 0,2 para as densidades de 1,3-1,9 e 2,0-2,4 g/cm3, respectivamente.Verificou-se que a fração de densidade 1,3 g/cm3 apresentou uma menor recuperação (2,0%) e um teor de cinzas de 4,3%. As maiores massas foram obtidas nas densidades de 1,4; 1,5 e 2,4 g/cm3, com recuperação de 11,1%;14,3% e 22,2% e teores de cinzas de 14,9%; 24,3% e 83,4%, respectivamente. Foram escolhidas as frações de densidades 1,4 e 1,5 g/cm3 com maior recuperação na 1ª etapa e com teor de cinzas em torno de 12 a 18%, conforme as curvas lavabilidade. Na 2ª etapa foi flutuado o carvão nas densidades de interesse escolhidas para o PCI e obtiveram-se recuperações mássicas de 13,11% e 27,00%, respectivamente. Assim as recuperações das médias ponderadas corresponderam a 22,46% para os carvões de interesse com alto teor de matéria carbonosa enquanto para as frações indesejadas obteve-se 80,45% em massa. A partir da análise imediata foram obtidos os teores das frações densidades flutuadas de 1,4 e 1,5 g/cm3, obteve-se os seguintes teores: U%- 14,45%; Cz(%bs)-15,22%;MV(bs)-36,04%; MV(bsic)- 42,51%; CF(bs) -50,54% e CF(bsic)- 59,6%. As médias da análise elementar obtida das duas frações foram: enxofre total-0,54%, hidrogênio total-5,44% e carbono total-56.74%, respectivamente. O poder refletor da vitrinita médio foi de 0,46 a 0,48% Ro, sendo classificado como sub-betuminosoB de acordo com a ASTM. O valor do poder calorífico médio foi de 5462 kcal/kg. A fração FL 1,4 é levemente aglutinante com 0,5 de perfil de inchamento, pois concentrou mais vitrinita e perfil zero (0) para fração de FL 1,5g/cm3 e NB, não sendo aglutinante. A partir dos resultados o carvão de leão II apresenta altos voláteis, bom poder calorífico superior; baixo S<1% e teores de cinzas e umidade razoáveis após beneficiamento em densidade de 1,4 a 1,5g/cm3. Assim pode ser usado para PCI, mas há necessidade de se fazer a devida mistura com carvão de médio e/ou alto rank para ajustar algumas propriedades de interesse de acordo com as exigências de cada alto-forno. / The present study concerns itself with the characterization of coal from the mine of Leão II (lower layer), for use in the steel industry with the purpose of generating pulverized coal for injection in the blast furnace. This practice is intended to reduce the cost of coke, by increasing the rate of replacement of Coke by Brazilian low-rank coals. For the study, were carried processing trials, proximate(%) and ultimate(%) analysis, calorific value, petrographic analysis and free swelling index. In the first step of processing tests, it was used density in between densities: 1.3-2, 4 g/cm3, with range of difference of 0.1 and 0.2 to 1.3 densities-1.9 and -2.0 2.4 g/cm3, respectively. It was found that the fraction of 1.3 g/cm3 density showed a minor recovery (2.0%) and an ash content of 4.3%. The biggest masses were obtained in 1.4; 1.5 and 2.4 g/cm3 densities, with 11.1%; 14.3% and 22.2% recovery and 14.9%; 24.3% and 83.4% ash content, respectively. There were chosen the fractional density 1.4 and 1.5 g/cm3 with greater recovery on the first step and with ash content around 12 to 18%, as the washability curves. The second stage was floated coal in densities of interest chosen for PCI and led to mass recalls of 13.11% and 27.00%, respectively. So recoveries of weighted averages corresponded to 22.46% to the coals with high carbon content while the unwanted fraction was 80.45% by mass. From the immediate analysis were obtained the contents of the fractions of floated densities of 1.4 and 1.5 g/cm3, the following levels: U%- 14.45%; as (% bd)- 15.22%; VM (bd)- 36.04%; VM (daf)- 42.51%; FC(bd)- 50.54% and FC (daf)- 59.6%. The averages of the elemental analysis obtained from two fractions were: total sulphur- 0.54%, total hydrogen- 5.44% and total carbon- 56.74%, respectively. The vitrinite reflector medium power was of 0.46 to 0.48% Ro, being classified as Sub-bituminous B in accordance with the ASTM standard. The value of the calorific average was of 5462 kcal/kg. The fraction FL 1.4 is slightly binder with 0.5 swelling profile because it obtained more vitrinite and focused profile of zero (0) for FL1.5 g/cm3 fraction and NB not agglutinative. From the results the Leão II coal has it was obvious presenting high volatile, good upper calorific value; low levels of S<1% and ashes and humidity reasonable after processing in density of 1.4 to 1.5 g/cm3. So it can be used for PCI, but there is need to do proper mixture with medium carbon and/or high rank to set some properties of interest according to the requirements of each blast furnace.
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[en] VALUE IN USE ASSESMENT OF METALIC BURDEN TO THE BLAST FURNACE PROCESS / [pt] AVALIAÇÃO DE VALOR EM USO DE CARGAS FERRÍFERAS PARA ALTO-FORNO

AUGUSTO MENDONCA LESSA 16 January 2018 (has links)
[pt] A indústria de minério de ferro tem importante papel na melhoria das condições de vida da população mundial por ser o principal insumo à produção de aço que, por sua vez, é o material mais utilizado e com as mais variadas aplicações no mundo. Neste contexto, é de suma importância o desenvolvimento tecnológico das empresas de mineração no âmbito de produzir seus minérios com mais qualidade, em maior escala e com menores custos para o benefício de toda a cadeia. Foi desenvolvido neste trabalho um modelo de medição do Valor em Uso de cargas metálicas no processo de Alto-Forno, que é a rota mais importante e responsável por 94 por cento da produção mundial de ferro primário. Os resultados do modelo desenvolvido foram validados com dados reais de 23 Altos-Fornos de 7 países, os quais possuem práticas operacionais distintas. Este modelo apresentou um desvio médio de 4 por cento entre os resultados obtidos e os dados de operação. O estudo de caso para cálculo de Valor em Uso foi realizado focando um dos 23 Altos-Fornos, operando com uma distribuição de carga metálica composta de sínter, pelota e lump, similar à média mundial. A proporção de pelotas na carga metálica foi variada de 17 a 50 por cento. Em um dos cenários avaliados, a adição de valor no processo siderúrgico, advinda desta variação, foi de 4,6 por cento na margem de contribuição, e de 2,1 por cento na produtividade do Alto-Forno. Caso este ganho em valor fosse transferido ao preço do insumo pelota de minério de ferro, este poderia ser acrescido em 11 por cento. Os resultados obtidos evidenciam o quão importante é o desenvolvimento das ferramentas de análise de Valor em Uso para uma maior explicitação dos ganhos ou perdas proporcionados pelos diferentes tipos de minérios de ferro. Além disso, a análise de Valor em Uso demonstrou estar relacionada com as condições específicas do mercado e dos acordos comerciais estabelecidos e, sem dúvida, se constitui numa poderosa ferramenta para o desenvolvimento das indústrias de minério de ferro e aço. / [en] As steel is the most utilized and applied material in the world the iron ore industry has a very important role to society on improving human beings life conditions. It is of single importance the technological development of iron ore companies on producing higher quality materials, in larger scales and at lower costs creating value to the whole. It was developed an iron ore burden Value In Use assessment model for the Blast Furnace process which is responsible for producing 94 percent of all iron in the World. The outputs from the model were cross checked with real operational data of 23 Blast Furnaces with distinct practices, from 7 countries. The model exhibited an average deviation achieved was of 4 percent between the calculated outputs and the operational data set. For the case study one out of the 23 Blast Furnaces was chosen due its world average equivalent burden distribution in terms of sinter pellets and lump to perform an iron ore Value In Use assessment. Scenarios were built with pellet participation in the metallic burden varying from 17 to 50 percent, achieving 4,6 percent gains in the contribution margin and 2,1 percent incremental BF productivity in one of the scenarios. If all this gain is reverted to the pellet price, it could be increased by 11 percent. The obtained results show how important the development of Value In Use analysis tools are as to revel true gains or losses from each iron ore type to the process. Further Value In Use analysis is an important tool to mining and steel industries and is always made against one reference case, relating it to a specific market and commercial conditions being applied to a single operation.

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