A cinza de casca de arroz é um resíduo agro-industrial decorrente do processo de queima da casca de arroz, sendo largamente encontrada no Rio Grande do Sul, pois, historicamente, este Estado é o maior produtor de arroz no Brasil, com cerca de 45% da produção nacional. Empregada como fonte de energia, a casca de arroz é queimada em diversas empresas; algumas, devido à sua natureza, incorporam a cinza ao produto, mas a maioria não encontra outro destino que não o descarte em forma de aterro, criando, assim, um problema ambiental de poluição do solo, do ar e de rios e córregos. No entanto, devido à presença de elevado percentual de sílica (SiO2) na sua constituição, a cinza de casca de arroz pode ter vários empregos. Na construção civil, pode ser empregada como pozolana, conforme vários estudos já vêm demonstrando. Porém, encontra restrições por motivos como sua cor escura, que confere aos cimentos, argamassas e concretos aos quais é adicionada, uma coloração também escura, e a falta de uniformidade apresentada em termos de características químicas e, principalmente, mineralógicas. A cor escura não é um problema de ordem técnica, mas estética e de aceitação no mercado. Já a composição mineralógica está associada à atividade pozolânica e a falta de uniformidade do material disponível implica na incerteza do grau de reatividade. Este trabalho teve o objetivo de verificar a viabilidade técnica do emprego de cinzas de casca de arroz residuais na confecção de cimentos Portland composto e/ou pozolânico, a partir de beneficiamentos das mesmas, que associam tratamentos físicos, químicos e/ou térmicos, os quais têm como finalidade reverter e/ou minimizar os aspectos negativos citados. Para tanto, foram empregadas três cinzas de casca de arroz, oriundas de diferentes processos de produção e com composições mineralógicas distintas. Após definidos os tratamentos a serem aplicados, através de seleção pelos critérios de cor e composição mineralógica, as cinzas tratadas foram avaliadas quanto à sua pozolanicidade, pelo Índice de Atividade Pozolânica (IAP) da NBR 5752 e também por um IAP alterado, proposto neste trabalho. A produção de cimentos com CCA beneficiada se deu a partir de um cimento base com substituição por CCA, em massa e em diferentes percentuais. Tais cimentos foram avaliados quanto à resistência à compressão, aos tempos de pega, à pozolanicidade e à expansibilidade a quente. A análise dos dados obtidos indica que os tratamentos propostos e/ou a associação deles resultam em beneficio no desempenho das cinzas, em pelo menos um dos vários aspectos considerados. A presente pesquisa permite concluir que as CCA residuais têm potencial para serem empregadas na produção de cimentos, tanto aquelas menos cristalinas, quanto as mais cristalinas. Para tanto, devem ser beneficiadas, sendo pelo menos submetidas a tratamento físico para redução de sua granulometria. Se outros objetivos forem pretendidos, como coloração clara, os tratamentos térmico ou químico podem ser empregados. / Rice husk ash (RHA) is an agricultural by-product originating from the burning of rice husks. It is widely available in the state of Rio Grande do Sul, the largest rice producer in Brazil, accounting for approximately 45% of the country’s rice production. Rice husks are burned as a source of power in a number of different industries, some of which manage to incorporate the resulting ash to their products. Still, most industries have no use for the ash and dump this waste material in landfill sites, which may give rise to serious environmental problems by polluting soils, rivers, streams and the air. However, as RHA has high silica (SiO2) content, it can be used in several applications. A number of studies have already demonstrated the potential for using this material as a pozzolan but the dark coloration of the ash is seen as a restriction to this because RHA adds a dark tint to cement, mortars and concrete. In addition, the differences in chemical composition and mineralogical characteristics between batches aggravate this problem. The dark coloration is not a technical issue but it affects the appearance of the final product and therefore its acceptance by customers. The mineralogical composition of the ash affects pozzolanic activity. The lack of homogeneity of available RHA also adds a degree of uncertainty regarding the reactivity of mortars and mixes. This study aims to investigate the technical feasibility of using processed RHA in the production of pozzolanic or composite portland cement. The processing of RHA includes physical, chemical and/or thermal treatments that aim to eliminate and/or minimize the problems faced in the use of RHA. Three different samples of RHA produced with different production processes and with different mineralogical compositions were used. The treatment processes were selected according to criteria of color and mineralogical composition of the ash. After treatment, the pozzolanic activity of ash samples was assessed using the Pozzolanic Activity Index (PAI) proposed by Brazilian Standard NBR 5752 and a modified PAI that was devised for this study. Cement samples using processed RHA were prepared using different content of RHA as substitutions for cement. The following properties were assessed in the modified cement samples: compressive strength, hardening time, pozzolanic activity and heat expansion. Results indicate that the proposed treatment (alone or in association) improve the performance of the ash in at least one of the properties investigated. It is possible to conclude that RHA (of varying degrees of crystallinity) holds a potential application in the production of cement. It is essential that the ash should undergo a physical process to reduce its particle size. If other aims are important, such as bleaching, thermal or chemical treatments may also be used.

A wollastonita natural é um inosilicato de cálcio natural, formado por processos metamórficos e magmáticos, que envolvem carbonato intrusivo e rochas magmáticas. É usada principalmente em cerâmica, produtos de fricção (freios e embreagens), metalurgia (pós fluxantes), tintas e plásticos. Algumas das suas propriedades úteis são o seu alto brilho e brancura, baixa absorção de umidade e óleo, baixo conteúdo de voláteis e, natureza acicular, em alguns casos. Além disso, vem substituindo o amianto devido à sua estabilidade química e resistência térmica. A wollastonita pode ser extraída diretamente da natureza, ou ser produzida sinteticamente, usando recursos naturais não renováveis. Esses dois processos têm impactos ambientais negativos, pois, além de usarem recursos naturais não renováveis, demandam alto consumo de energia e água. As reservas mundiais de wollastonita natural são limitadas e distribuídas principalmente entre China, Finlândia, Índia México e Estados Unidos. No entanto, devido a particularidades de alguns desses países, a logística e as exportações podem ser prejudicadas. Considerando a importância desse material e, as limitações de sua extração e distribuição, é necessário o desenvolvimento de formas alternativas de sua obtenção. Esta tese apresenta dois resíduos, considerados coprodutos, de processos industriais que, devido às suas características químicas e físicas, possuem potencial de uso como matéria-prima para a obtenção de wollastonita: um possui alto teor de silício, e o outro consiste em um resíduo alcalino como fonte de cálcio. Com base nesse pressuposto, é apresentado um processo de obtenção de wollastonita a partir desses dois coprodutos de origem industrial. A obtenção da wollastonita foi planejada em três etapas: i) caracterização química, física e estrutural dos coprodutos e das wollastonitas comerciais; ii) desenvolvimento da metodologia para a obtenção de wollastonita a partir dos coprodutos e; iii) avaliação da wollastonita obtida. Os resultados das caracterizações química, física e estrutural dos coprodutos demonstram a viabilidade do uso desses materiais para a obtenção da wollastonita, por apresentarem composição química e física compatíveis com o produto final esperado. / Wollastonite is a natural calcium inosilicate formed by metamorphic and magmatic processes involving intrusive carbonate and magmatic rocks. It is mainly used in ceramics, friction products (brakes and clutches), metallurgy (flux powder), paints and plastics. Some of its useful properties are its high gloss and whiteness, low moisture and oil absorption, low volatile content, and acicular nature in some cases. In addition, it has been replacing asbestos because of its chemical stability and thermal resistance. Wollastonite can be extracted directly from nature or produced synthetically using nonrenewable natural resources. These two processes have negative environmental impacts because and, in addition to using non-renewable natural resources, they demand high energy and water consumption. World reserves of wollastonite are limited and distributed mainly among China, Finland, India, Mexico and the United States. However, due to some particularities of these countries, the logistics and the exports can be harmed. Considering the importance of this material and the limitations of its extraction and distribution, it is necessary to develop alternative ways of obtaining it. This thesis presents two residues of industrial processes that present potential of use as raw material to obtain wollastonite due to their chemical and physical characteristics: one that has a high content of silica and another one that consists of an alkaline residue as source of calcium. Based on this assumption, a process of obtaining wollastonite from these two coproducts of industrial origin is presented, which is planned in three steps: i) chemical, physical and structural characterization of commercial co-products and wollastonites; ii) development of the methodology for obtaining wollastonite from the co-products and; iii) evaluation of the obtained wollastonite. The results of the chemical, physical and structural characterization of the byproducts demonstrate the feasibility of the use of these materials to obtain wollastonite because they have chemical and physical composition compatible with the final product requirements.

Em cerâmicas refratárias, a formação de mulita (3Al2O3.2SiO2) \"in situ\", a partir da reação entre alumina e sílicas amorfas sintéticas (SAS´s) aumenta a resistência ao choque térmico e à corrosão destes materiais. Essa reação é fortemente afetada pelas características físico-químicas e morfológicas das SAS´s. Este estudo comparou a formação de mulita\"in situ\" a partir da combinação de alumina calcinada ultrafina (α-Al2O3) com quatro tipos de SAS´s obtidas por diferentes processos de sínteses (precipitação de silicato de sódio, extração da cinza da casca do arroz, extração da casca do arroz e precipitação de vapor de silício elementar) e com características variadas. Inicialmente, esses quatros tipos de SASs foram caracterizados em relação às suas propriedades físico-químicas, microestrutura e morfologia. Em seguida, após mistura com alumina, compactação e sinterização (1100-1500°C) assistida por dilatometria, as amostras foram caracterizadas em relação à sua porosidade, densidade, módulo elástico, resistência à flexão, microestrutura e fases presentes. Verificou-se que as propriedades das estruturas finais foram fortemente afetadas pela mudança de SAS´s. De forma geral e em comparação com as amostras de referência (100% alumina ou 100% mulita pré-formada por eletrofusão), houve significativo ganho de rigidez e tensão de ruptura em menores temperaturas e grande redução de porosidade final. Valores de tensão de ruptura e módulo elástico da ordem de 114 MPa e 308 GPa foram obtidos, respectivamente. A correlação das propriedades obtidas com as características prévias das sílicas mostrou que a área superficial e o volume de poros internos das partículas afetaram mais o ganho de rigidez e redução de porosidade do que o tamanho médio das partículas. Além desse aspecto, a presença de fases de baixo ponto de fusão (em especial nas amostras com microssílica) também contribuiu fortemente para densificação. / In refractories ceramics, the formation of mullite (3Al2O3.2SiO2) \"in situ\", from the reaction between alumina and synthetic amorphous silica (SAS\'s) increases the resistance to thermal shock and corrosion of these materials. This reaction is strongly affected by the physic-chemical and morphological features of SAS\'s. This study compared the mullite formation \"in situ\" from the combination of calcined alumina with four kinds of ultrafine\'s SASs obtained by various synthesis processes (precipitation of sodium silicate, from rice husk, extraction of rice husk ash and steam precipitation of silicon metal) and with varying characteristics. Initially, these four kinds of SAS´s were characterized in relation to their physicochemical properties, microstructure and morphology. After compaction and sintering (1100-1500°C) assisted by dilatometry, samples were characterized regarding their porosity, density, elastic modulus, flexural strength, microstructure and phases present. The properties of the final structure were strongly affected by the change of SAS\'s. In general, and in comparison with reference samples (100% alumina or 100% mullite preform for electrofusion), a significant stiffness gain of strength at low temperature and lower final porosity, respectively. Value of rupture and elastic modulus of the order of 114 MPa and 308 GPa were obtained. The correlation of properties obtained with the prior characterization of SAS´s showed that surface area and the volume of the internal poros of the particles affect the gain more stiffness and lower porosity than the average particle size. Aparts from this, the presence of phases of low melting point (especially in samples with microssilica) also contributed strongly to densification.

Com o propósito de melhorar a estabilidade dimensional, melhorar propriedades de resistência elétrica, mecânica, ao calor entre outras dos polímeros, novas cargas e reforços são testados com esse propósito. As cargas mais utilizadas, para propiciar as características mencionadas anteriormente, são as fibras de vidro e de carbono, as cargas minerais como o carbonato de cálcio precipitado, o talco e a micro esfera de vidro. O objetivo principal deste trabalho foi estudar as potencialidades da cinza da casca de arroz (CCA) como uma carga, já que ela é constituída em 96% de dióxido de silício e compará-la com o talco que é a carga mineral mais utilizada. Estes estudos foram realizados a partir da elaboração de um composto formado pela cinza da casca de arroz refinada e a poliamida 6 (PA 6) que é um dos principais plásticos de engenharia com aplicações em todas as áreas produtivas. As amostras foram injetadas e irradiadas em um acelerador de elétrons. Posteriormente suas propriedades mecânicas e térmicas foram medidas. Também foram injetadas peças automotivas para verificar a processabilidade da PA 6 com CCA. Os resultados mostraram que a utilização da cinza da casca de arroz como carga para compostos de poliamida 6 é tecnicamente e economicamente viável. A irradiação do composto estudado (PA 6 com 30% de cinza da casca de arroz) não trouxe melhorias significativas nas propriedades mecânicas e térmicas avaliadas. / In order to improve the dimensional stability, as well as, electrical, mechanical and thermal properties of polymers, new filler to this purpose has been developed. The most applied filler to propitiate the features previously mentioned are the glass and carbon fibers, the mineral filler as the calcium carbonate, the talc and the micro glass sphere. The main aim of this work was to study the rice husk ash as filler for polyamide 6 and ionizing radiation effect studies on this composite, irradiated by electron beam at different doses, since it is constituted of at least 90% of silicon dioxide, and compared with the talc which is the most applied mineral filler. This comparison was made from a compound made through the refined rice husk ash and the polyamide 6 (PA 6) which is one of the main engineering plastic with applications in several productive areas. The samples were injected and irradiated in an electron accelerator. Afterwards their mechanical and thermal properties were measured. It was also inject automotive parts to verify the processing of the PA 6 with CCA. The results showed that the use of the rice husk ash as filler for polyamide 6 composite is technically and economically viable. The irradiation of the studied composite (PA 6 with 30% of rice husk ash) didn\'t provide any improvement for the mechanical and thermal properties previously appraised

Com o propósito de melhorar a estabilidade dimensional, melhorar propriedades de resistência elétrica, mecânica, ao calor entre outras dos polímeros, novas cargas e reforços são testados com esse propósito. As cargas mais utilizadas, para propiciar as características mencionadas anteriormente, são as fibras de vidro e de carbono, as cargas minerais como o carbonato de cálcio precipitado, o talco e a micro esfera de vidro. O objetivo principal deste trabalho foi estudar as potencialidades da cinza da casca de arroz (CCA) como uma carga, já que ela é constituída em 96% de dióxido de silício e compará-la com o talco que é a carga mineral mais utilizada. Estes estudos foram realizados a partir da elaboração de um composto formado pela cinza da casca de arroz refinada e a poliamida 6 (PA 6) que é um dos principais plásticos de engenharia com aplicações em todas as áreas produtivas. As amostras foram injetadas e irradiadas em um acelerador de elétrons. Posteriormente suas propriedades mecânicas e térmicas foram medidas. Também foram injetadas peças automotivas para verificar a processabilidade da PA 6 com CCA. Os resultados mostraram que a utilização da cinza da casca de arroz como carga para compostos de poliamida 6 é tecnicamente e economicamente viável. A irradiação do composto estudado (PA 6 com 30% de cinza da casca de arroz) não trouxe melhorias significativas nas propriedades mecânicas e térmicas avaliadas. / In order to improve the dimensional stability, as well as, electrical, mechanical and thermal properties of polymers, new filler to this purpose has been developed. The most applied filler to propitiate the features previously mentioned are the glass and carbon fibers, the mineral filler as the calcium carbonate, the talc and the micro glass sphere. The main aim of this work was to study the rice husk ash as filler for polyamide 6 and ionizing radiation effect studies on this composite, irradiated by electron beam at different doses, since it is constituted of at least 90% of silicon dioxide, and compared with the talc which is the most applied mineral filler. This comparison was made from a compound made through the refined rice husk ash and the polyamide 6 (PA 6) which is one of the main engineering plastic with applications in several productive areas. The samples were injected and irradiated in an electron accelerator. Afterwards their mechanical and thermal properties were measured. It was also inject automotive parts to verify the processing of the PA 6 with CCA. The results showed that the use of the rice husk ash as filler for polyamide 6 composite is technically and economically viable. The irradiation of the studied composite (PA 6 with 30% of rice husk ash) didn\'t provide any improvement for the mechanical and thermal properties previously appraised

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Com o fim de minimizar esses efeitos negativos, várias pesquisas têm sido direcionadas para identificar processos capazes de converter os resíduos em materiais de alto valor comercial. Visando a converter a casca de arroz em um material de alto valor comercial, tal como um adsorvente, neste trabalho, descreveu-se a preparação de diversos sólidos baseados nesse resíduo. As amostras foram avaliadas na adsorção do cobre em soluções aquosas modelo de águas residuais. O cobre tem sido encontrado em várias águas residuais, como resultado de atividades industriais e tem provado ser prejudicial ao ser humano. As amostras foram preparadas modificando-se a casca de arroz com hidróxido de sódio e por carbonização e pirólise da casca de arroz. Foi estudada a influência da concentração inicial, tempo de contato, agitação, temperatura e tamanho de partícula sobre capacidade adsortiva das amostras, usando soluções aquosas modelos de sulfato de cobre (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 mg.L-1). Todos os adsorventes exibiram estrutura amorfa, sendo constituídos primariamente por carbono, oxigênio e hidrogênio; a cinza da casca de arroz mostrou ser primariamente formada por sílica. Os principais grupos funcionais nas amostras foram sílica, grupos tetrédricos SiO4, siloxanos (Si- O-Si), silanóis (Si-OH), aldeídos, cetonas e aromáticos. A casca de arroz in natura não foi capaz de adsorver cobre enquanto as outras amostras mostraram ser adsorventes eficientes. Observou-se que quanto mais alta a concentração inicial da solução, mais baixa a quantidade de cobre adsorvido. A adsorção máxima tanto pela casca de arroz modificada (sem agitação) quanto pela cinza da casca de arroz (com agitação) foi obtida após 3 h. O tamanho de partícula não influenciou a remoção de cobre enquanto a maior remoção de cobre ocorreu a 25 °C. O adsorvente mais promissor foi a cinza da casca de arroz, que mostrou a mais alta capacidade adsortiva. O modelo de Langmuir mostrou-se adequado para descrever a adsorção do cobre por todas as amostras enquanto o modelo de Temkin foi o mais adequado para descrever a adsorção pela cinza da casca de arroz. O estudo mostrou que a casca de arroz pode ser convenientemente usada para produzir adsorbentes eficientes, capazes de remover cobre de águas residuais. / Metals resulting from anthropogenic activities and the high amount of waste generated by industrial and agricultural activities have contaminated the environment and the food chain, thus affecting human health. In order to minimize these negative effects, several researches have been addressed to find processes able to convert the wastes in high value materials. Aiming to convert rice husk to a high value material, such as an adsorvent, the preparation of several solids based on this waste was described in this work. The samples were evaluated in the adsorption of copper in aqueous solutions as models of wastewaters. Copper has been found in several wastewaters as a result of industrial activities and had been proven to be harmful to human being. Samples were prepared by modifying rice husk with sodium hydroxide and by carbonization and pirolysis of rice husk.The influence of initial concentration, contact time, agitation, temperature and particle size on the adsorption capacity of the samples was studied using aqueous model solutions of copper sulfate (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 and 1000 mg.L-1). All adsorbents exhibited amorphous structure and were composed primarily of carbon, oxygen and hydrogen, ash rice husk was mostly made of silica. The main functional groups in the samples were silica, SiO4 tetrahedra, siloxanes (Si-O-Si), silanol (Si-OH), aldehydes, ketones and aromatics. Fresh rice husk was not able to adsorb copper while the other samples had proven to be efficient adsorbents. It was observed that the higher the initial concentration of the solution of copper, the smaller the amount of adsorbed copper. The maximum adsorption by both modified rice husk (without agitation) and for rice husk ash (with agitation) was obtained after 3 h. The particle size had no influence on the copper removal while the highest removal of copper occurred at 25 °C. The most promising adsorvent was the rice husk ash which showed the highest adsorption capacity. The Langmuir model is suitable for describing copper adsorption for all samples while the Temkin model was most suitable for describing the rice husk ash. The study had shown that rice husk can be conveniently used for producing efficient adsorbents able to remove copper from wastewaters.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-13Bitstream added on 2014-06-13T19:12:01Z : No. of bitstreams: 1 silva_ej_me_ilha.pdf: 3783689 bytes, checksum: 33016836c826eae75c76a0b521c81b78 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A presente pesquisa contribui para a utilização de cinza de casca de arroz (CCA) na construção civil abordando dois aspectos importantes ainda em discussão na literatura. O primeiro aspecto compreende uma análise da influência que a forma de plantio, clima, solo, cultivares e fonte/quantidade de fertilizantes à base de nitrogênio, utilizados na cultura do arroz, exercem na composição química e nas propriedades cristalográficas da CCA. O segundo aspecto foi aplicar em pastas, argamassas e concretos de alto desempenho uma CCA com baixo teor de carbono, de elevado caráter pozolânico, na condição natural (sem moagem), produzida de uma maneira simples e sem controle de temperatura. De acordo com os resultados obtidos neste trabalho, verifica-se a importância de efetuar ensaios rotineiros de análises químicas e de Difração de Raio-X para manter o controle de qualidade das CCAs produzidas, pois em situação de produção de CCA em larga escala, poderiam ser utilizadas cascas de diferentes origens. Neste trabalho, também ficou comprovada a viabilidade técnica e científica do método de produção de CCA utilizado. O método produz CCA que, dependendo da forma de amassamento dos compósitos, pode dispensar o emprego de moinhos para aumentar a finura e/ou reatividade de CCAs. / This research contributes to the use of rice husk ash (RHA) in the civil building covering two important aspects that still under discussion in the literature. The first one includes an analysis of the influence that the form of planting, climate, soil, rice and source/amount of nitrogen-based fertilizers used in rice cultivation in performing crystallographic properties and chemical composition of the rice husk ash. The second one was to aplicate to the pastes, mortar and concrete of high performance a RHA with low carbon, high pozzolanic character, in the natural physical state (without grinding), produced in a simple way and without control of temperature. According to the results obtained in this research, it is important to do routine testing of chemical analysis and X-ray Diffraction to keep quality control of RHAs produced, because at industrial production in large scale it can be used husks of different origins. This research was also demonstrated the feasibility technical and scientific method of production of RHA used. The method produces RHA that depending on the form of production of the composite may eliminate the use of grinders to increase the fineness and/or reactivity of RHAs.

Em cerâmicas refratárias, a formação de mulita (3Al2O3.2SiO2) \"in situ\", a partir da reação entre alumina e sílicas amorfas sintéticas (SAS´s) aumenta a resistência ao choque térmico e à corrosão destes materiais. Essa reação é fortemente afetada pelas características físico-químicas e morfológicas das SAS´s. Este estudo comparou a formação de mulita\"in situ\" a partir da combinação de alumina calcinada ultrafina (α-Al2O3) com quatro tipos de SAS´s obtidas por diferentes processos de sínteses (precipitação de silicato de sódio, extração da cinza da casca do arroz, extração da casca do arroz e precipitação de vapor de silício elementar) e com características variadas. Inicialmente, esses quatros tipos de SASs foram caracterizados em relação às suas propriedades físico-químicas, microestrutura e morfologia. Em seguida, após mistura com alumina, compactação e sinterização (1100-1500°C) assistida por dilatometria, as amostras foram caracterizadas em relação à sua porosidade, densidade, módulo elástico, resistência à flexão, microestrutura e fases presentes. Verificou-se que as propriedades das estruturas finais foram fortemente afetadas pela mudança de SAS´s. De forma geral e em comparação com as amostras de referência (100% alumina ou 100% mulita pré-formada por eletrofusão), houve significativo ganho de rigidez e tensão de ruptura em menores temperaturas e grande redução de porosidade final. Valores de tensão de ruptura e módulo elástico da ordem de 114 MPa e 308 GPa foram obtidos, respectivamente. A correlação das propriedades obtidas com as características prévias das sílicas mostrou que a área superficial e o volume de poros internos das partículas afetaram mais o ganho de rigidez e redução de porosidade do que o tamanho médio das partículas. Além desse aspecto, a presença de fases de baixo ponto de fusão (em especial nas amostras com microssílica) também contribuiu fortemente para densificação. / In refractories ceramics, the formation of mullite (3Al2O3.2SiO2) \"in situ\", from the reaction between alumina and synthetic amorphous silica (SAS\'s) increases the resistance to thermal shock and corrosion of these materials. This reaction is strongly affected by the physic-chemical and morphological features of SAS\'s. This study compared the mullite formation \"in situ\" from the combination of calcined alumina with four kinds of ultrafine\'s SASs obtained by various synthesis processes (precipitation of sodium silicate, from rice husk, extraction of rice husk ash and steam precipitation of silicon metal) and with varying characteristics. Initially, these four kinds of SAS´s were characterized in relation to their physicochemical properties, microstructure and morphology. After compaction and sintering (1100-1500°C) assisted by dilatometry, samples were characterized regarding their porosity, density, elastic modulus, flexural strength, microstructure and phases present. The properties of the final structure were strongly affected by the change of SAS\'s. In general, and in comparison with reference samples (100% alumina or 100% mullite preform for electrofusion), a significant stiffness gain of strength at low temperature and lower final porosity, respectively. Value of rupture and elastic modulus of the order of 114 MPa and 308 GPa were obtained. The correlation of properties obtained with the prior characterization of SAS´s showed that surface area and the volume of the internal poros of the particles affect the gain more stiffness and lower porosity than the average particle size. Aparts from this, the presence of phases of low melting point (especially in samples with microssilica) also contributed strongly to densification.

Orientador: Ivonete Oliveira Barcellos. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

A cinza da casca do arroz (CCA) é um resíduo rico em sílica amorfa. Um método simples e de baixo consumo energético para extração desta sílica foi pesquisado, obtendo-se um material com baixo teor de impurezas e alta reatividade, adequado para a síntese de zeólitas e wolastonita (CaSiO3). As zeólitas sintéticas, que não possuem estruturas similares na natureza, são cada vez mais valorizadas no mercado devido a pureza e eficiência em aplicações específicas nas áreas de troca iônica, peneira molecular e catálise. A wolastonita com elevado grau de pureza tem várias aplicações na indústria e agricultura. O mineral wolastonita pode ser formado de várias maneiras na natureza. Em geral é aceito que existem dois processos de formação; os quais envolvem o metamorfismo (calor e pressão) do calcário. Neste trabalho, foi desenvolvido um novo processo para a síntese das zeólitas e da wolastonita, ambas a partir da sílica coloidal da CCA; tendo como objetivo um processo de um menor custo energético, menor número de etapas e menor consumo de reagentes. Foram sintetizadas neste trabalho as zeólitas: A, usada em detergentes, e a ZSM-5, empregada na indústria petroquímica, devido a sua alta seletividade em reações catalíticas e grande estabilidade térmica e resistência aos ácidos. A primeira etapa na síntese da wolastonita foi estudada com o objetivo da formação do hidrossilicato de cálcio (CSH). Contudo, onze hidrossilicatos de cálcio diferentes ocorrem no sistema Ca(OH)2-SiO2-H2O que em uma segunda etapa passam por um tratamento térmico para dar formação a fase wolastonita. / Rice hull ash (RHA) is a industry scrap rich in amorphous silica. A simple and low-energy cost method for the extraction of this silica was researched. A low level of impurity and high reactivity material was produced, which is appropriate for the synthesis of zeolites and wolastonite (CaSiO3). The synthetic zeolites, has not similar structures in nature, and they have been more and more valued in the market due to their purity and efficiency in specific applications like ion exchange, molecular sieve and catalysis areas. High purity wolastonite has many applications in manufacturing and agriculture. The mineral wolastonite can be formed in nature in different ways; it is generally accepted two forming processes, both encompassing limestone metamorphism (heat and pressure). In this work, a new process for the synthesis of zeolites and wolastonite from RHA colloidal silica was developed. Moreover, the process is aimed at lower energy costs, fewer stages and fewer reactants consume. In this work, zeolite A used in detergent and zeolite ZSM-5, employed in the petrochemical industry due to its high selectivity in catalytic reactions and its high thermo and acid stability, were synthesized. The first step of the wolastonite synthesis was studied, with the purpose of obtaining calcium hydrosilicate. Eleven different hydrosilicates occur in the system Ca(OH)2-SiO2-H2O, in the second step, it was annealed to form the wolastonite phase.