Yes / In order to evaluate the feasibility of using CO2 as a gasifying agent in the conversion of carbonaceous materials to syngas, gasification characteristics of coal, a suite of waste carbonaceous materials, and their blends were studied by using a thermogravimetric analyser (TGA). The results showed that CO2 gasification of polystyrene completed at 470 °C, which was lower than those of other carbonaceous materials. This behaviour was attributed to the high volatile content coupled with its unique thermal degradation properties. It was found that the initial decomposition temperature of blends decreased with the increasing amount of waste carbonaceous materials in the blends. In this study, results demonstrated that CO2 co-gasification process was enhanced as a direct consequence of interactions between coal and carbonaceous materials in the blends. The intensity and temperature of occurrence of these interactions were influenced by the chemical properties and composition of the carbonaceous materials in the blends. The strongest interactions were observed in coal/polystyrene blend at the devolatilisation stage as indicated by the highest value of Root Mean Square Interaction Index (RMSII), which was due to the highly reactive nature of polystyrene. On the other hand, coal/oat straw blend showed the highest interactions at char gasification stage. The catalytic effect of alkali metals and other minerals in oat straw, such as CaO, K2O, and Fe2O3, contributed to these strong interactions. The overall CO2 gasification of coal was enhanced via the addition of polystyrene and oat straw.

This thesis project studied microcrystalline cellulose II (CII), a polymorphic form of cellulose, which has lower mechanical properties, less plastic deformation, higher elastic recovery and faster disintegration properties than microcrystalline cellulose I (CI). Also, the effects of processing and silicification on CII materials were investigated. Particle modification through spray drying, wet granulation and spheronization was employed to improve CII performance. Spray-drying (SDCII) and wet granulation (WGCII) produced materials with no difference in mechanical or disintegration properties from unprocessed CII, but did show an increase in density and particle flow. Conversely, spheronization (SPCII) showed the poorest mechanical properties compared to CII. Further, SDCII showed better dilution potential than CII. Thus the advantages of SDCII were apparent when it was mixed with a poorly compressible drug (acetaminophen) because fibrous CII was converted to spheroidal particles through spray drying. The rapid disintegration of SDCII and CII compacts was due to water wicking through capillaries followed by compact bursting. Compacts of ibuprofen mixed with SDCII and Avicel® PH-102 had comparable disintegration rates and release profiles compared to ibuprofen formulated with commercial disintegrants and Avicel® PH-102, especially at levels 10% w/w. Adding fumed silica into CII particles through spray drying, wet granulation (WGCII) and spheronization (SPCII) at 2-20% w/w was also studied. Silicification increased physical properties such as true density, Hausner ratio, porosity, ejection force and specific surface area of SDCII and WGCII. Other properties such as bulk and tap densities were reduced due to the amorphous and light character of fumed silica. Spheronized CII showed no change in these properties with silicification. Silicification diminished lubricant sensitivity with magnesium stearate due to the competition of SiO2 with magnesium stearate to coat CII particles. Silicification also decreased the affinity of CII for water only at the 20% w/w level due to the few silanol groups available for water interaction compared to surface hydroxyl groups on CII alone. Particle size modification of CII was process-dependent rather than silicification-dependent. Additionally, silicification decreased the apparent plasticity and elastic recovery of SDCII and WGCII when compacted. The former effect along with increased powder porosity increased surface area and compressibility of SDCII and WGCII. Compact tensile strength of silicified CII materials was in the order: spray-dried > wet granulated > spheronized. This order was due to the combined effect of particle morphology and how fumed silica was incorporated and distributed within CII particles. Silicification did not affect the rapid disintegration properties of CII. Thus, diphenhydramine HCl and griseofulvin tablets prepared with silicified CII had faster disintegration and release than those prepared with commercial silicified CI (Prosolv®). Moreover, CII beads containing diphenhydramine HCl or griseofulvin had faster release profiles compared to beads prepared with Prosolv® SMCC 50 or Avicel® PH-101. This behavior showed that rapid disintegration is an intrinsic property of CII. Compact tensile strength decreased more for unsilicified CI and CII compacts stored at 75% RH, while silicified CI and CII compacts lost less tensile strength under the same conditions. Reprocessed CI materials containing acetaminophen (1:1mixtures) lost 35-72% of their original strength compared to silicified CII materials (15-25% loss) indicating more particle interaction upon recompression. .

Embora o uso do cimento Portland com altos teores da fase alita [silicato tricálcico - C3S – (CaO)3.(SiO2)] seja difundido mundialmente, argumentos ambientais indicam a fabricação de cimentos com baixos teores desta fase e altos teores da fase belita [silicato dicálcico - C2S, (CaO)2.(SiO2)] justamente ao contrário do que é produzido atualmente. A alita tendo mais cálcio que a belita, libera mais CO2 para a atmosfera quando ocorre a decomposição do calcário (CaCO3 CaO + CO2 ) durante sua fabricação. Além disso, o C2S é formado a uma temperatura mais baixa (800 a 900ºC) que a temperatura em que o C3S (1350 a 1450ºC) é formado, necessitando desta forma, menos combustível e produzindo um cimento de moagem mais facilitada, tornando-o mais eco-eficiente. Um aspecto negativo dos cimentos belíticos é que os mesmos atingem seu nível máximo de resistência em idades mais avançadas, e este comportamento não é considerado adequado na indústria da construção civil atual, que busca alta produtividade em um curto espaço de tempo. Uma maneira de eliminar este problema seria acelerando as reações iniciais de hidratação e endurecimento. Uma alternativa à esta questão é combinar estes clínqueres belíticos com agentes expansivos de base sulfoaluminato ou em uma produção simultânea no clínquer, tais como os sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB), sendo estes ligantes considerados de baixo impacto ambiental. No entanto, o cimento CSAB requer uma maior quantidade de alumina, que geralmente é provinda da bauxita na sua fabricação. Devido ao elevado custo da bauxita para a produção deste cimento, a utilização de resíduos ricos em alumina é uma opção que pode agregar valor ao resíduo e aumentar a disponibilidade de ligantes de reduzido impacto ambiental. Desta forma, este trabalho apresenta uma alternativa para utilização do resíduo na produção do cimento CSAB. Foi realizada a caracterização físico-química do resíduo estudado, e são apresentados os resultados da produção de clínqueres CSAB formados a partir de três misturas, com variações no teor deste resíduo. As propriedades físico-mecânicas destes clínqueres foram avaliadas e comparadas com um clínquer referência e um cimento Portland comercial, da mesma forma, técnicas de difração de raio X, calorimetria e termogravimetria foram utilizadas para verificar a formação dos produtos de hidratação de pastas. Desta maneira, foi demonstrado que o aproveitamento do resíduo de anodização do alumínio para a produção do cimento CSAB é viável tecnicamente. O produto gerado possui características especiais, apresentando elevado desenvolvimento da resistência mecânica nas primeiras horas de hidratação. / Although currently Portland cement with high alite [(CaO)3.(SiO2)] content is the most used globally, environmental advices call for changes on the production for cements with lower alite and higher belite [(CaO)2.(SiO2)] contents. Alite, having more calcium than belite, releases more CO2 to the atmosphere in the course of cement manufacture, due to limestone decomposition (CaCO3 CaO + CO2 ). Besides, belite is formed at lower temperatures (800- 900ºC) than alite (1350-1450ºC), and for this reason less fuel is necessary for the process. Additionally, clinker is easier to grind, resulting in a less energy demanding and more sustainable process. However, belite cements reach the maximum strength level at later ages, drawing back the fast and active civil construction industry, which aims high productivity in a short time spam. In order to minimize this problem it is possible to accelerate the initial hydration reactions and hardening by combining the belite clinkers with expansive sulfoaluminate base agents, or in a simultaneous clinker production, such as calcium sulfoaluminate belite cements (CSAB). These binders have lower environmental impact. However, CSAB cement requires a higher amount of alumina, which comes from bauxite. As this material is costly, the use of alumina-rich residues comes as an option to aggregate value to the residue and to increase the availability of low environmental impact binders. This work presents an alternative use for alumina-rich residues in CSAB cement production. Physicochemical characterization of the aluminium anodizing sludge is presented together with results of the production of CSAB clinkers from 3 mixtures, with different residue content. Properties of the produced clinkers were evaluated and compared to a control clinker and to an ordinary Portland cement. X-ray diffraction, calorimetry and thermogravimetry analysis track the formation of hydration products in the cement pastes. The use of aluminium anodizing sludge to produce CSAB cement was proved to be technically viable, as the generated product has special characteristics, presenting high mechanical strength development at the first hours of hydration.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2882491 bytes, checksum: 63053abfc1b2a2289e31cfbab24c0e3e (MD5) Previous issue date: 2010-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The useless tire is a residue that must be managed correctly until its final disposal as well as its collection and storage must be done adequately. Therefore, if it is inadequately disposed of, it can cause damages to the environment and to public health. In March 2005 the city of João Pessoa, initiated a program called Programa Nordeste Rodando Limpo - Northeastern Program of Clean Twirling - through the partnership between private companies, which consisted of the collection and final destination of the useless tires to be used in the ovens to produce clinker, providing a market value to these residues. This research was developed at CIMPOR, a cement plant located in the city of João Pessoa and has as its objective to make an analysis of the main benefits of the use of theses tires during the co-processing step inside the clinker oven. The methodology applied in this study were based on the qualitative evaluation of the generated benefits to public health and the quantitative social profits generated to the recycling workers and identifying profits with the collection of the tires as well as the increasing of the these workers income. The same research also verified that the co-processing atmospheric emissions and CO2 emissions were prevented during the transportation of the Petroleum coke. This also lessened the involved costs with this process. In all cases, the final results had confirmed the existence of environmental and social benefits in the use of the co-processing system, making possible the withdrawal of 26.568, 90 tons of useless tires that were deposited in the State of Paraiba. Consequently, in neighboring states, it was also verified the automatic creation of a mechanism of collection by the society that made possible economic profits of an estimated R$ 2 million reais to the recycling workers improving their quality of life. Another important data observed in the same study was a gradual increase of the use of useless tires, implying in a lesser consumption of non renewable fuel and the minimization of atmospheric emissions which prevents high levels of CO2 emissions, generally caused by the lesser volume of Petroleum coke produced, also resulting, in the decrease of the production costs. / O pneu inservível é um resíduo que deve ser gerido corretamente até sua disposição final e, deve ser coletado e armazenado adequadamente, pois quando disposto inadequadamente tanto pode causar danos ao meio ambiente quanto à saúde pública. Em João Pessoa foi iniciado, em março de 2005, o Programa Nordeste Rodando Limpo através da parceria entre empresas privadas, que consiste na realização de coleta e destinação final dos pneus inservíveis para utilização nos fornos de fabricação de clínquer, fazendo com que estes passem a ter valor no mercado de resíduos. O estudo foi desenvolvido na Fábrica da CIMPOR localizada na cidade de João Pessoa e tem por objetivo fazer uma análise sobre os principais benefícios da utilização de pneus inservíveis no coprocessamento no forno de clínquer. A metodologia utilizada foi baseada na avaliação qualitativa dos benefícios gerados a saúde pública e quantitativa dos ganhos sociais gerados aos catadores, identificando ganhos com a coleta dos pneus, mensurando o aumento da renda dos mesmos. O referido trabalho também verificou as emissões atmosféricas do coprocessamento e as emissões evitadas de CO2 no transporte do coque de petróleo, além da economia de custos envolvidos com o coprocessamento. Os resultados obtidos confirmaram os benefícios ambientais e sociais no coprocessamento, sendo possível a retirada de 26.568,90 toneladas de pneus inservíveis que estavam depositados no estado da Paraíba e em estados vizinhos, além da criação automática de um mecanismo de coleta pela sociedade, que possibilitou ganhos econômicos da ordem de R$ 2 milhões de reais aos catadores, melhorando assim, sua qualidade de vida. Verificou-se também um gradativo aumento da utilização de pneus inservíveis, implicando em um menor consumo de combustíveis não-renováveis, minimizando emissões atmosféricas e evitando níveis de emissões de CO2, devido ao menor volume de coque transportado, resultando também, na minimização dos custos de produção.

Embora o uso do cimento Portland com altos teores da fase alita [silicato tricálcico - C3S – (CaO)3.(SiO2)] seja difundido mundialmente, argumentos ambientais indicam a fabricação de cimentos com baixos teores desta fase e altos teores da fase belita [silicato dicálcico - C2S, (CaO)2.(SiO2)] justamente ao contrário do que é produzido atualmente. A alita tendo mais cálcio que a belita, libera mais CO2 para a atmosfera quando ocorre a decomposição do calcário (CaCO3 CaO + CO2 ) durante sua fabricação. Além disso, o C2S é formado a uma temperatura mais baixa (800 a 900ºC) que a temperatura em que o C3S (1350 a 1450ºC) é formado, necessitando desta forma, menos combustível e produzindo um cimento de moagem mais facilitada, tornando-o mais eco-eficiente. Um aspecto negativo dos cimentos belíticos é que os mesmos atingem seu nível máximo de resistência em idades mais avançadas, e este comportamento não é considerado adequado na indústria da construção civil atual, que busca alta produtividade em um curto espaço de tempo. Uma maneira de eliminar este problema seria acelerando as reações iniciais de hidratação e endurecimento. Uma alternativa à esta questão é combinar estes clínqueres belíticos com agentes expansivos de base sulfoaluminato ou em uma produção simultânea no clínquer, tais como os sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB), sendo estes ligantes considerados de baixo impacto ambiental. No entanto, o cimento CSAB requer uma maior quantidade de alumina, que geralmente é provinda da bauxita na sua fabricação. Devido ao elevado custo da bauxita para a produção deste cimento, a utilização de resíduos ricos em alumina é uma opção que pode agregar valor ao resíduo e aumentar a disponibilidade de ligantes de reduzido impacto ambiental. Desta forma, este trabalho apresenta uma alternativa para utilização do resíduo na produção do cimento CSAB. Foi realizada a caracterização físico-química do resíduo estudado, e são apresentados os resultados da produção de clínqueres CSAB formados a partir de três misturas, com variações no teor deste resíduo. As propriedades físico-mecânicas destes clínqueres foram avaliadas e comparadas com um clínquer referência e um cimento Portland comercial, da mesma forma, técnicas de difração de raio X, calorimetria e termogravimetria foram utilizadas para verificar a formação dos produtos de hidratação de pastas. Desta maneira, foi demonstrado que o aproveitamento do resíduo de anodização do alumínio para a produção do cimento CSAB é viável tecnicamente. O produto gerado possui características especiais, apresentando elevado desenvolvimento da resistência mecânica nas primeiras horas de hidratação. / Although currently Portland cement with high alite [(CaO)3.(SiO2)] content is the most used globally, environmental advices call for changes on the production for cements with lower alite and higher belite [(CaO)2.(SiO2)] contents. Alite, having more calcium than belite, releases more CO2 to the atmosphere in the course of cement manufacture, due to limestone decomposition (CaCO3 CaO + CO2 ). Besides, belite is formed at lower temperatures (800- 900ºC) than alite (1350-1450ºC), and for this reason less fuel is necessary for the process. Additionally, clinker is easier to grind, resulting in a less energy demanding and more sustainable process. However, belite cements reach the maximum strength level at later ages, drawing back the fast and active civil construction industry, which aims high productivity in a short time spam. In order to minimize this problem it is possible to accelerate the initial hydration reactions and hardening by combining the belite clinkers with expansive sulfoaluminate base agents, or in a simultaneous clinker production, such as calcium sulfoaluminate belite cements (CSAB). These binders have lower environmental impact. However, CSAB cement requires a higher amount of alumina, which comes from bauxite. As this material is costly, the use of alumina-rich residues comes as an option to aggregate value to the residue and to increase the availability of low environmental impact binders. This work presents an alternative use for alumina-rich residues in CSAB cement production. Physicochemical characterization of the aluminium anodizing sludge is presented together with results of the production of CSAB clinkers from 3 mixtures, with different residue content. Properties of the produced clinkers were evaluated and compared to a control clinker and to an ordinary Portland cement. X-ray diffraction, calorimetry and thermogravimetry analysis track the formation of hydration products in the cement pastes. The use of aluminium anodizing sludge to produce CSAB cement was proved to be technically viable, as the generated product has special characteristics, presenting high mechanical strength development at the first hours of hydration.

Embora o uso do cimento Portland com altos teores da fase alita [silicato tricálcico - C3S – (CaO)3.(SiO2)] seja difundido mundialmente, argumentos ambientais indicam a fabricação de cimentos com baixos teores desta fase e altos teores da fase belita [silicato dicálcico - C2S, (CaO)2.(SiO2)] justamente ao contrário do que é produzido atualmente. A alita tendo mais cálcio que a belita, libera mais CO2 para a atmosfera quando ocorre a decomposição do calcário (CaCO3 CaO + CO2 ) durante sua fabricação. Além disso, o C2S é formado a uma temperatura mais baixa (800 a 900ºC) que a temperatura em que o C3S (1350 a 1450ºC) é formado, necessitando desta forma, menos combustível e produzindo um cimento de moagem mais facilitada, tornando-o mais eco-eficiente. Um aspecto negativo dos cimentos belíticos é que os mesmos atingem seu nível máximo de resistência em idades mais avançadas, e este comportamento não é considerado adequado na indústria da construção civil atual, que busca alta produtividade em um curto espaço de tempo. Uma maneira de eliminar este problema seria acelerando as reações iniciais de hidratação e endurecimento. Uma alternativa à esta questão é combinar estes clínqueres belíticos com agentes expansivos de base sulfoaluminato ou em uma produção simultânea no clínquer, tais como os sulfoaluminato de cálcio belítico (CSAB), sendo estes ligantes considerados de baixo impacto ambiental. No entanto, o cimento CSAB requer uma maior quantidade de alumina, que geralmente é provinda da bauxita na sua fabricação. Devido ao elevado custo da bauxita para a produção deste cimento, a utilização de resíduos ricos em alumina é uma opção que pode agregar valor ao resíduo e aumentar a disponibilidade de ligantes de reduzido impacto ambiental. Desta forma, este trabalho apresenta uma alternativa para utilização do resíduo na produção do cimento CSAB. Foi realizada a caracterização físico-química do resíduo estudado, e são apresentados os resultados da produção de clínqueres CSAB formados a partir de três misturas, com variações no teor deste resíduo. As propriedades físico-mecânicas destes clínqueres foram avaliadas e comparadas com um clínquer referência e um cimento Portland comercial, da mesma forma, técnicas de difração de raio X, calorimetria e termogravimetria foram utilizadas para verificar a formação dos produtos de hidratação de pastas. Desta maneira, foi demonstrado que o aproveitamento do resíduo de anodização do alumínio para a produção do cimento CSAB é viável tecnicamente. O produto gerado possui características especiais, apresentando elevado desenvolvimento da resistência mecânica nas primeiras horas de hidratação. / Although currently Portland cement with high alite [(CaO)3.(SiO2)] content is the most used globally, environmental advices call for changes on the production for cements with lower alite and higher belite [(CaO)2.(SiO2)] contents. Alite, having more calcium than belite, releases more CO2 to the atmosphere in the course of cement manufacture, due to limestone decomposition (CaCO3 CaO + CO2 ). Besides, belite is formed at lower temperatures (800- 900ºC) than alite (1350-1450ºC), and for this reason less fuel is necessary for the process. Additionally, clinker is easier to grind, resulting in a less energy demanding and more sustainable process. However, belite cements reach the maximum strength level at later ages, drawing back the fast and active civil construction industry, which aims high productivity in a short time spam. In order to minimize this problem it is possible to accelerate the initial hydration reactions and hardening by combining the belite clinkers with expansive sulfoaluminate base agents, or in a simultaneous clinker production, such as calcium sulfoaluminate belite cements (CSAB). These binders have lower environmental impact. However, CSAB cement requires a higher amount of alumina, which comes from bauxite. As this material is costly, the use of alumina-rich residues comes as an option to aggregate value to the residue and to increase the availability of low environmental impact binders. This work presents an alternative use for alumina-rich residues in CSAB cement production. Physicochemical characterization of the aluminium anodizing sludge is presented together with results of the production of CSAB clinkers from 3 mixtures, with different residue content. Properties of the produced clinkers were evaluated and compared to a control clinker and to an ordinary Portland cement. X-ray diffraction, calorimetry and thermogravimetry analysis track the formation of hydration products in the cement pastes. The use of aluminium anodizing sludge to produce CSAB cement was proved to be technically viable, as the generated product has special characteristics, presenting high mechanical strength development at the first hours of hydration.

[pt] O presente trabalho surge da crescente preocupação a respeito das práticas de disposição de resíduos industriais de forma a propiciar um desenvolvimento sustentável. A impossibilidade ou falta de opção de tratamento de um determinado resíduo e o desejo de eliminação de um passivo ambiental de risco conduz à escolha de diversas técnicas. Entre elas o co-processamento em fornos de cimento se destaca como um importante recurso a ser utilizado pelas empresas geradoras de resíduos. O co-processamento é a técnica que aproveita as condições operacionais dos fornos de clínquer (matéria-prima básica do cimento) para reciclar resíduos industriais, aproveitando o seu poder calorífico e/ou matérias-primas neles contidas, inerentes ao processo de fabricação normal do cimento. Há a necessidade, no entanto, de compreender com uma maior base científica o impacto de componentes menores no processo de produção do clínquer e nas propriedades do mesmo, tais como a prioridade de se produzir cimento com propriedades equivalentes, o compromisso de diminuir emissões e a garantia de manter a qualidade ambiental do clínquer. O trabalho pretende, portanto, investigar o efeito do cromo - contaminante comumente presente em diversas fontes de resíduos co-processados em fornos de cimento - sobre a cinética da reação de clinquerização e nas fases do clínquer de cimento Portland produzido - C3S-alita, C2S-belita, C3A-aluminato tricálcico e C4AF- ferro aluminato tetracálcico. Para tal, foi incorporado óxido de cromo nas proporções de 0,1%, 0,5% e 1% à farinha e foram realizados os seguintes testes: Fluorescência de Raios-X, Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura com o dispositivo de EDS e Análise Térmica Diferencial (DTA). Para avaliar quantitativamente as fases presentes, utilizou-se ainda o Método de Rietveld. Dentre os resultados obtidos, pôde-se observar que a incorporação de cromo à farinha inibe a formação de alita. / [en] This work arises from the growing concern about the practices in industrial waste disposal to reach a sustainable development. One important technique to be considered by the waste generating companies is co- processing of residues in rotary cement kilns. The co-processing technique takes advantage of the cement kiln operational conditions to recycle industrial wastes. It also utilizes residue´s calorific power and/or the raw material that is eventually enclosed on it. Although, it´s necessary to understand the impact of the minor and secondary elements in the clinker production process and on its proprieties, like the preference to produce cement with equivalents proprieties, the commitment to decrease pollution gas emissions and the guarantee to support clinker´s environmental quality. The purpose of this work is to investigate the effect of chromium - an usual element found on several sources of co-processed residues - at the kinetics of the clinkerization reaction and in the clinker´s phases - C3S- alite, C2S-belite, C3Atricalcic aluminate and C4AF-tetracalcic iron aluminate. Chromium oxide at the proportions of 0,1%, 0,5% e 1% was incorporated at the raw material of clinker production and some testes were realized: X-Ray Diffraction, Scattering Electronic Microscopy with EDS and Differential Thermal Analysis. To quantitatively evaluate the phases, the Rietveld Method was utilized. Among the obtained results, it could be observed that chromium inhibits the formation of alite.

O co-processamento de resíduos em fornos de cimenteiras é uma alternativa de destinação de resíduos que consiste em substituir combustíveis ou matérias primas usados na fabricação do clínquer por diversos resíduos que apresentem poder calorífico e propriedades similares. Os resíduos são co-processados a temperaturas altas, porém podem ocorrer emissões de diversos poluentes devido a variedade de resíduos que podem ser co-processados. Entre esses poluentes estão os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA), que podem ser emitidos nas chaminés dos fornos das cimenteiras, ou também podem estar presentes no ambiente interno das mesmas. Considerando que os HPA são compostos orgânicos que apresentam potencial carcinogênico e/ou mutagênico, e assim oferecem risco à saúde humana, esse estudo tem o objetivo apresentar uma avaliação preliminar da presença e dos níveis de concentração de HPA em uma indústria de cimento que co-processa resíduos. As análises de HPA no ambiente ocupacional foram realizadas seguindo a metodologia proposta do NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health). Para isso utilizou-se como ferramenta analítica a técnica de cromatografia a líquido de alto desempenho (CLAE) com detecção por fluorescência, acompanhada da otimização e avaliação dos principais parâmetros analíticos do método, possibilitando assim a determinação dos 17 HPA prioritários pela NIOSH com confiabilidade analítica. Os resultados indicaram a presença de vários HPA no ambiente de trabalho estudado, porém numa concentração baixa (faixa de ng.m-3) e dentro da faixa de concentração encontrada em trabalhos em ambientes convencionais. Este estudo foi desenvolvido com a colaboração da FUNDACENTRO/MTE. / The co-processing of residues in furnaces of cement industries is an alternative to dispose residues by substituting conventional combustibles and raw materials used for production of clinker by diverse organic residues of similar properties and calorific power. Co-processing is made at high temperatures, but emission of diverse pollutants may occur as a consequence of the large diversity of residues that are processed. Among these pollutants, Polycyclic Hydrocarbons (PAH) may be either emitted in the chimneys of the furnaces, or be present in the interior ambient of these industries. PAH pose risk to human health because they are organic compounds having potential carcinogenic and mutagenic activities. The present study aims to show the results of a preliminary evaluation of the presence and concentration levels of PAH in a cement industry co-processing residues. PAH analyses in the occupational environment were made according the methodology recommended by NIOSH (National Institute of Occupational Safety and Health). High performance chromatography (HPLC) with fluorescence detection was the analytical technique used for analyses. Optimization and evaluation of the major analytical parameters allowed the determination of the 17 PAH prioritized by NIOSH to be made with analytical confidence. Results showed the presence of several PAH in the studied environment, but at low concentrations (in the range of ng.m-3). These concentrations are of similar magnitude to the ones found in conventional environments. The present study was made in collaboration with FUNDACENTRO/MTE.

Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-07-10T22:43:09Z No. of bitstreams: 1 42b.pdf: 11938841 bytes, checksum: 548f5c4ae8b13931af52bc417ff2da4f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-10T22:43:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 42b.pdf: 11938841 bytes, checksum: 548f5c4ae8b13931af52bc417ff2da4f (MD5) Previous issue date: 2012 / Nenhuma / O objetivo desta dissertação de mestrado é estudar um projeto de coprocessamento de resíduos, e desenvolver um meio de torná-lo sustentável economicamente, à luz das teorias sobre logística reversa. Este projeto traz consigo resultados que vão além da área financeira, ao utilizar, da melhor forma, as cadeias logísticas já existentes na região, reduzindo, assim, o seu impacto na natureza. Uma vez que este projeto foi identificado ainda na sua fase de desenvolvimento, o método de pesquisa utilizado foi a pesquisa-ação. Neste tipo de método, usam-se as teorias existentes para planejar as intervenções de campo, ao mesmo tempo que se aproveitam os resultados para gerar avanços teóricos. Os objetivos específicos deste trabalho buscam estudar, primeiramente, as empresas fornecedoras de resíduos, analisando as suas localizações, bem como os tipos de produtos disponibilizados. A partir daí, ver o melhor lugar para instalar a planta produtora de mistura (blend), levando em consideração as restrições ambientais, os custos envolvidos e a oferta de modais de transporte, e por fim, analisar as empresas cimenteiras consumidoras de tal mistura. Os resultados mais importantes estão relacionados à mudança de localização da planta de coprocessamento, ao processo logístico de coleta dos resíduos bem como do produto final e o desenvolvimento de uma embalagem para o seu transporte. As implicações finais são ambientais, financeiras e estratégicas. Este projeto viabiliza o uso de uma parte significativa de resíduos que antes teriam como destino, na melhor das opções, os aterros sanitários da região, e agora passam ser uteis como combustíveis em uma nova cadeia de produção. Já os resultados econômicos atingiram as duas principais empresas estudas. Para a primeira, houve uma redução de 27% no custo logístico dos produtos produzidos. Já para a segunda, 8% no custo de combustível utilizado em fornos. Por fim, as estratégicas garantem, para a unidade de blendagem, um diferencial perante possíveis novos entrantes no mercado. Para garantir tudo isso, esta pesquisa passa pelos conceitos de logística e logística reversa, fazendo um apanhado sobre a produção de cimento e relatando os combustíveis utilizados nestas plantas, com as suas futuras opções de substituição, uma vez que este é um tipo de indústria altamente demandante de energia e calor. Finalmente, o caso analisado é a primeira planta de coprocessamento do Rio Grande do Sul que fará uso de diversos tipos de resíduos na confecção de um combustível alternativo para fornos de clinquer. / This dissertation aims to study a waste co-processing, and develop a way to make it economically sustainable within the logistic and reverse logistics theory. This brings together results that go beyond the financial area, when the logistics chains in the region are used at best in order to reduce the impact on the environment. Once this research project has already been identified in its development phase, the method of research is action-research. In this type of method, they use existing theories to plan interventions in the field, while the results take advantage to generate theorist advancements. The specific aims of this paper target the study, firstly, of the waste suppliers, analyzing their locations as well as the kinds of available products. From this point of view, we can see the best place to install the production blend plant, taking into consideration the environmental restrictions, the costs and the offering of different types of transport, and finally it analyzes the cement consumer companies of such blend. The most important results are related to the changing of the co-processing plant location, the logistic process of waste collection as well as the final product and the development of a kind of suitable wrapping for its transport. The final consequences are environmental, financial and strategic. This project enables the use of a significant portion of waste that would previously have as destination, at best, the region's landfills, and are now being useful as fuels in a new production chain. Since the economic results achieved two major companies studied. For the first, there was a 27% reduction in logistics costs of products produced. As for the second, 8% of the cost of fuel. Finally, the strategic guarantee, for the blending unit, a differential to possible new entrants in the market. So, this study analyses the concepts on logistics and reverse-logistics, making an overview on the cement production and the different kinds of fuel used in these plants, with its future replacement options - once this is a type of industry that demands high amounts of energy and heating. Finally, the case study talks about the first co-processing plant in Rio Grande do Sul, which is going to use several sorts of waste in the manufacturing of an alternative kind of fuel for clinker kilns.

Em agosto de 2001 havia, no Brasil, sete fábricas de cimento com licença para o co-processamento de resíduos industriais em seus fornos, em substituição à matriz energética, e 14 outras em vias de adquiri-la. Há mais de cinco anos, a Companhia de Cimento Ribeirão Grande conta com efetiva participação de uma mistura (blend) de resíduos industriais de diferentes correntes no processo. O clínquer co-processado é hoje o componente principal do cimento portland da fábrica, o qual manteve resistências mecânicas à compressão às idades de 1, 3, 7 e 28 dias sempre acima dos limites normativos mínimos exigidos. Para atestar a imobilidade dos componentes inorgânicos incorporados ao clínquer, utilizaram-se ensaios microscópicos e análises químicas por espectrometria de absorção atômica e de raios X em clínqueres industriais não co-processados e co-processados; testes de lixiviação em cimentos de laboratório; química mineral por microssonda eletrônica e microscopia eletrônica de varredura em clínqueres dopados com Zn, V e Pb. Os resultados levaram, em linhas gerais, às seguintes considerações: - A microestrutura dos clínqueres co-processados manteve-se preservada com a introdução do blend no sistema. - As matérias-primas e o combustível fóssil respondem por boa parte dos elementos traços presentes no sistema. O blend introduz aporte extra dos elementos traços presentes na composição, enriquecendo seletivamente o clínquer co-processado. - Há, de maneira geral, compatibilidade grande dos elementos traços com o clínquer, mesmo de elementos voláteis como cádmio e mercúrio. Já cobalto e, principalmente, chumbo, são os que se mostraram menos compatíveis. - Nos clínqueres experimentais, alita incorporou preferencialmente zinco e chumbo, e belita, vanádio. - Não houve solubilização significativa de nenhum elemento de relevância ambiental dos cimentos, atestando sua retenção nos retículos cristalinos dos minerais formadores do clínquer portland. A qualidade ambiental do clínquer portland co-processado deve abranger sua propriedade de reter elementos traços em solução sólida, a manutenção da integridade das relações texturais, e a garantia da imobilidade de componentes tóxicos no produto final, através de um controle sistemático dos clínqueres e também dos cimentos. / In August 2001, in Brazil, there were seven cement plants with and an increasing number of others on the way to get the permit to co-processing, i.e. burning industrial wastes in their kilns as substitutes for fossil fuels. For over five years now the Companhia de Cimento Ribeirão Grande has counted on partial substitution of a blend of different waste streams for fossil fuels in the burning process. Co-processed clinker makes up today the main component of their Portland cement, which has shown mechanical strengths at 1, 3, 7 and 28 days permanently above standardized minimal limits. In order to assess the immobility of trace elements incorporated to the clinkers, a methodology was used which comprised carrying out microscopy and chemical analysis by atomic absorption and X-ray spectrometry of both conventional and co-processed clinkers, leaching tests on laboratory cements prepared with co-processed clinkers, mineral chemistry by electronic microprobe and scanning electronic microscopy on experimental clinkers doped with Zn, V and Pb. The results led to the following general statements: - Co-processed clinkers showed sound microstructure just like conventional clinkers. - Raw materials – limestone, clay and iron ore – and fossil fuels account a great deal for the amounts of trace elements involved in the burning process. According to its composition, the blend enriches selectively co-processed clinkers. - A general compatibility of trace elements – even highly volatile ones such as Cd and Hg – in clinker was observed. Co and especially Pb, however, were comparatively incompatible. - Alite of experimental clinkers incorporated preferentially Zn and Pb while belite incorporated V. - No elements showed any significant solubility from laboratory cements, thus attesting retention of environmentally relevant trace elements in the crystal lattice of clinker mineral phases. Co-processed Portland clinker must present environmental quality by retaining trace elements in solid solution, while being able to keep sound textural relationships, and guarantee immobility of toxic components on the final product. This should be attested through a systematic control of clinkers and also of cements.