A cadeia da construção civil é uma grande causadora de impactos ambientais, pois além do alto consumo de recursos naturais gera também grandes quantidades de resíduos. Isto traz elevados custos à sociedade pela necessidade de remoção e destinação dos resíduos, normalmente depositados em aterros. A reciclagem tem sido uma alternativa para redução do volume de resíduos finais. Estudos utilizando agregados reciclados de Resíduos de Construção e Demolição (RCD) para a produção de concreto têm sido realizados por vários pesquisadores indicando viabilidade técnica da sua aplicação. No entanto, há dúvidas que dificultam a implementação do uso de resíduos reciclados dada a grande variabilidade das suas propriedades devido à variação de sua constituição que é muito influenciada pela origem dos mesmos. Assim, alguns tratamentos são propostos com a intenção de otimizar o desempenho do concreto produzido com estes agregados reciclados. A presente dissertação tem como objetivo avaliar a influência dessas variabilidades dos agregados de RCD reciclados nas propriedades do concreto estrutural. Esses agregados foram provenientes das cidades de Macaé e São Paulo, ambos submetidos aos mesmos tipos de tratamento: (a) britagem e (b) britagem e separação densitária (jigue), atendendo a mesma faixa granulométrica de -19+4,8 mm. No programa experimental, foi utilizada a metodologia de dosagem convencional para a avaliação do comportamento mecânico do concreto reciclado. Neste estudo, os agregados foram utilizados sem pré-saturação, o que possibilitou o preenchimento de parte dos poros dos agregados pela pasta de cimento. Tal procedimento contribuiu para uma menor diferença relativa de desempenho do concreto convencional em relação ao produzido com agregados reciclados, principalmente para os concretos com maior relação água/cimento. Foram analisados os resultados de resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, módulo de elasticidade, absorção de água, índice Binder Intensity e ensaio de ultra-som. Comprovou-se que a porosidade dos agregados é o fator principal de influência no comportamento do concreto. Já a origem dos agregados foi um fator secundário dado que os mesmos apresentavam diferentes porosidades em função da cidade onde foram obtidos. A separação densitária possibilitou a aproximação do comportamento dos agregados de diferentes origens por aproximar a porosidade dos mesmos. / The civil construction industry is a great producer of environment impacts. It also generates great amounts of residues, further the high consumption of natural resources. This fact brings high costs to society due to the need of residues removing and disposal, which typically occurs in landfills. Recycling has been an alternative to reduce the volume of residues. Studies using recycled aggregates from Construction and Demolition Waste (CDW) to produce concrete have been carried out by several researchers, indicating that is technically feasible in terms of application. However, there are questions that turns difficult the implementation of the use of recycled residues, due to the great variability of their properties as a result of the variation of their constitution, which is strongly influenced by their origin. Thus, a few treatments are proposed, aiming at optimizing the performance of these recycled aggregates to produce concrete. The present work aims at assessing the influence of the recycled CDW aggregates on the properties of structural concrete. These aggregates originated from the cities of Macaé and São Paulo, and both were submitted to the same type of treatment: (a) crushing and (b) crushing and density separation (jig), complying with the same granulometric range of -19+4.8 mm. The conventional mix design methodology was used in the experimental program to assess the concrete behavior and the influence of the recycled material. The aggregates were used in this study without being pre-saturated, which allowed filling up part the pores of the aggregates with cement paste. Such procedure contributed for a smaller relative difference on the performance of the conventional concrete and that one produced with recycled aggregates, especially the concrete with a higher water/cement ratio. The compressive strength, split tensile strength, elastic modulus, water absorption, Binder Intensity index and measuring of ultrasonic testing were analyzed. The porosity of the aggregate was proved to be a prevalent factor influencing the behavior of the concrete. The origin of the aggregates was a secondary factor because they had different porosities according to the city where they were obtained. The density separation allowed the reduction of the difference in behavior between the concretes produced with aggregates from different origins by approaching their porosity.

Bei einem entwickelten Verfahren zur mechanischen Aufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) aus Elektrofahrzeugen fallen zwei, hauptsächlich aus den Elektrodenbestandteilen bestehenden, Feinfraktionen (FF) an. Typischerweise erfolgt eine Rückgewinnung der enthaltenen Wertstoffe Co, Ni und Cu derzeit über eine kombinierte pyro- und hydrometallurgische Aufbereitung. Dabei dient der pyrometallurgische Schritt der Abtrennung von Stoffen, welche bei der hydrometallurgischen Aufbereitung störend wirken. Durch eine mechanische Aufbereitung der FF wurde alternativ zu dem pyrometallurgischen Schritt versucht, die in der FF enthaltenen Wertstoffe anzureichern sowie ebenfalls die Störstoffe für eine hydrometallurgische Aufbereitung abzutrennen. Dazu wurden verschiedene trockene Sortierprozesse herangezogen und auf ihre Eignung hin untersucht. Mit Hilfe der Ergebnisse wurde ein Verfahrensfließbild für die Aufbereitung der FF entworfen und testweise durchlaufen. Zusätzlich zu den Sortierversuchen wurden eine Materialcharakterisierung durchgeführt, die Aufschlussverhältnisse (visuelle Einschätzung, Bestimmung Aufschlussgrad) sowie die Aufschlusszerkleinerung der FF untersucht. Als Aufgabegut diente eine Co-, Ni-, Mn- haltige FF, welche nach der 1. Zerkleinerung und Klassierung im entworfenen Verfahrensfließbild zur Aufbereitung der LIBs aus Elektrofahrzeugen gewonnen wurde. Zur Anreicherung der Wertstoffe Co, Ni innerhalb des Aktivmaterials (AM) und Cu sowie zur Reduzierung der Störstoffgehalte von Al und Kohlenstoff in bestimmten Produkten haben sich die Siebklassierung, die Magnetscheidung, die Gegenstromsortierung sowie als nasser Dichtesortierprozess die Schwimm-Sink-Sortierung als geeignet herausgestellt. Als resultierendes technologisches Aufbereitungsverfahren haben sich aus den Ergebnissen eine Siebklassierung bei x = 200 µm und x = 800 µm mit einer nachgeschalteten Magnetscheidung oder Gegenstromsortierung für die Klasse 0,2…0,8 mm ergeben, woraus 4 Produkte resultieren. Beim testweisen Durchlaufen des resultierenden Verfahrensfließbildes hat sich zudem herausgestellt, dass in Abhängigkeit von der FF bzw. deren Kenngrößen auf die Magnetscheidung bzw. Gegenstromsortierung verzichtet werden kann. Insgesamt wird zur Aufwands- und Kostenminimierung eine Vereinheitlichung der aufzubereitenden FF empfohlen. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens (inklusive Pyro- und Hydrometallurgie) wird stark durch die dynamische Entwicklung der Batterietechnologie, insbesondere der enthaltenen erlösbringenden Komponente Kobalt, und des Marktes (Verkaufsraten und Lebensdauer der LIBs) beeinflusst. Die notwendige kontinuierliche Anpassung des bestehenden Verfahrensfließbildes aufgrund der schnellen Weiterentwicklung chemischer LIB-Regime ist zudem nicht vermeidbar. Generelle Unterschiede in den FF (chemische Zusammensetzung, PGV) können auf verschiedene LIB-Typen (unterschiedliche AMs), deren Vorgeschichte (Alterungszustand, Lagerung, …) sowie die Zerkleinerungsbedingungen zurückgeführt werden. Mit Hilfe einer Bilanzierung wurden die Gehalte des gesamten AM in den FF zwischen c = 33,2 ± 3,4 Ma.-% und c = 54,9 ± 5,7 Ma.-% ermittelt. Mit Hilfe der untersuchten Methoden wurde in keinem Produkt der maximale Anreicherungsfaktor für die AMs erreicht, so dass lediglich eine Voranreicherung bezüglich dieser (und auch der anderen Komponenten) erzielt wurde. Betrachtungen zu den Verbindungs- und Aufschlussverhältnissen in der FF führten zu dem Ergebnis, dass sowohl die Anodenbeschichtung noch mit der Kupferfolie als auch die Kathodenbeschichtung mit der Aluminiumfolie im Verbund vorliegen können. Bezüglich der AMs wird ein Aufschluss im Partikelgrößenbereich größer der Primär- und Sekundärpartikelgröße (> 1 bis 20 µm) ausgeschlossen. Es konnte ein maximaler Aufschlussgrad von A = 37,9 % für eine der untersuchten Feinfraktionen bestimmt werden. Zur Zerkleinerung der Partikel in der Feinfraktion eignen sich eine Zerkleinerung in der einer Fliehkraftmühle bzw. mittels Ultraschallbeanspruchung.

Coals, from mines in the Highveld coalfield, as well as gasification ash samples were characterised, in order to understand the mineralogical and chemical properties of the individual components in the gasification feedstocks. X-ray diffraction of low temperature oxygen-plasma ash indicates that the coals contain significant proportions of kaolinite, quartz and a fluxing elements-bearing mineral (dolomite), plus minor concentrations of illite and other fluxing elements-bearing minerals namely calcite, pyrite and siderite. Of the feed coal, the -75+53 mm size fraction has a high pyrite, and to a lesser extent a high calcite and dolomite content. However, the small proportion of iron-bearing phases (from the reaction between kaolinite and pyrite) in samples taken from the gasifier implies that pyrite contributes minimally to sintering or slagging in this case. Calcite is mainly present in the >1.8 g/cm3 density fraction of the feed coal, whereas dolomite is mainly present in the 1.5-1.8 g/cm3 density fraction, as inclusions or fine cleats in the coal matrix. Electron microprobe analyses of coals from the six different South African mines confirmed that some Ca, Mg, Al, Si, Na, K, Ti and Fe are present in the organic matrix in the coal samples tested in this study, but the amounts of these are small compared with the fluxing elements in minerals. XRD and microprobe analyses indicate that the ash clinker samples taken from the gasifiers contain a number of crystalline high temperature phases, including anorthite, mullite, cristobalite, quartz and diopside. FactSage confirmed that anorthite and mullite are equilibrium phases at elevated temperatures in the ash clinkers and heated rock fragments. Limited reaction takes place between the included coal minerals and the extraneous rock fragments. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2008. / Materials Science and Metallurgical Engineering / unrestricted

Bei einem entwickelten Verfahren zur mechanischen Aufbereitung von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) aus Elektrofahrzeugen fallen zwei, hauptsächlich aus den Elektrodenbestandteilen bestehenden, Feinfraktionen (FF) an. Typischerweise erfolgt eine Rückgewinnung der enthaltenen Wertstoffe Co, Ni und Cu derzeit über eine kombinierte pyro- und hydrometallurgische Aufbereitung. Dabei dient der pyrometallurgische Schritt der Abtrennung von Stoffen, welche bei der hydrometallurgischen Aufbereitung störend wirken. Durch eine mechanische Aufbereitung der FF wurde alternativ zu dem pyrometallurgischen Schritt versucht, die in der FF enthaltenen Wertstoffe anzureichern sowie ebenfalls die Störstoffe für eine hydrometallurgische Aufbereitung abzutrennen. Dazu wurden verschiedene trockene Sortierprozesse herangezogen und auf ihre Eignung hin untersucht. Mit Hilfe der Ergebnisse wurde ein Verfahrensfließbild für die Aufbereitung der FF entworfen und testweise durchlaufen. Zusätzlich zu den Sortierversuchen wurden eine Materialcharakterisierung durchgeführt, die Aufschlussverhältnisse (visuelle Einschätzung, Bestimmung Aufschlussgrad) sowie die Aufschlusszerkleinerung der FF untersucht. Als Aufgabegut diente eine Co-, Ni-, Mn- haltige FF, welche nach der 1. Zerkleinerung und Klassierung im entworfenen Verfahrensfließbild zur Aufbereitung der LIBs aus Elektrofahrzeugen gewonnen wurde. Zur Anreicherung der Wertstoffe Co, Ni innerhalb des Aktivmaterials (AM) und Cu sowie zur Reduzierung der Störstoffgehalte von Al und Kohlenstoff in bestimmten Produkten haben sich die Siebklassierung, die Magnetscheidung, die Gegenstromsortierung sowie als nasser Dichtesortierprozess die Schwimm-Sink-Sortierung als geeignet herausgestellt. Als resultierendes technologisches Aufbereitungsverfahren haben sich aus den Ergebnissen eine Siebklassierung bei x = 200 µm und x = 800 µm mit einer nachgeschalteten Magnetscheidung oder Gegenstromsortierung für die Klasse 0,2…0,8 mm ergeben, woraus 4 Produkte resultieren. Beim testweisen Durchlaufen des resultierenden Verfahrensfließbildes hat sich zudem herausgestellt, dass in Abhängigkeit von der FF bzw. deren Kenngrößen auf die Magnetscheidung bzw. Gegenstromsortierung verzichtet werden kann. Insgesamt wird zur Aufwands- und Kostenminimierung eine Vereinheitlichung der aufzubereitenden FF empfohlen. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens (inklusive Pyro- und Hydrometallurgie) wird stark durch die dynamische Entwicklung der Batterietechnologie, insbesondere der enthaltenen erlösbringenden Komponente Kobalt, und des Marktes (Verkaufsraten und Lebensdauer der LIBs) beeinflusst. Die notwendige kontinuierliche Anpassung des bestehenden Verfahrensfließbildes aufgrund der schnellen Weiterentwicklung chemischer LIB-Regime ist zudem nicht vermeidbar. Generelle Unterschiede in den FF (chemische Zusammensetzung, PGV) können auf verschiedene LIB-Typen (unterschiedliche AMs), deren Vorgeschichte (Alterungszustand, Lagerung, …) sowie die Zerkleinerungsbedingungen zurückgeführt werden. Mit Hilfe einer Bilanzierung wurden die Gehalte des gesamten AM in den FF zwischen c = 33,2 ± 3,4 Ma.-% und c = 54,9 ± 5,7 Ma.-% ermittelt. Mit Hilfe der untersuchten Methoden wurde in keinem Produkt der maximale Anreicherungsfaktor für die AMs erreicht, so dass lediglich eine Voranreicherung bezüglich dieser (und auch der anderen Komponenten) erzielt wurde. Betrachtungen zu den Verbindungs- und Aufschlussverhältnissen in der FF führten zu dem Ergebnis, dass sowohl die Anodenbeschichtung noch mit der Kupferfolie als auch die Kathodenbeschichtung mit der Aluminiumfolie im Verbund vorliegen können. Bezüglich der AMs wird ein Aufschluss im Partikelgrößenbereich größer der Primär- und Sekundärpartikelgröße (> 1 bis 20 µm) ausgeschlossen. Es konnte ein maximaler Aufschlussgrad von A = 37,9 % für eine der untersuchten Feinfraktionen bestimmt werden. Zur Zerkleinerung der Partikel in der Feinfraktion eignen sich eine Zerkleinerung in der einer Fliehkraftmühle bzw. mittels Ultraschallbeanspruchung.