Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-01-03T13:09:22Z No. of bitstreams: 1 2016_FilippeOvidioFerreira.pdf: 4281650 bytes, checksum: 1bdece369a8df2eddd51626418e3e83f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-03T20:41:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FilippeOvidioFerreira.pdf: 4281650 bytes, checksum: 1bdece369a8df2eddd51626418e3e83f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-03T20:41:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FilippeOvidioFerreira.pdf: 4281650 bytes, checksum: 1bdece369a8df2eddd51626418e3e83f (MD5) / Agregados de hematita naturalmente deformados do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil, desenvolve CPO por dislocation creep, fortemente influenciada pelo slip system basal, mesmo quando este não é o slip system favorável. Caracterização por EBSD da microestrutura e textura, particularmente misorientation intragranular, de agregados de hematita naturalmente deformados, nos permitiu determinar a importância dos diferentes slip systems, e confirmar dislocation creep como o mecanismo de deformação dominante. Modelos viscoplásticos auto-consistentes (VPSC) foram construídos para se restringir os slip systems necessários que operam para gerar o desenvolvimento de CPO observado e suas implicações reológicas. As alterações na razão de CRSS entre os slip systems prismático e basal de hematita e os distintos regimes de deformação levaram ao desenvolvimento de diferentes padrões de orientações cristalográficas. No entanto, o modelo de cisalhamento simples dominado por slip basal foi o único a desenvolver CPO do tipo quasi-cristal-único, semelhantes aos observados em rochas dos domínios de alta deformação do Quadrilátero Ferrífero. Comparação entre agregados de hematita naturalmente deformados e modelos VPSC mostra que o desenvolvimento de CPO de hematita é fortemente influenciado por uma alta anisotropia viscoplástica através de dislocation creep em seu plano basal. No entanto, os resultados demonstram que mesmo os sistemas de deslizamento desfavoráveis devem ser considerados quando o comportamento reológico em agregados minerais é avaliado. / Naturally-deformed hematite from the Quadrilátero Ferrífero Province, Minas Gerais, Brazil, develops CPOs by dislocation creep, strongly influenced by basal plane parallel glide, even when this is not the favored slip system. Characterization of microstructure and texture, particularly intragranular misorientations, of naturally deformed hematite aggregates by EBSD allowed us to determine the importance of different slip systems, and confirm dislocation creep as the dominant deformation mechanism. Viscoplastic self-consistent (VPSC) models were constructed to constrain the slip systems required to operate for the observed CPO to develop, and its rheological implications. Changes in the CRSS ratio of hematite prism and basal slip systems and deformation regime lead to the development of distinct patterns of hematite crystallographic orientations. The basal slip-dominated simple shear model is the only one that can develop quasi-single-crystal CPO of the kind observed in highly deformed rocks from Quadrilátero Ferrífero. Comparison between naturally deformed hematite aggregates and VPSC models shows that CPO development of hematite is strongly influenced by a highly viscoplastic anisotropy through dislocation creep on hematite basal plane. Nonetheless, our results demonstrate that even the unfavorable slip systems should be regarded when the bulk rheology of mineral aggregates is evaluated.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-03-15T04:04:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337598.pdf: 4839140 bytes, checksum: e5dfc84241b112f7ecbae9f1d71298b0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho foi sintetizado cloreto férrico a partir do subproduto proveniente do processo de mineração de ferro e nanopartículas de hematita e de ferro zero-valente a partir do cloreto férrico obtido e do cloreto férrico comercial. Os métodos utilizados na produção das nanopartículas de hematitas e das nanopartículas de ferro zero-valente foram a aplicando a rota sonoquímica e o método de precipitação em meio aquoso por redução dos íons Fe3+, respectivamente a caracterização das nanopartículas de hematita foi realizada aplicando as técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia de transmissão eletrônica (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises térmicas de termogravimetria (TG) e de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise de área superficial específica (BET) e por análises magnéticas, com espectroscopia Mössbauer e magnetometria de amostra vibrante (MAV). As análises das caracterizações das nanopartículas de hematita mostraram que as amostras sintetizadas com ambos os cloretos férricos apresentaram fase majoritária de hematita, tamanho nanométrico de partículas, elevada estabilidade térmica, presença de nanoporos e características magnéticas compatíveis à fase de hematita. Para a caracterização das nanopartículas de ferro zerovalente foram realizadas as análises de DRX, MET, MEV e BET. As análises das caracterizações para as amostras de nanopartículas de ferro zero-valente mostraram que as nanopartículas sintetizadas com o cloreto férrico comercial apresentam menor resistência à oxidação quando comparadas com as nanopartículas sintetizadas com cloreto férrico sintetizado com o subproduto da mineração. Os sinais característicos de material amorfo obtidos nas análises de DRX de algumas amostras são resultados da provável formação de revestimentos de óxidos de ferro dos aglomerados das nanopartículas. Entretanto, todas as amostras apresentaram tamanho de partícula nanométrico, perfil morfológico esférico e área superficial das nanopartículas de ferro zero-valente correspondente à apresentada por literaturas científicas.<br> / Abstract : This work was synthesized ferric chloride from by-product of iron mining and nanoparticles of hematite and zerovalent iron obtained from synthesized ferric chloride and commercial ferric chloride. The methods used in producing the nanohematites and zerovalent iron nanoparticles were sonochemical and the precipitation method in aqueous medium by reduction of the Fe3+ ions. The characterization of hematite nanoparticles was performed by means of X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), analyzes of specific surface area (BET) and magnetic analysis, Mössbauer spectroscopy and vibrating sample magnetometry (VSM). Analyses of characterization of nanohematitas showed that the samples synthesized with both types of ferric chloride exhibited major phase of hematite, nano-sized particles, high thermal stability, presence of nanopores and magnetic characteristics consistent with hematite phase. For the characterization of zerovalent iron nanoparticles XRD, TEM, SEM and BET analyzes was conducted. The characterization analyzes for samples of synthesized zerovalent iron nanoparticles showed that the samples with the commercial ferric chloride had low oxidation resistance as compared to the samples synthesized with the ferric chloride produced from the mining by-product. The characteristic signs of amorphous material obtained in XRD analysis probably results of a formation of the peel of iron oxides which involves agglomeration of nanoparticles. However, all samples showed nanometer size, morphology profile spherical and surface area corresponding to that found in the literature for zerovalent iron nanoparticles.

Ocorrências de esmeraldas, água-marinha e crisoberilo delineiam, na região a NE de Belo Horizonte, Estado de Minas Gerais, uma faixa de mineralização berilífera entre as cidades de Nova Era e Ferros. No presente trabalho foram investigadas as propriedades mineralógicas do crisoberilo da Lavra de Esmeraldas de Ferros, seu modo de ocorrência e gênese. A alexandrita proveniente do depósito aluvionar de Hematita também foi caracterizada, para fins de comparação. O arcabouço geológico da área compreende rochas metaultramáficas, anfibolitos e metassedimentos dos supergrupos Rio das Velhas e Minas, em contato com uma unidade granito-gnáissica equivalente ao Granito Borrachudos e denominada informalmente de Ortognaisse Açucena. A ocorrência primária de Esmeraldas de Ferros apresenta uma associação raramente descrita, onde cristais da variedade alexandrita do crisoberilo foram formados pela percolação de fluidos ricos em Be através de uma rocha metassedimentar, um biotita xisto grafitoso pertencente à unidade denominada Gnaisse Monlevade. As condições sob as quais se desenvolveu esse processo genético foram estimadas com base em informações sobre a geologia regional, dados microtermométricos e estabilidade dos minerais berilíferos, obtendo-se temperatura de 700\'GRAUS\'C e pressão em torno de 5,5kbar. Esses valores encontram-se em acordo com evidências de campo e trabalhos experimentais desenvolvidos por outros autores, que sugerem a estabilidade da associação crisoberilo \'mais\'quartzo em condições próximas à anatexia. Nesse regime metamórfico elevado, a presença do \'CO IND. 2\', aprisionado como inclusões fluidas de alta densidade em veios de quartzo, teria um duplo papel na mineralização: servir como meio de transporte para o Be, na forma de complexos, e reduzir a atividade de sílica, favorecendo a precipitação de crisoberilo em lugar de berilo. Com referência ao material estudado, as maiores diferenças entre a alexandrita proveniente das duas ocorrências residem na morfologia e propriedades gemológicas: enquanto a alexandrita de Esmeraldas de Ferros é encontrada na forma de cristais ou fragmentos de pequenas dimensões (inferiores a 0,5cm), pouco transparentes, ricos em inclusões sólidas e com efeito olho-de-gato, o material obtido em Hematita ocorre na forma de fragmentos de maior dimensão, apresenta transparência elevada e raras inclusões sólidas, o que lhe confere alto valor gemológico. A presença de inclusões de grafita, até o momento não descritas em alexandritas de outras localidades, é uma feição típica do material de Esmeraldas de Ferros. No tocante à composição química, a diferença principal reside nos teores em \'Fe IND. 2\'\'O IND. 3\' menos elevados em Esmeraldas de Ferros em comparação com a alexandrita de Hematita, conferindo às primeiras um tom mais azulado. Na separação de material sintético, o espectro de absorção no infravermelho e o conjunto de inclusões sólidas seriam característicos das alexandritas de Esmeraldas de Ferros e Hematita. / Northeast of Belo Horizonte, Minas Gerais State, a series of emeralf, aquamarine and chrysoberyl occurrences delineate a region of beryllium mineralizations. In the present work, the chrysoberyl from the Esmeraldas de Ferros Mine was investigated, regarding its mineralogical properties, mode of occurrence and formation. For means of comparation, alexandrite from the Hematita Mine was also subject of analyses. The geological framework comprises metaultramafic rocks, anfiboles and metasediments from the Rio das Velhas and Minas Supergroups, adjacent to a granitic-gneissic unit equivalent to the Borrachudos Granite and informally named Açucena Orthogneiss. At the primary occurrence of Esmeraldas de Ferro, a rarely described association is encountered, where alexandrite variety of the chrysoberyl crystallized during the infiltration of Be-rich fluids through a metasedimentary rock, a graphite bearing biotite schist belonging to the Monlevade Gneiss. Based on information about the geological setting, microthermometry data and beryllium mineral stabilities, the conditions under which the aforesaid genetic process took place could be estimated. The obtained values, with a temperature at 700°C and a pressure around 5,5kbar, are in accordance with field evidence and experimental work undertaken by other researchers which suggest conditions approaching anatexy for the stability of the chrysoberyl and quartz association. In this high metamorphic environment CO2, trapped as high density fluid inclusions in quartz veins, played as important role during the mineralization, acting as a transport media for Be and favouring chrysoberyl precipitation in place of beryl, by reducing silica activity. Comparing the alexandrites from Esmeraldas de Ferros and Hematita, the most striking differences concern morphology and gemological properties: whereas the alexandrite from Esmeraldas de Ferros is found as small crystals and fragments (under 0,5cm), with low transparency, rich in solid inclusions and showing cat\'s eye effect, the material recovered at Hematita contains larger, highly transparent fragments with rare solid inclusions, attributes which confer high gemological value. The presence of graphite inclusions, not described in alexandrites from other localities and yet, is considered typical for the material from Esmeraldas de Ferros. Regarding the chemical composition, the main difference corresponds to the lower \'Fe IND.2\' \' O IND.3\' contents in the Esmeraldas de Ferros materials as compared to that from Hematita, and which is responsible for the bluish colours in the former. The infrared absorption spectra and the solid inclusions can be considered distinctive for the alexandrites from the Esmeraldas de Ferros in comparison to synthetic material.

Orientador: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Resumo: Este trabalho surgiu a partir da necessidade de produzir avanços em projeto que trata do desenvolvimento de um porta-ferramentas refrigerado internamente através de um fluido em mudança de fase e, na tentativa de minimizar a alta temperatura na ferramenta de corte através desse sistema de circulação. A utilização de nanofluidos surgiu como uma alternativa para a otimização da transferência térmica entre fluido e ferramenta de corte. A pesquisa consiste em avaliar a influência da adição de nanopartículas de prata numa solução de etilenoglicol e água deionizada, e também, da adição de nanopartículas de hematita (Fe2O3) no fluido refrigerante R141b. Em ambos os casos, as nanopartículas possuíam formato esférico, diâmetro médio de 30nm e foram avaliadas em concentrações. Além disso, as duas soluções foram submetidas a um campo elétrico na região de transferência térmica para analisar a influência do efeito eletrohidrodinâmico e, por fim, considerando as propriedades magnéticas da hematita, este nanofluido foi testado sob influência de um campo magnético. Os testes mostraram que as nanopartículas realmente influenciaram as propriedades dos fluidos e, por consequência, a quantidade de calor transferido. O nanofluido Ag/ETG+H2O(l) (0,023 vol%) resultou num incremento de 11% no valor do coeficiente de transferência térmica convectivo (h) quando sujeito ao campo elétrico. Para o caso do nanofluido Fe2O3/R141b, o valor de h aumentou em 30,3%, porém, quando sob efeito do campo magnético... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work arose from the need to produce advances in design development of an internally cooled toolholder through a phase change fluid. In order to minimize the high temperature in the cutting tool by this circulation system, using nanofluids emerged as an alternative to optimize heat transfer the fluid and the cutting tool. The research consists in evaluate the influence of addition of silver nanoparticles in an ethylene glycol and deionized water solution, and also the addition of hematite nanoparticles (Fe2O3) in the refrigerant R141b. In both cases, nanoparticles had spherical shape, diameter of 30 nm, and they were evaluated in different concentration. Moreover, both nanofluids were subjected to and electric field in the heat transfer region to evaluate the influence of electrohydrodynamic effect and, finally, considering the magnetic properties of hematite, this nonofluid was tested under the influence of a magnetic field. The tests have show that the nanoparticles really influence the properties of the fluids and, therefore, the amount of heat transferred. The nanofluid Ag/ETG+H2O(l) also presented a positive influence of the electric field, further enhancing the value of the convective heat transfer coefficient (h) in 11% (0,039 vol%). In the case of Fe2O3/R141b nanofluid, the h value increased 30,3%. However, when the nanofluid was under magnetic or electric effect, the value of h was deteriorated, resulting in a lesser value than the control. As conclusion, a new toolholder prototype is presented / Mestre

Ocorrências de esmeraldas, água-marinha e crisoberilo delineiam, na região a NE de Belo Horizonte, Estado de Minas Gerais, uma faixa de mineralização berilífera entre as cidades de Nova Era e Ferros. No presente trabalho foram investigadas as propriedades mineralógicas do crisoberilo da Lavra de Esmeraldas de Ferros, seu modo de ocorrência e gênese. A alexandrita proveniente do depósito aluvionar de Hematita também foi caracterizada, para fins de comparação. O arcabouço geológico da área compreende rochas metaultramáficas, anfibolitos e metassedimentos dos supergrupos Rio das Velhas e Minas, em contato com uma unidade granito-gnáissica equivalente ao Granito Borrachudos e denominada informalmente de Ortognaisse Açucena. A ocorrência primária de Esmeraldas de Ferros apresenta uma associação raramente descrita, onde cristais da variedade alexandrita do crisoberilo foram formados pela percolação de fluidos ricos em Be através de uma rocha metassedimentar, um biotita xisto grafitoso pertencente à unidade denominada Gnaisse Monlevade. As condições sob as quais se desenvolveu esse processo genético foram estimadas com base em informações sobre a geologia regional, dados microtermométricos e estabilidade dos minerais berilíferos, obtendo-se temperatura de 700\'GRAUS\'C e pressão em torno de 5,5kbar. Esses valores encontram-se em acordo com evidências de campo e trabalhos experimentais desenvolvidos por outros autores, que sugerem a estabilidade da associação crisoberilo \'mais\'quartzo em condições próximas à anatexia. Nesse regime metamórfico elevado, a presença do \'CO IND. 2\', aprisionado como inclusões fluidas de alta densidade em veios de quartzo, teria um duplo papel na mineralização: servir como meio de transporte para o Be, na forma de complexos, e reduzir a atividade de sílica, favorecendo a precipitação de crisoberilo em lugar de berilo. Com referência ao material estudado, as maiores diferenças entre a alexandrita proveniente das duas ocorrências residem na morfologia e propriedades gemológicas: enquanto a alexandrita de Esmeraldas de Ferros é encontrada na forma de cristais ou fragmentos de pequenas dimensões (inferiores a 0,5cm), pouco transparentes, ricos em inclusões sólidas e com efeito olho-de-gato, o material obtido em Hematita ocorre na forma de fragmentos de maior dimensão, apresenta transparência elevada e raras inclusões sólidas, o que lhe confere alto valor gemológico. A presença de inclusões de grafita, até o momento não descritas em alexandritas de outras localidades, é uma feição típica do material de Esmeraldas de Ferros. No tocante à composição química, a diferença principal reside nos teores em \'Fe IND. 2\'\'O IND. 3\' menos elevados em Esmeraldas de Ferros em comparação com a alexandrita de Hematita, conferindo às primeiras um tom mais azulado. Na separação de material sintético, o espectro de absorção no infravermelho e o conjunto de inclusões sólidas seriam característicos das alexandritas de Esmeraldas de Ferros e Hematita. / Northeast of Belo Horizonte, Minas Gerais State, a series of emeralf, aquamarine and chrysoberyl occurrences delineate a region of beryllium mineralizations. In the present work, the chrysoberyl from the Esmeraldas de Ferros Mine was investigated, regarding its mineralogical properties, mode of occurrence and formation. For means of comparation, alexandrite from the Hematita Mine was also subject of analyses. The geological framework comprises metaultramafic rocks, anfiboles and metasediments from the Rio das Velhas and Minas Supergroups, adjacent to a granitic-gneissic unit equivalent to the Borrachudos Granite and informally named Açucena Orthogneiss. At the primary occurrence of Esmeraldas de Ferro, a rarely described association is encountered, where alexandrite variety of the chrysoberyl crystallized during the infiltration of Be-rich fluids through a metasedimentary rock, a graphite bearing biotite schist belonging to the Monlevade Gneiss. Based on information about the geological setting, microthermometry data and beryllium mineral stabilities, the conditions under which the aforesaid genetic process took place could be estimated. The obtained values, with a temperature at 700°C and a pressure around 5,5kbar, are in accordance with field evidence and experimental work undertaken by other researchers which suggest conditions approaching anatexy for the stability of the chrysoberyl and quartz association. In this high metamorphic environment CO2, trapped as high density fluid inclusions in quartz veins, played as important role during the mineralization, acting as a transport media for Be and favouring chrysoberyl precipitation in place of beryl, by reducing silica activity. Comparing the alexandrites from Esmeraldas de Ferros and Hematita, the most striking differences concern morphology and gemological properties: whereas the alexandrite from Esmeraldas de Ferros is found as small crystals and fragments (under 0,5cm), with low transparency, rich in solid inclusions and showing cat\'s eye effect, the material recovered at Hematita contains larger, highly transparent fragments with rare solid inclusions, attributes which confer high gemological value. The presence of graphite inclusions, not described in alexandrites from other localities and yet, is considered typical for the material from Esmeraldas de Ferros. Regarding the chemical composition, the main difference corresponds to the lower \'Fe IND.2\' \' O IND.3\' contents in the Esmeraldas de Ferros materials as compared to that from Hematita, and which is responsible for the bluish colours in the former. The infrared absorption spectra and the solid inclusions can be considered distinctive for the alexandrites from the Esmeraldas de Ferros in comparison to synthetic material.

Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Livia Arantes Camargo / Banca: Mara Cristina Pessoa da Cruz / Banca: Antonio Carlos de Azevedo / Resumo: Nos solos tropicais, o fenômeno de adsorção de fósforo é regido pela mineralogia da fração argila, que por sua vez, é afetada pelo material de origem e intensidade de dissecação da paisagem. Desse modo, objetivou-se relacionar o fósforo total e adsorvido com principais minerais da fração argila dos solos do Planalto Ocidental Paulista, São Paulo, associando com a geologia e o grau de dissecação da paisagem. Foram selecionadas cinquenta e cinco amostras de solo representativas da variabilidade fisiográfica do Planalto Ocidental Paulistana na profundidade de 0,0 - 0,2 m para caracterização das formas de fósforo, mineralogia da argila por difração de raios-x (DRX) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD), utilizou-se também calibração quimiométrica através da regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR). Verificou-se que o P total e o P adsorvido são influenciados pela geologia e grau de dissecação da paisagem, e são covariativos dos óxidos de Fe e Al, sendo esses óxidos importantes indicadores de ambientes com maiores e menores potenciais de adsorção e com baixos e altos teores de P. A caracterização das curvas espectrais permite diferenciar o conteúdo de P total com base na mineralogia da fração argila. A análise por regressão de mínimos quadrados parciais (PLSR) dos dados espectrais evidencia a influência dos óxidos de ferro no conteúdo de P total e adsorvido, sendo a Hm ao P total e a Gt ao P adsorvido. / Mestre

Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-04-30T17:32:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ImplicaçõesPropriedadesMineralógicas.pdf: 11857797 bytes, checksum: a797d14c98ee60a6f203b9234090cfe1 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-05-04T15:42:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ImplicaçõesPropriedadesMineralógicas.pdf: 11857797 bytes, checksum: a797d14c98ee60a6f203b9234090cfe1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-04T15:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ImplicaçõesPropriedadesMineralógicas.pdf: 11857797 bytes, checksum: a797d14c98ee60a6f203b9234090cfe1 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho compreende os resultados de estudos específicos desenvolvidos sobre as implicações mineralógicas e microestruturais de minério de ferro nos processos unitários de cominuição, filtragem e queima em forno, como fatores de avaliação e controle da qualidade final do produto de pelotização, tendo em vista a otimização da sua produção industrial. Foram caracterizadas amostras das minas de Itabira, Brucutu, Alegria e Fábrica Nova, todas localizadas no Quadrilátero Ferrífero, as quais, são utilizadas no complexo pelotizador de Tubarão localizado em Vitória, no Espírito Santo. As amostras referem-se a diferentes produtos de flotação, de separação magnética e de peneiramento a seco. Características físicas como distribuição granulométrica, densidade, área de superfície específica, além de características mineralógicas como fases minerais, morfologia tridimensional de grão e microestruturas foram determinadas. As características físicas foram determinadas conforme procedimentos utilizados no complexo pelotizador de Tubarão e as características mineralógicas foram determinadas a partir de estereoscópio, microscópio óptico e microscópio eletrônico com o módulo electron backscater difraction. As relações entre as características mineralógicas e os resultados dos testes de moagem permitiram definir os tipos de produto e propor uma relação entre o índice de moabilidade e os tipos morfológicos caracterizados. Posteriormente, foi planejada e implementada uma matriz de experimento a partir de misturas dos produtos para testes nos processos estudados. Também foi caracterizada a mistura desses concentrados que alimentam a pelotização. Em ambos os processos unitários estudados, os testes aconteceram em escala de bancada e piloto. Nos testes de moagem e filtragem as variações mineralógicas causaram impacto, respectivamente, no índice de moabilidade e na umidade da torta retida. Os resultados dos testes de filtragem indicam uma relação entre os valores de umidade e produtividade com os valores de hematita martítica. Já para o teste de compressão das pelotas queimadas, a estatística dos resultados indicaram diferença de compressão entre misturas com diferentes quantidades de goethita. _________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This work includes the results of specific studies on the mineralogical and microstructural implications of iron ore in the processes of comminution, filtering and induration process oven as evaluation factors, and control the quality of the final pellet product, with a view to optimizing industrial process. Iron ore samples of the mine Itabira, Brucutu, Alegria e Fábrica Nova were characterized. The samples are different products of flotation, magnetic separation and screening. Grain size distribution, density, specific surface area, mineral phase, morphology and microstructure were determined. The physical characteristics were determined according to industrial procedures of the Tubarão pelletinzing plant in Vitória, Espírito Santo. The mineralogical characteristics were determined with stereoscope, optical microscope and electron backscatter diffraction. The relationship between mineralogy and grinding test were then established after the iron ore characterization. Afterwards, we carried out an experiment using blends of the iron ore plant products to test in the pelletizing process. The blends that feed the pelletinzing plants were also tested with the same purpose. Both tests were accomplished in bench as well as in pilot scale. It was also characterized blends these concentrates that feed pelletinzing. The grinding and filtration tests showed that the mineralogical types exert a strong influence on the grinding index and moisture of the filter cake. A direct relationship arouse from the grinding process in which the morphological types are closely related to the grinding index. Likewise the results of the filtration tests pointed up that the martitic types affect considerably the moisture and therefore the performance of the filtration process. Finally, the compress tests of the fired pellets demonstrate that the proportion of goethite phases in the iron ores affects the cold compression strength results of the pellets.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-04T20:28:05Z No. of bitstreams: 1 TeseRHG.pdf: 106231839 bytes, checksum: 412608665bd30b37e1d3db5a6e761974 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T18:17:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRHG.pdf: 106231839 bytes, checksum: 412608665bd30b37e1d3db5a6e761974 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T18:17:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRHG.pdf: 106231839 bytes, checksum: 412608665bd30b37e1d3db5a6e761974 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T18:17:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRHG.pdf: 106231839 bytes, checksum: 412608665bd30b37e1d3db5a6e761974 (MD5) Previous issue date: 2016-05-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / An excellent and potentially efficient route towards storing solar energy is to convert light into chemical energy in the form of chemical bonds, which is a form of artificial photosynthesis. Considering the abundance of H2O on the planet, water splitting is a natural pathway for artificial photosynthesis. Hematite is an n-type semiconductor with high chemical stability in alkaline media and promising material for photoelectrochemical water splitting. This Thesis describes critical parameters involved in the Colloidal Nanocrystals Deposition (CND) process to produce hematite photoanodes with high efficiency for solar-to-hydrogen conversion. In chapter 2, a fundamental study reveals that the interface solid-solid is a parameter that has strong influence on the performance of the photoanode. The gap between the FTO substrate and hematite thin film was observed by HRTEM image and it can be overcome during a sintering stage. In the same chapter, the solid-solid interface analysis was correlated with the photoresponse and it has showed that hematite thin film treated at 1000 oC also improved the response of this photoande. This result was explained based on the grain growth and associated with the mass distribution on the FTO surface. In chapter 3, the CND process was improved using the magnet to assist the nanocrystals deposition and also oxidation of magnetite (Fe3O4) to maghemite (γ- Fe2O3) to avoid the presence of Fe2+. In this approach, Sn4+ was used as a doping element and has showed a significant improve on the photoresponse of the hematite. The STEM-EDS analysis has showed that Sn has ability to segregate on the hematite grain boundary during sintering process, blocking grain growth process. The results showed in chapter 4 were essential to understand the thickness effect on the photocurrent of thin film produced by CND process. In this case, changing the nanocrystals concentration has direct effect on the thickness of the hematite thin film. The FTO roughness also showed significant influence on the orientation of hematite grain along the direction <110>. In this study, it was possible to calculate the maximum theoretical efficiency for the hematite photoanode obtained by this method. The thickness control and homogeneity of the thin film give a great perspective for technological application of this process. The in situ heating TEM demonstrated that nanocrystals has abnormal grain growth and also a superplastic phenomenon, as revealed in chapter 5. In this chapter, Sn was deposited on γ-Fe2O3 impeding atom dislocation on the grain boundary and consequently inhibits the growth process. This experiment was an approach to simulate the sintering process performed in the CND process. The electrocatalyst described in chapter 6, showed low overpotential for OER. The strategy to use a Prussian blue analogue to deposit a thin layer of nickel-iron hexacyanoferrate and convert into oxyhydroxide achieved excellent homogeneity and low overpotential for OER. This result is comparable with IrO2 and RuO2 that are electrocatalysts with high electrochemical performance. Catalyst supports were also evaluated, such as FTO, palladium and PGS. The PGS substrate showed an excellent performance as catalytic support for OER, with similar results of palladium foil. / A fotosíntese artificial é um caminho potencialmente eficiente para a converte energia solar em energia química, na forma de ligações química. Considerando a abundância de H2O no planeta, a quebra da molécula de água é o caminho natural para fotosíntese artificial. Hematita é um semicondutor tipo-n com alta estabilidade em meio alcalino e um material promissor para fotoeletroquímica da quebra da água. Esta Tese descreve os parâmetros críticos envolvidos no processo de deposição de nanocristais coloidais para produzir um fotoanodo de hematita com alta eficiência para conversão solar para energia ligação do hidrogênio. No capítulo 2, o estudo fundamental revela que a interface sólido-sólido é um parâmetro que tem forte influência na performance do fotoanodo. A lacuna entre o substrato de FTO e o filme fino de hematita foi observado por imagens de HRTEM e posteriormente eliminado no estágio de sinterização. No mesmo capítulo, a análise de interface sólido-sólido foi correlacionada com a fotoresposta e isto mostrou que o filme fino de hematita tratado a 1000 oC teve influência na resposta deste fotoanodo. Este resultado foi explicado com base no crescimento de grão e associado com a distribuição de massa na superfície do FTO. No capítulo 3, o processo CND foi aperfeiçoado usando um ímã para auxiliar a deposição de nanocristais e também a oxidação de magnetita (Fe3O4) para maghemita (γ-Fe2O3) com objetivo de evitar a presença de Fe2+. Nesta abordagem, Sn4+ foi usado como um elemento dopante e tem mostrado uma evolução significante na fotoresposta dos filme finos de hematita. A análise de STEM-EDS tem mostrado que o Sn4+ tem propensão para segregar na contorno de grão da hematita, durante o processo de sinterização, bloqueando o processo de crescimento de grão. Os resultados mostrado no capítulo 4 foram essencial para entender o efeito da espessura na fotocorrente do filme fino produzido pelo processo CND. Neste caso, a variação da concentração de nanocristais tem efeito direto nas espessuras dos filmes finos de hematita. A rugosidade do FTO também mostrou influência significante na orientação do grãos de hematita ao longo da direção <110>. Neste estudo, foi possível calcular a máxima eficiência teórica para os fotoanodos de hematita obtido por este método. O controle de espessura e homogeneidade dos filmes finos possibilitou a abertura de uma perspectiva voltada para aplicação tecnológica deste processo. A microscopia de transmissão de elétrons com estágio de aquecimento in situ demonstrou que os nanocristais tem um crescimento abnormal e também um comportamento superplástico em alta temperatura, como pode ser visto no capítulo 5. Neste experimento, também foi possível observar o efeito do Sn4+ na superfície da γ- Fe2O3, impedindo o deslocamento de átomos no contorno de grão e conseqüentemente inibindo o processo de crescimento. Este experimento foi uma abordagem para simular o processo de sinterização realizado no processo CND. O eletrocatalisador descrito no capítulo 6 mostrou baixo sobrepotencial para OER. A estratégia do uso do análogo do azul da Prússia para depositar uma camada fina de hexacianoferrato de níquel e ferro e convertê-los a oxihidróxido alcançou uma excelente homogeneidade e baixo sobrepotencial para OER. Este resultado é comparável com IrO2 e RuO2 que são os eletrocatalisadores com alta performance eletroquímica. Os suportes catalíticos também foram avaliados, tal como o FTO, folha de paládio e PGS. O substrato de PGS mostrou excelente performance com suporte catalítico para OER, com resultados similares a folha de paládio.

Submitted by Everaldo Pereira (pereira.evera@gmail.com) on 2018-04-26T18:03:20Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Vanderlúcia.pdf: 15444092 bytes, checksum: ece4ade0044263c07d3ac59c71af27f3 (MD5) / Approved for entry into archive by NUBIA OLIVEIRA (nubia.marilia@ufba.br) on 2018-05-02T21:19:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Vanderlúcia.pdf: 15444092 bytes, checksum: ece4ade0044263c07d3ac59c71af27f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-02T21:19:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Vanderlúcia.pdf: 15444092 bytes, checksum: ece4ade0044263c07d3ac59c71af27f3 (MD5) / Os depósitos de ferro estudados estão localizados no município de Ibicoara, porção sul da Serra do Sincorá, centro oeste do Estado da Bahia. Do ponto de vista tectônico, estão inseridos no setor epidérmico do Cinturão de Dobramentos e Cavalgamentos da Chapada Diamantina, especificamente no domínio transpressional de Ibicoara, com interação de dois campos de tensão principal máximos, orientados segundo WSW-ENE e NW-SE, respectivamente, de idade Edicariana. O objetivo principal deste trabalho é contribuir com o entendimento dos processos e controles na formação de domínios com alto teor em ferro encaixados em sequências metavulcanossedimentares estéreis. A principal motivação deste trabalho está relacionada com o fato de que depósitos representam importantes fontes de ferro em todo o mundo e que as novas descobertas de depósitos desse tipo na Bahia abrem uma promissora fronteira para a exploração mineral no Estado. Visando alcançar os objetivos propostos, foram realizados estudos bibliográficos, trabalhos de campo, petrografia, litogeoquímica e análise química em hematitas por LA-ICPMS. Arenito quartzoso e arcoseano da Formação Tombador são as rochas encaixante de domínios hematíticos na área. Representa nova descoberta de depósitos hidrotermais de alto teor (high grade) de ferro na Bahia, o que abre promissora fronteira para a exploração mineral no Estado. Três fases deformacionais são identificadas. A primeira (D1) desenvolveu dobras do tipo kink, com chevron subordinada, zonas de cisalhamento relacionadas a deslizamento flexural com estruturas S/C, lineação de estiramento mineral (Lx1), slickenline e slickensides. A segunda fase (D2) nucleou zonas de cisalhamentos destrais e sinistrais, reversas de alto ângulo, com orientação geral segundo NNW-SSE e NW-SE, respectivamente, fraturas de tração de alto ângulo com orientação ENE-WSW. Na terceira fase deformacional (D3) tem-se o desenvolvimento de zonas de cisalhamento destrais e sinistrais com orientação segundo ENE-WSW e NE-SW. Os domínios hematitizados são caracterizados como laminar, maciço em bolsões, stringer, maciço venular, stockwork e brechóide. Os três primeiros são fortemente controlados pela estratificação da rocha encaixante e pela foliação S0//S2. Os domínios maciços são os que possuem os mais altos teores de Fe2O3, atingindo 98%, e os mais baixos teores de Al2O3 e P2O5. Nesses domínios há correlação negativa entre Fe2O3 e SiO2, Zr, Th, Sr, Nb, Hf, e Ba e positiva desse óxido com Zn, V, U, Cu, Co, e com o somatório de Elementos Terras Raras (ETR). Quando normalizados pelo PostArchean Australian Shale (PAAS), a distribuição dos ETR mostra, em geral, anomalias negativas de Eu, além de um fraco enriquecimento de Elementos Terras Raras leves (ETRL) em relação aos Elementos Terras Raras pesados (ETRP). Os elevados teores em Fe2O3 e os padrões de ETR assemelham-se com os minérios de alto teor dos depósitos N5E da Província Carajás e do depósito Pau Branco do Quadrilátero Ferrífero e diferem significativamente de Formações Ferríferas Bandadas (BIF) de diversas regiões do mundo. O estudo da sucessão paragenética demonstra a existência de três grupos de hematita. Os grupos 1 e 2 relacionam-se com a formação, principalmente, dos domínios laminares e maciços em bolsões controlados pelas estratificação da rocha e pela foliação S0//S2. A composição das hematitas aponta para a herança/influência da rocha encaixante. O terceiro grupo relaciona-se com os domínios maciços venulares. Para os grupos 1, 2 e 3 são identificadas, respectivamente, 3, 4 e 2 gerações de hematita, sendo que as hematitas da primeira geração são as que possuem a menor granulação. Determinações por LA-ICPMS mostram que os elementos traço nas hematitas têm picos de U, Pb e Ni. Para os ETRs tem-se padrões horizontais para a primeira geração de hematitas dos grupos 1 e 2 e enriquecimento em ETRP em relação aos ETRL para a geração mais tardia dos grupos 1 e 2 e as gerações do grupo 3. A alteração hematítica, hidrotermal, possui controle estrutural associado com zonas de cisalhamento da fase D2, nas quais se desenvolvem setores dilatacionais com formação de veios. Além disso, tem-se o controle litológico relacionado com a porosidade e a permeabilidade da rocha, bem como pela presença de estruturas sedimentares que favorecem à difusão do fluido hidrotermal a partir das zonas de cisalhamento. A formação dos domínios de hematita envolveu processos de substituição das encaixantes e precipitação direta do fluido hidrotermal, preliminarmente interpretado como bacinal. O mesmo provavelmente lixiviou componentes químicos das unidades metassedimentares do Supergrupo Espinhaço e de diques que ocorreu regionalmente, se movimentando durante as fases deformacionais que inverteram o Aulacógeno do Paramirim. / ABSTRACT The studied iron deposits are located in the town of Ibicoara, south of the Sincorá mountain range, midwest of Bahia State. From a tectonic point of view, they are part of the epidermic Chapada Diamantina Fold and Thrust Belt, with the interaction of maximum main stress fields trending WSWENE and NW-SE. The main objective of this paper is to contribute to the understanding of the processes and controls in areas with high iron content embedded in sterile metavolcanosedimentary sequences. The main motivation of this paper is related to the fact that hydrothermal deposits of high grade are important sources of iron in the world and the new discoveries of this type of deposits in Bahia open a promising frontier for mineral exploration in the state. To achieve the proposed objectives bibliographic research, field work, petrography, geochemistry and chemical analysis in hematite were done by LA-ICPMS. Quartz and arcosean sandstone of the Tombador Formation are the host rocks of hematite domains in the area. They represent a new discovery of high-grade hydrothermal iron ore in Bahia, opening new opportunities for mineral exploration in the State. Three deformational phases are identified. The first one (D1) developed kink folds with subordinate chevron folds, shear zones related to flexural slip with S/C structures, stretch lines (LX1) slickenline and slickensides. The second phase (D2) is represented by dextral and sinistral reverse high-angle shear zones with NNW-SSE and NW-SE orientation trends, respectively, and high-angle tension fractures trending ENE-WSW. During the the third deformation phase (D3), dextral and sinistral shear zones with ENE-WSW and NE-SW orientation were developed. Laminar, massive, stringer, venular, stockwork and breccia hematite domains are characterized. The first three are strongly controlled by the rock layering and the foliation S0//S2. Massive domains are those with the higher Fe2O3 content, reaching 98%, with low Al2O3 and P2O5 contents. In these domains Fe2O3 is negatively correlatated with SiO2, Zr, Th, Sr, Nb, Hf and Ba. On the other hand, there Fe2O3 is positively correlated with Zn, V, U, Cu, Co and with the sum of Rare Earth Elements (REE). When normalized to the post-Archean Australian Shale (PAAS), the distribution of REE show generally negative Eu anomalies, and a weak enrichment of light rare earth elements (LREE) compared to heavy rare earth elements (HREE). The high Fe2O3 content and REE patterns are similar to the high-grade iron ores at the N5E deposit, Carajás Province, and are significantly different from banded iron formation (BIF) of other regions around the world. The paragenetic study shows the existence of three hematite groups. Groups 1 and 2 are related to the formation mainly of massive domains controlled by the rock stratification and foliation S0//S1. Their hematite composition points to the inheritance/influence of the host rock. The third group is related to the venular domains. For groups 1, 2 and 3 respectively 3, 4 and 2 generations of hematite are identified. The first generation of hematite is the finest of them all. LA-ICPMS trace element analyses show U, Pb and Ni peaks in hematite. The REE have a horizontal pattern for the first generation of hematite in groups 1 and 2, and HREE enrichment relative to LREE for the later generation of groups 1 and 2 and the generations of Group 3. Hematite hydrothermal alteration has structural features associated with shear zones of phase D2, in which dilational sectors developed and vein were formed. Furthermore, there is the lithologic control associated with rock porosity and permeability, as well as the presence of sedimentary structures that assisted hydrothermal fluid diffusion nuclated from shear zones. The hematite domains involved host rock replacement and hydrothermal fluid precipitation, preliminarly interpreted as basinal. The fluid probably leached chemicals components of the Espinhaço Supergroup metasedimentary units and dikes, moving during the deformational stages that inverted the Paramirim Aulacogen. Keywords: Aulacogen, shear zones, hematites, hydrothermal alteration

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-09-15T15:53:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertação completa Manuela.pdf: 2230006 bytes, checksum: c333e5f619891c4c93f788ac275e016a (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2016-09-15T16:03:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação completa Manuela.pdf: 2230006 bytes, checksum: c333e5f619891c4c93f788ac275e016a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T16:03:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação completa Manuela.pdf: 2230006 bytes, checksum: c333e5f619891c4c93f788ac275e016a (MD5) / CAPES / Entre os intermediários utilizados na indústria petroquímica, o estireno é um dos mais importantes. Este monômero é empregado na produção de diferentes materiais poliméricos, sendo o poliestireno o mais importante. Desde 1930, a desidrogenação catalítica do etilbenzeno em presença de vapor d’água é mais importante via de produção de estireno. O catalisador clássico, baseado em óxido de ferro contendo potássio e cromo, entretanto, rapidamente desativa com o tempo, causando a necessidade de troca do catalisador a cada um ou dois anos. Como conseqüência, vários estudos estão sendo conduzidos com o intuito de descobrir dopantes alternativos que possam tornar o catalisador mais estável. Com esse objetivo, investigou-se neste trabalho, o efeito do lantânio e do método de preparação sobre as propriedades catalíticas da hematita. Amostras com diferentes razões molares ferro/lantânio (5, 10, 15 e 20) foram preparadas através do método sol-gel a partir de nitrato de lantânio, nitrato de ferro e hidróxido de amônio. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios X, medida de área superficial específica e redução à temperatura programada e avaliados na desidrogenação do etilbenzeno em presença de vapor d’água. Foi observado que as amostras mais ricas em lantânio (Fe/La = 5 e 10) se mostraram amorfas aos raios X, mas as outras eram formadas por hematita. Após a reação, detectou-se magnetita, em todas as amostras, hematita e um óxido de ferro e lantânio (FeLaO3). O lantânio evitou a sinterização dos sólidos, mas apenas nos catalisadores novos. Os catalisadores dopados com lantânio se mostraram mais ativos do que a hematita pura e este efeito aumentou com a quantidade de lantânio até o valor de Fe/La = 10; quantidades maiores desse dopante diminuiu a atividade. Esta melhoria do catalisador foi atribuída ao papel do lantânio em elevar a atividade intrínseca, assim como em estabilizar as espécies Fe+3, consideradas como a fase ativa. A fim de promover uma melhoria ainda maior desse catalisador, o efeito do tipo do agente precipitante foi também investigado, através da preparação de amostras com carbonato de sódio e potássio e hidróxido de sódio e potássio. Os catalisadores foram caracterizados pelas mesmas técnicas e também por espectroscopia fotoeletrônica de raios X e espectroscopia Mössbauer. O emprego de carbonato de sódio e potássio e hidróxido de sódio e potássio favoreceu a cristalização e a produção de sólidos com baixos valores de área superficial específica; a resistência contra redução aumentou. Também foi observado que sódio e potássio atuaram como promotores estruturais, sendo o potássio o mais eficiente, especialmente quando associado a espécies hidroxilas. O catalisador preparado com carbonato de potássio foi o mais ativo, um fato que foi atribuído à produção de ferrita de potássio na superfície das partículas, responsáveis pelo aumento da atividade dos sítios. O mais eficiente método de preparação desse sólido é a adição dos reagentes sobre a água; através da adição de carbonato de potássio aos nitratos de ferro e lantânio ou vice-versa foram obtidos catalisadores menos ativos. O catalisador foi mais ativo com conversão de 13% quando comparado a uma amostra comercial, que apresentou conversão de 9,0%, então é promissor para aplicação industrial / Among the intermediates used in petrochemical industry, styrene is by far one of the most important. This monomer is used for the production of different polymeric materials, the most important being polystyrene. Since 1930, the catalytic dehydrogenation of ethylbenzene in the presence of steam is the most important route for styrene production. The classical catalyst, based on iron oxide containing potassium and chromium, however, fastly deactivates with time, causing the need of replacing the catalyst each one or two years. As a consequence, several studies have been carried out in recent years aiming to get alternative dopants which could make the catalysts more stable. With this goal in mind, the effect of lanthanum and of the preparation method on the catalytic properties of hematite was investigated in this work. Samples with different iron to lanthanum molar ratio (5, 10, 15 and 20) were prepared by sol-gel method from lanthanum nitrate, iron nitrate and ammonium hydroxide. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, specific surface area measurements and temperature programmed reduction and evaluated in the dehydrogenation of ethylbenzene in the presence of steam. It was found that the samples richest in lanthanum (Fe/La = 5 and 10) were amorphous to X-ray but the other were made off hematite. After reaction, magnetite, hematite and an iron and lanthanum oxide (FeLaO3) were detected in all the samples. Lanthanum avoided sintering but only for the fresh catalysts. The lanthanum-doped catalysts were more active than pure hematite and this effect increased with lanthanum amount up to Fe/La = 10; higher amounts of this dopant decreased the activity. This improvement of the catalysts was assigned to the role of lanthanum in increasing the intrinsic activity as well as in stabilizing the Fe+3 species, wich are supposed to be the active phase. In order to improve this catalyst even more, the effect of the kind of the precipitant agent was also investigated, by preparing samples with sodium and potassium carbonate and sodium and potassium hydroxide. The catalysts were characterized by the same techniques and also by X-ray photoelectron spectroscopy and Mossabuer spectroscopy. The use of sodium and potassium carbonate and hydroxide makes the crystallization easier and favors the production of solids with low specific surface areas; the resistance against reduction increased. It was also found that sodium and potassium were structural promoters, being potassium the most effective one, especially when associated with hydroxide species. The catalyst prepared with potassium carbonate was the most active one and this was assigned to the production of potassium ferrite on the particle surface, responsible for the increase of active of the sites. The most efficient way to prepare this solid is by adding all reagents to water; by adding potassium carbonate to the iron and lanthanum nitrate or vice-versa less active catalysts were produced. The catalyst was more active (13% of conversion) when compared to the commercial sample which showed 9% of conversion and thus is promising for industrial applications.