Geopolímeros são uma nova classe de ligantes cimentícios obtidos a partir da reação química entre um aluminossilicato amorfo (precursor) e um ativador alcalino. Esses materiais tem se tornado uma alternativa interessante no desenvolvimento de novos cimentos devido sua reduzida emissão de CO2, bem como pelo potencial de valorização de resíduos. Além disso, apresentam algumas vantagens técnicas como elevada resistência mecânica inicial, baixa permeabilidade e estabilidade química em certas condições de uso. Como precursores utiliza-se normalmente aluminossilicatos provenientes de resíduos como cinza volante, escória de alto forno ou argilas calcinadas como o metacaulim. Como ativadores, os mais tradicionais são os hidróxidos e silicatos solúveis. A pesquisa de novas fontes de silicato provenientes de resíduos industriais gerados em grande volume pode facilitar a adoção desses materiais na indústria da construção. Com isso, esse trabalho avaliou a produção de diferentes ligantes geopoliméricos a partir da utilização como precursores de lodo de caulim calcinado (LCC), e cinza pesada (CP). Da mesma forma foi desenvolvido um ativador alcalino alternativo baseado na dissolução da sílica amorfa presente na cinza de casca de arroz (CCA). Os precursores foram ativados individualmente, bem como em combinações binárias, utilizando silicato de sódio comercial, silicato de sódio alternativo e hidróxido de sódio como ativadores. Os geopolímeros foram sintetizadas a partir de relações molares e critérios de síntese utilizados pela literatura. Os produtos de reação foram avaliados perante algumas técnicas de caracterização como calorimetria isotérmica, difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e análise termogravimétrica entre 1 e 90 dias de cura. Complementarmente a resistência à compressão foi avaliada até 90 dias de cura. Os resultados das análises micro e macroestruturais mostram que é viável utilizar ambos resíduos avaliados como precursores para geopolímeros, sendo possível obter resistências à compressão potencial de até 80 MPa. O conteúdo de silicato solúvel apresenta uma função importante perante a cinética de reações, possibilitanto um material mecanicamente mais resistente. O uso do ativador alcalino alternativo é uma alternativa viável para a produção de um material ambientalmente mais amigável, proporcionando características mecânicas e microestruturais similares aos geopolímeros produzidos com ativadores tradicionais. / Geopolymers are a new class of binder obtained through a chemical reaction between an amorphous aluminosilicate (precursor) and an alkaline activator. This material is a good alternative to the development of more environmental friendly binders, as well as the opportunity to valorize industrial wastes. These materials also show some technical advantages, including high compressive strength at early times of curing, low permeability and higher chemical stability under certain condition of exposure. As precursors, aluminosilicates from industrial wastes such as fly ash (FA), granulated blast furnace slag (GBFS) and/or calcined clays such as metakaolin (MK) are typically used. As activators, the most commonly used are hydroxides and soluble silicates. Therefore, the search of novel aluminosilicates sources from industrial wastes locally available in large volumes could facilitate the adoption of geopolymers by the construction industry. This study assessed the production of different geopolymer binders using as precursors calcined kaolin sludge (CKS) from the Brazilian mining industry and a bottom ash (BA) generated during coal combustion. An alternative alkali activator produced by the dissolution of rice husk ash (RHA) was also evaluated, in order to optimize the environmental benefits of these materials. The precursors were activated individually and also blended using sodium hydroxide, commercial sodium silicate and alternative sodium silicate as activators. The geopolymers were produced based on literature review. The reaction products formed upon alkali activation were evaluated using different characterization techniques, including isothermal calorimetry, X-ray diffractometry, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis coupled with mass spectrometry. Complementary, the compressive strength of the geopolymer pastes produced was evaluated up to 90 days of curing. The micro and macro structural characterization results show that these waste are suitable precursors to produce geopolymer binders, with compressive strengths as high as 80 MPa after 7 days of curing. The content of soluble silicates plays an important role in the kinetic of geopolymerization, favoring a high compressive strength development. The use of an alternative alkali activator based it is a feasible alternative to produce more environmental friendly geopolymers with similar mechanical performance to that of geopolymers produced with traditional soluble silicates based on commercial sodium silicate solutions.

O caulim do Rio Capim na Amazônia Oriental se constitui num depósito importante para o Brasil, ocupando lugar de destaque na produção mundial desta matéria prima mineral. Os modelos estabelecem uma origem para a caulinita vinculada ao intemperismo em condições lateríticas (Paleogeno Inferior) a partir de um substrato formado por rochas sedimentares da Formação Ipixuna (Cretáceo Superior). No perfil, destacam-se em ordem de importância entre os compostos de ferro, a hematita e a goethita, minerais pouco estudados no caulim do Rio Capim. A partir dos fácies principais do caulim (fácies caulim macio na base e caulim duro no topo), foram separados e concentrados os minerais de interesse para estudos de detalhe, utilizando a difratometria de raios X (DRX) e a espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Entre os parâmetros determinados, obtiveram-se estimativas da dimensão, forma, área superficial e substituição isomórfica. A interpretação dos resultados evidencia o potencial de aplicação das informações na estimativa do comportamento destes minerais durante o processo de beneficiamento e para a discussão do modelo genético dos perfis de caulim. As goethitas e hematitas de ambos os fácies possuem propriedades muito semelhantes, reforçando o modelo que especula sobre uma origem comum para a fácies caulim macio e caulim duro do perfil. Entre as propriedades, destacam-se a elevada cristalinidade e a baixa participação do alumínio em sua composição, proporcionando a estes minerais um comportamento com resistência moderada a elevada nos processos de lixiviação ácida e a tendência de dissolução preferencial da hematita. O conjunto de características dos óxidos e oxihidróxidos de ferro são compatíveis com uma formação em ambientes hidromórficos, com baixa influência da matéria orgânica a partir de soluções com baixa atividade do ferro, moderadamente redutoras a fracamente ácidas. Dentro do modelo genético da formação do caulim, sua origem não está associada à zona de laterização do perfil, sendo compatível com um ambiente saprolítico e hidromórfico. As propriedades observadas permitem afirmar que os processos naturais que favoreceram a formação da caulinita na base do manto de alteração foram suficientemente longos e intensos para promover a retirada do ferro destas fácies num processo não dissociado no tempo. No modelo, o caulim é uma fácies da base do perfil formado abaixo do nível freático de um espesso perfil laterítico em condições moderadamente redutoras e ácidas com elevada atividade do Si e do Al, porém, com carência de Al disponível para a formação da hematita e da goethita. Neste ambiente, haveria uma lenta mobilização do Fe dentro do perfil sem a necessidade do estabelecimento de um evento excepcional com uma elevada atividade da matéria orgânica, como previsto em alguns modelos. / The Rio Capim Kaolin from the eastern Amazon is recognized as one of the largest deposits of Brazil with a quality and volume that place this area amongst the most important deposits in the world. Despite the importance and the significant amount of studies about kaolin, many questions remain unanswered and the genesis of this occurrence is not well understood. Perhaps, the consensus today is the acceptance of the Rio Capim kaolin origin to be related to a lateritic weathering process during the Early Paleogene, period with favorable geotectonic, duration and climatic conditions to originate a thick cover with the development of a complete weathering profile above a substrate composed by sedimentary rocks of the Ipixuna Formation (Cretaceous). The models consider kaolin to be a bottom facies of a thick lateritic profile, but nowadays the upper lateritic facies was destroyed (probably by erosion periods along the middle to upper Paleogene). The kaolin profile has two facies: the bottom one, which is called soft kaolin, and the upper, differentiated one forming the flint kaolin. Most controversial points are related to the way that the flint kaolin was formed and the mechanism in which the iron was mobilized from the kaolin profile as a whole. This study aims to get some insight about the Rio Capim kaolin development using some properties measured from the iron oxides and oxyhydroxides. The iron and titanium minerals from the kaolin represent the most important contaminants, and a large effort is made by the industry to eliminate their influence but, despite this negative reputation, those minerals also represent a source of valuable information about the environmental conditions of the profile. Among them, hematite is the most widespread in the entire kaolin profile, followed by goethite, whose importance increases in the direction of the flint kaolin facies. Representative samples of kaolin facies were selected from the kaolin profile and submitted to an approach that allowed concentrating the iron minerals and eliminating the influence of kaolinite. Using X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR), a set of properties of the hematite and goethite were determined, including median crystal dimensions, shapes, specific surface area and mineral composition by estimating the isomorphous replacement of iron (Fe) by aluminum (Al). The results show that hematites and goethites do not have enough differences in their properties to support a genesis model with radical changes in their conditions . In terms of behavior to acid leaching, the observed variations were important to predict differences in the rate of mineral dissolution and possibilities of preferential dissolution of hematite in relation to goethite, promoting the increase of the yellow component with the leaching. Both hematite and goethite have high crystallinity and the isomorphous replacement of Fe by Al is low. Comparing the properties observed in synthetic and natural environments, the hematite and goethite from the Rio Capim kaolin profile have characteristics that relate these minerals to a formation environment in hydromorphic conditions where the influence of organic matter was low, with low iron activity, weakly reduced and acidic conditions. These conditions are found in a saprolitic domain in accordance with the bottom facies of a thick laterite profile. Despite agreeing with a laterite model, differences make it difficult to explain iron depletion by organic matter only (Pirabas Event) and the origin of flint kaolin facies by a subsequent and superimposed laterite period. With the hematite and goethite properties found in this study, it is possible to propose that the Rio Capim kaolin is the bottom facies of a laterite profile formed in the zone permanently below the water table. Contrasting with the upper laterite portion of the profile, the bottom zone is in hydromorphic conditions and allowed the fixation of Al and Si to form kaolinite by primary feldspar and mica minerals of the Ipixuna Formation. This environment promotes the slow depletion of iron without the need of an exceptional accumulation of organic matter. The flint kaolin facies was formed in the same period of the soft kaolin facies and the observed differences in the kaolinite morphology are only related to changes caused by the location of this facies in the intermediate zone characterized by the water table fluctuation, but again without the need of subsequent superimposed lateritic processes.

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Phenacoccus solenopsis Tinsley (Hemiptera:Pseudococcidae) has a high morphological diversity, biological adaptations and ecological adjustments that give this species a high capacity to feed host plants. Chemical control is the main method used to control population outbreaks of this mealybug. However, it is difficult to fully control this mealybug with conventional insecticides because of the waxy material that covers the bodies of adult females. The objective of this research was to study the biological aspects of P. solenopsis in cotton leaf discs with and without kaolin. Kaolin is a white clay mineral with various agricultural applications. The film of kaolin particles creates a physical or mechanical barrier of protection against arthropods and pathogens. The work was carried out in the Embrapa Algodão Entomology Laboratory, Campina Grande, State of Paraíba, Brazil, in climatic chamber of type B.O.D. (Biochemical Oxygen Demand), adjusted to a temperature of 25 ± 1 °C, relative humidity of 60 ± 10% and photophase of 12 hours. The experimental design was completely randomized with two treatments and fifty replicates. The treatments consisted of spraying the immature and newly emerged adult stages of P. solenopsis and immersing cotton leaf discs in kaolin suspension (with kaolin) in distilled -1 water at 60 gL the immature stages of P. solenopsis were determined and, in the adult phase, the periods of or in distilled water (control, without kaolin). The duration and survival of pre-oviposition, oviposition, post-oviposition, longevity, fecundity, number of eggs/day, number of eggs/female/day. The parameters of the fertility and life expectancy tables of P. solenopsis were also estimated to determine the population growth potential of this mealybug in both treatments. The results obtained in this research demonstrate that the survival of the immature stages of P. solenopsis in cotton leaves disks was not affected by kaolin. However, it was observed a shorter duration of development of the second and third instars and of the egg period to the adults of P. solenopsis females in the treatment with kaolin suspension and a longer period of oviposition, fecundity and number of eggs per female in that same treatment. In addition, the shortest time required for the P. solenopsis population to double time (TD) associated with the highest values of gross (TBR) and net reproductive rate (Ro), intrinsic (rm) and finite rates of increase (λ), survival, specific fertility (mx), reproductive value (VRx) and life expectancy (ex) in treatment with kaolin suspension indicate that spraying of this product on cotton plants infested by mealybug should be avoided because they favor its growth populational. / A cultura do algodão é bem conhecida do homem desde antiguidade, porém um dos principais problemas dessa a cultura é o ataque de pragas. A cochonilha Phenacoccus solenopsis Tinsley (Hemiptera: Pseudococcidae) apresenta uma grande diversidade morfológica, adaptações biológicas e ajustes ecológicos que conferem a essa espécie uma alta capacidade de se alimentar de plantas hospedeiras. O controle químico é o principal método empregado para controlar os surtos populacionais dessa cochonilha. No entanto, é difícil controlar plenamente essa cochonilha com inseticidas convencionais, devido ao material ceroso que recobre os corpos das fêmeas adultas. O objetivo deste trabalho foi estudar os aspectos biológicos de P. solenopsis em discos de folhas de algodão com e sem caulim. O caulim é um mineral de argila branca com diversas aplicações agrícolas. O filme de partículas de caulim cria uma barreira física ou mecânica de proteção contra os artrópodes e patógenos. O trabalho foi conduzido no Laboratório de Entomologia da Embrapa Algodão, município de Campina Grande, Estado da Paraíba, Brasil, em câmaras climatizadas do tipo B.O.D. (Biochemical Oxygen Demand), ajustadas para à temperatura de 25 ± 1 ºC, umidade relativa de 60 ± 10% e fotofase de 12 horas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com dois tratamentos e cinquenta repetições. Os tratamentos consistiram da pulverização dos estágios imaturos e adultos recém-emergidos de P. solenopsis e da imersão dos discos de folhas de -1 algodoeiro em suspensão de caulim (com caulim) em água destilada a 60 gL destilada, testemunha (sem caulim). sobrevivência dos estágios imaturos de P. solenopsis e, na fase adulta, os períodos de pré- ou em água Foram determinados o tempo de duração e a oviposição, oviposição, pós-oviposição, longevidade, fecundidade, número de ovos/dia, número de ovos/fêmea/dia. Foram também estimados os parâmetros das tabelas de fertilidade e de esperança de vida de P. solenopsis para se determinar o potencial de crescimento populacional dessa cochonilha em ambos os tratamentos. Os resultados obtidos nesta pesquisa demonstram que a sobrevivência dos estágios imaturos de P. solenopsis em discos de folhas de algodoeiro não foi prejudicada pelo caulim. No entanto, observou-se menor duração do desenvolvimento dos segundo e terceiro instares e do período de ovo à adultos de fêmeas de P. solenopsis no tratamento com suspensão de caulim e um maior período de oviposição, fecundidade e número de ovos por fêmea nesse mesmo tratamento. Além disso, o menor tempo necessário para a população de P. solenopsis duplicar em número de indivíduos (TD) associado aos maiores valores das taxas bruta (TBR) e líquida de reprodução (Ro), razões intrínseca (rm) e finita de crescimento (λ), sobrevivência, fertilidade específica (mx), valor reprodutivo (VRx) e esperança de vida (ex) no tratamento com suspensão de caulim, indicam que as pulverizações desse produto nas lavouras de algodoeiro infestadas pela cochonilha devem ser evitadas porque favorecem seu crescimento populacional.

Os depósitos de caulim apresentam-se amplamente distribuídos no planeta, e das reservas brasileiras classificadas como medidas e indicadas, 97% encontram-se na região norte do país onde estão localizadas as principais empresas produtoras de caulim destinado à indústria de papéis. Ocorre que durante as etapas de processamento do minério são gerados grandes volumes de rejeito constituído predominantemente por caulinita, um dos argilominerais mais utilizados como matéria-prima em síntese de zeólitas. Neste trabalho, materiais zeolíticos foram sintetizados utilizando como fonte principal de silício e alumínio um rejeito industrial gerado durante o beneficiamento do caulim para cobertura de papel; o material de partida e as fases formadas como produtos de reação foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de refletância difusa no infravermelho com transformada de Fourier, análise térmica e área superficial específica pelo método BET; sendo posteriormente avaliados quanto à capacidade de adsorção por azul de metileno em sistema descontínuo. O processo de síntese ocorreu em condições hidrotermais através de autoclavagem estática e os efeitos tempo-temperatura, assim como também as relações Si/Al e Na/Al foram considerados. Os resultados mostram que na metodologia desenvolvida com o rejeito de caulim, inicialmente calcinado a 700°C por 2 horas, submetido em seguida à reação em meio alcalino a 90ºC por 48 horas na presença de uma fonte adicional de sílica foi obtida zeólita do tipo faujasita com boa cristalinidade como fase predominante no produto de síntese. Os dados dos ensaios de adsorção determinados por espectrofotometria UV-visível e ajustados pelos modelos de Langmuir e Freundlich sugerem que o material faujasítico apresenta boa capacidade adsortiva atingindo eficiências entre 85 e 92% para concentrações na faixa de 10 a 30 mg/L, demonstrando assim, ser o referido material uma alternativa eficiente e de baixo custo quando utilizado para a remoção de corantes de solução aquosa no tratamento de efluentes industriais. / Kaolin deposits have become widely distributed on the planet, Brazilian\'s reserves classified as measured and indicated, 97% are in the northern region where are located the main producers of kaolin for the paper industry. During the processing steps of the ore are generated large amount of waste constituted predominantly by kaolinite, one of the most widely used clayminerals as a raw material in synthesis of zeolites. In the present work, zeolitic materials were synthesized using as main source of silicon and aluminum an industrial waste generated during the processing of kaolin for paper coating, the starting material and formed phases as reaction products were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, diffuse reflectance spectroscopy in the infrared Fourier transform, thermal analysis and specific surface area by BET method; and subsequently evaluated for adsorption capacity for methylene blue in a batch system. The synthesis process occurred in hydrothermal conditions and the effects, time-temperature, as well as the relations Si/Al and Na/Al were considered. The results show that in the methodology developed from kaolin waste, initially calcined at 700°C for 2 h, subjected then reaction in alkaline medium at 90°C for 48 h in presence of additional silica was obtained faujasite-type zeolite with good crystallinity as phase predominant in the synthesis product. Adsorption data determined by UV-visible spectrophotometry were fitted using Langmuir and Freundlich isotherms models and suggest that the zeolitic material has good adsorptive capacity, achieving efficiencies between 85 and 92% at concentrations in the range 10 30 mg/L, thus becoming, this material, an effective and low-cost alternative when used for the removal of dyes from aqueous solution in the treatment of industrial effluents.

Geopolímeros são uma nova classe de ligantes cimentícios obtidos a partir da reação química entre um aluminossilicato amorfo (precursor) e um ativador alcalino. Esses materiais tem se tornado uma alternativa interessante no desenvolvimento de novos cimentos devido sua reduzida emissão de CO2, bem como pelo potencial de valorização de resíduos. Além disso, apresentam algumas vantagens técnicas como elevada resistência mecânica inicial, baixa permeabilidade e estabilidade química em certas condições de uso. Como precursores utiliza-se normalmente aluminossilicatos provenientes de resíduos como cinza volante, escória de alto forno ou argilas calcinadas como o metacaulim. Como ativadores, os mais tradicionais são os hidróxidos e silicatos solúveis. A pesquisa de novas fontes de silicato provenientes de resíduos industriais gerados em grande volume pode facilitar a adoção desses materiais na indústria da construção. Com isso, esse trabalho avaliou a produção de diferentes ligantes geopoliméricos a partir da utilização como precursores de lodo de caulim calcinado (LCC), e cinza pesada (CP). Da mesma forma foi desenvolvido um ativador alcalino alternativo baseado na dissolução da sílica amorfa presente na cinza de casca de arroz (CCA). Os precursores foram ativados individualmente, bem como em combinações binárias, utilizando silicato de sódio comercial, silicato de sódio alternativo e hidróxido de sódio como ativadores. Os geopolímeros foram sintetizadas a partir de relações molares e critérios de síntese utilizados pela literatura. Os produtos de reação foram avaliados perante algumas técnicas de caracterização como calorimetria isotérmica, difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e análise termogravimétrica entre 1 e 90 dias de cura. Complementarmente a resistência à compressão foi avaliada até 90 dias de cura. Os resultados das análises micro e macroestruturais mostram que é viável utilizar ambos resíduos avaliados como precursores para geopolímeros, sendo possível obter resistências à compressão potencial de até 80 MPa. O conteúdo de silicato solúvel apresenta uma função importante perante a cinética de reações, possibilitanto um material mecanicamente mais resistente. O uso do ativador alcalino alternativo é uma alternativa viável para a produção de um material ambientalmente mais amigável, proporcionando características mecânicas e microestruturais similares aos geopolímeros produzidos com ativadores tradicionais. / Geopolymers are a new class of binder obtained through a chemical reaction between an amorphous aluminosilicate (precursor) and an alkaline activator. This material is a good alternative to the development of more environmental friendly binders, as well as the opportunity to valorize industrial wastes. These materials also show some technical advantages, including high compressive strength at early times of curing, low permeability and higher chemical stability under certain condition of exposure. As precursors, aluminosilicates from industrial wastes such as fly ash (FA), granulated blast furnace slag (GBFS) and/or calcined clays such as metakaolin (MK) are typically used. As activators, the most commonly used are hydroxides and soluble silicates. Therefore, the search of novel aluminosilicates sources from industrial wastes locally available in large volumes could facilitate the adoption of geopolymers by the construction industry. This study assessed the production of different geopolymer binders using as precursors calcined kaolin sludge (CKS) from the Brazilian mining industry and a bottom ash (BA) generated during coal combustion. An alternative alkali activator produced by the dissolution of rice husk ash (RHA) was also evaluated, in order to optimize the environmental benefits of these materials. The precursors were activated individually and also blended using sodium hydroxide, commercial sodium silicate and alternative sodium silicate as activators. The geopolymers were produced based on literature review. The reaction products formed upon alkali activation were evaluated using different characterization techniques, including isothermal calorimetry, X-ray diffractometry, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis coupled with mass spectrometry. Complementary, the compressive strength of the geopolymer pastes produced was evaluated up to 90 days of curing. The micro and macro structural characterization results show that these waste are suitable precursors to produce geopolymer binders, with compressive strengths as high as 80 MPa after 7 days of curing. The content of soluble silicates plays an important role in the kinetic of geopolymerization, favoring a high compressive strength development. The use of an alternative alkali activator based it is a feasible alternative to produce more environmental friendly geopolymers with similar mechanical performance to that of geopolymers produced with traditional soluble silicates based on commercial sodium silicate solutions.

O caulim do Rio Capim na Amazônia Oriental se constitui num depósito importante para o Brasil, ocupando lugar de destaque na produção mundial desta matéria prima mineral. Os modelos estabelecem uma origem para a caulinita vinculada ao intemperismo em condições lateríticas (Paleogeno Inferior) a partir de um substrato formado por rochas sedimentares da Formação Ipixuna (Cretáceo Superior). No perfil, destacam-se em ordem de importância entre os compostos de ferro, a hematita e a goethita, minerais pouco estudados no caulim do Rio Capim. A partir dos fácies principais do caulim (fácies caulim macio na base e caulim duro no topo), foram separados e concentrados os minerais de interesse para estudos de detalhe, utilizando a difratometria de raios X (DRX) e a espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Entre os parâmetros determinados, obtiveram-se estimativas da dimensão, forma, área superficial e substituição isomórfica. A interpretação dos resultados evidencia o potencial de aplicação das informações na estimativa do comportamento destes minerais durante o processo de beneficiamento e para a discussão do modelo genético dos perfis de caulim. As goethitas e hematitas de ambos os fácies possuem propriedades muito semelhantes, reforçando o modelo que especula sobre uma origem comum para a fácies caulim macio e caulim duro do perfil. Entre as propriedades, destacam-se a elevada cristalinidade e a baixa participação do alumínio em sua composição, proporcionando a estes minerais um comportamento com resistência moderada a elevada nos processos de lixiviação ácida e a tendência de dissolução preferencial da hematita. O conjunto de características dos óxidos e oxihidróxidos de ferro são compatíveis com uma formação em ambientes hidromórficos, com baixa influência da matéria orgânica a partir de soluções com baixa atividade do ferro, moderadamente redutoras a fracamente ácidas. Dentro do modelo genético da formação do caulim, sua origem não está associada à zona de laterização do perfil, sendo compatível com um ambiente saprolítico e hidromórfico. As propriedades observadas permitem afirmar que os processos naturais que favoreceram a formação da caulinita na base do manto de alteração foram suficientemente longos e intensos para promover a retirada do ferro destas fácies num processo não dissociado no tempo. No modelo, o caulim é uma fácies da base do perfil formado abaixo do nível freático de um espesso perfil laterítico em condições moderadamente redutoras e ácidas com elevada atividade do Si e do Al, porém, com carência de Al disponível para a formação da hematita e da goethita. Neste ambiente, haveria uma lenta mobilização do Fe dentro do perfil sem a necessidade do estabelecimento de um evento excepcional com uma elevada atividade da matéria orgânica, como previsto em alguns modelos. / The Rio Capim Kaolin from the eastern Amazon is recognized as one of the largest deposits of Brazil with a quality and volume that place this area amongst the most important deposits in the world. Despite the importance and the significant amount of studies about kaolin, many questions remain unanswered and the genesis of this occurrence is not well understood. Perhaps, the consensus today is the acceptance of the Rio Capim kaolin origin to be related to a lateritic weathering process during the Early Paleogene, period with favorable geotectonic, duration and climatic conditions to originate a thick cover with the development of a complete weathering profile above a substrate composed by sedimentary rocks of the Ipixuna Formation (Cretaceous). The models consider kaolin to be a bottom facies of a thick lateritic profile, but nowadays the upper lateritic facies was destroyed (probably by erosion periods along the middle to upper Paleogene). The kaolin profile has two facies: the bottom one, which is called soft kaolin, and the upper, differentiated one forming the flint kaolin. Most controversial points are related to the way that the flint kaolin was formed and the mechanism in which the iron was mobilized from the kaolin profile as a whole. This study aims to get some insight about the Rio Capim kaolin development using some properties measured from the iron oxides and oxyhydroxides. The iron and titanium minerals from the kaolin represent the most important contaminants, and a large effort is made by the industry to eliminate their influence but, despite this negative reputation, those minerals also represent a source of valuable information about the environmental conditions of the profile. Among them, hematite is the most widespread in the entire kaolin profile, followed by goethite, whose importance increases in the direction of the flint kaolin facies. Representative samples of kaolin facies were selected from the kaolin profile and submitted to an approach that allowed concentrating the iron minerals and eliminating the influence of kaolinite. Using X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR), a set of properties of the hematite and goethite were determined, including median crystal dimensions, shapes, specific surface area and mineral composition by estimating the isomorphous replacement of iron (Fe) by aluminum (Al). The results show that hematites and goethites do not have enough differences in their properties to support a genesis model with radical changes in their conditions . In terms of behavior to acid leaching, the observed variations were important to predict differences in the rate of mineral dissolution and possibilities of preferential dissolution of hematite in relation to goethite, promoting the increase of the yellow component with the leaching. Both hematite and goethite have high crystallinity and the isomorphous replacement of Fe by Al is low. Comparing the properties observed in synthetic and natural environments, the hematite and goethite from the Rio Capim kaolin profile have characteristics that relate these minerals to a formation environment in hydromorphic conditions where the influence of organic matter was low, with low iron activity, weakly reduced and acidic conditions. These conditions are found in a saprolitic domain in accordance with the bottom facies of a thick laterite profile. Despite agreeing with a laterite model, differences make it difficult to explain iron depletion by organic matter only (Pirabas Event) and the origin of flint kaolin facies by a subsequent and superimposed laterite period. With the hematite and goethite properties found in this study, it is possible to propose that the Rio Capim kaolin is the bottom facies of a laterite profile formed in the zone permanently below the water table. Contrasting with the upper laterite portion of the profile, the bottom zone is in hydromorphic conditions and allowed the fixation of Al and Si to form kaolinite by primary feldspar and mica minerals of the Ipixuna Formation. This environment promotes the slow depletion of iron without the need of an exceptional accumulation of organic matter. The flint kaolin facies was formed in the same period of the soft kaolin facies and the observed differences in the kaolinite morphology are only related to changes caused by the location of this facies in the intermediate zone characterized by the water table fluctuation, but again without the need of subsequent superimposed lateritic processes.

Orientador: Maria Aparecida Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T22:58:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_FabianodoValede_M.pdf: 3561550 bytes, checksum: f3b4f61836648dece8c995dd128d26c3 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O conhecimento das propriedades fisicas dos materiais é de fundamental importância na caracterização de sólidos e de misturas de sólidos. As misturas de sólidos têm sido utilizadas cada dia mais em processos industriais, visando aprimorar as propriedades de interesse relativas a um material, como capacidade de adsorção e tempo de secagem. Este trabalho visa determinar varias propriedades físicas de dois sólidos, o Caulim e a Zeólita NaY, bem como a mistura destes dois sólidos, caracterizando estes materiais para que eles possam ser aplicados em processos industriais de uma forma mais eficiente. O objetivo do trabalho é apresentar equações que relacionem as propriedades dos materiais puros com as propriedades de suas respectivas misturas através das frações mássica e volumétrica das amostras. Desta forma, apenas a caracterização dos materiais puros seria suficiente para predizer as propriedades físicas de uma mistura binária ou de um sólido composto por três ou mais componentes. Outro objetivo do trabalho é apresentar valores confiáveis para que estes possam ser utilizados no estudo do transporte de massa no interior dos poros do material. Os aparelhos picnômetro de Hélio e porosímetro de Mercúrio foram utilizados na determinação das densidades real e bulk, e também na determinação da porosidade dos sólidos utilizados neste trabalho. A partir dos dados obtidos na porosimetria de Mercúrio e da equação de Wasburn, também foi possível a determinação das permeabilidades intrínseca e relativa das amostras. O método clássico de obtenção das isotermas de dessorção foi utilizado, onde os resultados foram aplicados nas equações de Kelvin e BET para a determinação da área superficial e da fração de microporos presente nas amostras. Finalmente, a distribuição de tamanho de partícula foi realizada para o Caulim e para a Zeólita Na Y através do Contador Coulter, para uma análise de como as partículas destes dois materiais se arranjam entre si. As equações propostas produziram curvas que estão de acordo com os resultados experimentais obtidos neste trabalho. Todas as propriedades fisicas puderam ser reproduzi das com as equações propostas, especialmente a área superficial especifica das partículas e a fração de microporos, onde a concordância com os resultados experimentais foi praticamente total / Abstract: The knowledge of the materials physical properties is specially important in the characterization of pure solids and mixtures. The solids mixtures have been used frequent1y in industriaI processes to improve the properties of interest of a material, as capacity of adsorption and drying time. This work aims to determine some physical properties of two solids, Kaolin and Zeolite Na Y, as well as of mixtures of these two solids. With this characterization, these materials wiIl be able to be applied in industrial processes with a better efficiency. The objective of the work is also to present equations that relate the properties of the pure materiais with the properties of their respective mixtures through the mass and volumetric fractions of the samples. In this way, only the characterization of the pure materials would be enough to predict the physical properties of a binary mixture or of a solid hold for three or more components. Another objective is to present reliable results so that these results can be used in the study of mass transport in the pores of materiais. The picnometer and mercury porosimeter had been used to determine the real and bulk densities, and also to determine the porosity of solids used in this work. From the data gotten in the porosimeter and using the equation of Washburn, the determination of the intrinsic and relative permeabilities of the samples was possible. The classic method to draw the desorption isotherms was used, where the results had been applied in the Kelvin and BET equations to determine the specific surface area and the fraction of micropores in the samples. Finally the particle size distribution was determined for the Kaolin and Zeolite Na Y with a Coulter Counter, for an analysis of how the particles of these two materials could be arranged between themselves. The derived equations had drawn curves that are in agreement with the experimental data gotten in this work. AlI the physical properties could be reproduced with the derived equations, especially the solid specific surface area and the fraction of micropores, where the agreement with the experimental results was practically total / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / A atividade de exploraÃÃo mineral à tida como uma das mais impactantes ao meio ambiente, devido à grande geraÃÃo de rejeitos ou resÃduos. A inserÃÃo dos resÃduos num ciclo produtivo representa uma alternativa de recuperaÃÃo desses materiais, que à interessante tanto no aspecto ambiental, como no econÃmico. Nesse sentido, a indÃstria cerÃmica vem demonstrando grande potencial para a reutilizaÃÃo de resÃduos inorgÃnicos. Dentre os produtos cerÃmicos, destaca-se o grÃs porcelanato, que à considerado um revestimento nobre, por sua baixa absorÃÃo dâÃgua (tipicamente abaixo de 0,5%), e por apresentar excelentes caracterÃsticas tÃcnicas, como as elevadas resistÃncias mecÃnica, ao risco e ao manchamento. O presente trabalho tem a finalidade de avaliar o potencial da co-utilizaÃÃo dos resÃduos de granito Rain Forest e do caulim, como matÃria-prima para fabricaÃÃo de revestimento cerÃmico de baixa absorÃÃo de Ãgua. Para isso, foi feita a caracterizaÃÃo das matÃrias-primas por fluorescÃncia de raios X(FRX), difraÃÃo de raios X (DRX) e anÃlise tÃrmica diferencial (DTA). Foram formuladas seis composiÃÃes acrescentando-se o resÃduo de caulim ao resÃduo de granito, em proporÃÃes de 0, 10, 20, 30, 40 e 50%. Foram confeccionados corpos de prova por prensagem e suas massas foram queimadas a 1175 0C, 1200 0C e 1225 0C. Em seguida determinaram-se as propriedades fÃsico-mecÃnicas tais como: retraÃÃo linear de queima, absorÃÃo de Ãgua, porosidade aparente, massa especÃfica aparente, tensÃo de ruptura à flexÃo em 3 pontos, microdureza e microscopia. Os resultados mostraram que a co-utilizaÃÃo dos resÃduos estudados pode ser considerada como matÃria-prima de grande potencial para a indÃstria de pisos e revestimentos do tipo porcelanato, onde a temperatura de 1225 0C possibilitou a co-utilizaÃÃo mÃxima dos resÃduos, assim, a amostra com 50% de cada resÃduo tornou-se compatÃvel com os valores mÃnimos exigidos pela NBR 13818 (1997) para o ensaio de absorÃÃo de Ãgua, retraÃÃo e densidade. / Mineral exploitation is regarded as one of the most impactful to the environment due to the great generation of wastes and residues. The insertion of residues in a production cycle is an alternative use for those materials, which is interesting both in terms of environmental and economical issues. Accordingly, the ceramic industry has demonstrated great potential for the use of inorganic waste. Among the ceramics, stoneware is considered a prime coat due to its low water absorption (typically bellow 0,5%) and by having excellent characteristic such as high strength, and high resistance to scratching and staining. This study aims to evaluate the potential of co-use of waste granite (Rain Forest) and the residue of kaolin, as raw material for the manufacture of ceramic tiles with low water absorption. The raw material was characterized by x-ray fluorescence (XRF), x-ray diffraction (XRD) and differential thermal analysis (DTA). Six compositions were formulated by adding the kaolin residue to the granite residue in proportions of 0, 10, 20, 30, 40 and 50% wt. Samples were made by pressing and then firing at 1175ÂC, 1200ÂC and 1225ÂC. Several properties such as firing linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, apparent specific gravity, three-point bend strength test, hardness and microscopy were determined. The results showed that co-use of the residues studied can provide a raw material of great potential for floor and wall covering tiles similar to porcelain. Sintering at the temperature of 1225 ÂC allowed maximum use of waste materials. Therefore, samples containing 50% of each residue sintered at that temperature yielded results compatible with the minimum values required by the NBR 13818 (1997) when tested for water absorption, shrinkage and density.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Essa dissertaÃÃo apresenta um mÃtodo de medir a tendÃncia de formaÃÃo de fissuras em corpos-de-prova circulares de 35 mm de diÃmetro em argila durante a secagem. Esses corpos-de-prova foram expostos a uma corrente de ar sob condiÃÃes de temperatura e umidade controladas. Dependendo das condiÃÃes de secagem uma fissura à produzida e sua extensÃo avaliada numa escala numÃrica. Cinco tipos de argila foram testadas no aparato de secagem montado no LaboratÃrio de CerÃmica do curso de Engenharia QuÃmica da UFC. TambÃm foram levantadas curvas de secagerm dessas amostras sob vÃrias condiÃÃes de temperatura e umidade e correlacionadas com dados de projeto de secadores industriais. As amostras Caulim e Sobral apresentaram similaridades na tendÃncia a fissura e as amostras Celene e Filito nÃo apresentaram nenhuma fissura sob as condiÃÃes de temperatura e umidade expostas. A amostra Taguà apresentou comportamento anÃmalo. O secador pode ser usado para testar a tendÃncia âa fissura em qualquer tipo de argila. O teste mostrou possuir reprodutibilidade apesar do comportamento anÃmalo de uma das amostras.

Em São Gabriel da Cachoeira, estado do Amazonas, foi estudado, por meio de uma toposse-quência, um sistema Latossolo-Espodossolo com caulim associado, desenvolvido a partir de rochas granito gnáissicas do embasamento cristalino. Na topossequência, de montante para jusante, foram descritos e amostrados quatro perfis de solo: Espodossolo Humilúvico (P1) no topo, dois Latossolos Amarelos (P2 e P3) na meia encosta e Gleissolo Háplico (P4) na base. Os objetivos principais foram estudar o funcionamento desse sistema de transformação a par-tir de sua caracterização morfológica, química, física e mineralógica e obter informações so-bre as características cristalográficas das caulinitas a partir do estudo do grau de ordem estru-tural. A caracterização e gênese dos solos e do caulim foram estudadas por curva de retenção de água no solo, difração de raios-X, análise térmica diferencial e gravimétrica, espectrosco-pia por reflectância difusa, análise química total e análises microscópicas. A ordem estrutural das caulinitas foi avaliada a partir dos cálculos dos índices de Hinckley (IH), Stoch (IK), Apa-ricio-Galán-Ferrell (IAGF), Liètard (R2), Amigó (001 e 002), Hughes-Brown (IHB) e Plan-çon-Zacharie (IPZ) e das temperaturas de desidroxilação da caulinita e nucleação da mulita. Esses estudos permitiram concluir que: (i) o sistema de solos na topossequência está em fun-cionamento e levando à formação dos Espodossolos em detrimento da cobertura laterítica, provocando modificações na cobertura vegetal com a campinarana substituindo a floresta; (ii) o sistema Latossolo-Espodossolo, influenciado pela elevada acidez das soluções e hidromorfi-a, é caracterizado, no P1, pela decomposição da matéria orgânica, dissolução dos minerais mais alteráveis (ação dos ácidos orgânicos), acúmulo residual do quartzo nos horizontes su-perficiais, álbicos e espódicos e pela translocação do alumínio e do ferro na forma de comple-xos orgânicos para os horizontes espódicos, onde se acumulam, influenciados pela elevação e rebaixamento do nível dos aquíferos suspensos, formando os horizontes espódicos Bh e Bhs. Nos perfis P2 e P3, apesar de pertencerem à mesma classe de solos (Latossolo Amarelo), o P2 sofre maior influência das soluções ácidas do que o P3, a exemplo do P1. Nestes perfis (P1, P2 e P3) a alternância de ambientes (redutor e oxidante) levou ao esbranquecimento do cau-lim desenvolvido na base. A gênese do P4 tem relação com a hidromorfia atuante na maior parte do ano, que promove a redução do ferro, além de não ser propício à formação de caulini-ta; (iii) os resultados da aplicação dos índices mostraram-se inconsistentes nos perfis P1, P2 e P4, provavelmente, em razão das condições mais agressivas do P1 e P2 e da hidromorfia do P4. O P3, o menos influenciado pela acidez das soluções, apresentou resultados consistentes; (iv) o índice de Plançon-Zacharie, em razão do maior número de parâmetros cristalográficos que utiliza, apresentou resultados que foram considerados consistentes em todos os perfis. Foram identificadas duas fases de caulinitas na maior parte dos horizontes estudados. Quando as condições de acidez são elevadas (P1 e P2), predominou a fase com caulinita de baixo or-denamento estrutural. Aonde o pH é mais elevado (perfil P3) a fase bem ordenada predomi-nou. Os resultados obtidos sugerem que os processos pedogenéticos atuantes na transforma-ção Latossolo-Espodossolo limitam a aplicação dos métodos de avaliação da ordem estrutural aqui empregados. / In São Gabriel da Cachoeira, Amazonas state, was studied by a topsequence, a system Oxisols to Spodosols with kaolin associated, developed from granitic-gneiss rocks of the crys-talline basement. In the topsequence, from upstream to downstream, were described and sam-pled four soil profiles: Spodosols (P1) at the top, two Oxisols Yellow (P2 e P3) on the hillside e Gleysols (P4) at the base. The main aims were to study the operation of this transforming system from their morphology characterization, chemical, physical and mineralogical and get information about the crystallographic characteristics of kaolinites from the study of degree of structural order. Characterization and genesis of soils and kaolin were studied by retention curve of water in the soil, x-ray diffraction, differential thermal and gravimetric analysis, dif-fuse reflectance spectroscopy, total chemical analysis and microscopic analysis. The structural order of kaolinite was evaluated from calculations of the Hinckley index (HI), Stoch (IK), Aparicio-Galán-Ferrell (IAGF) Liètard (R2), Amigó (001 and 002), Hughes-Brown (IHB) and Plançon-Zacharie (IPZ) and the temperatures of dehydroxylation of kaolinite and mullite nuc-leation. These study conclude that: (i) the soil system in topsequence is operating and leading to formation of Spodosols over lateritic coverage, causing changes in vegetation coverage with campinarana replacing the forest; (ii) the system Oxisols-Spodosols, influenced by the high acidity of the solutions and waterlogging, is characterized in P1, by decomposing organic matter, dissolution of minerals more changeable (action of organic acids), residual accumula-tion of quartz in surfaces horizons, albic and spodic and translocation of aluminum and iron in the form of organic complexes for the spodic horizons, where they accumulate, influenced by lifting and lowering of levels of the aquifer suspended, forming the spodic horizons Bh and Bhs. In the profiles P2 and P3, despite belonging to the same soil class (Oxisols Yellow), P2 is more influence by acid solutions than the P3, for exemple the P1. These profiles (P1, P2 and P3) interchange of environments (reducing and oxidizing) led to whitenning of kaolin developed at the base. The genesis of P4 is related to waterlogging active in the most part of the year, which promotes the reduction of iron, beyond not be conducive to the formation of kaolinite, (iii) the results of application of the indexes shown inconsistent in profiles P1, P2 and P4, probably because of more aggressive conditions of P1 and P2 and waterlogging of P4. P3, the least influenced by the solutions acidity, showed consistent results, (iv) the Plançon-Zacharie index, because of its calculation to be done detaileded, presented results to be consi-dered consistent in all profiles. We identified two kaolinites phases in most of horizons stu-died, where acidic conditions are high (P1 and P2) dominated the phase with low kaolinite structural order. Where the pH is slightly higher (profile P3), the orderly phase predominated. The results suggest that pedogenetic process active in transformation Oxisols-Spodosol limit the application of methods for structural order used here.