Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / A lama vermelha (LV), resíduo da indústria de beneficiamento do alumino, é gerada a partir do refino da bauxita para produção de alumina (Al2O3) através do processo Bayer. A geração mundial é de aproximadamente 100 milhões de toneladas por ano. O Brasil contribui com aproximadamente 10% deste montante. Apesar de a literatura indicar alguns possíveis usos, o material continua sendo depositado em aterros sem nenhuma finalidade industrial. O uso como material pozolânico tem sido apontado como uma importante forma de aproveitamento deste material. Entretanto a alcalinidade disponível limita sua aplicação de modo mais generalizado. O objetivo deste trabalho foi reduzir o teor de alcalinidade disponível na lama vermelha calcinada em composição com argila para viabilizar tecnicamente o uso como material suplementar em cimento Portland para aplicações estruturais. Uma amostra de lama vermelha foi obtida da empresa Alunorte S.A., maior refinaria de alumina do mundo, localizada no estado do Pará. A amostra de argila utilizada é oriunda da escavação da bacia de contenção da própria lama vermelha. Empregou-se cimento Portland tipo CPV - ARI. Os materiais foram caracterizados através dos ensaios de distribuição de tamanho de partículas, determinação da análise química por espectrometria de fluorescência de raios X e difração de raios X. A lama vermelha e a argila foram dosadas, homogeneizadas e pelotizadas em disco pelotizador de 60 mm. Preparou-se 3 misturas 100% LV, 85%-15% LV-AD, 70%-30% LV-AD. Calcinou-se em forno rotativo contínuo a 1200 oC por 78 min. O material calcinado foi moído em moinho planetário em dois diferentes tempos de moagem. Caracterizou-se a atividade pozolânica de acordo com a NBR 5272 (1992) e a alcalinidade disponível pelo método previsto na norma NM 25: 2002. Os resultados obtidos permitem concluir que foi possível reduzir o teor de álcalis disponíveis abaixo dos limites estabelecidos por norma, atingindo valores de 1,2%, sendo, portanto <1,5%. O índice de atividade pozolânica é de 90%, estando acima dos 75% estabelecidos por norma.

Orientador: Maria Lúcia Pereira Antunes / Banca: José Antônio da Silva Souza / Banca: Nilson Cristino da Cruz / Resumo: A lama vermelha é um resíduo alcalino do processo Bayer, sendo descartada pela indústria e oferencendo riscos ambientais. Ela é rica em óxidos de Al, Ca, Si, Fe e Ti e por suas características tem sido estudada em diferentes áreas. Recentemente, alguns estudos apontaram seu uso como revestimento de metais. A oxidação eletrolítica assistida por plasma (PEO) vem se destacando por ser empregado industrialmente, uma vez que essa técnica permite o revestimento de paças de qualquer geometria, podendo revestir peças externa e internamente, além de não utilizar compostos nocivos ao meio ambiente. Assim, por suas propriedades, neste estudo a lama vermelha foi utilizada para a fabricação de revestimentos em liga de alumínio 5052 através de PEO, visando a proteção contra desgaste mecânico e também à valorização deste resíduo. O planejamento de experimentos seguiu o fatorial 2, onde foram variados os parâmetros de frequencia (200 e 300 Hz), tempo de deposição (10 e 20 minutos) e concentração da solução eletrolítica composta por lama vermelha (1 e 5 g/L). A voltagem foi mantida constante e com valor de 600 V para todas as deposições, o ciclo de trabalho foi de 60% também para todas as deposições. Reusos da solução também foram estudados. A lama vermelha foi analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Dispersão de Energia (MEV/EDS), Difratometria de Raios-X (DRX) e Espectroscopia no Infravermelho (FTIR). Os revestimentos foram analisados por MEV/EDS, DRX, FTIR, rugosidade, molhabilidade, energia de superfície, corrente parasita e ensaio de desgaste por pino-sobre-disco. A lama vermelha apresentou ser composta por C, O, Na, Al, Si, Ca, Ti, Fe, S e P, nas fases de rutilo, hematita, magnetita, goetita, gibbsita, quartzo, óxido de silício, alumina, caolinita, sodalita e calcita. Os revestimentos apresentaram O, Mg, Na, Al, Si, Ca, Ti, Fe, S e P. As fases de alumínio metálico, alumina... / Abstract: Red mud is an alkaline residue of Bayer process, discarded by industry, which can contaminate groundwater and surface water, beyond the risk of containment burst. It contains Al, Ca, Si, Fe and Ti oxides and for its characteristics has been studied in different areas. Recently, some studies have reported its use as a metal couting. Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) is an emerging tecnique highly employed in industry for external ans internal recovery, once this technique allows the recovery of any geometry and being no environmental harmful. Thus, for its characteristics, red mud was studied as 5052 aluminum alloy coating through the plasma electrolytic deposition technique, to protect against wear, and also to add value to this residue. The design of experiments followed the factorial 2, where the following parameters were varied: frequency (200 and 300 Hz), deposition time (10 and 20 minutes) and concentration of the electrolyte solution, composed of red mud (1 and 5 g/L). The voltage voltage was kept constant at 600 V for all depositions, the duty cycle was 60% for all depositions as well. Red mud was analyzed by Scanning Electron Microscopy and Spectroscopy Energy Dispersive (SEM/EDS), X-Ray Diffraction (XRD) and Infrared Spectroscopy (FTIR). This coating were analyzed by SEM/EDS, XRD, FTIR, roughness, wettability, surface energy, eddy current and wear testing with pin-on-disk. Red mud consists of C, O, Na, Al, Si, Ca, Ti, Fe, S and P, in rutile, hematite, magnetite, goethite, gibbsite, quartz, silicon oxide, alumina, kaolinite, sodalite and calcite phases. The coatings are composed of O, Mg, Na, Al, Si, Ca, Ti, Fe, S and P. The phases of metallic aluminum, allumina, iron, titanium, spinel and iron titanium were identified. Although, in two series, alpha alumina may have occurred. The FTIR analysis showed presence of Al-O, Si-O, Si-Al-O, O-H and Fe-O bondings. The coatings increased the roughness of the substrate, ranging from 0.33... / Mestre

A questão ambiental é um tema muito importante em nossos dias, é por isso que muitas empresas têm interesse em valorizar seus resíduos, seja para minimizar custos ou para vender um produto que pode ser usado como matéria-prima em outras indústrias. O estabelecimento de uma legislação mais rigorosa sobre o destino final dos resíduos sólidos tem sido acompanhado, de uma progressiva rejeição das disposições tradicionalmente aceitas. Por isso é necessário estudar novas alternativas para a disposição de resíduos industriais e pesquisar algumas aplicações para transformá-los em materiais com um valor agregado. Este trabalho tem como objetivo estudar a incorporação de dois resíduos em massas cerâmicas: lodo gerado no processo de tratamento de esgoto doméstico e lama vermelha (resíduo do processo Bayer de produção de alumina). Além desses resíduos foram empregadas umas argilas que são usadas na fabricação de materiais de cerâmica vermelha. Tanto os resíduos como as argilas tiveram sua composição mineralógica caracterizada por difração de raios X (DRX) e composição química por fluorescência de raios X (FRX). Esses resíduos foram misturados com argila e foram produzidas massas cerâmicas para avaliar seu desempenho nas propriedades fundamentais (resistência mecânica à flexão, densidade aparente, porosidade e absorção de água). Os corpos de prova foram conformados por prensagem uniaxial (25 MPa, 60×20×~4 mm³), e foram estudadas várias composições e duas temperaturas de queima (950°C e 1050°C), temperaturas usuais de queima em produtos de Cerâmica Vermelha. Alguns dos resultados obtidos cumprem com os parâmetros exigidos para a fabricação de diferentes tipos de produtos cerâmicos como tijolos, telhas e revestimentos cerâmicos. / Nowadays the environmental protection is an important matter. For that reason many companies are concerned about giving value to their residues, either to minimize operation costs or to sell raw material to other industries. With more restrictive legislation about wastes management, the traditional disposals are being rejected. Therefore, it is necessary to study new alternatives of final disposal and research new applications to transform industrial wastes into added-value products. This work aims to study the incorporation of two industrial wastes in ceramic materials; sewage sludge from a municipal wastewater treatment plant and red mud (a by-product of the Bayer process to produce alumina). In addition to those residues, it was used two local clays that are usually incorporated in ceramic bricks. Both residues as well as the clay were characterized by X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF). The residues and the clay were mixed, and prismatic probes were conformed to evaluate their technological properties (bending resistance, bulk density, porosity and water absorption). The ceramic probes were pressed uniaxially (25 MPa, 60×20×~4 mm³) and two temperatures (950°C and 1050°C), normally used in traditional ceramic industry, were studied. Some of the results fulfill the required parameters for the fabrication of different kinds of ceramic products as bricks, roof tiles and floor tiles.

Neste trabalho, vidros contendo um resíduo industrial denominado lama vermelha, foram desenvolvidos e caracterizados. Foi utilizada a quantidade mínima de 60% em massa de lama vermelha na produção dos vidros para promover a utilização desse resíduo. De acordo com os resultados de difração de raios X obtidos, observa-se que é possível produzir materiais a partir da lama vermelha com fases amorfas consideráveis, embora fases cristalinas referentes ao Fe originário do resíduo estejam presentes. O material denominado 60L40S, o qual possui 60% em massa de lama vermelha na sua composição nominal, apresentou as melhores propriedades dentre as composições estudadas, porém apresentou também alta temperatura de fusão. Ajustes na composição desse material foram realizados buscando diminuir essa temperatura. Os resultados mostram que os ajustes foram satisfatórios no desempenho de diminuir a temperatura de fusão, porém perdas na propriedade química desse material foram observadas. Elementos comumente encontrados na composição química de rejeitos nucleares foram adicionados aos vidros produzidos neste trabalho visando estudar os efeitos dessa adição nas propriedades químicas e térmicas desses materiais. Foi observado que é possível adicionar até 15% em massa de elementos simuladores aos materiais produzidos e essa adição promove a diminuição da temperatura de fusão. Acima de 15% em massa os elementos adicionados se precipitam na estrutura do material. Foi observado que, embora haja perdas na durabilidade química do material 60L40S após a adição dos elementos simuladores, esse material, quando em contato com água, mantém os elementos simuladores confinados em sua estrutura. Esse resultado é promissor, pois sugere que o material 60L40S é capaz de imobilizar em sua estrutura elementos provenientes de rejeitos nucleares. / Glasses based on red mud, a residual material from bauxite processing, were developed and characterized in this work. In order to promote its use, a minimum 60 wt% of red mud was used in the production of the glasses. According to XRD results, materials containing considerable amorphous phases were produced when using red mud as raw material. These amorphous phases were observed even though crystalline phases associated to Fe coming from the red mud itself were present. The material denominated 60L40S, which has a nominal composition of 60 wt% red mud showed the best properties comparing with the others compositions studied. However, these materials presented a high melting temperature. Changes in the composition of this material were made with the objective of lowering this temperature. Results indicated that the changes made to the material were successful in the reduction of the melting temperature. However, a reduction in the chemical properties of the resulting material was observed. Elements usually found in the chemical composition of nuclear wastes were added to the glasses produced. It was done with the objective of determining the effect of these elements on the chemical and physical properties of the red mud based glasses obtained. It was found that it was possible to add up to 15 wt% of these elements to the materials produced. The addition of these simulants materials promoted a reduction in the melting temperature of the resulting material. Above 15 wt%, the added elements precipitate in the structure of the resulting material. Even though the reduction in the chemical durability of the 60L40S material when simulant elements were added, it was observed that this material contained the simulant elements confined in its structure when in contact with water. This is a promising result, since it indicates that the 60L40S has the potential to immobilize elements from nuclear wastes.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-16T18:00:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EfeitoAdicaoLama.pdf: 11484643 bytes, checksum: 3e0e05b119e5082fb85590c38131ce36 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-23T14:54:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EfeitoAdicaoLama.pdf: 11484643 bytes, checksum: 3e0e05b119e5082fb85590c38131ce36 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-23T14:54:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EfeitoAdicaoLama.pdf: 11484643 bytes, checksum: 3e0e05b119e5082fb85590c38131ce36 (MD5) Previous issue date: 2013-06 / INPAR Industrial Ltda / Atualmente, devido à necessidade crescente de materiais de bom desempenho mecânico e devido questões ambientais, busca-se cada vez mais a substituição de fibras sintéticas usadas em compósitos (como a fibra de vidro) por fibras naturais. Uma fibra natural que já vem sendo utilizada pela indústria automobilística é a fibra de Curauá (Ananas erectifolius) e apresenta excelente resistência à tração. Na expectativa de melhorar certas propriedades dos compósitos e de reduzir a quantidade de resina, e desse modo o custo, busca-se também o uso de cargas incorporadas à matriz dos compósitos. Em trabalhos recentes têm-se estudado a lama vermelha (resíduo da indústria da bauxita) como carga devido sua alta disponibilidade e baixo custo, além de ser uma resíduo potencialmente perigoso para o ambiente. O objetivo desse trabalho foi analisar os efeitos da adição de lama vermelha em compósitos de poliéster reforçados com fibras naturais de Curauá (Ananas erectifolius). Os resultados mostraram que a utilização da lama vermelha como carga em proporções volumétricas maiores ou iguais a 20% e fibra de curauá em fração volumétrica de 5% provocou um efeito de reforço significativo. / Nowadays, due to the increasing need for good mechanical performance and due to the environmental issues, researchers have tried to replace synthetic fibers used in composites (such as glass fiber) for natural fibers. A natural fiber that has already been used in the automobile industry is the curaua fiber (Ananas erectifolius) which shows excellent tensile strength. Expecting to enhance some properties of the composites and to minimize the usage of resin, and this way minimize costs, it has been researched the utilization of fillers incorporated to composites matrices. In recent papers, it has been studied the utilization of red mud (waste of the bauxite industry) as filler due to the great availability, low cost and for being potentially dangerous to the environment. The objective of this work was to evaluate effects of red mud addition on the mechanical properties of Curaua fiber (Ananas erectifolius) reinforced composites. The results showed that the using of red mud as filler in volume fractions equal or higher than 20% and Curaua fiber in volume fraction of 5% was improved significantly the reinforcing effect.

Nesse trabalho, catalisadores baseados em carvão de PET (poli (tereftalato de etileno)) e lama vermelha foram sintetizados a partir dos resíduos de PET em pó, gerado na reciclagem de garrafas PET, e lama vermelha (LV), importante resíduo da produção de alumínio pelo processo Bayer. Esses resíduos foram mecanicamente misturados na mesma quantidade de massa, submetidos pirólise (300°C) em forno tubular sob atmosfera inerte (N2) e ativadas em forno tubular em diferentes tempos (2 e 5 h) e temperaturas (800 e 900oC), usando ativação física de CO2. Os materiais foram caracterizados utilizando diferentes técnicas físico-químicas e avaliados quanto a capacidade de remoção de azul de metileno e paracetamol via processo Fenton heterogêneo empregando-se H2O2 como oxidante. Análise Termogravimétrica (TG) indicou maior perda de massa, cerca de 40%, para o material sem ativação (PET-LV), 6% para os ativados a 800°C (PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h) e 1% para o ativado a 900°C (PET-LV 900/5h). A maior perda para o PET-LV está relacionada com a decomposição de material carbonáceo proveniente do PET e as perdas de 6% podem estar relacionada a decomposição de carbonatos de ferro, formados durante a ativação física com CO2. Os difratogramas de raios X (DRX) mostraram que os materiais são formados por uma mistura complexa de fases cristalinas, como gibbsita (Al(OH)3), hematita (-Fe2O3), magnetita (Fe3O4) e/ou maghemita (γ-Fe2O3) e Siderita (FeCO3). A ativação do compósito PET/LV com CO2 em diferentes tempos e temperaturas, alterou a área específica e a reatividade dos materiais. Os materiais apresentaram áreas de 84, 114, 78 e 8 m2g-1 para PET-LV, PET-LV 800/2h, PET-LV 900/5h e PET-LV 900/5h, respectivamente. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que houve alteração na morfologia dos materiais após ativação física com CO2 em diferentes condições. O PET-LV apresentou forma irregular e superfície rugosa, os materiais PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h apresentaram formas irregulares e aspecto esponjoso e o PET-LV 900/5h apresentou morfologia de um aglomerado de partículas de diferentes formas e tamanhos. As análises das características magnéticas indicam que todos os materiais apresentam fases de ferro magnéticas, possivelmente magnetita e/ou maghemita. A espectroscopia Mössbauer indicou a presença de Fe3+ no PET-LV, além de Fe3+ e Fe2+ para os materiais PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h, sendo Fe2+ espécies mais ativas no processo de oxidação. O espectro Mössbauer para o PET-LV 900/5h sugere um aumento no tamanho dos cristalitos das fases de ferro presentes. As análises de pH confirmaram que o processo de síntese dos catalisadores foi capaz de diminuir a basicidade da lama vermelha e o teste de estabilidade revelou que a atividade do material PET-LV 800/5h diminui gradualmente até o quarto ciclo de uso, sendo necessário a reativação do material. Os testes catalíticos para remoção de paracetamol mostraram que os catalisadores PET-LV e PET-LV 900/5h apresentaram remoção de paracetamol semelhante (cerca de 18%, apor 30 min de reação), e os materiais PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h removeram maior quantidade de paracetamol (26 e 40%, respectivamente), possivelmente pela presença de Fe2+. O PET-LV 800/2h foi ainda submetido a teste de adsorção no qual foram removidos 16% da solução de paracetamol, assim, confirmamos a contribuição dos mecanismos combinados de adsorção e oxidação via processo Fenton heterogêneo. Pode-se concluir então, que a utilização dos resíduos de PET e lama vermelha para a produção de catalisadores pode ser uma alternativa promissora do ponto de vista ambiental, uma vez que utiliza resíduos sólidos gerados em grande quantidade na indústria como precursores da produção de catalisadores que podem ser empregados no tratamento de efluentes líquidos. / In this work were studied catalysts based on PET (poly (ethylene terephthalate)) powder, generated through the recycling of bottles, and red mud (RM), an important residue of aluminum production by the Bayer process. These residues were mechanically mixed at the same weight proportion followed by a controlled thermal treatment in tubular furnace at 300°C for 1 h under N2 and then activated using CO2 physical activation at different times (2 and 5 h) and temperatures (800 and 900°C). The materials were characterized using different physicochemical techniques and evaluated for paracetamol removal from water by Fenton heterogeneous-type process using hydrogen peroxide as the oxidant. The Thermogravimetric Analysis (TGA) indicated highest loss of weight, about 40% for the material non-activated (PET-LV), 6% for the activate at 800°C (PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h) and 1% for activated at 900°C (PET-LV 900/5h). In the case of PET-LV, the highest loss weight is related to decomposition of carbonaceous materials from PET, and the weight loss of 6% is possibly to the decomposition of iron carbonates, formed during CO2 physical activation. The X-ray Diffraction (XRD) analysis revealed that the catalyst are formed by a complex mixture of crystalline phases, such as gibbsite (Al(OH)3), hematite (-Fe2O3), magnetite (Fe3O4) and/or maghemite (γ-Fe2O3) and Siderite (FeCO3). The CO2 activation at different times (2 and 5 h) and temperatures (800 and 900°C) of the PET/LV composites affected the surface areas and reactivity of the materials. The catalyst exhibit surface areas of 84, 114, 78 and 8 m2g-1 for PET-LV, PET-LV 800/2h, PET-LV 900/5h and PET-LV 900/5h, respectively. The Scanning Electron Microscopy (SEM) indicated that the materials morphology changed after the thermal treatment in different conditions CO2 activation. The Catalyst PET-LV presented irregular shape and rough surface with cavities whereas the PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h exhibit appearance of spongy-like along with cavities and the PET-LV 900/5h showed agglomerates of different shapes and sizes. The analysis of the magnetic properties indicates that all the catalysts present magnetic iron phases, possibly magnetite and/or maghemite. The Mössbauer Spectroscopy revealed the presence of Fe3+ in PET-LV catalyst. Fe3+ and Fe2+ in the PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h catalyst. The Mössbauer spectrum for PET-LV 900/5h catalyst suggests the increase in the size of the iron oxide crystallites. The pH analysis confirmed that synthesis process of catalyst was able to decrease the basicity of the red mud (possibly NaOH) and the stability test revealed that activity of PET-LV 800/5h catalyst gradually decreased until fourth cycle, leading to negligible catalytic activity. Catalytic tests for paracetamol removal showed PET-LV and PET-LV 900/5h catalyst presented similar drug removal (about 18%, after 30 min of reaction). The catalyst activated at 800°C (PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h) removed a higher amount of paracetamol (26 and 40%, respectively), possibly due to the presence of Fe2+. The adsorption test with PET-LV 800/2h presented 16% of paracetamol remove, thus confirming the contribution of the combined adsorption and oxidation process through Fenton-like heterogeneous process. It can be concluded that use of PET powder and red mud residues for catalyst production can be considered an environmental and promising alternative, since it uses solid residues generate in large amount in the industry as precursors for the catalyst production that can be applied for wastewater treatment.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-16T16:46:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoObtencaoBiocombustiveis.pdf: 2521294 bytes, checksum: 33f5275fcbb1a00d8bc6b74d9c5debe3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-10T13:40:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoObtencaoBiocombustiveis.pdf: 2521294 bytes, checksum: 33f5275fcbb1a00d8bc6b74d9c5debe3 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T13:40:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoObtencaoBiocombustiveis.pdf: 2521294 bytes, checksum: 33f5275fcbb1a00d8bc6b74d9c5debe3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho foi estudado o processo de destilação do produto líquido orgânico, obtido no craqueamento catalítico do óleo de palma (Elaeis guineensis, Jacq) bruto em escala piloto, empregando os catalisadores carbonato de sódio (Na2CO3) e a lama vermelha, variando o percentual de catalisador em 10% m/m e 15% m/m em relação à matéria prima utilizada, sendo fixada uma temperatura operacional de 450ºC, visando obter frações de biocombustíveis (bio-gasolina, bio-querosene e bio-óleo) semelhantes aos combustíveis derivados do petróleo. Os catalisadores foram submetidos a um pré-tratamento de desidratação durante 2 horas em uma estufa à 300ºC, posteriormente foram realizadas as análises de DRX, IR e TG. Quanto à matéria prima, foram realizadas análises físico-químicas, visando à caracterização do óleo de palma. Os produtos líquidos orgânicos (PLOs) obtidos foram submetidos a operações unitárias de separação, decantação e filtração simples em escala de bancada, para posteriormente serem realizadas análises físico-químicas e composicionais. Os PLOs foram destilados em uma coluna Vigreux de seis (06) estágios, e as frações condensadas foram coletadas de acordo com as faixas de destilação da gasolina (60ºC - 190ºC), querosene (190ºC - 235ºC) e diesel (235°C - 370ºC), para posteriormente serem caracterizadas. Verificou-se uma melhor eficiência para o catalisador carbonato de sódio a 15% m/m quanto a redução do índice de acidez, cerca de 1,7 mgKOH/g, assim como uma conversão mássica de 97% do óleo em PLO, notou-se também que, ao aumentar a quantidade de catalisador, isto favoreceu a obtenção de um produto final com uma melhor qualidade. A lama vermelha por outro lado, apresentou rendimentos de até 64% m/m e produtos com baixa acidez cerca de 62,90 mgKOH/g, comparando este resultado com dados encontrados na literatura. A partir dos resultados finais, verificou-se a eficiência dos catalisadores, no qual o catalisador carbonato de sódio forneceu produtos com baixa acidez e com boas características para uso como combustível. / In this paper the crude distillation process of the liquid organic product obtained in the catalytic cracking of oil palm (Elaeis guineensis, Jacq) was studied in pilot scale , using the sodium carbonate (Na2CO3) and red mud catalysts by varying the percentage of catalyst in 10% m/m and 15% m/m for the raw material used , an operating temperature of 450ºC in order to obtain fractions of biofuels (bio-gasoline, bio-kerosene and bio-oil) similar to fuels derived from being fixed oil. The catalysts were subjected to a dehydration pre-treatment for 2 hours in an oven at 300°C, subsequently the XRD, IR and TG were performed. Regarding raw materials, physical and chemical analysis, aiming to characterize palm oil were performed. The organic liquid products (PLOs) were subjected to unit operations of separation, decanting and simple filtration bench scale should then be performed physical-chemical and compositional analyzes. The temples were distilled in a Vigreux column six (06) stages, and the condensed fractions were collected according to the ranges of the distillation of gasoline (60ºC - 190ºC) , kerosene (190ºC - 235ºC ) and diesel (235°C - 370°C), later to be characterized. There was a better catalyst efficiency for sodium carbonate 15% w/w as reducing the acid value about 1.7 mgKOH/g , and a conversion of 97% by weight of the oil in PLO was noted also, by increasing the amount of catalyst that favors the obtaining of an end product with better quality. The red mud on the other hand, showed yields of up to 64% m/m products with a low acidity of about 62.90 mgKOH/g, comparing this result with literature data. Based on the final results verified the efficiency of catalysts, the catalyst which sodium carbonate gave products with low acidity and good characteristics for use as fuel.

A lama vermelha é o resíduo gerado pela Indústria do Alumínio. Assim como outros resíduos industriais apresenta características complexas com inúmeras dificuldades de manipulação, além de ser um material perigoso pela sua baixa granulometria e alcalinidade. É um resíduo com potencial poluidor alto, agravado pela forma de disposição vulnerável geralmente adotada, sendo esta a disposição do resíduo em lagoas projetadas para esta finalidade. O estudo e desenvolvimento de alternativas sustentáveis para a utilização da lama vermelha devidamente tratada como matérias-primas de outros processos são tendências importantes e necessárias no contexto mundial de preservação do meio ambiente. O objetivo deste estudo é compreender o comportamento da lama vermelha sob a influência de diferentes temperaturas de tratamento térmico. Baseados nos efeitos de redução de área e transformações de fases, característicos dos processos térmicos, adotou-se um foco de análise voltado para a redução pH e dos íons livres. A identificação dos pHs adequados de análise da concentração de íons solúveis foi feita com base nas curvas de mobilidade eletroforética e condutividade. Os resultados obtidos para as amostras calcinadas mostraram queda do pH inicial das dispersões e da concentração dos íons solubilizados. Esse efeito pode ser atribuído a redução de área e a incorporação de íons à estrutura, o que assegura ao resíduo menor reatividade. / Red mud is the waste generated by Aluminium Industry, like other industrial wastes, has complex features with several difficulties in handling, as well as being a hazardous material because of its low particle size, alkalinity and high amount generated. It is a waste with high pollution potential, compounded by the vulnerability of the disposition generally adopted, usually in lagoons designed for this purpose. The study and development of sustainable alternatives for the use of properly treated red mud, as raw material of other processes, are important tendencies and necessaries in the global context of environmental preservation. However, this work deals the thermal treatment as method to modify the characteristics of the waste, suggesting the reduction of alkalinity with the lower leaching of alkaline ions. This approach can be a discarding alternative most reliable and safe for the environment. The objective of this study is understand the red muds behavior using thermal treatment. Based on the reduction effects of the area and phase transformations characteristic of thermal process, the analysis was taken observing the reduction of free ions and pH. Identification of correct pH of analyse of soluble ions concentration was based at mobility electrophoretic and conductivity graphics. The results of calcined samples showed reduction of initial pH and the concentration of soluble ions. This effect could be assigned to the area reduction and ions incorporation at structure, which ensures the residue lower reactivity.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5513.pdf: 6669957 bytes, checksum: 9c1ffbe8118424982113968037eabd18 (MD5) Previous issue date: 2013-03-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / The modern society has an elevated and increasingly pattern of consumption, demanding a high industrial productivity and generating enormous residue volumes, resulting in a conduct that is becoming each time more unsustainable. The bauxite residue (BR), also known as red mud, is the residue of biggest generation by the aluminum industry, being stocked in large impermeable deposits, being this way the passive of the highest management cost for this industrial sector. Only in Brazil the minimum estimative of BR generation is of 10.7 million tons/year. Nevertheless, the BR, although alkaline, is composed by fine particles rich in iron, aluminum and silicon oxides, consisting therefore in a raw material of possible interests for many applications in traditional ceramics, mainly in civil construction. In this alternative, the use of BR, as a raw material, in the development of new sulfobelite cements for civil construction shows itself very attractive. These cements are characterized by the calcium sulfoaluminate phase (C4A3S), higher contents of belite (&#946;-C2S) and calcium ferrialuminate (C4AF), as well as the absence of alite (C3S). Due to this composition these cements have been showing economic-environmental, and possibly even technical, advantages over Portland cement. From their benefits, highlights a reduction of 30% to 62% on equivalent CO2 emissions, as for less limestone used, as well as, lower burning temperature, bringing also energy reduction in the process. The sulfobelite clinker was synthesized using the raw materials: limestone, commercial gypsum, BR and São Simão clay. Using expressive BR content, up to 11.2wt%; understanding the influence of Al2O3/Fe2O3 (A/F) ratio; and gypsum additions; for the synthesis of sulfobelite cements it was possible to develop satisfactory formulations. These sulfobelite cement formulations presented apparent porosity and mechanical strength equivalent to commercial Portland cement (CPII-Z32 and CPV-ARI), else than the formation of hydration products similar to a commercial calcium sulfoaluminato cement. / A sociedade moderna tem um elevado e crescente padrão de consumo, demandando alta produtividade industrial e gerando enormes volumes de resíduos, resultando em uma conduta que vêm se tornando cada vez mais insustentável. O resíduo de bauxita (RB), também conhecido por lama vermelha, é o resíduo da indústria do alumínio de maior geração que é estocado em grandes depósitos impermeáveis, tornando-se assim o passivo de gerenciamento mais caro para essa indústria. Somente no Brasil a estimativa mínima de geração do RB é de 10,7 milhões de toneladas/ano. Contudo, o RB, apesar de ser alcalino, é composto de finas partículas ricas em óxidos de ferro, alumínio e silício, constituindo assim uma matéria-prima possivelmente interessante para diversas aplicações em produtos cerâmicos tradicionais, sobretudo na construção civil. Dentro desta alternativa, o uso de RB, como matéria-prima, no desenvolvimento de novos cimentos sulfobelíticos para a construção civil se mostra bastante atrativo. Estes cimentos se caracterizam pela fase de sulfoaluminato de cálcio (C4A3S), maiores teores de belita (&#946;-C2S) e ferroaluminato de cálcio (C4AF), assim como a ausência de alita (C3S). Decorrente desta composição estes cimentos têm apresentado vantagens econômico-ambientais e possivelmente até técnicas, quando comparados ao cimento Portland. Dentre estes benefícios, destaca-se a redução de 30% a 62% na emissão de CO2-equivalente, tanto pelo menor uso de calcário como pela menor temperatura de queima, trazendo também economia energética ao processo. O clínquer sulfobelítico foi sintetizado empregando as matérias-primas: calcário calcítico, gesso comercial, RB e argila São Simão. Utilizando teores expressivos de RB, de até 11,2%-p; compreendendo a influência da relação Al2O3/Fe2O3 (A/F); e adições de gesso; para a síntese do cimento sulfobelítico, foi possível desenvolver formulações satisfatórias. Estas formulações de cimento sulfobelítico apresentaram, porosidade aparente e resistência mecânica equivalentes a cimentos Portland comerciais (CPII-Z32 e CPV-ARI), além da formação de produtos de hidratação semelhante ao um cimento de sulfoaluminato de cálcio comercial.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-01-13T10:28:09Z No. of bitstreams: 1 TeseVAAS.pdf: 21831878 bytes, checksum: f3bdf9f99a849830dbfd42f7d8038e5b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2017-01-17T13:19:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVAAS.pdf: 21831878 bytes, checksum: f3bdf9f99a849830dbfd42f7d8038e5b (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2017-01-17T13:19:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVAAS.pdf: 21831878 bytes, checksum: f3bdf9f99a849830dbfd42f7d8038e5b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-17T13:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVAAS.pdf: 21831878 bytes, checksum: f3bdf9f99a849830dbfd42f7d8038e5b (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Não recebi financiamento / Reinforced concrete structures built in coastal areas, such as electricity distribution poles, are constantly attacked by aggressive environmental agents. Rebar corrosion mechanism is a specific manifestation of electrochemical corrosion in an aqueous medium, thus the mechanism of corrosion of steel in concrete develops only in the presence of water or environment with high relative humidity (R.H.>60%). Chloride is known as one of the most aggressive environmental agents, causing rebar corrosion and consequent degradation of the concrete. Chlorides can reach the steel reinforcement through the pores network present in the concrete, if the device is close to marine atmosphere. The chloride content increases with time, and can attack the entire surface of the rebar, and may result in severe and dangerous corrosion velocity. Corrosion results in a decrease in rebar section and cracking of the concrete in parallel direction. The cracks occur because of corrosion products occupy more space than the original steel. In São Luis, concrete poles located on the coastal area has presented different types of pathology, mostly linked to performance of the chlorine ions. As a consequence, the life of these parts has reduced dramatically, generating maintenance costs. Therefore, this study intended to develop alternatives aimed at increasing the durability of reinforced concrete poles, by reducing the transfer of chlorides in their concrete cover, through variations in trace and concrete chemical composition, evaluating the influence of these parameters on its mechanical resistance. Therefore, many specimens were shaped with different compositions, using Type CPII E-32 Portland cement (compound slag) with water / cement ratio ranging between 0.4 and 0.5. Concrete mixtures containing silica fume (in order to reduce the capillary) and red mud additions (in order to protect the equipment by reducing the free chloride content) were also tested. Durability assessment of concrete was based on the results of its physical and mechanical characterization, on the electrical resistivity evaluation of concrete and rebar corrosion potential. Results show that silica fume and red mud addition reduces porosity and water absorption of concrete samples, as well increases mechanical strength, when compared to currently used concrete for poles manufacturing in São Luis. Additionally, it revealed a drastic reduction in rebar corrosivity when covered by concrete with these additions, tripling the life time of poles. / Estruturas de concreto armado construídas em regiões litorâneas, como postes de distribuição de energia elétrica, são, constantemente, atacadas por agentes ambientais agressivos. O mecanismo da corrosão da armadura é uma manifestação específica da corrosão eletroquímica em meio aquoso, daí o mecanismo da corrosão do aço, no concreto, só se desenvolver em presença de água ou ambiente com umidade relativa elevada (U.R. > 60%). O cloreto é conhecido como um dos mais agressivos dentre os agentes ambientais, causando, entre danos, corrosão da armadura de aço e consequente degradação do concreto. Os cloretos podem alcançar a armadura de aço através da rede de poros presente no concreto, caso o artefato esteja próximo a atmosfera marinha, tendo sua concentração aumentada em função do tempo, e pode atacar toda a superfície da armadura, podendo resultar em taxas de corrosão intensas e perigosas. A corrosão tem como consequência uma diminuição da seção de armadura e fissuração do concreto em direção paralela a esta, uma vez que os produtos da corrosão ocupam espaço maior que o aço original. Em São Luís, postes de concreto localizados na orla têm apresentado distintos tipos de patologia, em sua grande maioria ligadas a atuação dos íons cloro. Como consequencia, a vida útil destas peças tem reduzido drasticamente, gerando custos com manutenção. Por isso, o presente trabalho objetivou desenvolver alternativas visando incrementar a durabilidade de postes de concreto armado, com a redução da transferência de cloretos em seu cobrimento, variando o traço e a composição química do concreto, avaliando a influência destes parâmetros na resistência mecânica do material. Para tanto, foram moldados diversos corpos de prova (CPs), com diferentes composições, usando cimento Portland do tipo CPII-E 32 (composto com escória), com relação água/cimento variando entre 0,4 e 0,5. Traços de concreto contendo adições de sílica ativa (visando a redução da capilaridade) e de lama vermelha (no intuito de proteger a armadura pela redução do teor de cloretos livres) também foram testados. A avaliação do comportamento dos concretos se baseou em resultados de caracterização físico-mecânica do material, além da avaliação da resistividade elétrica do concreto e do potencial de corrosão da armadura. Os resultados obtidos mostram que a adição de sílica ativa e lama vermelha resultou na redução da porosidade e da absorção de água das amostras de concreto, bem como o incremento na resistência mecânica, quando comparados ao concreto utilizado atualmente na fabricação de postes em São Luís. Adicionalmente, evidenciou-se redução drástica na corrosibilidade de armaduras protegidas com concreto contendo estas adições, triplicando a vida útil das peças.