Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T21:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_JoseCarlosdosSantos_M.pdf: 4326893 bytes, checksum: 268a9b6c58d0f5ea36ffd65a86e69b2c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho utilizou-se a fusão em forno de feixe de elétrons para a purificação de silício grau metalúrgico (Si-GM). Essa técnica de purificação foi iniciada no Departamento de Engenharia de Materiais em 1994 obtendo-se ótimos resultados. Partindo-se de Si-GM lixiviado com 99,97%, conseguiu-se 99,999% de pureza. Baseando-se nesses resultados, procurou-se melhorar o grau de pureza. Para isso, partindo-se de Si-GM lixiviado, na forma de pó com 99,91 % de pureza, utilizou-se de dois modos diferentes de fusão: o processo estático e a fusão com alimentação lateral (processo dinâmico) bem como um número maior de refusões sucessivas. Realizou-se também uma fusão, utilizando-se o processo estático, partindo-se de Si GM na forma de pedra, com 99,88% em massa, sem o tratamento prévio de lixiviação ácida. As análises químicas demostraram que não houve grandes diferenças entre os processos estático e dinâmico pois os resultados finais foram bastante parecidos. Como o processo dinâmico é mais trabalhoso, com relação à preparação da barra a ser fundida, o processo estático passa a ser mais vantajoso e mais prático. Com relação ao processo estático apenas duas refusões seriam necessárias para atingir o limite de extração das impurezas. A fusão do Si-GM na forma de pedra demonstrou ser mais eficiente em termos de custo beneficio, pois elimina as etapas de moagem e lixiviação, bem como o corte e a soldagem necessários no processo dinâmico / Abstract: ln this work, Electron Beam Melting (EBM) was used to purify the leached Metallurgical-Grade Silicon (MG-Si). This purification technique was begun in the Material Engineering Department in 1994 with fine results. From the leached MG-Si (99,97% in mass) it was obtained purity of 99,999%. From the better results, the goal was to improve the purification leveI. So, ITom the powder leached MG-Si (99,91% in mass), it was used two different ways ofmelting: static and dynamic (lateral feed) processes, besides more number of successive re-melting. It was made another melting of MG-Si stone without previous leaching. The chemical analysis showed that there wasn't difference between static and dynamic processes, the final results of both processes were very similar. As the dynamic process is more laborious in preparing the bar to be melted, so the static process is more practical and advantageous. The static process needs only two re melting to get the extraction impurity limito The melting of stone MG-Si showed to be more efficient since it eliminates the grinding and leaching stages besides the cut and weld used in the dynamic process / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Wanilson Luiz Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campaner_VeridianaPolvani1981-_M.pdf: 789477 bytes, checksum: 2fc8ab44d662b02cf37a6481c9ac9f7d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este estudo foi desenvolvido em área de mineração de carvão, na região de Figueira (PR). A primeira parte deste trabalho investigou processos físico-químicos da drenagem ácida antes e após o tratamento com CaO e sua evolução em drenagem natural em área com presença de rochas calcárias. Os resultados mostraram um incremento no pH da drenagem ácida após o tratamento (de 3,2 para 4,6) e redução nas concentrações dos constituintes analisados. A evolução deste efluente ácido na rede de drenagem local resultou em um novo sistema físico-químico, inicialmente com pH 6,4 e menores níveis de Eh e dos constituintes químicos, em especial para SO4 2¯ (1578 mg L¯1), Al (0,07 mg L¯1), Fe (17,8 mg L¯1) e Mn (2,48 mg L¯1). Entretanto, as concentrações destes constituintes foram ainda menores nesta drenagem com incremento do pH para 10,8, exceto para Al. O incremento na concentração de Al (de 0,07 mg L¯1 para 0,63 mg L¯1) é atribuído à lixiviação de minerais silicáticos sob condições alcalinas, as quais favoreceram a solubilização do metal. Este aumento do pH pode ser conseqüência de rochas calcárias da região que se encontram a partir de 10,5 m de profundidade. Águas subterrâneas que alimentam a drenagem local devem contribuir com o incremento das concentrações de HCO3¯ até que as condições de equilíbrio do sistema carbonático sejam rompidas com o excesso de CO3 2¯, aumentando o pH para 10,8. Neste ponto ocorreram condições físico-químicas favoráveis para a remoção de Mn, um dos problemas encontrados em processos de neutralização de drenagem ácida. A segunda parte deste trabalho avaliou as características geoquímicas de drenagens ácidas desta região e seus impactos em águas e em sedimentos de corrente. Os resultados mostraram que as drenagens ácidas são geradas tanto em galerias de extração do minério como em depósitos de rejeito, com pH entre 3,2 e 4,1. Estas últimas drenagens apresentaram as maiores concentrações dos elementos investigados, com destaque para o As (0,25 mg L¯1 a 0,68 mg L¯1). O impacto destas soluções ácidas nos rios da área foi pouco significativo. As concentrações de SO4 2¯, Al, Cd, Co, Fe, Mn, Ni e Zn (nas proximidades de minas ativas) e SO4 2¯, Al, Cd, Fe, Mn e Zn (nas proximidades de depósitos de rejeito e minas desativadas) excederam levemente os padrões brasileiros de qualidade para águas superficiais. As águas subterrâneas de poços de monitoramento das atividades mineiras apresentaram o mesmo intervalo de pH e concentrações químicas semelhantes aqueles das drenagens ácidas, revelando o seu comprometimento. Entretanto, as amostras de águas subterrânea e fluvial de abastecimento público municipal revelaram pH entre 7,2 e 7,5 e baixas concentrações dos componentes analisados. A geoquímica de sedimentos de corrente mostrou maiores fatores de enriquecimento para As, Cd, Mn, Ni e Zn, e foram restritos aos locais mais róximos das fontes geradoras de drenagens ácidas. Neste caso, os processos de sedimentação ocorreram em zonas de mistura das soluções ácidas com águas fluviais, as quais contribuíram para a neutralização da acidez e a conseqüente precipitação das espécies químicas / Abstract: This study was developed in coal mining area, region of Figueira (PR). The first part of this study searched physico-chemical processes of the acid mine drainage before and after the neutralization with CaO and the evolution of these acid waters in natural stream in area with presence of carbonatic rocks. The results showed an increasing in pH of acid mine drainage after the treatment (from 3.2 to 4.6) and a reduction in concentrations of analyzed constituents. The evolution of these acid waters within the tributary stream resulted in new physicochemical system, initially with pH 6.4 and lower levels of Eh and of chemical constituents, particularly SO4 2¯ (1578 mg L¯1), Al (0.07 mg L¯1), Fe (17.8 mg L¯1) and Mn (2.48 mg L¯1). However, the concentrations of these constituents were lower in natural stream with increment of pH to 10.8, except Al. Aluminum increasing concentration (from 0.07 mg L¯1 to 0.63 mg L¯1) during this evolution seems to be related to an input of Al-enriched waters due the leaching of silicate minerals in alkaline conditions. This increasing in pH can be resulted from local bedrock that contains limestone from 10.5 meters depth. Groundwater input to the natural stream contributes to the increase in HCO3¯ concentrations until the conditions of carbonate system equilibrium are broken with the excess CO3 2¯, increasing the water pH to 10.8. In this point, favorable conditions happened to the removal of Mn, a problem found in neutralization process of acid drainage. The second part of this work evaluated the geochemistry characteristics of acid drainage in this region, and the impacts in waters and surface sediments. The results showed that the acid drainage is generate as much in coal extraction gallerias as in tailing deposits, with pH from 3.2 to 4.1. These last drainages showed the higher concentrations of analyzed elements, especially As (from 0.25 mg L¯1 to 0.68 mg L¯1). The impact of these acid solutions to the rivers in the area had little meaning. The concentrations of SO4 2¯, Al, Cd, Co, Fe, Mn, Ni and Zn (near to the active mines) and SO4 2¯, Al, Cd, Fe, Mn and Zn (near the tailing deposits and abandoned mines) exceeded the Brazilian quality standards to stream waters. Groundwater monitoring wells from the active mines showed the same interval of pH and chemical concentrations were similar to those of acid drainages, which represented significant impacts. However, the stream water and groundwater samples of municipal public provision revealed pH from 7.2 to 7.5 and low concentrations of analyzed components. The geochemistry of stream sediments showed higher enrichment factors to As, Cd, Mn, Ni e Zn, and were restrict to the nearest places of acid drainages generation source. In this case, the sedimentation processes happened in the mixing zone of the acid solutions with stream waters, which caused the neutralization of acidity and the precipitation of the chemical species / Mestrado / Geologia e Recursos Naturais / Mestre em Geociências