Orientador: Rafael Zadorosny / Banca: Agda Eunice de Souza Albas / Banca: Fabiano Colauto / Resumo: As rotas de síntese dos cupratos supercondutores buscam por melhorias em suas propriedades como a obtenção de fases únicas, grãos homogêneos e melhor conectados o que, consequentemente, interfere no aumento da capacidade de transporte de corrente elétrica. Neste trabalho foi estudada a síntese do óxido supercondutor do sistema Bi:Sr:Ca:Cu:O na fase 2212 (BSCCO-2212) que apresenta temperatura crítica em torno de 85 K. Para a síntese desse material, foi utilizada uma variação do método dos precursores poliméricos desenvolvido por Pechini e, em uma segunda rota, foi adicionada, a este método, uma etapa na qual se aplicou o método de hidrotermalização assistida por energia de micro-ondas. Neste último, o material é aquecido de dentro para fora e, devido à interação das micro-ondas com a solução, a temperatura do sistema aumenta rapidamente, influenciando diretamente na velocidade da síntese. Em contraste, no aquecimento convencional, o material é aquecido, primeiramente, na superfície e, só então, ocorre a transferência de calor para o interior do sistema. Os pós resultantes dos dois métodos de síntese ora descritos foram tratados termicamente e, então, prensados para se obter pastilhas. Na sequência, foram feitas caracterizações estruturais, elétricas e magnéticas no intuito de se estudar a influência de cada método sobre as propriedades dos materiais sintetizados. / Abstract: The synthesis routes of superconducting cuprates seek for the improvement of the proprieties of these materials such as the achievement of pure superconducting phases, homogeneity of the grains, better connectivity between the grains and the increase of the transport current. In this study we synthesized oxide superconductors of the Bi:Sr:Ca:Cu:O system focusing on the 2212 phase (BSCCO-2212) for which the Tc lies on around 85 K. For the productions of this material, it was used two synthesis routes. In one of them it was followed only the polymeric precursor method developed by Pechini and, in the second route, the Microwave-Assisted Hydrothermal method was associated with the Pechini one. For this method the heat of the material is from inside out, i.e., the temperature of the system is increased very fast and, consequently, the velocity of synthesis is increased. In conventional heat treatment the material is heated, firstly, at the surface and then the heat is transferred to the interior of the system. The powders of the materials, which were obtained from the described methods, were heat treated and thus, pressed. After that, structural, electrical and magnetic characterizations were carried out to study the influence of each synthesis method on the properties of the produced superconductors. / Mestre

Resumo: Foram preparados, pelo método dos precursores poliméricos, pós de Pb(Zr0,53Ti0,47)O3 (PZT) puro, dopado cálcio, ou com estrôncio ou com bário, amorfos e cristalinos. Os pós cristalinos foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, e medidas de área superficial. Os pós de PZT amorfo foram obtidos tratando termicamente nas temperaturas entre 250-300°C com intervalos de 10°C durante 20 horas, os cristalinos tratados termicamente a 700°C por 3h. A fotoluminescência foi observada, na temperatura ambiente, nos pós amorfos excitados num comprimento de onda de 488 nm. Os pós na forma cristalina foram compactados isostaticamente e sinterizados a 1100 oC / 3h para estudo da microestrutura e propriedades elétricas. Todas as amostras analisadas apresentaram altos valores de constante dielétrica (k) e constante piezoelétrica de carga (d33) mais alta que a do PZT puro. No sistema dopado com bário, observou-se diminuição no valor do fator de acoplamento planar (Kp) e no valor de d33, em função do aumento da concentração do dopante. No dopado com cálcio observou-se um aumento na polarização remanescente e diminuição do campo coercivo (Ec). Os valores de Kp e d33 foram os maiores obtidos. As micrografias mostraram que a adição de cálcio melhora a densificação e leva a uma distribuição homogênea de tamanho de grãos, e nos dopados com estrôncio, obteve-se valores de Kp inferiores ao do PZT puro, exceto para o PZT dopado com 0,4 mol % de estrôncio. / Abstract: Amorphous and crystalline powders of pure, calcium, strontium and barium-doped Pb(Zr0,53Ti0,47)O3 (PZT) were obtained by the polymeric precursor method. The crystalline powder was characterized by x-ray diffraction, infrared spectroscopy and surface area measurement. Amorphous powders were heat treated in the range of 250-300°C at different temperatures while the crystalline powder was thermal treated at 700°C for 3 hours. The photoluminescence behavior was observed in the amorphous powders with an exciting wavelength of 488 nm at room temperature. The crystalline PZT powders were isostatically pressed and sintered at 1100°C / 3h to study microstructure and electrical properties. All analyzed samples presented high dielectric constant (k) values and piezoelectric charge constant (d33) higher than pure PZT. For barium-doped PZT an increase in the dopant concentration leads to a decrease in the planar coupling factor (Kp) and d33 values. The addition of calcium on PZT improves densification and also leads to a homogeneous grainsize distribution. For calcium-doped PZT, one observed an increase in the remanent polarization and a decrease in the coercive field (Ec) with the increase in dopant concentration. The higher Kp and d33 values were observed for calcium-doped PZT. The Kp values for strontium-doped PZT are smaller when compared to pure PZT, except for the 0,4 mol % strontium doped PZT. / Orientador: Mario Cilense / Coorientador: Élson Longo / Banca: Carlos Oliveira Paiva Santos / Banca: Marian Rosaly Davolos / Banca: João Baptista Baldo / Banca: Ieda Lúcia Viana Rosa / Doutor

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Coorientador: Antônio de Pádua Lima Filho / Banca: Cláudio Kitano / Banca: João Antonio Pereira / Banca: Adriano Rogério Bruno Tech / Resumo: Um material compósito é constituído pela combinação de dois ou mais materiais, onde se procura sintetizar um novo material multifásico, e que abrigue as melhores características individuais de cada um de seus constituintes. Compósitos de polímeros (matriz) e ferroelétricos (inclusões) podem manifestar piezoeletricidade, ou seja, a produção de uma resposta elétrica devido a uma excitação mecânica, e vice-versa. Nesta tese o material polimérico usado para preparar os filmes ou lâminas de nanocompósitos é o PVDF, e, o material cerâmico é formado por nanopartículas de PZT. Ambos os materiais são dielétricos, porém, com características muito distintas (por exemplo, o PVDF tem aproximadamente 1/4 da densidade e 1/250 da constante dielétrica do PZT). O PZT é muito utilizado em transdutores, principalmente devido aos seus elevados coeficientes piezoelétricos, contudo, é quebradiço e sofre desgaste quando empregado na forma de filmes ou lâminas. Por outro lado, o PVDF é um polímero piezoelétrico que apresenta grande flexibilidade e excelentes resistências mecânica e química, porém, seus coeficientes piezoelétricos são apenas moderados. A fim de se aumentar a flexibilidade do PZT, mistura-se o pó cerâmico, na forma de nanopartículas, com o PVDF, também pulverizado. Na tese, evidencia-se que o compósito constituído por esta combinação cerâmica-polímero proporciona uma nova classe de materiais funcionais com grande potencial de aplicação, por terem combinadas a resistência e rigidez das cerâmicas, e, a elasticidade, flexibilidade, baixa densidade e elevada resistência a ruptura mecânica dos polímeros. O novo material tem grande resistência a choques mecânicos, flexibilidade, maleabilidade, e, principalmente, coeficientes piezoelétricos relativamente elevados. Amostras do compósito... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A composite material is constituted by the combination of two or more materials, which synthesizes a new multiphase material, and has the best individual characteristics of each of its constituents. Polymer composites (matrix) and ferroelectric (inclusions) can express piezoelectricity, i.e. the production of an electrical response due to a mechanical excitation, and vice versa. In this thesis the polymeric material used to prepare the films or slides of nanocomposites is the PVDF, and, ceramic material is formed by PZT nanoparticles. Both materials are dielectrics, however, with very different characteristics (for example, the PVDF is approximately 1/4 density and 1/250 relative permittivity from PZT). The PZT is widely used in transducers, mainly due to their high piezoelectric coefficients, however, is brittle and suffers wear and tear when employed in the form of films or slides. On the other hand, the PVDF is a piezoelectric polymer that offers great flexibility and excellent mechanical and chemical resistances, however, its piezoelectric coefficients are only moderate. In order to increase the flexibility of PZT, ceramic powder is mix, in the form of nanoparticles, with PVDF, also sprayed. In theory, it becomes evident that composite consisting of this ceramic- polymer combination delivers a new class of functional materials with great potential for application, because they combine the strength and rigidity of ceramics, and elasticity, flexibility, low density and high resistance to mechanical disruption of polymers. The new material has great resistance to mechanical shock, flexibility, suppleness, and, primarily, relatively high piezoelectric coefficients. PZT/PVDF composite samples were fabricated and characterized aiming to applications such as: piezoelectric actuators, acoustic emission detectors, and energy... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O tungstato de zircônio (a-ZrW2O8) exibe expansão térmica negativa e isotrópica em um amplo intervalo de temperatura. Em altas pressões este material se transforma em uma fase amorfa metaestável (a-ZrW2O8). A fase a-ZrW2O8 pode ser totalmente recuperada através de tratamentos térmicos com a fase amorfa a-ZrW2O8 em temperaturas acima de 600°C e pressão ambiente. A fase amorfa, em princípio, deve possuir expansão térmica positiva e, com a progressiva conversão para a fase a-ZrW2O8, deve ser possível a obtenção de amostras com expansão térmica sintonizável entre os valores característicos das fases amorfa e cristalina. Foi justamente este o problema científico abordado neste trabalho. Para tanto, amostras de a-ZrW2O8 foram preparadas a 7,7 GPa em uma câmara toroidal no Laboratório de Altas Pressões e Materiais Avançados do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Estas amostras foram submetidas a sucessivos tratamentos térmicos, em diferentes temperaturas. Medidas de difração de raios X foram realizadas para verificar a ocorrência da transição de fase (amorfa --> cristalina). O coeficiente de expansão térmica das amostras de ZrW2O8 foi determinado com o auxílio de um analisador termomecânico. Os resultados demonstraram a viabilidade da obtenção de compósitos cristalino-amorfo de ZrW2O8 com coeficiente de expansão térmica sintonizável entre 7,5 x 10-6°C-1 e -9 x 10-6°C-1. / Zirconium tungstate (a-ZrW2O8) exhibits isotropic negative thermal expansion over a wide range of temperature. Under high-pressures this material transforms to a metastable amorphous phase (a-ZrW2O8). a-ZrW2O8 can be fully recovered by annealing the amorphous phase at temperatures slightly above 600oC, at room pressure. The amorphous phase, in principle, should exhibit positive thermal expansion and, with the progressive recrystallization of the amorphous phase, it could be possible to obtain samples with tunable thermal expansion between the characteristic values of the amorphous and crystalline phases. It was exactly this possibility that was studied in this work. Samples of a-ZrW2O8 prepared at 7,7 GPa in a toroidal chamber in the Laboratório de Altas Pressões e Materiais Avançados at the Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, were submitted to successive heat treatments at different temperatures. X-ray diffraction measurements were performed in order to verify the occurrence of the phase transition (amorphous --> crystalline). The coefficient of thermal expansion of the samples of ZrW2O8 was determined using a thermomechanical analyzer. The results demonstrated the successful obtainment of crystalline-amorphous composites of ZrW2O8 with tunable thermal expansion coefficient between 7.5 x 10-6°C-1 and -9 x 10-6°C-1.

O tungstato de zircônio (ZrW2O8) é um material cerâmico, com simetria cúbica, preparado pela primeira vez há cerca de 50 anos por Graham et al. e apresenta uma série de propriedades não usuais, mais notadamente a contração isotrópica quando aquecido. O ZrW2O8 também sofre o fenômeno de amorfização induzida por altas pressões (entre 1,5 GPa e 2,0 GPa). A fase amorfa é retida mesmo após o alívio de pressão, o que é atribuído à formação de novas ligações W-O. A fase amorfa recristaliza de forma anômala, endotermicamente, quando aquecida a temperaturas superiores a 600 °C. Sofre ainda um interessante fenômeno de relaxação estrutural, exotérmico e contínuo acima da temperatura ambiente, que é evidenciado também por um aumento irreversível das dimensões da amostra quando aquecida. O fenômeno de relaxação pode ser entendido como resultado da quebra das novas ligações W-O formadas na amorfização. Neste trabalho foi montado um dispositivo de espectroscopia de ressonância de ultrassom, utilizado para acompanhar o efeito da relaxação estrutural da fase amorfa do tungstato zircônio sobre as constantes elásticas deste material. A fase amorfa do ZrW2O8 foi produzida a 7,7 GPa por 2 horas, à temperatura ambiente. A técnica de espectroscopia de ressonância de ultrassom (RUS, do inglês) foi usada por permitir, em um único ensaio, a determinação de todos os componentes do tensor de elasticidade. Para tanto foi montado um dispositivo automatizado de RUS, que possibilita a análise de pequenas amostras na forma de paralelepípedos, cilindros ou esferas. A evolução irreversível das constantes elásticas c11 e c12 durante a relaxação estrutural da fase amorfa do tungstato de zircônio foi feita mediante a obtenção de espectros RUS de amostras submetidas a tratamentos térmicos consecutivos até 640 °C. Os resultados obtidos demonstram uma dependência comum com a temperatura de tratamento térmico nos efeitos da relaxação estrutural sobre as constantes elásticas do tungstato de zircônio. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Zirconium tungstate (ZrW2O8) is a ceramic material, which exhibits cubic symmetry, first prepared some 50 years ago by Graham et al. and presents a series of unusual properties, most notably the isotropic contraction when heated. ZrW2O8 also undergoes amorphization induced by high pressures (between 1.5 GPa and 2.0 GPa). The amorphous phase is retained after pressure release, which is attributed to the formation of new W-O bonds. The amorphous phase recrystallizes abnormally, endothermically, when heated to temperatures above 600 °C. Before that, amorphous ZrW2O8 undergoes an interesting structural relaxation phenomenon, exothermic and continuous above ambient temperature, which is also evidenced by an irreversible increase of the sample dimensions after heated. The phenomenon of relaxation can be understood as a result of breaking up the new W-O bonds formed in the amorphization process. In this work, a device for ultrasonic resonance spectroscopy, was assembled and used to monitor the effect of the structural relaxation of amorphous zirconium tungstate on the elastic constants of this material. The amorphous phase of ZrW2O8 was produced at 7.7 GPa for 2 hours, at room temperature. The technique of resonant ultrasound spectroscopy (RUS) was used to allows, in a single experiment, the determination of all components of the elasticity tensor. For this purpose, a RUS device was automated, enabling the analysis of small samples in the form of parallelepipeds, cylinders or spheres. The irreversible evolution of the elastic constants c11 and c12 during structural relaxation of amorphous zirconium tungstate was followed by obtaining RUS spectra of samples subjected to successive heat treatments up to 640 °C. The results demonstrate a common dependence on the temperature of heat treatment in the structural relaxation effect on the elastic constants of amorphous zirconium tungstate.

As estruturas cristalinas e algumas propriedades elásticas das fases a e g do tungstato de zircônio, ZrW2O8, foram calculadas de acordo com a Teoria do Funcional da Densidade Eletrônica usando o funcional B3LYP (DFT/B3LYP). Para a fase a-ZrW2O8, a estrutura foi otimizada em diferentes pressões e suas constantes elásticas foram estimadas. As interações interatômicas, ordenadas em termos das compressibilidades das ligações, diminuem de acordo com a seqüência W-O > Zr· · ·W > Zr-O. O tetraedro em torno dos átomos do tungstênio é muito mais rígido do que os octaedros de ZrO6. Estes últimos são, de fato, mais compressíveis que a cela unitária da fase a-ZrW2O8. As constantes elásticas calculadas no limite atérmico estão em excelente acordo com os recentes resultados experimentais obtidos próximo de 0 K. O mecanismo de compressão em torno dos átomos W1 e W2 é completamente diferente. Enquanto o primeiro é descrito essencialmente em termos de uma rotação correlacionada dos poliedros, o último envolve a rotação correlacionada dos poliedros de primeira coordenação e a translação das unidades WO4 para baixo, ao longo dos eixos < 111>. Na medida em que estes modos de deformação são semelhantes aos modos de baixa energia responsáveis pela expansão térmica negativa do tungstato de zircônio, este resultado pode auxiliar na elaboração do mecanismo microscópico responsável por este fenômeno. Para a fase g-ZrW2O8 foram otimizadas as estruturas a pressão ambiente e para V/V0 = 0,97 (limiar da transição de fase g ® amorfa) com o objetivo de estudar a evolução da estrutura desta fase com a pressão e obter indícios sobre o mecanismo de amorfização induzida por altas pressões. Com a redução de 3% no volume da cela unitária ocorre uma variação maior que 1,5% nas distâncias interatômicas entre o oxigênio terminal de um determinado poliedro com o átomo de tungstênio do poliedro vizinho. Portanto, é esperado que a redução de 15% no volume molar com a transição g ® amorfa promova a formação de novas ligações W-O, responsáveis pela retenção metaestável da fase amorfa após alívio da pressão. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul. / The crystalline structure and some elastic properties of the a and g phases of zirconium tungstate, ZrW2O8, were calculated according to Density Functional Theory using the B3LYP functional (DFT/B3LYP). The structure of a-ZrW2O8, was optimized at different pressures and its elastic constants were estimates. The interatomic iterations, ranked in terms of bond compressibilities, decrease according to the sequence W-O > Zr· · ·W > Zr-O. The tetrahedra around tungsten atoms are found to be much stiffer than the ZrO6 octahedra. These latter are, in fact, more compressible than the a-ZrW2O8 unit cell. The elastic constants calculated in the athermal limit are in excellent agreement with recent experimental results obtained near 0 K. The compression mechanism around W1 and W2 atoms is quite different. While the former can be described essentially in terms of a correlated polyhedral rotation, the latter involves correlated rotation of the first coordination polyhedra and translation of WO4 units downward along the < 111> axis. As far as these modes of deformation should bear some resemblance to the low-energy modes responsible for the negative thermal expansion in zirconium tungstate, this result can shed some light on the microscopic mechanism behind this phenomenon. The structure of g-ZrW2O8 was optimized at ambient pressure and for V/V0 = 0.97 (threshold of the g ® amorphous phase transition) aiming to study the evolution of the structure of this phase with the pressure and the pressure induced amorphization mechanism. A reduction of 3 % in the volume of the unit cell leads to a variation greater than 1,5 % in the interatomic distances between the terminal atoms and the tungsten of the nearest tetrahedron. Therefore, it is expected that the reduction of 15 % in the molar volume with the g ® amorphous transition promotes the formation of new W-O bonds, which would be responsible for the metaestable retention of the amorphous phase upon pressure release.

Companhia Paulista de Força e Luz

Uma das grandes aplicações dos sensores magnetoelásticos está relacionada aos sistemas antifurto. Devido ao seu excelente desempenho e natureza passiva sem fio, também têm sido amplamente utilizados no sensoriamento ambiental em resposta às mudanças de temperatura, pressão atmosférica, velocidade de fluxo do fluido através da superfície do sensor, densidade e viscosidade de líquidos e variação de massa. O presente trabalho investiga a utilização de fitas magnetoelásticas, tais como Metglas®2826MB3, para estudar o comportamento de secagem de materiais cerâmicos. Duas argilas extraídas da região do Vale do Caí, principal produtor de materias cerâmicos para a construção civil, foram analisadas. Suspensões de argila foram preparadas e sua caracterização foi realizada por meio de técnicas tradicionais que considerou a cinética de secagem, a retração e o comportamento das trincas de acordo com a massa úmida do material depositado em um molde de alumínio. Posteriormente as suspensões foram depositadas sobre a superfície da fita sensora com auxílio de um dispositivo doctor blade. Aplicando um campo magnético variável, foi possível determinar a frequência de ressonância experimental do sensor. Essa frequência é inversamente proporcional ao comprimento da fita e dependente das propriedades físicas dos materiais. Um modelo matemático foi utilizado para relacionar a frequência de ressonância com as propriedades elásticas da cobertura da fita. Além das propriedades físicas dos materiais também foi incluído ao modelo, a dependência do módulo de elasticidade da fita em campo magnético, conhecido como efeito E. A tensão desenvolvida durante o processo de secagem pode gerar trincas e deformações no material quando não dissipadas. Essa tensão contribui para a anisotropia magnética e é introduzida no problema através do efeito E. A técnica do cantilever foi utilizada para verificar a presença de tensões durante a secagem. Medindo a deflexão do substrato é possível determinar a tensão gerada pela suspensão. As curvas da frequência de ressonância em função do tempo mostram várias regiões distintas. Na região que distingue os dois principais estágios de secagem da suspensão, caracterizada pela taxa de secagem que diminui aceleradamente, a medida da frequência se mostrou bastante sensível à presença de tensões. Portanto, as estruturas observadas nas curvas experimentais de frequência em função do tempo puderam ser reproduzidas pelo modelo, utilizando a distribuição de tensões experimentais e as propriedades elásticas do sensor e da suspensão de argila. Esse resultado promissor sugere que as tensões desenvolvidas durante a secagem de materiais cerâmicos poderiam ser determinadas por medidas da frequência de ressonância dos sensores. / An important application of magnetoelastic sensors is in antitheft systems. Because of their excellent performance and their passive wireless nature, they have also been extensively used in environmental sensing of changes in temperature, atmospheric pressure, flow speed of fluid over the sensor surface, density and viscosity of liquids and mass change. The present work investigates the use of magnetoelastic sensors based on Metglas®2826MB3 to study the drying behavior of ceramic materials. Two clays from the Vale do Caí region, the main producer of ceramic materials for the construction industry, were analyzed. Aqueous clay suspensions were prepared and their characterization was performed using traditional techniques that considered the drying kinetics, shrinkage and cracking behavior as a function of the wet weight of the material deposited into an aluminum mold. Subsequently, the suspensions were deposited on the sensor tape surface with a doctor blade device. Applying a variable magnetic field, it was possible to determine the experimental resonance frequency of the sensor. This frequency is inversely proportional to the ribbon length and dependent upon the physical properties of the materials. A mathematical model was used to correlate the resonance frequency with the elastic properties of the coating. Besides the physical properties of the materials, also included in model was the dependence of the tape's elastic modulus on magnetic field, known as the E effect. The stress developed during the drying process may cause cracks and deformations in the material when it is not dissipated. This stress contributes to the magnetic anisotropy which is introduced into the problem through the E effect. The cantilever technique was used to determine the presence of tensions during drying. Measuring the deflection of the substrate, it is possible to determine the stress generated by the suspension. The curves of resonance frequency versus time show several distinct regions. For the region that separates the two main rying stages of the suspension, the frequency measurement proved to be very sensitive to the presence of tension. Therefore, the structures observed in the experimental curves of frequency versus time could be modeled using the experimental distribution of stress and the elastic properties of the sensor and clay suspension. This promising result suggests that the tensions developed during the drying of ceramic materials could be determined by measurements of the resonance frequency of the sensors.

Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-07-22T23:07:49Z No. of bitstreams: 1 03d.pdf: 22951970 bytes, checksum: 9da38abb9560e49f24444b1189b463ca (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-22T23:07:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 03d.pdf: 22951970 bytes, checksum: 9da38abb9560e49f24444b1189b463ca (MD5) Previous issue date: 2009 / Nenhuma / A escória é um dos inúmeros resíduos gerados nos processos siderúrgicos de fabricação do aço e tem como composição básica óxidos metálicos e nãometálicos. Dependendo do processo de geração ela pode ser escória de altoforno (fusão redutora de minérios) ou de aciaria elétrica (produção do aço). A escória do forno panela de aciaria elétrica, utilizada nesta pesquisa, é gerada na etapa do refino secundário no forno panela, sendo este o processo de refino secundário mais utilizado no Brasil. Existem outros resíduos gerados na aciaria como: pó de aciaria, refratários e plásticos, que às vezes por serem em pouca quantidade ou por questões operacionais da empresa não são segregados. A reciclagem de resíduos é uma prática que deve ser incorporada como uma alternativa quando não existe chance de minimização. Nos últimos anos as pesquisas sobre reciclagem externa das escórias voltaram-se principalmente para a incorporação em cimento e concreto (como agregado graúdo ou miúdofunção filler) e mais recentemente no material cerâmico, com poucos estudos ainda com escória do forno panela. Nota-se também que existe uma tendência mundial nas últimas décadas de reciclagem de resíduos em associação (mais de um resíduo na formação de um material) e normalmente isto ocorre em materiais cerâmicos devido a sua alta capacidade de incorporação de outros materiais. Esta pesquisa buscou com diversos métodos de caracterização da escória do forno panela de aciaria elétrica avaliar a viabilidade técnica da reciclagem em material cerâmico. Para as condições desta pesquisa e mediante ensaios (perda ao fogo, análise térmica, retração linear, resistência mecânica na flexão, absorção de água, porosidade aparente, análise visual e em lupa e MEV) com a escória do forno panela de aciaria elétrica, exceto no ensaio de absorção de água (corpos de prova sinterizados a 950°C - D1 com 5% e D45 com 10%), a escória mostrou potencial para ser utilizada como coproduto. Os corpos de prova D45 mostraram uma tendência de maior resistência mecânica que os corpos D1, isto provavelmente está relacionado a menor quantidade de CaO que a escória D45 contém, característica esta ligada ao seu maior tempo de estocagem. Os resultados obtidos permitem incorporar até 15% (teor máximo testado) da escória de forno panela de aciaria elétrica no material cerâmico com função de vedação ou estrutural. / The slag is one of the many solid wastes generated in the steelmaking processes of steel production, which is constituted by metallic and non-metallic oxides. Depending on the process of slag generation, it can be slag blast furnace (smelting reduction of ores) or electric arc furnace (steel production). The slag ladle furnace from electric steelmaking, used in this study is generated in the stage of secondary refining in ladle furnace, which is the stage of refinement most used in Brazil. There are other solid wastes generated in the steel plant, such as electric arc furnace dust, refractory and plastics, which are sometimes in small quantities, and because of operational issues the company is unable to be segregated. The recycling of solid waste is a practice that should be incorporated as an alternative when there is no chance of minimizing. In recent years research on recycling of slag outside turned mainly to the incorporation in cement and concrete (as aggregate or filler kid-function) and more recently a few studies are related to its addition in the ceramic material. Actually, there is a worldwide trend to recycle solid waste in combination (more than one residue in the formation of a material) and very often this occurs in ceramic materials due to its high capacity to incorporate other materials. This research, with the various methods of characterization of the slag from ladle furnace, were carried out to evaluate the technical feasibility of recycling in ceramic material. Considering the conditions of this study and all tests (loss on ignition, thermal analysis, linear shrinkage, mechanical strength in bending, water absorption, porosity, visual analysis and microscope and SEM) used to study the ladle furnace slag, except the test of water absorption (specimens sintered at 950°C - D1 to D45 and 5% to 10%), the s lag has shown a potential to be used as by-product. The samples D45 showed a trend of greater strength than the bodies D1, this is probably related to the least amount of CaO to the slag contain D45, a characteristic linked to its longer storage. The results show the incorporation up to 15% (maximum level tested) of the ladle furnace from electric steelmaking in the ceramic material as bricks or structural blocks.

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T11:18:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Desenvolvimento de cerâmica refratária com fibra de aço e sílica residual proveniente da queima da casca de arroz.pdf: 5761236 bytes, checksum: a142f60a2f92e30742027abc659f21f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-26T11:18:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Desenvolvimento de cerâmica refratária com fibra de aço e sílica residual proveniente da queima da casca de arroz.pdf: 5761236 bytes, checksum: a142f60a2f92e30742027abc659f21f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T11:18:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Desenvolvimento de cerâmica refratária com fibra de aço e sílica residual proveniente da queima da casca de arroz.pdf: 5761236 bytes, checksum: a142f60a2f92e30742027abc659f21f3 (MD5) Previous issue date: 2015-02-05 / O Estado do Rio Grande do Sul apresenta um dos maiores índices de produção de arroz do país, e Alegrete é um dos municípios que lidera esta estatística. A casca de arroz é um dos subprodutos originados do beneficiamento do arroz, e é muito utilizada como fonte de energia térmica para a geração de energia elétrica. Após a queima é gerada a cinza da casca do arroz, rica em sílica. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é diversificar o aproveitamento deste resíduo como matéria-prima alternativa para materiais cerâmicos refratários e agregar valor a este subproduto. Outro objetivo é aumentar as propriedades mecânicas de matrizes frágeis, que possuem uma tendência a falhar por fadiga e choque térmico, limitando a sua aplicabilidade. Foram fabricados materiais cerâmicos refratários com 80% de argila caulim, 20% de sílica da casca de arroz e fibras de aço em teores volumétricos de 3%, 6% e 9%. Realizaram-se ensaios de absorção de água, densidade aparente, porosidade aparente, resistência à compressão, tração direta, flexão em três pontos, ensaio de choque térmico e análise de microestrutura do material. Com a substituição de argila pela sílica, foram obtidas maior resistência mecânica, e maior tenacidade, possivelmente devido à diminuição da porosidade e pelo aumento do nível de vitrificação. A cerâmica com 9% de fibra obteve o melhor desempenho em relação à ductilidade, em razão do maior grau de deformação do material até o momento de ruptura. As cerâmicas com 3% de fibra e 6% de fibra apresentaram os melhores desempenhos frente ao choque térmico. Na análise da mineralogia do material após a sinterização, observou-se a formação de picos de mulita. Com a substituição da argila pela sílica foram identificados picos de cristobalita. / The State of Rio Grande do Sul presents one of the highest indices of rice production in the Country, and Alegrete is one of the towns that leads this statistics. Rice husk, is one of the byproducts originated from processing of rice, and is very used as thermal energy source to generate electricity. After firing generated rice husk ash, rich in silica. Thus, the aim of this work is to diversify the use of this waste as an alternative raw material for refractory ceramic materials and add value to this byproduct. Another objectiveis to increase the mechanical properties of brittle matrices that have tendency to fail by fatigue and thermal shock, limiting its applicability. Were manufactured refractory ceramic materials with 80% of kaolin clay, 20% rice husk silica, and steel fibers in volumetric concentrations of 3%, 6% and 9%. Tests about water absorption were done, apparent density, apparent porosity, compressive strength, direct traction, three points flexion, thermal shock test and analysis of the microstructure of the material. Replacing the clay by silica, was obtained greater strength, and greater toughness, possibly due to the decrease of the porosity and increasing the level of vitrifying. The ceramic with 9% fiber obtained the better performance relative for ductility, due to the higher degree of deformation of the material until the moment of rupture. The ceramic with 3% fiber and 6% fiber showed better performance front thermal shock. In mineralogical analysis of the material showed the formation of mullite peaks. With substituting the clay by silica cristobalite peak was identified.