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Formula??o e caracteriza??o de massas de gr?s porcelanato preparadas a partir de mat?rias-primas naturais do Rio Grande do norte e com adi??o de chamote de telhas / Formulation and characterization of porcelanized stoneware tiles mixtures from regional raw materials and roofing tile chamoteMelo, Maxymme Mendes de 19 May 2006 (has links)
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Previous issue date: 2006-05-19 / Traditional ceramics have an important role in the economy of Rio Grande do Norte. The local industries manufacture over 50 million shingles a month, corresponding to 60% of their overall production. As a result of processing flaws, roughly 20% of the production must be discarded, since little or no use has been envisaged for such fired components. Therefore, the use of this kind of residue, especially in the composition of other ceramic materials, comes as an interesting option from the economical and environmental point of view. In this scenario, the objective of the present study was to assess the effect of the addition of fired shingle waste in the composition of porcelainized stoneware tiles. To that end, two porcelainized stoneware tiles compositions were initially prepared. Subsequently, contents from 10 to 30% of roofing tiles chamote were added to each one of them. All raw materials and grog were characterized by FRX, XRD, and thermal analysis. The ceramics were fired using natural gas for 30 min at different temperatures, i.e. 1150, 1200 and 1250?C, and fully characterized. The addition of roofing tiles chamote resulted in composition with superior properties compared to additive-free compositions. Porcelainized stoneware tiles products that fulfill required standards for practical applications were achieved / A ind?stria de cer?mica vermelha ? um dos segmentos de maior import?ncia na economia do Rio Grande do Norte. Nesse setor, o material mais produzido ? a telha, ocupando mais de 60% de todos os artefatos produzidos, com mais de 50 milh?es de pe?as fabricadas por m?s. Sabe-se que devido ? falhas no processamento, o teor de res?duos desse material no RN, pode chegar a um valor de at? 20%, o que significa mais de 10 milh?es de telhas indo diretamente para aterros, visto que estas, depois de queimadas, n?o podem ser reutilizadas no processo de fabrica??o. Desta forma, o uso desse rejeito na produ??o de cer?micas com alto valor agregado, como ? o caso do gr?s porcelanato, se torna uma op??o vi?vel. Do ponto de vista econ?mico essa viabilidade se d?, pelo fato de utilizar-se um rejeito como parte da formula??o. Do ponto de vista ambiental, a viabilidade est? em reduzir o ac?mulo desses rejeitos nos aterros sanit?rios. Desta forma, o presente trabalho tem o objetivo de estudar a influ?ncia da adi??o de descarte de telhas em formula??es de gr?s porcelanatos. Para isso, utilizou-se duas formula??es, adicionando concentra??es de 10, 20 e 30% de chamote para cada uma delas. O Chamote e as mat?rias-primas foram caracterizadas por FRX, DRX, TG, ATD e AG. As queimas foram realizadas em forno a g?s natural com tr?s temperaturas, por 30 minutos de patamar: 1150, 1200 e 1250?C. Ap?s a sinteriza??o os corpos-de-prova foram submetidos a: ensaios f?sicos de RL, AA, PA, MEA, TRF e dilatometria; an?lise mineral?gica por DRX; e microestrutural por MEV. Obteve-se para algumas das formula??es com a adi??o de chamote, propriedades superiores ?s das exigidas por normas para o gr?s porcelanato
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Influ?ncia do teor e granulometria da calcita e da temperatura de sinteriza??o no desenvolvimento de massas cer?micas para revestimento poroso(BIII) / Influence of particle size and content of calcite and sintering temperature on the development of porous ceramic body coatingGaldino, Jos? Nildo 08 April 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-04-08 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work aims at studying the influence of the concentration of calcite, its grain size and
sintering temperature to obtain porous coating formulations that meet the design specifications.
The experiments involved the physical-chemical and mineralogical caracterization of the raw
materials, and mechanical tests on specimens dried and sintered, performing a planning mixture
and factorial experiment, using the response surface methodology. The ceramic bodies studied
were prepared by dry process, characterized, placed in conformity by uniaxial pressing and
sintered at temperatures of 940 ? C, 1000?C, 1060?C, 1120?C and 1180?C using a fast-firing
cycle. The crystalline phases formed during sintering at temperatures under study, revealed the
presence of anorthite and wolastonite, and quartz-phase remaining. These phases were mainly
responsible for the physical and mechanical properties of the sintered especimens. The results
shown that as increases the participation of carbonate in the composition of ceramic bodies there
is an increase of water absorption and a slight reduction in linear shrinkage for all sintering
temperatures. As for the mechanical strength it was observed that it tended to decrease for
sintering at temperatures between 940 ? C and 1060 ? C and to increase for sintering at
temperatures above 1060 ? C occurring with greater intensity for compositions with higher
content of calcite. The resistence decreased with increasing participation of quartz in all sintering
temperatures. The decrease in grain size of calcite caused a slight increase in water absorption for
formulation with the same concentration of carbonate, remaining virtually unchanged the results
of linear shrinkage and mechanical strength. In conclusion, porous ceramic coating (BIII) can be
obtained using high concentrations of calcite and keeping the properties required in technical
standards and that the particle size of calcite can be used as tuning parameter for the properties of
ceramic products. / Este trabalho objetiva estudar a influ?ncia da concentra??o de calcita, sua granulometria e
temperatura de sinteriza??o na obten??o de formula??es para revestimento poroso que atendam
as especifica??es da norma. Os experimentos envolveram a caracteriza??o f?sico qu?mica e
mineral?gica das mat?rias-primas, e ensaios mec?nicos nos corpos de prova secos e sinterizados,
precedendo-se de um planejamento de experimento de mistura e fatorial, com o uso da
metodologia de superf?cie de resposta. As massas cer?micas estudadas foram preparadas pelo
processo via seca, caracterizada, conformada por prensagem uniaxial e sinterizadas nas
temperaturas de 940?C, 1000?C, 1060?C, 1120?C, e 1180?C utilizando um ciclo de sinteriza??o
r?pido. As fases cristalina formadas durante a sinteriza??o nas temperaturas em estudo, revelaram
a presen?a de anortita e wolastonita, al?m de quartzo com fase remanescente. Estas fases foram
as principais respons?veis pelas propriedades f?sico-mec?nica dos corpos de provas sinterizados.
Verificou-se que conforme se aumenta a participa??o do carbonato na composi??o das massas
cer?micas ocorre um incremento de absor??o de ?gua e uma pequena redu??o da retra??o linear
para todas as temperaturas de sinteriza??o. J? para a resist?ncia mec?nica houve uma tend?ncia
de redu??o para sinteriza??o entre 940?C e 1060?C e aumento para sinteriza??o acima da
temperatura de 1060?C ocorrendo com maior intensidade para formula??es com maior teor de
calcita, e houve diminui??o da resist?ncia com o aumento da participa??o do quartzo em todas as
temperaturas de sinteriza??o. A diminui??o da granulometria da calcita provocou um leve
aumento na Absor??o de ?gua para formula??o com a mesma concentra??o desse carbonato
mantendo praticamente inalterados os resultados de retra??o linear e resist?ncia mec?nica.
Conclui-se que produtos cer?micos para revestimento poroso (BIII) podem ser obtidos
utilizando altas concentra??es de calcita e mantendo-se as propriedades exigidas em normas
t?cnicas e que a granulometria da calcita pode ser usada como par?metro de ajuste para as
propriedades dos produtos cer?micos
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Repercusión de las energías renovables en la liberalización del sector eléctrico en España: análisis comparativo incluyendo Reino Unido, California y BrasilMartinez Castor de Cerqueira, Manoela 27 October 2014 (has links)
El sector eléctrico de muchos países pasó por un proceso de reestructuración que tuvo
su inicio en las décadas de los 80 y 90, cuyo objetivo era reorganizar el funcionamiento
del sector eléctrico, mejorando su eficiencia y proporcionando así beneficios a largo
plazo a los consumidores, como la reducción del precio de la electricidad. En España,
este proceso se inicia en la práctica con la aprobación de la Ley 54 del Sector Eléctrico
en 1997, que establecía las líneas generales de la reestructuración de las actividades del
sector y además marcaba como objetivo el 12% del consumo de energía primaria
proveniente de fuentes renovables en el año 2010. Esta ley también contenía un régimen
especial de apoyo a estas tecnologías basado en un sistema de primas. Este objetivo fue
un gran estimulo para el incremento de la participación de las renovables en la
estructura de generación del país, la cual pasó de representar el 2% de la potencia total
instalada en 1998 al 29% en 2012.
Teniendo en cuenta la situación de las renovables en España a lo largo del periodo de
reestructuración de su sector eléctrico, en esta tesis se propone averiguar el impacto
económico de estas fuentes de energía en el precio final medio de la energía eléctrica
durante este período. La herramienta seleccionada ha sido el análisis comparativo en
entornos similares para algunas variables y en entornos muy diferentes para otras, lo
cual debe permitir identificar el efecto de las variables de interés en el precio final
medio de la electricidad en el Reino Unido, California y Brasil junto con España.
En esta tesis se ha utilizado el precio final medio de la electricidad como parámetro para
valorar los efectos de la reestructuración del sector eléctrico en lugar de utilizar el
precio de la electricidad para consumidores domésticos o industriales, debido a que el
objetivo era analizar el comportamiento de esta commodity en el país como un todo y no
para una determinada clase de consumo. El precio final medio de la electricidad se
determinó considerando los costes reales de la energía eléctrica en cada ejercicio. Para
comparar este precio entre los distintos países se utilizó el purchasing power parity
(PPP) como factor de conversión del cambio de divisas para convertir los precios
nominales a dólares internacionales, además de ecualizar en el proceso el poder de
compra de los países considerados, eliminando las diferencias de nivel de precios entre
ellos.
Para el análisis propuesto se han recopilado datos procedentes de distintas fuentes,
abarcando un horizonte temporal de unos 30 años. La localización, verificación y
homologación de estos datos procedentes de fuentes muy diversas es uno de los
aspectos novedosos y fundamentales de esta tesis. A partir de estos datos se elaboraron
las curvas de precio final medio de la electricidad y de las variables que podían tener
alguna influencia en éste, para entonces establecer correlaciones entre el precio y cada
variable. La hipótesis de partida era que el aumento de generación renovable en España
había tenido una repercusión mensurable en los precios, mientras que en los países
comparados esta repercusión había sido insignificante, con lo cual, a partir del análisis
comparativo de las correlaciones encontradas entre las curvas de precio final medio de
la electricidad y las curvas de las variables identificadas, se segrega la influencia
específica de las renovables en la reestructuración del sector eléctrico español. / Martinez Castor De Cerqueira, M. (2014). Repercusión de las energías renovables en la liberalización del sector eléctrico en España: análisis comparativo incluyendo Reino Unido, California y Brasil [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/43592
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Discriminação de espécies de peixes da costa amazônica e predição da composição centesimal usando um espectrofotômetro NIR portátilFERREIRA, Fabielle Negrão 28 March 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-03-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A espectroscopia vibracional no infravermelho próximo (NIR) tem muitas aplicações na indústria, particularmente no controle da qualidade, discriminação e determinação da composição química em diversos alimentos, devido à rapidez e facilidade de aplicações em análises de rotina em relação aos métodos físicos e químicos tradicionais. Este trabalho tem como objetivo utilizar esta técnica para discriminar espécies de peixes oriundos da costa amazônica (Genyatremus luteus, Lutjanus purpureus, Macrodon ancylodon, Cynoscion acoupa, Micropogonias furnieri) e predizer componentes majoritários (teor de água, lipídios e proteínas). Foi utilizado um espectrômetro portátil de baixa resolução (1600-2400 nm) para obtenção de medidas espectrais em amostras (filés) intactas, trituradas e liofilizadas. Os espectros foram pré-processados através de derivadas utilizando-se o algoritmo de Savitzky-Golay para suavização de ruídos espectrais, tanto para o emprego dos modelos de predição como para os de discriminação. Os modelos de PCA e SIMCA foram aplicados para a discriminação de espécies, enquanto que PCR e PLS foram utilizados na predição dos componentes. Utilizando PCA observou-se a formação de grupos referentes às espécies de G. luteus e L. purpureus em amostras intactas e liofilizadas, e quando se aplicou o SIMCA, observou-se a formação de grupos
referente às cinco espécies, confirmados através da distancia entre os grupos na faixa de 4,16 a 13,31 e 2,90 a 57,05 para amostras intactas e liofilizadas, respectivamente. O modelo de regressão PLS apresentou uma pequena variação positiva para os valores r2 e R2, sendo que as amostras liofilizadas
apresentaram melhores resultados para os três parâmetros estudados: umidade (r2: 0,58, RMSEPcv: 1,11 e RDP: 1,40), lipídios (r2: 0,96, RMSEPcv: 1,09 e RDP: 4,82), e proteína bruta (r2: 0,86, RMSEPcv: 1,96 e RDP: 2,60). Foi obtida uma boa correlação entre os dados obtidos por métodos AOAC e aqueles preditos pela regressão PLS. / Vibrational spectroscopy in the near infrared (NIR) has many applications in industry, particularly in quality control, discrimination and determination of the chemical composition of different foods because of the speed and ease of application in routine analysis when compared to traditional physical and chemical methods. This work aims to use this technique to discriminate five fish species from the Amazonian coast (Genyatremus luteus , Lutjanus purpureus , Macrodon ancylodon , Cynoscion acoupa, Micropogonias furnieri) and predict major components (water content, lipids and proteins). A portable low-resolution spectrometer (1600-2400 nm) was used for obtaining spectral measures of fish samples (intact, crushed and lyophilized muscle tissue). The spectra were preprocessed by means of derivatives using the Savitzky-Golay algorithm for smoothing of spectral noises, when constructing both prediction and discrimination models. The PCA and SIMCA models were applied for species discrimination, while PCR and PLS were used in the prediction of the major components. Using PCA, it was observed the formation of well-defined groups of the species G. luteus and L. purpureus in intact and lyophilized samples. With SIMCA, it was observed the formation of groups of the five species, which were confirmed by the distance between groups in the range from 4.16 to 13.31 and 2.90 to 57.05 for intact and lyophilized samples, respectively. The PLS regression model showed a small positive variation values for r2 and R2 , and the lyophilized samples showed better results for the three studied parameters: water content ( r2: 0.58 , RMSEPcv: 1.11 and RDP: 1.40 ), lipids (r2 : 0.96 , RMSEPcv : RDP 1.09 and 4.82 ), and crude protein (r2: 0.86 , RMSEPcv : RDP and 1.96 : 2.60). A good correlation between proximate composition data and those predicted by PLS regression was obtained.
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Three essays in applied economicsTesei, Andrea 12 July 2012 (has links)
This thesis investigates different social and political aspects of modern economies. The first chapter contributes to the natural resource curse debate, by showing that the impact of resource windfalls is different among democracies and autocracies. The results also point to the existence of a large heterogeneity in the response to resource shocks among autocracies. The second chapter focuses on metropolitan areas in the US, and deals with the issue of social capital formation. I examine one important aspect of social capital, trust, and argue that it is lower when income inequality between different racial groups in the metropolitan area is higher. The third chapter studies the relation between media influence and electoral voting in Italy. I relate electoral outcomes at the municipal level to differences in signal reception of Silvio Berlusconi's private TV network. The results show that greater exposure to commercial television increases support for Silvio Berlusconi's party. / Aquesta tesi investiga diferents aspectes socials i polítics de les economies modernes. El primer capítol versa sobre el debat a l'entorn dels recursos naturals, mostrant que l'impacte dels guanys imprevistos dels recursos és diferent entre democràcies i autocràcies. Els resultats també indiquen l'existència d'una àmplia heterogeneïtat entre autocràcies en la seva reacció davant a variacions dels recursos. El segon capítol se centra en les àrees metropolitanes dels EUA i tracta el tema de la formació de capital social. He examinat un aspecte important del capital social, la confiança, i, argumento que és baixa quan, en la mateixa zona metropolitana, hi ha una gran desigualtat en les rentes dels diferents grups racials. El tercer capítol estudia la relació entre la influència dels mitjans de comunicació i el vot electoral a Itàlia. He relacionat els resultats electorals a nivell municipal amb les diferències en la recepció del senyal dels canals privats de televisió de Silvio Berlusconi. El resultat mostra que una gran exposició a la televisió comercial incrementa el suport polític al partit de Berlusconi.
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Causal latent space-based models for scientific learning in Industry 4.0Borràs Ferrís, Joan 30 October 2023 (has links)
[ES] La presente tesis doctoral está dedicada a estudiar, desarrollar y aplicar metodologías basadas en datos, fundamentadas en modelos estadísticos multivariantes de variables latentes, para abordar el paradigma del aprendizaje científico en el entorno de la Industria 4.0. Se pone especial énfasis en los modelos causales basados en variables latentes que utilizan tanto datos provenientes de un diseño de experimentos como, principalmente, datos provenientes del proceso de producción diario, es decir, datos históricos. La tesis está estructurada en cinco partes.
La primera parte discute el paradigma del aprendizaje científico en el entorno de la Industria 4.0. Se destacan los objetivos de la tesis. Además, se presenta una descripción exhaustiva de los modelos basados en variables latentes, sobre los cuales se fundamentan las metodologías novedosas propuestas en esta tesis.
En la segunda parte, se presentan las novedosas aportaciones metodológicas. En primer lugar, se muestra el potencial de PLS para analizar datos del DOE, con o sin datos faltantes. Posteriormente, el potencial de los modelos causales basados en variables latentes se centra en definir el espacio de diseño de la materia prima que proporciona garantía de calidad con un cierto nivel de confianza para los atributos críticos de calidad, junto con el desarrollo de un nuevo índice de capacidad multivariante basado en el espacio latente para clasificar y seleccionar proveedores para una materia prima particular utilizada en un proceso de fabricación.
La tercera parte pretende abordar aplicaciones novedosas mediante modelos causales basados en variables latentes utilizando datos históricos. En primer lugar, se trata de su aplicación en el ámbito sanitario: la Pandemia COVID-19. En este contexto, se utiliza el uso de modelos basados en variables latentes para desarrollar una alternativa a los ensayos clínicos controlados con placebo. Luego, se utilizan modelos basados en variables latentes para optimizar procesos en el marco de aplicaciones industriales.
La cuarta parte presenta una interfaz gráfica de usuario desarrollada en código Python que integra los métodos desarrollados con el objetivo de ser autoexplicativa y fácil de usar.
Finalmente, la última parte discute la relevancia de esta disertación, incluyendo propuestas que merecen mayor investigación. / [CA] Aquesta tesi doctoral està dedicada a estudiar, desenvolupar i aplicar metodologies basades en dades, fonamentades en models estadístics multivariants de variables latents, per abordar el paradigma de l'aprenentatge científic a l'entorn de la Indústria 4.0. Es posa un èmfasi especial en els models causals basats en variables latents que utilitzen tant; dades provinents d'un disseny d'experiments com, principalment, dades provinents del procés de producció diari, és a dir, dades històriques. La tesi està estructurada en cinc parts.
A la primera part es discuteix el paradigma de l'aprenentatge científic a l'entorn de la Indústria 4.0. Es destaquen els objectius de la tesi. A més, es presenta una descripció exhaustiva dels models basats en variables latents, sobre els quals es fonamenten les noves metodologies proposades en aquesta tesi.
A la segona part, es presenten les noves aportacions metodològiques. En primer lloc, es mostra el potencial de PLS per analitzar dades del DOE, amb dades faltants o sense aquestes. Posteriorment, el potencial dels models causals basats en variables latents se centra a definir l'espai de disseny de la matèria prima que proporciona garantia de qualitat amb un cert nivell de confiança per als atributs crítics de qualitat, juntament amb el desenvolupament d'un nou índex de capacitat multivariant basat en l'espai latent per a classificar i seleccionar proveïdors per a una primera matèria particular utilitzada en un procés de fabricació.
La tercera part pretén abordar aplicacions noves mitjançant models causals basats en variables latents utilitzant dades històrques. En primer lloc, es tracta de la seva aplicació a l'àmbit sanitari: la Pandèmia COVID-19. En aquest context, es fa servir l'ús de models basats en variables latents per desenvolupar una alternativa als assaigs clínics controlats amb placebo. Després s'utilitzen models basats en variables latents per optimitzar processos en el marc d'aplicacions industrials.
La quarta part presenta una interfície gràfica d'usuari desenvolupada en codi Python que integra els mètodes desenvolupats amb l'objectiu de ser autoexplicativa i fàcil d'usar.
Finalment, l'última part discuteix la rellevància d'aquesta dissertació, incloent-hi propostes que mereixen més investigació. / [EN] The present Ph.D. thesis is devoted to studying, developing, and applying data-driven methodologies, based on multivariate statistical models of latent variables, to address the scientific learning paradigm in the Industry 4.0 environment. Particular emphasis is placed on causal latent variable-based models using both data coming from a planned design of experiments and, mainly, data coming from the daily production process, namely happenstance data. The dissertation is structured in five parts.
The first part discusses the scientific learning paradigm in the Industry 4.0 environment. The objectives of the thesis are highlighted. In addition to that, a comprehensive description of latent variable-based models is presented, on which the novel methodologies proposed in this thesis are founded.
In the second part, the novel methodological contributions are presented. Firstly, the potential of PLS to analyze data from DOE, with or without missing runs is illustrated. Then, the potential of causal latent variable-based models is concentrated on defining the raw material design space providing assurance of quality with a certain confidence level for the critical to quality attributes, jointly with the development of a novel latent space-based multivariate capability index to rank and select suppliers for a particular raw material used in a manufacturing process.
The third part aims to address novel applications by means of causal latent variable-based models using happenstance data. First, it concerns a health application: the Pandemic COVID-19. In this context, the use of latent variable-based models is applied to develop an alternative to placebo-controlled clinical trials. Then, latent variable-based models are used to optimize processes within the framework of industrial applications.
The fourth part introduces a graphical user interface developed in Python code that integrates the developed methods with the aim of being self-explanatory and user-friendly.
Finally, the last part discusses the relevance of this dissertation, including proposals that deserve further research. / Borràs Ferrís, J. (2023). Causal latent space-based models for scientific learning in Industry 4.0 [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/198993
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Estudio electroquímico para la recuperación de antimonio de efluentes del electro-refinado de cobre por electrodeposiciónHernández Pérez, Lorena 27 April 2024 (has links)
[ES] Esta Tesis Doctoral se centra en la recuperación mediante electrodeposición del Sb presente en un efluente residual proveniente de la metalurgia del cobre. El efluente en el que se basa este estudio se produce en el proceso de regeneración con HCl concentrado de las resinas de intercambio iónico de una de las subetapas del electro-refinado del cobre. Se trata de un electrolito ácido que contiene diversas impurezas, entre las que destacan, Sb y Bi, que son considerados materias primas críticas por la Unión Europea, debido al riesgo de suministro que presentan y a su importancia en la economía.
El objetivo de esta Tesis es la recuperación del Sb y la reutilización del HCl. Para alcanzar ambos propósitos se ha estudiado el empleo de la electrodeposición como operación de separación para el tratamiento del efluente. Este proceso se ha investigado mediante técnicas electroquímicas, en particular, voltametría cíclica y de barrido lineal.
En primer lugar, se ha realizado el estudio con disoluciones sintéticas que emulan el efluente generado en las metalurgias chilenas. La caracterización electroquímica de la disolución de Sb en medio HCl ha evidenciado que la reducción del Sb(III) a Sb metálico está limitada por la transferencia de materia y que una concentración elevada de HCl favorece la recuperación del Sb. Los ensayos de electrodeposición han destacado la relevancia de las reacciones secundarias, la reacción de evolución del hidrógeno (HER) y la generación de cloro, y su influencia negativa sobre la deposición de Sb. La HER tiene lugar en el cátodo y conlleva la generación de burbujas de hidrógeno a elevadas densidades de corriente, que reducen la superficie útil del electrodo de trabajo e incluso causan el desprendimiento del depósito de Sb. Por su parte, la generación de cloro gas en el ánodo provoca la redisolución de los depósitos de Sb desprendidos a causa de la HER. Tras la realización de estos ensayos se ha concluido que se puede aumentar la tasa de recuperación de Sb si se tienen mayores concentraciones del elemento en la disolución o si se mejoran las condiciones hidrodinámicas.
Se ha analizado también cómo influye la presencia de Bi en la disolución sintética durante la electrodeposición del Sb. El potencial de reducción de ambos elementos es similar, lo que implica que la recuperación individual de Sb sea compleja. No obstante, si se trabaja bajo condiciones en las que no se supere la densidad de corriente límite del sistema, se logra una elevada selectividad hacia el Sb. Si la concentración de Bi en la disolución es superior a la de Sb, se electrodepositan ambos elementos, pero se logra un elevado valor de eficiencia de corriente debido a que la influencia de la HER sobre el Bi no es tan fuerte.
A continuación, se ha estudiado la aplicación de las técnicas previamente analizadas con un efluente real, facilitado por una empresa española. Se ha verificado que las conclusiones obtenidas con las disoluciones sintéticas son aplicables al efluente real. En particular, se ha confirmado que, al aumentar la densidad de corriente aplicada, la deposición de Sb se ve mermada debido a la relevancia del resto de reacciones: la reducción de los demás elementos y la evolución del medio. Los depósitos obtenidos contienen algunos de los elementos presentes en el efluente real: Sb, Bi, As y Cu, siendo mayoritario el primero. Como resultado, se ha concluido que es posible purificar el HCl mediante la electrodeposición de los elementos contenidos en el electrolito.
Finalmente, se ha planteado la posibilidad de sustituir el HCl empleado como regenerante por un disolvente eutéctico profundo, debido a la alta solubilidad de metales y su procedencia de fuentes renovables. En particular, la investigación se ha llevado a cabo con la oxalina, la cual presenta una elevada capacidad de disolución para el Sb y una amplia ventana de potencial que beneficiaría la aplicación de la técnica de electrodeposición para la recuperación del Sb. / [CA] Esta Tesi Doctoral se centra en la recuperació mitjançant electrodeposició del Sb present en un efluent residual provinent de la metal·lúrgia del coure. L'efluent en què es basa este estudi es produïx en el procés de regeneració amb HCl concentrat de les resines d'intercanvi iònic d'una de les subetapes de l'electro-refinat del coure. Es tracta d'un electròlit àcid que conté diverses impureses, entre les quals destaquen, Sb i Bi, que són considerats matèries primeres crítiques per la Unió Europea, a causa del risc de subministrament que presenten i a la seua importància en l'economia.
L'objectiu d'esta Tesi és la recuperació del Sb i la reutilització de l'HCl. Per assolir aquests dos propòsits s'ha estudiat l'ús de l'electrodeposició com a operació de separació per al tractament de l'efluent. Este procés s'ha investigat mitjançant tècniques electroquímiques, en particular, voltametria cíclica i de rastreig lineal.
En primer lloc, s'ha realitzat l'estudi amb dissolucions sintètiques que emulen l'efluent generat a les metal·lúrgies xilenes. La caracterització electroquímica de la dissolució de Sb en medi HCl ha evidenciat que la reducció del Sb(III) a Sb metàl·lic està limitada per la transferència de matèria i que una concentració elevada de HCl afavorix la recuperació del Sb. Els assajos d'electrodeposició han destacat la rellevància de les reaccions secundàries, la reacció d'evolució de l'hidrogen (HER) i la generació de clor, i la seua influència negativa sobre la deposició de Sb. La HER té lloc al càtode i comporta la generació de bambolles d'hidrogen a elevades densitats de corrent, la qual cosa reduïx la superfície útil de l'elèctrode de treball i fins i tot causa el despreniment del depòsit de Sb. Per la seua banda, la generació de clor gas a l'ànode provoca la redissolució dels depòsits de Sb despresos a causa de la HER. Després de la realització d'estos assajos s'ha conclòs que es pot augmentar la taxa de recuperació de Sb si es tenen majors concentracions de l'element en la dissolució o si es milloren les condicions hidrodinàmiques.
S'ha analitzat també com influïx la presència de Bi en la dissolució sintètica durant l'electrodeposició del Sb. El potencial de reducció dels dos elements és similar, la qual cosa implica que la recuperació individual de Sb siga complexa. No obstant això, si es treballa sota condicions en què no se supere la densitat de corrent límit del sistema, s'aconseguix una elevada selectivitat cap al Sb. Si la concentració de Bi en la dissolució és superior a la de Sb, s'electrodepositen ambdós elements, però s'aconseguix un elevat valor d'eficiència de corrent pel fet que la influència de la HER sobre el Bi no és tan forta.
A continuació, s'ha estudiat l'aplicació de les tècniques prèviament analitzades amb un efluent real, facilitat per una empresa espanyola. S'ha verificat que les conclusions obtingudes amb les dissolucions sintètiques són aplicables al efluent real. En particular, s'ha confirmat que, en augmentar la densitat de corrent aplicada, la deposició de Sb es veu minvada a causa de la rellevància de la resta de reaccions: la reducció dels altres elements i l'evolució del medi. Els depòsits obtinguts contenen alguns dels elements presents en el efluent real: Sb, Bi, As i Cu, sent majoritari el primer. Com a resultat, s'ha conclòs que és possible purificar l'HCl mitjançant l'electrodeposició dels elements continguts en l'electròlit.
Finalment, s'ha plantejat la possibilitat de substituir l'HCl emprat com regenerant per un dissolvent eutèctic profund, a causa de l'alta solubilitat de metalls i la seua procedència de fonts renovables. En particular, la investigació s'ha dut a terme amb l'oxalina, la qual presenta una elevada capacitat de dissolució per al Sb i una àmplia finestra de potencial que beneficiaria l'aplicació de la tècnica d'electrodeposició per a la recuperació del Sb captat durant el procés de regeneració de les resines. / [EN] This Doctoral Thesis focuses on the recovery by electrodeposition of Sb present in an effluent from the copper metallurgy. The effluent on which this study is based is generated during the regeneration with concentrated hydrochloric acid of the ion exchange resins used in one of the sub-stages of copper electro-refining. It is an acid electrolyte containing several impurities, among them, Sb and Bi, which are considered critical raw materials by the European Union due to their supply risk and economic relevance.
The aim of this Thesis is the recovery of Sb and reuse of HCl. To achieve both objectives, electrodeposition has been studied as a separation operation for the treatment of the effluent. This operation has been investigated through electrochemical techniques, primarily, cyclic and linear sweep voltammetry.
First, the study has been conducted with synthetic solutions emulating the effluent generated in the Chilean metallurgy industries. The electrochemical characterization of the Sb solution in the HCl medium has shown that, mass-transfer limits the reduction of Sb(III) to metallic Sb and a high HCl concentration favors the recovery of Sb. From the electrodeposition tests the relevance and negative influence on Sb deposition of the secondary reactions, the hydrogen evolution reaction (HER) and the chlorine generation, has been proven. The HER occurs at the cathode and involves the generation of hydrogen bubbles at high current densities, which decrease the effective surface area of the working electrode and even cause the detachment of the Sb deposits. The chlorine generation at the anode leads to the redissolution of the Sb deposits detached by the HER. After conducting these experiments, it has been concluded that it is possible to increase the Sb recovery rate, if higher concentrations of this element are present in the solution or the hydrodynamic conditions of the electrodeposition process are improved.
The influence of the presence of Bi in the synthetic solution on the Sb electrodeposition has also been investigated. The reduction potential of both elements is similar, implying that the individual recovery of Sb by electrodeposition is challenging. However, if the operating conditions do not imply exceeding the limiting current density of the system, a high electrodeposition selectivity towards Sb is achieved. If the concentration of Bi in the solution is higher than that of Sb, the simultaneous electrodeposition of both elements takes place, but, on the contrary, a high value of current efficiency is obtained because the influence of the HER on Bi reduction is not as significant as that on Sb deposition.
The application of the previously analyzed techniques has been studied with a real effluent, that was provided by a Spanish company. It has been proven that the conclusions obtained with the synthetic solutions can be applied to a real effluent. It has been confirmed that, as the applied current density increases, the Sb deposition worsens due to the relevance of the other reactions that take place during the process: the reduction of the other elements and the evolution of the medium. The deposits obtained contain some elements present in the real effluent: Sb, Bi, As and Cu, the most significant being the first. From this study, it has been concluded that purifying the HCl by removing the elements contained in the electrolyte via electrodeposition is possible.
Finally, the possibility of replacing the HCl used as a regenerant with a deep eutectic solvent has been considered based on their properties, among which are a high solubility of metals and their synthesis from renewable sources. In particular, the research has been carried out with oxaline, which presents a high dissolution capacity for Sb and a wide potential window that would benefit the application of the electrodeposition technique to recover Sb captured during the resins regeneration process. / Me gustaría agradecer la financiación a la Agencia Estatal de Investigación
(AEI/10.13039/501100011033) (España) bajo el proyecto PCI2019-103535,
gracias al cual he podido desarrollar la presente Tesis Doctoral, y a FEDER
Una manera de hacer Europa / Hernández Pérez, L. (2024). Estudio electroquímico para la recuperación de antimonio de efluentes del electro-refinado de cobre por electrodeposición [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203892
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