[pt] A presente dissertação trata do estudo de sistemas de potência baseados em ciclos Rankine orgânicos (ORC – Organic Rankine Cycle) acionados por energia térmica de rejeito. O objetivo é descrever mediante a simulação numérica um ciclo Rankine orgânico, dimensionar os trocadores de calor para o ciclo proposto e aplicar o conceito para sistemas de trigeração. Um modelo termodinâmico simples é apresentado, relacionando as características termodinâmicas do ciclo Rankine orgânico àquelas da corrente com rejeito térmico (como, por exemplo, vazão mássica, capacidade térmica e temperaturas de operação). A seguir, o método de multi-zonas, ou de fronteira móvel, é aplicado aos trocadores de calor do ciclo, condensador e caldeira, para dimensioná-los às condições do efluente de rejeito térmico. Na escolha do tipo de trocador de calor para a caldeira, é feita a distinção quanto à natureza do efluente, se gasoso ou líquido. No primeiro caso empregam-se trocadores de tubo e aleta e, no segundo, trocadores de placas. A solução numérica do sistema de equações algebraicas e obtida através de um programa computacional escrito em FORTRAN. São também estudados novos fluidos de trabalho de menor impacto ambiental e os resultados apresentados fazem uma comparação com fluidos de uso tradicional. As propriedades termodinâmicas e de transporte dos fluidos considerados foram obtidas usando o programa REFPROP 9.0 do NIST. Finalmente, o conceito do ciclo Rankine orgânico é aplicado a sistemas de trigeração, caracterizados pela produção simultânea de eletricidade, aquecimento e refrigeração. / [en] The present dissertation addresses the study of power generation systems based on organic Rankine cycles (ORC) driven by waste thermal energy (heat). A simple thermodynamic model is presented, relating the thermodynamic characteristics of the organic Rankine cycle to those of the waste heat flow (for instance: mass flow, thermal capacity and operation temperatures). Furthermore, the multi-zone, or movable boundary method is applied to the heat exchangers of the cycle, boiler and condenser, in order to size them for the waste heat flow conditions. In choosing the type of heat exchanger for the boiler, the distinction is made on the nature of the waste heat, either gaseous or liquid. New working fluids for the cycle, of less environmental impact, are studied. For the first case, tube and fin heat exchangers are considered, and in the second, plate heat exchangers. Finally, the concept of the organic Rankine cycle is applied to trigeneration systems, characterized by the simultaneous production of electricity, heating and cooling.

[pt] O uso de biossurfactantes derivados de matérias-primas de base biológica apresentam diversas vantagens sobre surfactantes convencionais como por exemplo: baixa toxicidade, alta cinética de degradação, versatilidade na flotação mineral podendo atuar como coletor ou espumante. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o uso de biossurfactante extraído da bactéria Rhodococcus opacus na concentração da hematita do rejeito de minério de Ferro. Primeiramente, foram realizados estudos de caracterização da amostra (Análise granulométrica, química e mineralógica). Também foram feitas medições do Potencial zeta, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) com o intuito de avaliar a interação do biossurfactante e do silicato de sódio na superfície mineral (hematita). As propriedades físico-químicas do biosurfactante foram determinadas pela tensão superficial. Diferentes estudos de microflotação (célula Patridge-Smith) e flotação em bancada (célula mecânica CDC) foram realizados para avaliar o pH (2, 3, 5, 7, 9, 11), a concentração de biossurfactante (1000, 2000, 4000, 6000 e 8000 g/t), e a concentração de depressor (100, 300, 600, 900 e 1200 g/t) na recuperação e teor de Fe. Além disso, foram realizados testes de flotação em circuito (rougher, cleaner, scavenger) visando aumentar a recuperação e teor de Fe. A concentração micelar crítica (CMC) do biossurfactante foi alcançada na concentração de 1 g/L. A recuperação de hematita foi possível em pH 3. De acordo com os estudos de espectroscopia no infravermelho e o potencial zeta houve interação entre o biossurfactante, e o silicato de sódio na superfície da hematita. A recuperação e teor de Fe na microflotação foi em torno de 37 porcento para uma concentração de biosurfactante de 6000 g/t em pH 3. A recuperação e teor de Fe na flotação em bancada (rougher) foi de aproximadamente 28,50 porcento e 44 porcento respectivamente, para uma concentração de biosurfactante de 2000 g/t em pH 3, também foram realizados testes em presença de silicato de sódio (600 g/t) obtendo aproximadamente 50,5 porcento de recuperação metalúrgica e 58 porcento de teor de Fe. Além disso, foram feitos ensaios em circuito de flotação (rougher, cleaner e scavenger) alcançando uma recuperação e teor de Fe em torno de 44 porcento e 65 porcento, respectivamente. Os resultados obtidos mostraram o potencial uso do biossurfactante como coletor na flotação da hematita do rejeito de minério de ferro, podendo futuramente ser aplicado na indústria mineral substituindo os coletores convencionais com o avanço dos estudos. / [en] The use of biosurfactants derived from bio-based feedstocks which present several advantages over conventional surfactants such as low toxicity, high degradation kinetics, versatility in mineral flotation, it can act as a collector or frother agent. The present work aims to evaluate the use of biosurfactant extracted from bacteria Rhodococcus opacus in the hematite concentration of the iron ore tailings. Firstly, characterization studies of the samples were carried out (granulometric, chemical and mineralogical analysis). Measurements of Zeta Potential, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) were also carried out to evaluate the interaction of the biosurfactant and sodium silicate on the mineral surface (hematite). The physicochemical properties of biosurfactant were determined by surface tension. Different microflotation studies (Patridge-Smith cell) and batch (CDC mechanical cell) were carried out to evaluate the pH (2, 3, 7, 9, 11), the biosurfactant concentration (1000, 2000, 4000, 6000 and 8000g/t), and the depressor concentration (100, 300, 600, 900 and 1200 g/t) on recovery and Fe grade. In addition, flotation circuit tests (rougher, cleaner, scavenger) were carried out aiming to increase recovery and Fe grade. The critical micellar concentration (CMC) of the biosurfactant was reached at a concentration of 1 g/L. Hematite recovery was possible at pH 3. According to the studies of infrared spectroscopy and zeta potential, there was interaction between the biosurfactant, the sodium silicate on the hematite surface. The Fe recovery and Fe grade in the microflotation was around 37 percent for 6000 g/t biosurfactant concentration at pH 3. The Fe recovery and Fe grade in the batch flotation (Rougher) was approximately 28.50 percent and 44 percent, respectively for 2000 g/t biosurfactant concentration at pH 3, tests were also performed in the presence of sodium silicate (600 g/t) obtaining around 50.50 percent Fe recovery and 58 percent Fe grade. Furthermore, flotation circuit tests (rougher, cleaner and scavenger) were carried out, achieving a Fe recovery and Fe grade around 44 percent and 64.8 percent, respectively. Therefore, the results showed the potential use of the biosurfactant as a collector in the hematite flotation from the iron ore tailings, it may be applied in the mining industry in the future, replacing conventional collectors with the advancement of the studies.

Neste trabalho foi avaliada a dose efetiva recebida pelos trabalhadores da Gerência de Rejeitos Radioativos do IPEN devido à inalação de 222Rn nos galpões de armazenamento de rejeitos radioativos tratados e não tratados. As concentrações de 222Rn no interior dos galpões foram determinadas por meio da técnica de detecção passiva com detectores de traços nucleares do estado sólido (SSNTD). O detector utilizado foi o CR-39 inserido em uma câmara de difusão do tipo NRPB. Foram monitorados um total de 12 pontos internos e 1 ponto externo no galpão de rejeitos radioativos tratados G4 e 13 pontos no galpão de rejeitos radioativos não tratados G3, durante um período de 11 meses, entre junho de 2012 e maio de 2013. As concentrações variaram de 0,73 ± 0,08 e 4,55 ± 0,16 kBqm-3 entre os períodos de monitoramento no galpão G4 e entre 0,61 ± 0,07 e 2,94 ± 0,12 kBqm-3 no galpão G3. A dose efetiva devido à inalação de 222Rn no interior dos galpões de rejeitos radioativos foi calculada de acordo com os procedimentos da Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) a partir de um fator de conversão de dose, da concentração média do 222Rn no ar e do tempo de exposição dos indivíduos. Os valores de doses apresentados são uma média das concentrações entre os períodos de monitoramento que variam 15,70 mSva-1 no G4 e de 9,27 mSva-1 no G3, sendo que em um dos períodos obteve-se valores superiores ao estabelecidos pelo órgão regulador (CNEN) e recomendados pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) de 20 mSva-1 para indivíduos ocupacionalmente expostos, indicando a necessidade de medidas mitigadoras. Cabe, contudo, informar que foi considerada uma hipótese bastante conservativa de 2000 horas de trabalho no local. / Some radionuclides that make up the radioactive series are noted for their contribution to the total exposure to which individuals are subjected, an important example is known as radon 222Rn and their descendants, responsible for more than half of the radiation dose received by the population due to natural sources. In this work the effective dose received by the workers of the Management of Radioactive Waste in IPEN due to inhalation of 222Rn in storage sheds from treated and untreated radioactive waste was evaluated. Concentrations of 222Rn inside the sheds of treated and untreated radioactive waste G3 and G4 were determined by the technique of passive detection with solid state nuclear track (SSNTD) detectors. The detector used was CR-39 inserted in a diffusion chamber type NRPB. A total of 12 internal points and 1 external point were monitored in the shed radioactive waste treated G4 and 13 points in the shed radioactive waste untreated G3, for a period of 11 months between June 2012 and May 2013. Concentrations ranged 0.73 ± 0.08 to 4.55 ± 0.16 kBqm-3 among the monitoring periods in the shed G4 and between 0.61 ± 0.07 and 2.94 ± 0.12 kBqm-3 in the shed G3. The effective dose due to inhalation of 222Rn inside the sheds radioactive waste was calculated according to the procedures of the International Commission on Radiological Protection (ICRP) from a conversion factor of dose, the mean concentration of 222Rn in the air and time of exposure of individuals. The dose values for G4 and G3 are 15.70 and 9.27 mSva-1 respectively, this being greater than the value established by the National Nuclear Energy Commission (CNEN) and recommended by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) 20 mSv / a for occupationally exposed individuals, thus indicating the need for mitigation measures. It should, however, report that was considered a very conservative assumption of 2,000 hours of work on site.

Os nanotubos naturais da paligorsquita, por apresentarem propriedades físicas e químicas específicas, têm potencial uso como nano sorventes e matrizes para imobilização, retenção, e solidificação de radionuclídeos presentes em efluentes nucleares. No processo de desenvolvimento de materiais com propriedades de sorção visando a incorporação e imobilização de radionuclídeos, as etapas mais importantes são a geração de sítios ativos simultaneamente com o aumento da área superficial específica e tratamento térmico adequado para conduzir ao colapso estrutural. Neste estudo foram avaliados parâmetros e condições determinantes no processo de ativação dos nanotubos naturais da paligorsquita visando a sorção de radionuclídeos de interesse na estrutura dos nanotubos e a avaliação posterior dos parâmetros que afeitam ao colapso estrutural por tratamento térmico. Por este estudo constatou-se que a otimização do processo de ativação ácida é fundamental para o aumento da capacidade de sorção de níquel usando estruturas de nanotubos naturais ativados. A condição otimizada de ativação superficial, mantendo a integridade estrutural foi removido cerca de 33,3% dos cátions de magnésio, equivalente a 6,30·10-4 mol·g-1 de magnésio em massa, aumentando a área superficial específica em 42,8%. Este aspecto permitiu a incorporação de mesma concentração molar de níquel presente nos rejeitos radioativos líquidos em um tempo de processo de 80min. / Natural palygorskite nanotubes show suitable physical and chemical properties and characteristics to be use as potential nanosorbent and immobilization matrix for the concentration and solidification of radionuclides present in nuclear wastes. In the development process of materials with sorption properties for the incorporation and subsequent immobilization of radionuclides, the most important steps are related with the generation of active sites simultaneously to the increase of the specific surface area and suitable heat treatment to producing the structural folding. This study evaluated the determining parameters and conditions for the activation process of the natural palygorskite nanotubes aiming at the sorption of radionuclides in the nanotubes structure and subsequent evaluation of the parameters involve in the structural folding by heat treatments. The optimized results about the maximum sorption capacity of nickel in activated natural nanotubes show that these structures are apt and suitable for incorporation of radionuclides similar to nickel. By this study is verified that the optimization of the acid activation process is fundamental to improve the sorptions capacities for specifics radionuclides by activated natural nanotubes. Acid activation condition optimized maintaining structural integrity was able to remove around 33.3 wt.% of magnesium cations, equivalent to 6.30·10-4 g·mol-1, increasing in 42.8% the specific surface area and incorporating the same molar concentration of nickel present in the liquid radioactive waste at 80 min.

Nenhuma / A implantação de um repositório para rejeitos radioativos é um projeto multidisciplinar que demanda além de especialistas de diferentes áreas do conhecimento, a interação com instituições públicas e privadas, dados e informações relacionadas com rejeitos radioativos, geologia, tecnologia etc. Todas as atividades devem estar em conformidade com as normas, requisitos e procedimentos, incluindo a legislação nacional e internacional. A manutenção dos registros de inventário dos rejeitos é um requisito importante regulamentar e deverá estar disponível até mesmo após o encerramento do repositório. O Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear CDTN está coordenando o projeto para a construção do repositório nacional para o armazenamento dos rejeitos de baixo e médio nível de radiação. A fim de consolidar todas as informações que serão provenientes deste projeto, está sendo desenvolvido e implantado no CDTN um sistema Gerenciador de banco de dados, chamado de Sistema de Gestão Integrada de dados para Repositórios de Rejeitos Radioativos (SGI3R), que também vai gerenciar todos os dados de trabalhos anteriores realizados no Brasil e em todo o mundo sobre este assunto. A proposta é criar uma estrutura de módulos, tendo como base oito módulos: inventário, seleção de sites, tipos de repositório, tecnologia, parceiros, legislação, comunicação e documentos. O SGI3R compreende a integração (inclusão, atualização e exclusão), processamento de dados, padronização e consistência entre os processos. O SGI3R dará apoio às etapas deste projeto, que permitirá a preservação de todas as informações disponíveis, evitando a duplicação de esforços e custos adicionais, melhorando, deste modo, o projeto de planejamento e execução. Adicionalmente o SGI3R permitirá o acesso às informações para todas as partes interessadas. / The implantation of a repository for radioactive wastes is a multidisciplinary project that demands in addition to specialists of different areas of knowledge, interaction with public and private institutions, data and information related to radioactive wastes, geology, technology etc. All the activities must be in accordance with norms, requirements and procedures, including national and international legislation. The maintenance of the waste inventory records is an important regulatory requirement and must be available even after the closure of the repository. The Center of Nuclear Technology Development CDTN is coordinating the Project for the construction of the national repository to store the low and intermediatelevel wastes. In order to consolidate all information that will come from this Project, it is being developed and implanted in CDTN a manager system of database, called Integrated Management System of data for Radioactive Waste Repositories (SGI3R), which will also manage all data from previous works carried out in Brazil and around the world about this subject. The proposal is to build a structure of eight modules: Inventory, Site Selection, Types of Repository, Documents, Technology, Partners, Legislation, and Communication, having initially as base the first four ones. The SGI3R comprises the data processing (inclusion, update and exclusion), integration, standardization, and consistency among the processes. The SGI3R will give support to the stages of this Project, which will allow the preservation of all the available information, preventing duplication of efforts and additional costs, improving, in this way, the Project planning and execution. Additionally the SGI3R will make possible the information access to all stakeholders.

Neste trabalho foi avaliada a dose efetiva recebida pelos trabalhadores da Gerência de Rejeitos Radioativos do IPEN devido à inalação de 222Rn nos galpões de armazenamento de rejeitos radioativos tratados e não tratados. As concentrações de 222Rn no interior dos galpões foram determinadas por meio da técnica de detecção passiva com detectores de traços nucleares do estado sólido (SSNTD). O detector utilizado foi o CR-39 inserido em uma câmara de difusão do tipo NRPB. Foram monitorados um total de 12 pontos internos e 1 ponto externo no galpão de rejeitos radioativos tratados G4 e 13 pontos no galpão de rejeitos radioativos não tratados G3, durante um período de 11 meses, entre junho de 2012 e maio de 2013. As concentrações variaram de 0,73 ± 0,08 e 4,55 ± 0,16 kBqm-3 entre os períodos de monitoramento no galpão G4 e entre 0,61 ± 0,07 e 2,94 ± 0,12 kBqm-3 no galpão G3. A dose efetiva devido à inalação de 222Rn no interior dos galpões de rejeitos radioativos foi calculada de acordo com os procedimentos da Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) a partir de um fator de conversão de dose, da concentração média do 222Rn no ar e do tempo de exposição dos indivíduos. Os valores de doses apresentados são uma média das concentrações entre os períodos de monitoramento que variam 15,70 mSva-1 no G4 e de 9,27 mSva-1 no G3, sendo que em um dos períodos obteve-se valores superiores ao estabelecidos pelo órgão regulador (CNEN) e recomendados pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) de 20 mSva-1 para indivíduos ocupacionalmente expostos, indicando a necessidade de medidas mitigadoras. Cabe, contudo, informar que foi considerada uma hipótese bastante conservativa de 2000 horas de trabalho no local. / Some radionuclides that make up the radioactive series are noted for their contribution to the total exposure to which individuals are subjected, an important example is known as radon 222Rn and their descendants, responsible for more than half of the radiation dose received by the population due to natural sources. In this work the effective dose received by the workers of the Management of Radioactive Waste in IPEN due to inhalation of 222Rn in storage sheds from treated and untreated radioactive waste was evaluated. Concentrations of 222Rn inside the sheds of treated and untreated radioactive waste G3 and G4 were determined by the technique of passive detection with solid state nuclear track (SSNTD) detectors. The detector used was CR-39 inserted in a diffusion chamber type NRPB. A total of 12 internal points and 1 external point were monitored in the shed radioactive waste treated G4 and 13 points in the shed radioactive waste untreated G3, for a period of 11 months between June 2012 and May 2013. Concentrations ranged 0.73 ± 0.08 to 4.55 ± 0.16 kBqm-3 among the monitoring periods in the shed G4 and between 0.61 ± 0.07 and 2.94 ± 0.12 kBqm-3 in the shed G3. The effective dose due to inhalation of 222Rn inside the sheds radioactive waste was calculated according to the procedures of the International Commission on Radiological Protection (ICRP) from a conversion factor of dose, the mean concentration of 222Rn in the air and time of exposure of individuals. The dose values for G4 and G3 are 15.70 and 9.27 mSva-1 respectively, this being greater than the value established by the National Nuclear Energy Commission (CNEN) and recommended by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) 20 mSv / a for occupationally exposed individuals, thus indicating the need for mitigation measures. It should, however, report that was considered a very conservative assumption of 2,000 hours of work on site.

[pt] Este trabalho tem como objetivo principal utilizar um rejeito do processo de concentração de carvão mineral (RJ) como fonte de substâncias húmicas, em particular, do ácido húmico (AH). Para atingir o objetivo a pesquisa foi dividida em três etapas: a obtenção, a caracterização e a aplicação do AH. Na primeira etapa, foram utilizados três métodos diferentes de funcionalização da amostra: o processo químico (PQ), a eletrólise (ELE) e o uso de autoclave (PRESS), previamente ao procedimento de extração das substâncias húmicas (SH), em particular, do ácido húmico (AH). Observou-se que, em termos de recuperação em massa nas condições operacionais estabelecidas, o método de processo químico (PQ) foi o mais eficiente resultando 20,2 porcento de AH e 3,8 porcento para AF-Like. Na segunda etapa, estudou-se a caracterização química (acidez fenólica, acidez total, acidez pelos grupos carboxílicos, pH, CTC e cinza), espectroscópica (FTIR, RMN de 13C e ICP-OES), análise elementar, análise térmica (TGA) e análise estrutural (MEV - EDS) dos ácidos húmicos produzidos. Observou-se certa semelhança entre os AH s extraídos do solo e o AH obtido neste trabalho, com a diferença deste ser muito aromático, o grau de aromaticidade mostrou-se muito elevado (em torno de 60 porcento em relação a 15 porcento do solo). Além disso, as características em relação ao CTC foram relevantes, pois variou de 22 a 44 Cmolckg elevado a -1. Este valor é considerado moderadamente alto em relação ao valor médio de 25 Cmolckg elevado a -1 do CTC, oriundo dos solos brasileiros. Os resultados obtidos por espectroscopia de FTIR e de RMN de 13C indicaram que a funcionalização do rejeito de carvão mineral (RJ) por qualquer um dos métodos de obtenção é relativamente baixa (de 5,0 a 9,7 porcento C-carboxílico) em comparação aos AH proveniente dos solos. Os resultados comparativos apresentaram similaridade nas características estruturais e físicas, observadas pela microscopia eletrônica de varredura. Na terceira etapa foi realizado um estudo preliminar sobre a capacidade do AH, obtido pelo método PQ de reter o chumbo, contido em solução sintética (1000 mgL elevado a -1). Constatando-se uma eficiência de 98 porcento na adsorção deste elemento quando se utilizou uma razão de 1:1(1g AH:1g Pb) e vazão de 0,06 mL/min. / [en] This work aims to evaluate the use of a concentration coal tailing (RJ) as a source of humic substances, particularly humic acid (HA). To achieve the goal the research was divided into three steps: obtaining, characterization and application of HA.In the first step three different methods of functionalization of the sample were tested prior to the HA extraction procedure: chemical process (PQ), electrolysis (ELE) and the using of an autoclave (PRESS). It was observed that in terms of mass recovery and within established operating conditions, the method of chemical process (PQ) result was the most efficient, with 20.2 percent and 3.8 percent of AH to AF-Like, respectively.In the second step, it was studied the physical and chemical properties of the humic acids produced: phenolic acidity, total acidity, the acidity of carboxyl groups, pH, CTC and gray, spectroscopy (FTIR, 13C NMR and ICP - OES), elemental analysis, thermal analysis (TGA) and structural analysis (SEM - EDS). There were some similarities with the AH s extracted from the soil with the difference being the degree of aromaticity which is very high (around 60 percent compared to 15 percent of the soil). Moreover, the relevant features were the CTC, which ranged 22 - 44 Cmolckg to the power of -1. This value is considered moderately high in relation to the approximate mean value of 25 Cmolckg to the power of -1 CTC , originated from Brazilian soil. The results obtained from FTIR spectroscopy and 13C NMR indicated that functionalization of the coal tailing (RJ), by any of the methods is relatively low (5.0 - 9.7 percent C-carboxylic acid) compared to AH from soil. Also showed similar structural and physical characteristics, as observed by scanning electron microscopy. In the third stage, a preliminary study on the retention capacity of the lead contained in synthetic (1000 ppm) solution by the AH obtained by the chemical processes method was performed. It was found an efficiency of 98 percent adsorption of the element when using a ratio of 1:1 (AH 1g : 1g Pb) and flow rate of 0.06 ml/min.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T14:44:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_InfluenciaAditivoPolimerico.pdf: 2018043 bytes, checksum: a406f2a853c1d90aabe95e5973eb2e0e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-15T12:25:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_InfluenciaAditivoPolimerico.pdf: 2018043 bytes, checksum: a406f2a853c1d90aabe95e5973eb2e0e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T12:25:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_InfluenciaAditivoPolimerico.pdf: 2018043 bytes, checksum: a406f2a853c1d90aabe95e5973eb2e0e (MD5) Previous issue date: 2015-05-12 / As argamassas são consideradas como um sistema particulado em suspensão com agregado miúdo, aglomerante, água e aditivo polimérico constituinte orgânico. Fatores como granulometria, teor de cimento, cinza e aditivo em sua composição influenciam nas propriedades da argamassa tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. Foi realizado o estudo reológico e de ensaio mecânico em argamassa elaborada para assentamento e revestimentos pela incorporação do aproveitamento de rejeito da construção civil (RCC) como agregado miúdo e cinza volante resíduo mineral proveniente da combustão das caldeiras da empresa HYDRO ALUNORTE. O presente trabalho visa desenvolver uma argamassa modificada por polimero que possua como aglomerante Cimento Portland CPII E-32RS e cinza volante e como agregado miúdo areia e RCC aditivada por poliacetato de vinila (PVA). Foi realizado o estudo da influência do cimento, da cinza, da granulométrica dos agregados e do uso de aditivo polimérico PVA nas propriedades da argamassa. Os materiais foram submetidos à caracterização física e química através de análise granulométrica, fluorescência de raio-x e FTIR. Na elaboração dos corpos de provas foi realizado o estudo de 6 traços com 5% em massa de cimento e 3 traços com 10% em massa de cimento, ambos com diferentes teores de cinza, areia, RCC e mantendo quantidade de cimento portland constante. Ainda foi avaliado a comparação das propriedades mecânicas e reológicas dos traços com e sem PVA. Os traços no estado fresco foram submetidos a ensaio reológico. Após 28 dias de cura os corpos de prova dos traços já no estado endurecido foram submetidos a ensaios de resistência mecânica a compressão, massa especifica, absorção aparente e porosidade aparente. A pesquisa demonstrou que o emprego de aditivo polimérico a base de PVA melhorou as propriedades mecânicas da argamassa elaborada com rejeitos industriais além de garantir comportamento reológico satisfatório para possível aplicação da mesma na construção civil. / Mortars are considered to be particulate systems in suspension with fine aggregate, binder, water and organic polymeric additive. Factors such as granulometry, cement, ash and additive contents in their composition influence mortar properties in both the fresh and hardened states. A rheological study and mechanical test were performed on mortar prepared for floors and coatings through incorporating civil construction wastes (RCC) such as fine aggregate and fly ash, a mineral waste derived from combustion in boilers at the HYDRO ALUNORTECompany. This study seeks to develop a polymeric mortar that uses CPII E-32RS Portland cement andflyashas binders and fine sand and RCC with polyvinyl acetate (PVA) as aggregates. A study was performed on the influence of cement, ash, granulometry of aggregates and use of PVA based-polymeric additives on mortar properties.The materials were submitted to physical and chemical characterization using granulometric analysis, X-ray fluorescence and FTIR. In preparing the specimens, 6 formulas with 5% cement and 3 formulas with 10% cement were used, both with different levels of ash, sand and RCC andmaintaining a constant level of Portland cement content. A comparison of the mechanical and rheological properties of formulas with and without PVA was also made.Formulas in a fresh state were submitted to rheological tests. After 28 days of curing specimens of these formulas, by then in a hardened state, were submitted to tests for mechanical resistance to compression, specific mass, apparent absorption and apparent porosity. The research demonstrated that employing a PVA-based polymeric additive improved the mechanical properties of the mortar prepared with industrial wastes, as well as guaranteeing satisfactory rheological behavior for possible applications of such mortars in civil construction.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-12T13:02:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AproveitamentoRejeitoCaulim.pdf: 7255550 bytes, checksum: 1cf9dd419155eff22adcbd62e6db8507 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-12T16:07:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AproveitamentoRejeitoCaulim.pdf: 7255550 bytes, checksum: 1cf9dd419155eff22adcbd62e6db8507 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T16:07:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AproveitamentoRejeitoCaulim.pdf: 7255550 bytes, checksum: 1cf9dd419155eff22adcbd62e6db8507 (MD5) Previous issue date: 2000-11-29 / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / A região Amazônica detém 10 % das reservas mundiais de caulim. A partir dos anos setenta, duas grandes jazidas amazônicas de caulim vêm sendo exploradas, produzindo caulim para cobertura de papel. No processo de beneficiamento, é gerado um elevado volume de rejeito industrial poluente, o qual é depositado em extensas e onerosas lagoas de sedimentação. Pelo fato do rejeito ser bastante volumoso, essas lagoas tornam-se um problema ambiental de grandes proporções, devido às extensas áreas desmatadas para suas construções (Barata, 1998). Neste trabalho, são propostas alternativas de utilização econômica desse rejeito, o qual constitui-se, basicamente, de uma suspensão do argilomineral caulita, para a produção de pozolana, sulfato de alumínio, a síntese de alúmen de amônio e alumina para utilização cerâmica. A metodologia constitui-se na secagem e calcinação do rejeito, seguida da extração do Al contido via lixiviação ácida (H2SO4), seguida da cristalização de alúmen de amônio, por reação com NH4OH concentrado, mediante controle de pH, e posterior calcinação a 1200°C, obtendo-se ?-Al2O3, isenta de sódio e de baixa granulometria. Das aluminas assim obtidas, são confeccionados corpos de prova prensados e sinterizados a 1600° C, para determinação de suas propriedades cerâmicas, as quais são comparadas com as de uma alumina comercial. Após a lixiviação ácida para a extração do Al, resulta como material insolúvel, uma sílica amorfa, para a qual sugere-se, como contribuição adicional, uma aplicação econômica, empregando-se como pozolana artificial em argamassas de cimento portland, realizando-se testes mecânicos para avaliação de seu desempenho. Os materiais utilizados e sintetizados, foram caracterizados empregando-se difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho, termogravimetria, análise térmica diferencial, distribuição granulométrica, área específica BET, porosidade, análises químicas por via úmida e por fluorescência de raio-X. / The Amazon region detains 10% of the world reserves of kaolim. Since the seventy's, two great amazonic beds of kaolim are explored, producing kaolim for paper cover. In the beneficiation process, it's generated an elevated volume of polluted industrial residue which is deposited in extensivas and onerous lagoons of sedimentation. Because of the residue is very voluminous, these lagoons become an environmental problem of great proportions, due the extensivas deforested areas used for their constructions ( Barata, 1998). In this work, are suggested altematives of economic utilization of this residue, which is constituted, mainly, by a suspension of the claymineral kaolinite, for the production of pozolane, aluminium sulphate, the synthesis of the ammonium alum and alumina for ceramics utilization. The methodology constitutes in the drying and the calcination of the residue, followed by the extraction of the AI retained by the acid lixiviation H2SO4 ) followed by the ammonium alum crystallisation, for the reaction with the concentrated NH4OH, by means of pH control, and later calcination at 1200°C, getting a-Al2O3, with no sodium and Iow granulometry. From the aluminas obtained, are made bodies of proof smashed and sintered at 1600°C, to the determination of the ceramics properties, which are compared to one of the commercial alumina. After the acid lixiviation for the AI extraction, results as an insoluble material, an amorphous silica, for which it is suggested, as an additional contribution, an economic application, using it as artificial pozolane in building portland cement, making mechanics tests for the evaluation of its performance. The material that were used and synthesized were characterized throught the use of the X ray diffraction, eletronic scanning microscopy, the infra-red spectroscopy, thermogravimetry, differential thermic analisys, particle size analysis, specific area BET, porosity, chemical analisys throught umid means and throught X ray fluorescence.

A atividade de mineração de caulim, no Pará, produz cerca de 1,5 milhões de toneladas/ano de caulim beneficiado para uso na indústria de papel e, em consequência, é gerado um grande volume de rejeito de caulim, cujo aproveitamento como material de pavimentação pode reduzir o passivo ambiental. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a viabilidade técnica do uso de rejeito de caulim como fíler em concretos asfálticos, considerando aspectos relacionados à dosagem Marshall e propriedades de engenharia. Para isso, foram produzidas doze misturas asfálticas, que resultaram da combinação dos fatores: tipo de ligante asfáltico (CAP 50/70 e CAP 30/45) e tipo/teor de fíler (granito, 1,5%, 3,0% e 6,0% de caulim, 1,5% de cal e 3,0% de caulim + 1,5% de cal), as quais foram avaliadas à luz dos resultados de dosagens Marshall, de ensaios mecânicos (RT, MR, fadiga e creep estático) e relacionados à durabilidade (de susceptibilidade térmica e ao dano por umidade). Adicionalmente, foram testadas correlações entre os parâmetros de caracterização do fíler \"teor de caulim\", \"D10\", \"D30\", \"D60\" e \"módulo de finura\" (MF) versus parâmetros de dosagens e propriedades mecânicas e de durabilidade. Os resultados das dosagens indicaram que as mudanças do tipo de CAP e/ou do tipo e teor de fíler não influenciaram significativamente os teores de projeto (TP variaram entre 5,3 e 5,6%); no entanto, os valores de estabilidade das misturas com CAP 30/45 foram superiores aos das misturas com CAP 50/70, e as misturas com 6,0% de caulim apresentaram baixa estabilidade e elevada fluência, para ambos os ligantes asfálticos. As misturas sem cal não atenderam a RRT mínima de 70%, o que foi atribuído à má adesividade do granito com os ligantes asfálticos. Por isso, em termos de dosagem, apenas as misturas contendo cal atenderam a todas as exigências do DER/SP. Quanto aos ensaios mecânicos, constatou-se que nas misturas com CAP 30/45, a rigidez e as resistências à tração e à fadiga foram maiores e a susceptibilidade térmica foi menor em relação às misturas com CAP 50/70. Para ambos ligantes asfálticos, a adição de rejeito de caulim aumentou a rigidez e a vida de fadiga e melhorou a susceptibilidade térmica, porém reduziu as resistências à tração e à deformação permanente. Identificou-se que o efeito do tipo de ligante asfáltico está mais relacionado às propriedades mecânicas e à susceptibilidade térmica, e o efeito do tipo de fíler, às propriedades volumétricas, aos parâmetros de deformação permanente e de susceptibilidade ao dano por umidade. Complementarmente, mostrou-se que os parâmetros de caracterização \"teor de caulim\" e \"MF\" se correlacionaram melhor com os parâmetros das dosagens Marshall e do ensaio de creep estático, respectivamente. Por fim, conclui-se que o uso de rejeito de caulim como fíler em concreto asfáltico é tecnicamente viável, para ambos os tipos de ligante asfáltico, em teores de adição de até 3,0% e associado à cal. / Mining activity of kaolin, in Pará, produces around 1.5 million ton/year of processed Kaolin for paper industry, as a consequence, a substantial volume of waste is generated. The use of kaolin waste might reduce the environmental legacy. The main purpose of this research was to evaluate the technical feasibility of kaolin waste as filler in hot mix asphalt, considering aspects related to mix design and engineering properties. For this, twelve asphalt mixtures were produced from the combination of factors: type of asphalt binder (CAP 50/70 e CAP 30/45) and type/content of filler (granite, 1.5, 3.0 and 6.0% of kaolin waste, 1.5% of lime and 3.0% of kaolin waste+1.5% of lime). Asphalt mixtures were evaluated based on results from Marshall design, mechanical (ITS, RM, fatigue and static creep) and durability (thermal and moisture susceptibilities) tests. Additionally, filler-characterization parameters (kaolin content, D10, D30, D60 and fineness modulus, FM) were correlated to the Marshall\'s parameters and to the mechanical and durability properties. Marshall design results indicated that the changes of asphalt binder and types/content of filler did not significantly influence asphalt content (variation from 5.3 to 5.6%), however, stability values of mixtures with CAP 30/45 were higher than the mixtures with CAP 50/70. Mixtures containing 6% of Kaolin presented low stability and high flow, for both asphalt binders. Mixtures without lime did not reach minimum TSR value (70%), which was attributed to the poor adhesion between granite aggregates and asphalt binders. Therefore, regarding Marshall parameters, only asphalt mixtures with lime met all of DOT/Sao Paulo\'s standard requirements. Concerning mechanical tests, it was showed that, in mixtures with CAP 30/45, stiffness, tensile strength and fatigue resistance were higher and the thermal susceptibility was lower when compared to mixtures with CAP 50/70. Kaolin addition increased stiffness and fatigue life, but, decreased tensile strength and rutting resistance. Mechanical properties and thermal susceptibility were quite affected by asphalt binder whereas volumetric and rutting properties and moisture damage were most influenced by filler type and content. Furthermore, kaolin content and FM well correlated with Marshall and rutting parameters, respectively. Finally, it was concluded that the use of kaolin waste as filler in hot mix asphalt is technically feasible, for both tested asphalt binders, at contents up to 3.0% and combined with 1.5% of lime.