Os depósitos de caulim apresentam-se amplamente distribuídos no planeta, e das reservas brasileiras classificadas como medidas e indicadas, 97% encontram-se na região norte do país onde estão localizadas as principais empresas produtoras de caulim destinado à indústria de papéis. Ocorre que durante as etapas de processamento do minério são gerados grandes volumes de rejeito constituído predominantemente por caulinita, um dos argilominerais mais utilizados como matéria-prima em síntese de zeólitas. Neste trabalho, materiais zeolíticos foram sintetizados utilizando como fonte principal de silício e alumínio um rejeito industrial gerado durante o beneficiamento do caulim para cobertura de papel; o material de partida e as fases formadas como produtos de reação foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de refletância difusa no infravermelho com transformada de Fourier, análise térmica e área superficial específica pelo método BET; sendo posteriormente avaliados quanto à capacidade de adsorção por azul de metileno em sistema descontínuo. O processo de síntese ocorreu em condições hidrotermais através de autoclavagem estática e os efeitos tempo-temperatura, assim como também as relações Si/Al e Na/Al foram considerados. Os resultados mostram que na metodologia desenvolvida com o rejeito de caulim, inicialmente calcinado a 700°C por 2 horas, submetido em seguida à reação em meio alcalino a 90ºC por 48 horas na presença de uma fonte adicional de sílica foi obtida zeólita do tipo faujasita com boa cristalinidade como fase predominante no produto de síntese. Os dados dos ensaios de adsorção determinados por espectrofotometria UV-visível e ajustados pelos modelos de Langmuir e Freundlich sugerem que o material faujasítico apresenta boa capacidade adsortiva atingindo eficiências entre 85 e 92% para concentrações na faixa de 10 a 30 mg/L, demonstrando assim, ser o referido material uma alternativa eficiente e de baixo custo quando utilizado para a remoção de corantes de solução aquosa no tratamento de efluentes industriais. / Kaolin deposits have become widely distributed on the planet, Brazilian\'s reserves classified as measured and indicated, 97% are in the northern region where are located the main producers of kaolin for the paper industry. During the processing steps of the ore are generated large amount of waste constituted predominantly by kaolinite, one of the most widely used clayminerals as a raw material in synthesis of zeolites. In the present work, zeolitic materials were synthesized using as main source of silicon and aluminum an industrial waste generated during the processing of kaolin for paper coating, the starting material and formed phases as reaction products were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, diffuse reflectance spectroscopy in the infrared Fourier transform, thermal analysis and specific surface area by BET method; and subsequently evaluated for adsorption capacity for methylene blue in a batch system. The synthesis process occurred in hydrothermal conditions and the effects, time-temperature, as well as the relations Si/Al and Na/Al were considered. The results show that in the methodology developed from kaolin waste, initially calcined at 700°C for 2 h, subjected then reaction in alkaline medium at 90°C for 48 h in presence of additional silica was obtained faujasite-type zeolite with good crystallinity as phase predominant in the synthesis product. Adsorption data determined by UV-visible spectrophotometry were fitted using Langmuir and Freundlich isotherms models and suggest that the zeolitic material has good adsorptive capacity, achieving efficiencies between 85 and 92% at concentrations in the range 10 30 mg/L, thus becoming, this material, an effective and low-cost alternative when used for the removal of dyes from aqueous solution in the treatment of industrial effluents.

Em São Gabriel da Cachoeira, estado do Amazonas, foi estudado, por meio de uma toposse-quência, um sistema Latossolo-Espodossolo com caulim associado, desenvolvido a partir de rochas granito gnáissicas do embasamento cristalino. Na topossequência, de montante para jusante, foram descritos e amostrados quatro perfis de solo: Espodossolo Humilúvico (P1) no topo, dois Latossolos Amarelos (P2 e P3) na meia encosta e Gleissolo Háplico (P4) na base. Os objetivos principais foram estudar o funcionamento desse sistema de transformação a par-tir de sua caracterização morfológica, química, física e mineralógica e obter informações so-bre as características cristalográficas das caulinitas a partir do estudo do grau de ordem estru-tural. A caracterização e gênese dos solos e do caulim foram estudadas por curva de retenção de água no solo, difração de raios-X, análise térmica diferencial e gravimétrica, espectrosco-pia por reflectância difusa, análise química total e análises microscópicas. A ordem estrutural das caulinitas foi avaliada a partir dos cálculos dos índices de Hinckley (IH), Stoch (IK), Apa-ricio-Galán-Ferrell (IAGF), Liètard (R2), Amigó (001 e 002), Hughes-Brown (IHB) e Plan-çon-Zacharie (IPZ) e das temperaturas de desidroxilação da caulinita e nucleação da mulita. Esses estudos permitiram concluir que: (i) o sistema de solos na topossequência está em fun-cionamento e levando à formação dos Espodossolos em detrimento da cobertura laterítica, provocando modificações na cobertura vegetal com a campinarana substituindo a floresta; (ii) o sistema Latossolo-Espodossolo, influenciado pela elevada acidez das soluções e hidromorfi-a, é caracterizado, no P1, pela decomposição da matéria orgânica, dissolução dos minerais mais alteráveis (ação dos ácidos orgânicos), acúmulo residual do quartzo nos horizontes su-perficiais, álbicos e espódicos e pela translocação do alumínio e do ferro na forma de comple-xos orgânicos para os horizontes espódicos, onde se acumulam, influenciados pela elevação e rebaixamento do nível dos aquíferos suspensos, formando os horizontes espódicos Bh e Bhs. Nos perfis P2 e P3, apesar de pertencerem à mesma classe de solos (Latossolo Amarelo), o P2 sofre maior influência das soluções ácidas do que o P3, a exemplo do P1. Nestes perfis (P1, P2 e P3) a alternância de ambientes (redutor e oxidante) levou ao esbranquecimento do cau-lim desenvolvido na base. A gênese do P4 tem relação com a hidromorfia atuante na maior parte do ano, que promove a redução do ferro, além de não ser propício à formação de caulini-ta; (iii) os resultados da aplicação dos índices mostraram-se inconsistentes nos perfis P1, P2 e P4, provavelmente, em razão das condições mais agressivas do P1 e P2 e da hidromorfia do P4. O P3, o menos influenciado pela acidez das soluções, apresentou resultados consistentes; (iv) o índice de Plançon-Zacharie, em razão do maior número de parâmetros cristalográficos que utiliza, apresentou resultados que foram considerados consistentes em todos os perfis. Foram identificadas duas fases de caulinitas na maior parte dos horizontes estudados. Quando as condições de acidez são elevadas (P1 e P2), predominou a fase com caulinita de baixo or-denamento estrutural. Aonde o pH é mais elevado (perfil P3) a fase bem ordenada predomi-nou. Os resultados obtidos sugerem que os processos pedogenéticos atuantes na transforma-ção Latossolo-Espodossolo limitam a aplicação dos métodos de avaliação da ordem estrutural aqui empregados. / In São Gabriel da Cachoeira, Amazonas state, was studied by a topsequence, a system Oxisols to Spodosols with kaolin associated, developed from granitic-gneiss rocks of the crys-talline basement. In the topsequence, from upstream to downstream, were described and sam-pled four soil profiles: Spodosols (P1) at the top, two Oxisols Yellow (P2 e P3) on the hillside e Gleysols (P4) at the base. The main aims were to study the operation of this transforming system from their morphology characterization, chemical, physical and mineralogical and get information about the crystallographic characteristics of kaolinites from the study of degree of structural order. Characterization and genesis of soils and kaolin were studied by retention curve of water in the soil, x-ray diffraction, differential thermal and gravimetric analysis, dif-fuse reflectance spectroscopy, total chemical analysis and microscopic analysis. The structural order of kaolinite was evaluated from calculations of the Hinckley index (HI), Stoch (IK), Aparicio-Galán-Ferrell (IAGF) Liètard (R2), Amigó (001 and 002), Hughes-Brown (IHB) and Plançon-Zacharie (IPZ) and the temperatures of dehydroxylation of kaolinite and mullite nuc-leation. These study conclude that: (i) the soil system in topsequence is operating and leading to formation of Spodosols over lateritic coverage, causing changes in vegetation coverage with campinarana replacing the forest; (ii) the system Oxisols-Spodosols, influenced by the high acidity of the solutions and waterlogging, is characterized in P1, by decomposing organic matter, dissolution of minerals more changeable (action of organic acids), residual accumula-tion of quartz in surfaces horizons, albic and spodic and translocation of aluminum and iron in the form of organic complexes for the spodic horizons, where they accumulate, influenced by lifting and lowering of levels of the aquifer suspended, forming the spodic horizons Bh and Bhs. In the profiles P2 and P3, despite belonging to the same soil class (Oxisols Yellow), P2 is more influence by acid solutions than the P3, for exemple the P1. These profiles (P1, P2 and P3) interchange of environments (reducing and oxidizing) led to whitenning of kaolin developed at the base. The genesis of P4 is related to waterlogging active in the most part of the year, which promotes the reduction of iron, beyond not be conducive to the formation of kaolinite, (iii) the results of application of the indexes shown inconsistent in profiles P1, P2 and P4, probably because of more aggressive conditions of P1 and P2 and waterlogging of P4. P3, the least influenced by the solutions acidity, showed consistent results, (iv) the Plançon-Zacharie index, because of its calculation to be done detaileded, presented results to be consi-dered consistent in all profiles. We identified two kaolinites phases in most of horizons stu-died, where acidic conditions are high (P1 and P2) dominated the phase with low kaolinite structural order. Where the pH is slightly higher (profile P3), the orderly phase predominated. The results suggest that pedogenetic process active in transformation Oxisols-Spodosol limit the application of methods for structural order used here.

Este trabalho objetivou estudar a síntese de zeólita NaA sob condições hidrotérmicas e aplicála na adsorção de metais pesados. Para a síntese de zeólita NaA, caulim do município de Ipixuna, Pará, foi calcinado a 700 °C por 3 horas para obtenção de metacaulim e usado como fonte de sílica e alumina. Para efeito de comparação, cloreto de alumínio e metassilicato de sódio também foram utilizados na síntese de zeólitas como precursores de Si e Al. A influência da alcalinidade na síntese dos produtos zeolíticos foi avaliada utilizando-se diferentes concentrações de NaOH. Todas as sínteses foram realizadas a 110 °C em autoclaves. Visando à compreensão da influência do tempo na quantidade e tipo de fase formada, foram realizadas sínteses com diferentes tempos de cristalização. Os produtos de reação foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, análise térmica diferencial, microscopia eletrônica de varredura e adsorção de nitrogênio para cálculo de área específica pelo método BET. A amostra que apresentou maior proporção de zeólita NaA foi utilizada como adsorvente em soluções de Cu2+, Ni2+ e Cd2+ com concentrações iniciais de 25 a 400 mg/L. A concentração de equilíbrio desses metais, após remoção pela zeólita NaA, foi determinada por espectrofotometria de absorção atômica. Os resultados mostraram que o aumento da alcalinidade e do tempo de cristalização favoreceu a obtenção de sodalita, uma fase zeolítica concorrente à Zeólita A, nos produtos de síntese. A zeólita NaA provou ser um excelente adsorvente para remoção dos metais analisados, apresentando uma capacidade de adsorção máxima de aproximadamente 79, 65 e 32 mg/g para Cd2+, Cu2+ e Ni2+, respectivamente. O modelo de isoterma de adsorção que melhor descreveu a remoção de metais pela zeólita NaA foi o de Langmuir. / The aim of this work was to study the synthesis of zeolite NaA under hydrothermal conditions and use it as adsorbent of heavy metals. To synthesize zeolite NaA, kaolin from the city of Ipixuna, Pará, was calcined at 700 °C for 3 hours and used as source of silica and alumina. For comparison purposes, aluminum chloride and sodium metasilicate were also used in the synthesis of zeolites as precursors of Si and Al. The influence of alkalinity on the synthesis of the zeolitic products was evaluated using different NaOH concentrations. All the syntheses were performed at 110 °C by autoclaving. To understand the influence of time on the type and relative amount of the obtained phases, syntheses with different crystallization times were carried out. The reaction products were characterized by means of X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, thermal differential analysis, scanning electron microscopy and nitrogen adsorption for calculating surface area by the BET method. One of the samples, which exhibited the highest content of zeolite NaA, was used as adsorbent of Cu2+, Ni2+ and Cd2+ solutions with initial concentrations ranging from 25 to 400 mg/L. The equilibrium concentration of these heavy metals, after removal by zeolite NaA, was determined by atomic absorption spectrophotometry. The results showed that increasing alkalinity of the reaction medium led to the formation of sodalite, a concurrent zeolitic phase, in the products. Zeolite NaA turned out to be an excellent adsorbent for removing heavy metals, with an adsorption capacity of 79, 65 and 32 mg/g for Cu2+, Cd2+ and Ni2+, respectively. The Langmuir isotherm model was the most appropriate to describe the removal of metals by zeolite A.

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Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:21Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:148 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The use of residue in civil construction can to become a activity of extreme important and more frequent, mainly due to amount available with potential of recycling, possible reduction of environments impacts. The kaolin industries produces two type of residue. The residue contain clay mineral kaulinite show potentially of is to employ by pozzolanas at the construction civil industry. This research evaluates the technical viability to production of pozzolanas from mixtures in various percentagens of kaulinitic residue with limestone, wanting increase the reactivity. The contents of replacement of cement for pozzolanas is of 10%, 20%, 30%, 40%, 50% e 60% was studied. The cement employed was CP I S 32 and the pozolanas was made in the laboratory. The following tests in the experiment cements were carried out: specific gravity, specific surface area, water of normal consistency, setting time and compressive strength. Also, were carried out mineralogical tests in the pozolanas. The incorporation of pozzolanas allowed to mortar obtain compressive strengths more than it reference even though in high contents. Due to the pozzolanas show a considerable hydraulic characteristic this it occurred. It waits of residue burned becomes a higher pozzolana to employ at the civil construction, mainly along with cement, mortars and concretes in the substitution of burning clays from natural deposits despite necessity of adding tests for confirmation and complementation of effects was observed. / O emprego de resíduos na construção civil pode vir a se tornar uma atividade de extrema importância e mais freqüente, principalmente, pela quantidade disponível com potencialidades de reciclagem, possibilitando minimização dos impactos ambientais. As indústrias que beneficiam o caulim para ser utilizado na indústria de papel são responsáveis por gerar dois tipos de resíduos. Um deles, o resíduo contendo o argilomineral caulinita, apresenta potencialidade de ser utilizado como pozolanas na indústria da construção civil. Essa pesquisa avaliou a viabilidade técnica de produção de pozolanas provenientes de misturas de diversos percentuais do resíduo caulinítico com calcário, com vistas a incrementar a reatividade. Estudou-se os teores de substituição de cimento pelas pozolanas em 10%, 20%, 30%, 40%, 50% e 60%. O cimento utilizado foi do tipo CP I S 32 e as pozolanas foram produzidas em laboratório. Foram realizados os seguintes ensaios nos cimentos experimentais: massa específica, área superficial específica, água de consistência normal da pasta, tempo de pega e resistência à compressão. Nas pozolanas, além das análises química e física, foram realizados ensaios mineralógicos. Baseando-se nos resultados encontrados e na literatura técnica, observou-se que a fabricação da pozolana mostrou-se eficaz, pois permitiu aos cimentos alcançar resistências à compressão muito maiores à referência mesmo com teores elevados de incorporação. É lícito concluir que a incorporação do calcário na calcinação do resíduo proveniente do beneficiamento do caulim confirmou ser uma excelente alternativa na produção de pozolanas de alta reatividade, podendo ser empregadas como adições minerais aos cimentos compostos ou pozolânicos substituindo argilas naturais calcinadas e principalmente na fabricação de elementos pré-fabricados em conjunto com fibras em geral.

[pt] Polpas concentradas de caulim (70 por cento em peso de sólidos) são utilizadas na Indústria de Papel como cobertura. Durante a aplicação da polpa são alcançadas altas taxas de cisalhamento que, associadas às altas viscosidades de polpas concentradas, provocam dificuldades no movimento da lâmina acarretando riscos, bolhas ou até mesmo rasgando o papel. Para minimizar esse efeito, são adicionados agentes dispersantes que causam a redução nos valores da viscosidade. O presente trabalho teve por finalidade caracterizar fisicamente as amostras beneficiadas do caulim da região do Prado/BA e, utilizando-se da Teoria DLVO Clássica, contribuir para uma melhor compreensão sobre os aspectos fundamentais que norteiam a reologia de polpas concentradas de caulim a partir dos fundamentos de química coloidal. A caracterização tecnológica das amostras foi efetuada pelas técnicas de difratometria de raios-X, medição de alvura, análise granulométrica e análise morfológica (MEV e MET). As amostras analisadas revelaram ser, predominantemente, de caulinita; de alvura adequada a Indústria Papeleira para as amostras Coat 90 e Coat 87; de distribuição bimodal para as amostras Coat 90 e Coat 87 e de formato lamelar de perfil irregular, tendo sido encontradas partículas de perfil hexagonal. Posteriormente, foram apreciadas as propriedades eletrocinéticas das amostras. Foi medido o potencial zeta das amostras na ausência e na presença do dispersante hexametafosfato de sódio em função do pH e da concentração do dispersante em força iônica constante. A análise dos resultados revelou: que as amostras Coat 90 e Coat 87 possuem ponto isoelétrico de 3,5, enquanto o caulim Extra Fino possui ponto isoelétrico de 3,2; que o potencial zeta assume valores mais negativos com o aumento do pH e com o aumento da concentração de dispersante e que o ânion proveniente da dissociação do hexametafosfato de sódio adsorve quimicamente à superfície das amostras. De posse dos dados de potencial zeta, utilizou-se a Teoria DLVO para calcular a energia de interação total existente entre as partículas da amostra de caulim Coat 90. Após a análise dos resultados, ficou evidente que, para valores de pH maiores ou iguais a 5, existe uma barreira energética que aumenta de intensidade com o aumento do pH e da concentração de dispersante onde, com o aumento do pH, houve uma tendência à estabilização e, no caso da concentração, foi obtido um valor máximo em 3kg/t de dispersante (após este valor não houve aumento da barreira energética). Nessas curvas também foi observada a existência de um mínimo secundário que, embora pequeno (~2kT), revelou a possibilidade de adesão reversível. A análise reológica da amostra de caulim Coat 90 foi realizada a partir da comparação das viscosidades aparentes encontradas para taxas de cisalhamento constantes (100s-1 ou 1000s-1) e após a mesma quantidade de tempo (280s) já que as polpas eram tixotrópicas. Esses dados revelaram que, com o aumento do pH, as polpas atingem valores mínimos de viscosidade, onde para cada concentração de dispersante foi atingido um patamar diferente. O menor valor de viscosidade foi obtido em 3kg/t de dispersante, onde a partir desse ponto a viscosidade passou a aumentar levemente. Finalmente, os dados reológicos foram confrontados com os calculados pela Teoria DLVO Clássica, onde foi revelada a existência de um valor de energia de interação total (~400kT) comum a todas as concentrações de dispersante que indica um grau máximo de estabilidade da polpa, isto é, as partículas encontram-se tão afastadas umas das outras que o movimento relativo entre elas durante o cisalhamento não é mais afetado. Concluiu-se que, apesar das interações interparticulares serem de natureza microscópica e a viscosidade uma medida macroscópica, a Teoria DLVO foi capaz de explicar qualitativamente o compor / [en] Concentrated kaolin pulps (70 percent solid weight) are utilized as coatings in the paper industry. During the pulp application, high shear rates are obtained. Shear rates associated to high viscosities incite difficulties on the lamina movement generating risks, bubbles or even tearing the paper. To minimize this effect dispersant agents are added. The aim of the present work was to characterize physically the Prado region (Bahia State) kaolin particles and, using the DLVO theory, contribute for a better understanding about the fundamental aspects of kaolin concentrated pulps rheology via colloidal chemistry. Sample technological characterization was carried out with X-Ray difractometry technique, brightness measurements, size measurements, particle distribution and morphological analysis (MEV and MET). Samples were, predominantly, of kaolinite; samples Coat 90 and Coat 87 were of adequate brightness for Paper Industry and presented two peaks and all samples were platelike with irregular edges where hexagonal particles were found. Sample electrokinetic properties were appreciated afterwards. Zeta potential measurements were taken in the absence and in the presence of sodium hexametaphosphate dispersing agent as a function of pH and dispersant concentration using constant ionic strength. Result analysis revealed: Coat 90 and Coat 87 samples had 3,5 of isoelectric point, while Extra Fino sample had 3,2 of isoelectric point; zeta potential values became more negative with pH and dispersant concentration rising and the anion of sodium hexametaphosphate dissolution chemically adsorbs to sample surfaces. Zeta potential values were used to obtain total interparticular interaction energy by means of DLVO theory. These procedures were done only for Coat 90 sample. It became clear that, for pH values equals or higher than 5, exists an energy barrier whose values rise as pH and dispersant concentration increases. It has been noted that for pH increase, the tendency of energy barrier was to stabilize. In the case of dispersant concentration increase, was obtained maximum value (3kg/t). By data observation, a secondary minimum was noted. However the secondary minimum is low (~2kT), it revealed the possibility of reversible adhesion. The rheological analysis of Coat 90 kaolin sample was realized by comparison of apparent viscosities found on constant shear rates (100s-1 and 1000s- 1) and after the same time (280s) because pulps were thixotropic. The investigation showed that with pH increase, pulps had their viscosity reduced. Each dispersant concentration value generates a different viscosity, where the smallest viscosities were achieved in 3kg/t. Within the increase of dispersant concentration, viscosity had its values improved. Finally, rheological data were coordinated with those calculated from DLVO theory. It was observed that there is a total interaction energy value (~400kT) common to all dispersant concentrations. This point means that pulp stability is maximum, in other words, particles are so far from each other that relative movement among them is not affected anymore. The conclusion of this work is that, however interparticular forces are of microscopic nature and viscosity is a macroscopic measure, DLVO theory was able to explain qualitatively the rheological behavior of kaolin concentrated pulps.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-07-26T12:26:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaulimCalcinadoEstudo.pdf: 6350223 bytes, checksum: 537a1eb9022accf885181bf0f32fb474 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-23T13:12:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaulimCalcinadoEstudo.pdf: 6350223 bytes, checksum: 537a1eb9022accf885181bf0f32fb474 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T13:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaulimCalcinadoEstudo.pdf: 6350223 bytes, checksum: 537a1eb9022accf885181bf0f32fb474 (MD5) Previous issue date: 2016-12-19 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo cinético da dissolução do metacaulim (caulim calcinado) foi desenvolvido para o caulim de cobertura de papel oriundo da região do Rio Capim (Estado do Pará, norte do Brasil). O caulim foi calcinado a 700ºC por 2 horas para obtenção do metacaulim e, em seguida, lixiviado com ácido sulfúrico, clorídrico e nítrico nas temperaturas de 95ºC, 80ºC e 70ºC ± 3°C. Nas lixiviações foram usados excessos ácidos correspondentes a 5%. Foram coletadas amostras, com intervalos pré-determinados a cada 15 minutos até tempo total de 3 horas, as quais foram submetidas à análise de alumínio através do método titrimétrico com EDTA. Foram obtidas extrações finais de alumínio de 97,42%, 97,99% e 95,9% para o ácido sulfúrico, clorídrico e nítrico, respectivamente. O ácido clorídrico foi o mais rápido e o ácido nítrico apresentou um comportamento semelhante ao do ácido sulfúrico. Foram utilizados modelos cinéticos de reação homogênea (Método Integral, Método das Meias-Vidas e Método das Velocidades Iniciais) e heterogênea (Shrinking Core Model). O modelo cinético que melhor se ajustou aos dados obtidos foi o Shrinking Core Model considerando partículas esféricas com tamanho constante. Trata-se de um processo quimicamente controlado, com reação de primeira ordem em relação ao alumínio do metacaulim, de primeira ordem em relação à concentração do ácido sulfúrico, clorídrico ou nítrico e energias de ativação equivalentes a 87,78 kJ/mol, 90,60 kJ/mol e 91,58 kJ/mol, respectivamente. Pesquisas realizadas anteriormente, utilizando excesso de um dos reagentes acima de 50%, estão em consonância com os dados encontrados neste trabalho desenvolvido com excesso ácido de apenas 5%. O estudo da utilização do caulim calcinado como precursor na produção de sílica porosa foi desenvolvido a partir do sólido obtido no processo de lixiviação com ácido sulfúrico. O material lixiviado era um sólido microporoso, com teor de sílica de 86,7%, elevada área específica (297,13 m²/g) e capacidade de adsorção de umidade compatível com sílica gel comercial. / A kinetic study of metakaolin (calcined kaolin) dissolution was carried out using kaolin for paper coating derived from the Rio Capim region (Pará State, Northern Brazil). The kaolin was calcined at 700ºC for 2 hours, in order to obtain metakaolin, and then leached with sulfuric, hydrochloric and nitric acid at 95ºC, 80ºC and 70ºC ± 3°C. The leachings were performed using excess acid of 5%. Samples were collected every 15 minutes for 3 hours and subjected to aluminum analysis by the EDTA titrimetric method. Final aluminum extraction of 97.42%, 97.99% and 95.9% was obtained with sulfuric, hydrochloric and nitric acid, respectively. Hydrochloric acid was faster than nitric and sulfuric acid, which showed a similar dissolution behavior. Kinetic models of homogeneous (Integral Method, Method of Half-Lives and Method of Initial Rates) and heterogeneous (Shrinking Core Model) reaction were used. The Shrinking Core Model for spherical morphology with a constant size showed better fit. The leaching process is chemically controlled, with leaching reaction of the first order with respect to aluminum from metakaolin, the first order with respect to sulfuric, hydrochloric and nitric acid concentration and activation energies of 87.78 kJ/mol, 90.60 kJ/mol and 91.58 kJ/mol, respectively. Previous research, using excess acid above 50%, are consistent with the data found in this study carried out with only 5% excess acid. The study about the application of calcined kaolin as a precursor in the porous silica production was carried out with the solid obtained in the leaching process with sulfuric acid. The leached material was a microporous solid, with 86.7% of silica, high specific area (297.13m²/g) and humidity adsorption capacity compatible with commercial silica.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-25T20:22:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoProcessosSintese.pdf: 6122919 bytes, checksum: bc93ce91b246da87242f73cc635f738c (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-26T15:24:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoProcessosSintese.pdf: 6122919 bytes, checksum: bc93ce91b246da87242f73cc635f738c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T15:24:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoProcessosSintese.pdf: 6122919 bytes, checksum: bc93ce91b246da87242f73cc635f738c (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No estudo da síntese de Sodalita foram utilizados dois rejeitos de caulins provenientes de duas empresas de beneficiamento de caulim para cobertura de papel, localizadas na região Amazônica, que operam na região do Rio Capim (CRC) e do Rio Jari (CRJ). Além desses rejeitos, também foi utilizado como fonte de alumina e sílica o metacaulim, obtida através da calcinação dos caulins (MRC e MRJ, respectivamente). Dessa forma, para obter informações das suas características foram realizadas análises químicas e mineralógicas destes caulins. A síntese da Sodalita foi realizada variando alguns parâmetros, como material de partida: partindo-se diretamente de caulim nas temperaturas de 80, 100, 120 e 150 °C; e, partindo-se de metacaulim na temperatura de 95 °C. Posteriormente, as sínteses foram realizadas variando-se as soluções básicas a fim de verificar a influencia da presença dos íons OH-, Cl- e CO32-, bem como a influencia da relação Na2O/Al2O3 na síntese, com a temperatura fixa em 95 ºC para o material de partida MRC. Verificou-se ainda, a influência da temperatura de síntese variando as em 85, 90 e 95 °C, fixando-se a relação Na2O/Al2O3 na mistura reacional para determinar as condições ótimas de síntese de Sodalita. Os materiais de partida e os produtos de síntese foram identificados e caracterizados através de DRX, FRX, MEV, ATD/TG e EIV. O método de síntese que apresentou melhor resultado foi utilizou o metacaulim como material de partida, com solução NaOH + Na2CO3 apresentando relação Na2O/Al2O3 de 3,89 conduzida sob agitação, a 95°C, pressão atmosférica e tempo de 4 horas, para os dois tipos de caulins (CRC e CRJ). A utilização do metacaulim MRC, a partir do caulim do Rio Capim, nas condições mencionadas acima obteve-se a conversão de 86,5% em massa de Sodalita, e o metacaulim MRJ, caulim do Rio Jari, a conversão foi de 73,6% em sodalita. No que se refere ao tamanho de poros, os produtos partindo de metacaulim tanto do Rio Capim quanto do Rio Jari foram caracterizados como materiais mesoporosos, porém o produto partindo de metacaulim do Rio Jari apresentou maior área especifica. / In the study of the Sodalite synthesis used two wastes kaolins from two kaolin processing industries for paper coating, located in the Amazon region, operating in the region of Rio Capim (CRC) and Rio Jari (CRJ). Besides this, was also used as a source of silica and alumina to metakaolin, obtained by calcination of kaolin (MRC and MRJ, respectively). Preliminary chemical and mineralogical characterization of kaolin was performed to obtain information of its characteristics. The Sodalite synthesis was performed varying some parameters, such as starting material: kaolinite was used directly as starting material at temperatures of 80, 100, 120 and 150 °C, and, starting with metakaolinite at 95 °C. In order to observe the influence of ions OH, Cl- and CO32-, as well as Na2O/Al2O3 ratio, the syntheses were carried out varying the basic solutions, set temperature at 95 °C for the starting material MRC. Furthermore, the Na2O/Al2O3 ratio were maintained constant and temperature were varied in the reaction mixture to determine the ideal conditions for Sodalite synthesis. The starting materials and the synthesis products were identified and characterized by using XRay Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis, Thermal Methods (DTA/DTG) and Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR). The method of synthesis that show best results were used as starting material metakaolin, with NaOH + Na2CO3 solution having Na2O/Al2O3 ratio of 3.89 conducted under stirring at 95 °C, atmospheric pressure and a time of 4 hours, for the two types of kaolin (CRC and CRJ). Using the MRC metakaolin, kaolin from the Rio Capim, under the above conditions was obtained by conversion of 86.5% by weight of sodalite and MRJ metakaolin, kaolin of the Rio Jari, the conversion was 73.6% in sodalite. All products were characterized as mesoporous materials, but starting from the product of metakaolin Rio Jari showed higher specific area.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-25T20:45:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_SintesePigmentosZeoliticos.pdf: 2987354 bytes, checksum: bcdc89d5f6a05a2e3c614ad465c6b2ce (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-27T15:35:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_SintesePigmentosZeoliticos.pdf: 2987354 bytes, checksum: bcdc89d5f6a05a2e3c614ad465c6b2ce (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-27T15:35:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_SintesePigmentosZeoliticos.pdf: 2987354 bytes, checksum: bcdc89d5f6a05a2e3c614ad465c6b2ce (MD5) Previous issue date: 2013 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pigmentos tipo ultramar foram sintetizados com sucesso a partir de zeólita NaA derivada de caulim e rejeito de caulim. Tal rejeito tem sido uma excelente fonte de silício e alumínio na síntese de zeólitas, por ser uma matéria-prima “natural” com alta concentração de caulinita e baixos teores de impurezas, além do menor custo em comparação àquelas matérias-primas industrializadas. A zeólita NaA derivada de tal rejeito apresenta características estruturais favoráveis a síntese de pigmentos ultramar, sua estrutura encapsula as espécies de enxofre formadas, que agem como cromóforos, e impedem que essas espécies se oxidem e seja liberado elevados teores de gases tóxicos durante a reação. Zeólita NaA foi misturada com enxofre e carbonato de sódio em diferentes proporções com o objetivo de verificar a influência dessa variação na cor e na tonalidade dos pigmentos. Após calcinação a 500 °C por 5 horas os produtos foram caracterizados por DRX, FRX e Raman, além da classificação visual por cor e tonalidade por meio de fotografias. O resultado foi produtos com coloração que variaram do azul ao verde com diferentes tonalidades, ambas influenciadas pela quantidade de aditivos, pela taxa de resfriamento após calcinação e pela granulometria. Assim, pode-se dizer que quantidades diferentes dos mesmos aditivos na mesma matriz zeolítica proporcionam aumento de intensidade da cor, que a taxa de resfriamento após calcinação e granulometria da matriz zeolítica provoca mudança da cor. A partir de DRX foi observado que a estrutura da zeólita NaA não é transformada para o tipo sodalita, como normalmente observado na literatura. Por espectroscopia Raman foram identificadas as espécies de enxofre responsáveis pela coloração no pigmento zeolítico, sendo: S6 2- o responsável pela cor amarela e o S3- pela cor azul, e que a mistura dos dois resultou na cor verde, que predominou nesse trabalho. Por fim, o aproveitamento de rejeito de caulim na produção de pigmentos zeolíticos parece ser uma boa proposta de produção sustentável. / Ultramarine pigments were successful synthesized from zeolite A obtained from kaolin waste. This waste has been used as an excellent source of silicon and aluminum for zeolite synthesis because of its high kaolinite concentrations and low contents of other accessory minerals. The cost is naturally less than the industrialized product. The zeolite NaA derived from kaolin waste presents characteristics favorable for synthesis ultramarine pigments, sulfur species can be inserted inside the zeolite voids, which act as chromophores, and should provide some protection against oxidation and avoids high levels of toxic gases during reaction. Zeolite A was mixed with Sulfur and Sodium Carbonate in different proportions in order to check the influence of this variation in color and shade of pigments. Further calcined for 5 hs@500º C. They were characterized by XRD, XRF and, Raman in addition to visual classification by color and shade. These products show colors from blue to green at different shades, both influenced by the amount of additives, cooling rate after calcination and by particle size. Thus, a different quantity of the same additives in the same zeolitic matrix provides an increase in the color intensity, cooling rate after calcination and particle size induces the color change. X-ray diffraction patterns showed that the structure of zeolite NaA is not change in sodalite type as normally found in the literature. Raman spectroscopy identified sulfur species responsible for color in zeolitic pigments. S6 2- is yellow and S3- is blue and the mixture both is green, majority color in this work. Utilization the kaolin waste in the production of zeolitic pigments is a good proposal for sustainable production.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-12T16:05:55Z No. of bitstreams: 1 GUILHERME COSTA DE OLIVEIRA - TESE PPGEQ 2016.pdf: 2637788 bytes, checksum: 666ee4637bd3109b74c369b5faba3164 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-12T16:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GUILHERME COSTA DE OLIVEIRA - TESE PPGEQ 2016.pdf: 2637788 bytes, checksum: 666ee4637bd3109b74c369b5faba3164 (MD5) Previous issue date: 2016-08-31 / Capes / Dentre os diversos minerais extraídos, no Brasil, o caulim é um dos principais. Esse mineral de da família das caulinitas, apresenta uma grande versatilidade quanto ao seu uso. Porém, durante o processo de beneficiamento, altas quantidades do material extraído são rejeitadas, chegando a 70% do montante. Esse resíduo é disposto a céu aberto, causando transtorno às populações circunvizinhas e ao ecossistema da região. Esse trabalho objetivou utilizar o resíduo gerado nesse processo como matéria prima para o desenvolvimento de argamassas. O resíduo foi caracterizado, e utilizando a difratometria de raios X (DRX) verificou-se que é, basicamente, constituído de caulinita e mica. O resíduo foi testado quanto à sua pozolanicidade e verificouse que não apresentava potencial adequado para ser utilizado como substituinte parcial do cimento. Entretanto, suas características físicas indicaram que o resíduo de caulim apresentava propriedades para ser utilizado como agregado miúdo. Traços de argamassas colantes foram realizados substituindo o agregado miúdo natural, areia, pelo resíduo do caulim em proporções de 0 a 100 %. Essas argamassas foram testadas de acordo com as especificações contidas na norma ABNT NBR 14081. Os resultados indicaram que, à medida que se aumentou a quantidade de resíduo, a argamassa necessitou de uma maior quantidade de água para se obter a trabalhabilidade adequada. Com relação aos dados de resistências mecânicas, verificou-se um decaimento linear nos dados. Para o Tempo em Aberto (TA), observou-se uma redução de, aproximadamente, 90% na resistência mecânica do material; com relação às Resistências de Aderência à Tração (RAT), houve diminuição de 87% nas resistências mecânicas dos traços curados ao ar e, 81 %, nas argamassas curadas em meio aquoso. O traço que continha 25 % de seu agregado natural substituído por resíduo de caulim, apresentou valores dentro dos limites estabelecidos pela NBR 14081 e uma demanda de água próxima à das argamassas colantes industrializadas disponíveis no mercado. Dessa forma, o resíduo oriundo do processo de beneficiamento de caulim, apresentou-se como uma opção viável para a redução do uso de areia no desenvolvimento de argamassas colantes. Essa substituição foi favorável tanto para dar uma destinação ao resíduo, como também para a diminuição do uso de areia como agregado miúdo, uma vez que sua extração acarreta em diversos problemas ambientais. / Among various minerals extracted in Brazil, kaolin is one of most important. This mineral from the kaolinite family has great versatility as its use and during its beneficiation process, high amounts of the extracted material are rejected, reaching values as 70%. This residue is disposed on the environment with no treatment, causing inconvenience to surrounding communities and to the region ecosystem. This work aimed to use this residue as raw material for the construction industry, more specifically in the development of AC-I type adhesive mortars. The residue was characterized and by X-ray diffraction verified that it is basically constituted of kaolinite and mica. Based on Brazilian standards, the residue was tested for its pozzolanic and it was found that showed no suitable potential for using as a partial replacement for cement. However, its physical characteristics indicate that the kaolin residue had properties to be used as fine aggregate. Traces of adhesive mortars were made by replacing the fine natural aggregate, sand, by kaolin residue in proportions from 0 up to 100 %. The results indicated that, as it increased the amount of residue, the mortar required a larger amount of water to obtain adequate workability. Due to mechanical resistance data, there was a linear decay in. For the Open Time (TA), there was a reduction of approximately 90% in the mechanical strength of the material; and about to Resistance Adhesion Tensile (RAT), a reduction of 87 % in the mechanical strength of the admixtures air-cured and 81 % in the mortar cured in an aqueous medium. The admixtures that contained 25 % of its fine aggregate replaced by kaolin residue, showed values within the limits established by the NBR 14081 and a water demand close by the demand in industrialized adhesive mortars. Thus, the residue derived from kaolin beneficiation process, proved to be a viable option for reducing the use of sand in the development of adhesive mortars. This substitution is in favour both to give a destination to residue, also to reduce the use of sand as fine aggregate, since its extraction brings several environmental problems in.