Um grande passivo ambiental da atualidade refere-se à contaminação dos recursos hídricos por hidrocarbonetos. Os atuais sistemas de remediação buscam a utilização de adsorventes alternativos para remoção destes poluentes. O objetivo desta tese de doutorado foi avaliar o uso da cinza de casca de arroz (CCA) e de carvão ativado (CA) na adsorção de BTEX – benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em soluções aquosas. A CCA foi gerada a partir do processo de queima de casca de arroz para aproveitamento energético e o CA obtido comercialmente. As propriedades físicas, químicas e microestruturais da CCA e do CA foram caracterizadas através de análises de distribuição granulométrica, área superficial, porosidade, massa específica, capacidade de hidratação, pH, ponto de carga zero, perda ao fogo, carbono total, composição química elementar, determinação de fases cristalinas, determinação de grupos funcionais e análise de imagem. Estudos de adsorção cinéticos e de equilíbrio (isotermas) foram efetuados com soluções padrões de benzeno, tolueno, xileno e etilbenzeno em sistemas monocompostos e em misturas BTEX. A quantificação foi realizada por por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama. Na cinética de adsorção, foram avaliadas as variáveis: tempo de contato adsorvente-adsorbato (15, 30, 60, 120 e 240 minutos); concentração inicial do adsorbato (1, 5, 10 e 20 mg/L) e dosagem do adsorvente (10 e 20 g/L). Os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e Difusão intrapartícula foram ajustados aos dados experimentais. Isotermas experimentais foram obtidas para cada composto e para a mistura BTEX. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos resultados experimentais para os sistemas com monocompostos. A caracterização das amostras indicou que o CA apresenta microestrutura uniforme com grande área superficial formada por micro e mesoporos e alto teor de carbono. Já a CCA apresenta uma microestrutura heterogênea formada por macroporos e com alto teor de sílica. Os estudos cinéticos demonstraram que a CCA e o CA apresentam capacidades de adsorção altas e semelhantes no tempo de equilíbrio de 120 minutos. De forma geral, a remoção de cada composto na mistura foi menor que a remoção obtida quando em sistemas de monocompostos, onde a capacidade de adsorção se deu na seguinte ordem (em massa de adsorbato por massa de adsorvente): etilbenzeno > xileno > tolueno > benzeno. O modelo cinético de Pseudo-segunda ordem apresentou a melhor correlação para todos os ensaios. As isotermas experimentais obtidas para os monocompostos caracterizam a adsorção em superfícies porosas com formação de monocamada. Os ajustes aos modelos teóricos não apresentaram unanimidade, observando em algumas situações uma correlação adequada para Langmuir e Freundlich. Nas misturas BTEX, as isotermas experimentais para a CCA indicam uma competição pelos sítios ativos do adsorvente entre benzeno/tolueno e entre etilbenzeno/xileno. Os resultados obtidos sugerem que a adsorção de BTEX ocorre preferencialmente através de efeito hidrofóbico já que o CA é um material carbonoso e a CCA configura-se como uma matriz de sílica com fração carbonosa. Os valores de remoção ficaram entre 78,8 e 100%, demonstrando que a CCA apresenta-se como um material alternativo para a adsorção de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno presente em solução aquosas. / The contamination of water resources by hydrocarbons is considered a significant environmental impact. The remediation systems currently search alternative adsorbents to remove this pollutants. The aim of this work was to investigate the use of rice husk ash (RHA) and activated carbon (AC) in the removal of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) from aqueous solutions. The RHA used was generated as a byproduct of the combustion of rice husk for energy generation, while AC was purchased from the market. Samples of both materials were characterized based on physical, chemical, and microstructural standards (grain size distribution, surface area, porosity, specific weight, hydration capacity, pH, zero load test, loss on ignition, total carbon, chemical composition, crystalline phases, functional groups, and image analysis). The adsorption assays were carried out using standard benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene individually and mixed. Quantification of compounds was conducted by gas chromatography with Flame Ionization Detector. Adsorption kinetics was evaluated based on the variables contact time between adsorbent and adsorbate (15, 30, 60, 120, and 240 min), initial adsorbate concentration (1, 5, 10, and 20 mg/L), and adsorbent dose (10 and 20 g/L). The kinetic models pseudo 1st order, pseudo 2nd order, and intra-particle diffusion were adjusted to experimental data. Experimental isotherms were obtained for each compound and for the BTEX mixture. The Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental results for the systems that used one compound at a time. Sample characterization revealed the differences in composition, microstructure, surface area, and pore size between RHA and AC. Kinetic studies showed that RHA and AC have high and similar adsorption capacities at the equilibrium time of 120 min. Generally, the amount of each hydrocarbon removed from the mixture was lower than the removal achieved in the single-compound systems, for which removal rate followed the sequence (adsorbate mass/ adsorbent mass) ethylbenzene > xylene > toluene > benzene. The pseudo 2nd order kinetics model presented the best correlation for all assays. The experimental isotherms obtained for single-compound systems characterized the adsorption on porous surfaces, forming monolayers. No overall concordance was observed in the adjustment of the theoretical models, and in some situations the Langmiur and Freundlich models presented appropriate correlation coefficients. Considering the BTEX mixtures, the experimental isotherms constructed for RHA indicated the existence of competition for active sites of the adsorbent material between benzene and toluene and between ethylbenzene and xylene. The results obtained suggest that BTEX adsorption occurs preferentially through the hydrophobic effect, since AC is a carbonaceous material, while RHA is composed mainly of silica, with a carbonaceous fraction. Removal rates were between 78.8% and 100%, indicating that RHA is an interesting alternative in the removal of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene from aqueous solutions.

Com o intuito de valorizar resíduos localmente disponíveis foi selecionada como principal matéria prima desta pesquisa, uma cinza de fundo proveniente da queima de carvão mineral para geração de energia em uma usina termoelétrica do Estado. Uma vez que este resíduo ainda não possui destinação que lhe agregue valor, o mesmo é amplamente utilizado no preenchimento de cavas de extração de carvão ou então permanece em bacias de sedimentação, criando assim um panorama suscetível a problemas ambientais além de gerar elevados custos para seu transporte. Neste âmbito surgem com grande destaque o desenvolvimento de ligantes álcali-ativados, dentre estes os geopolímeros, que por utilizarem diversos materiais provenientes de resíduos industriais na sua produção apresentam grande redução na emissão de CO2 e no consumo energético quando são comparados ao cimento Portland. Estes materiais consistem na ativação alcalina de aluminossilicatos amorfos (precursor), sendo estes na maioria das vezes resíduos ou subprodutos industriais. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo otimizar traços, com base em cinza de fundo, para a produção de ligantes e argamassas geopoliméricas. O método experimental proposto se encontra dividido em diferentes fases subsequentes à seleção e caracterização das matérias primas: (1) síntese de sistemas geopoliméricos em pasta, (2) otimização dos geopolímeros em pasta e (3) produção de argamassas geopoliméricas com verificação das propriedades mecânicas e de absorção de água. A partir da análise dos resultados observou-se que o teor de Na2O = 15% com uma concentração de silicatos solúveis no ativador (expresso como a relação molar SiO2/Na2O) igual a 1 (sistema CF-15-1,0), se mostrou ideal para as misturas com cinza de fundo. A adição de silicatos solúveis propiciou um incremento de resistência aos sistemas produzidos no geral, atingindo em alguns casos o acréscimo de até 40% na resistência aos 28 dias. Quando avaliados diferentes tamanhos de partículas a partir do beneficiamento mecânico das cinzas, observou-se que um diâmetro médio de 7 μm é o mais adequado. Com relação aos sistemas binários e híbridos testados quando comparados aos seus referenciais moldados apenas com cinza de fundo, nenhuma combinação foi capaz de superar as resistências dos referenciais. Quando produzidas argamassas geopoliméricas a partir das combinações com outros resíduos (lodo de anodização do alumínio e catalizador de equilíbrio - resíduo proveniente do processo de craqueamento catalítico em leito fluidizado de frações pesadas do petróleo) e cimento Portland, houveram quedas na resistência à compressão de maneira generalizada. A argamassa utilizada como referência (CF-15-1,0) se mostrou a matriz mais densa e consequentemente atingiu o maior desempenho mecânico com menor absorção de água por capilaridade. / In order to valorise locally available residues, bottom ash (BA) from a thermo-electrical plant was selected as the main material within the project presented here. BA does not have any commercial value and normally it is used to refill old coal mines or it is disposed in extended basins increasing the environmental impact as well as the cost related to its transport. Also there exist convincing interests in the development of non-conventional binders, i.e. alkali-activated cements (geopolimers), which can be a feasible pathway to the valorization of different industrial wastes. When alkali-activated concrete is produced under optimal conditions, it can exhibits similar or even higher mechanical performance and durability when compared to traditional Portland cement concrete. These materials are based on aluminosilicate mineral (precursor) chemically activated by an alkaline solution (activator). Thus, this project is focused in the optimization dosage of bottom ash based geopolymers in pastes and the subsequent mortars production and assessment. Mechanical performance and some permeability properties of the developed geopolyemrs were assessed. The results showed that 15% of Na2O in respect to the bottom ash with 1,0 SiO2/Na2O molar ratio as activator produced more suitable geopolymeric paste. This material was used as a reference system for the development of the proposed project. Also mechanical treatement applied to the BA reduced x% the mean particle size obteining 7 μm and this improved up to ~95% the mechanical performance of the produced geopolymers. The inclusion of Portland cement as a secondary precursor did not have significant effect under the compressive strength when compared to the BA-based systems. Furthermore, the use of other sorces of aluminosilicates, such as aluminium anodizing sludge and spent fluid cracking catalyst, also did not presented any improvement in the analysed geopolimeric systems. BA-based systems activated at 15% of Na2O using an alkali activator solution with a Ms of 1.0 showed the lowest permability and higher mechanical performance.

A lenha é o principal combustível utilizado por diversos setores econômicos do estado e do país, gerando grande quantidade de cinza, sendo a maior parte descartada sem um mínimo controle, com risco de contaminação do solo e lençol freático, e parte dispersa na atmosfera poluindo o ar. Este trabalho teve por objetivo iniciar os estudos da viabilidade de utilização da cinza coletada em filtro multiciclone pela combustão de lenha de eucalipto em caldeira fumotubular para produção de vapor, visando sua incorporação ao concreto. O estudo compreendeu três fases experimentais. Na primeira foi realizada a caracterização da cinza através de ensaios químico, físico, mineralógico, microestrutural e impacto ambiental, concluindo-se que o resíduo indicava seu uso no concreto como fíler. Realizou-se um estudo estatístico com o teor de CaO e o diâmetro médio, concluindo-se que estas variáveis ocorrem de forma estável ao longo do processo de produção. Numa segunda fase estudou-se os efeitos da adição da cinza em teores de adição de 0%, 15%, 30% e 45% nos ensaios de temperatura de hidratação do cimento em pastas e nos ensaios de resistência à compressão e absorção por capilaridade e aspecto econômico em concretos com valores de m de 6,0, 7,5 e 9,0. Pela avaliação dos resultados o teor de adição de 15% e m=7,5 se apresentaram como os que melhor otimizaram as propriedades estudadas nas pastas e concretos ensaiados. Numa fase final realizou-se ensaios complementares em pastas, argamassas e concretos com teor de adição de 15% de cinza e m=7,5. Os resultados mostraram que a cinza de lenha de eucalipto pode ser utilizada como adição ao concreto, com efeito predominante de fíler, em percentual de 15%, trazendo benefícios econômicos, técnicos e ambientais. / Firewood is the main fuel used by various economic sectors of the state and the country, generating large amounts of ash, with most being discarded without a minimum control with risk of contamination of soil and groundwater, and partly dispersed in the atmosphere polluting the air. This study aimed to initiate studies of the feasibility of using the ash collected in the filter multicyclone wood-burning eucalyptus fumotubular boiler to produce steam, for their incorporation into the concrete. The study involved three phases. On the first characterization was carried out by testing the ash chemical, physical, mineralogical, microstructural and environmental impact, concluding that the residue indicated its use as filler in concrete. We performed a statistical analysis with the CaO content and the average diameter, ending up those variables that occur in a stable manner over manufacturing process. A second step we studied the effects of adding the ash levels of addition of 0%, 15%, 30% and 45% in the assays temperature of hydration of the cement pastes and the resistance of the compression and absorption by capillarity and in economics with specific values of m of 6,0, 7,5 and 9,0. For the evaluation of the results the addition content of 15% and m = 7,5 are presented as ones that best optimized properties studied in specific folders and tested. In a final stage took place in testing pastes, mortars and concretes with addition content of 15% ash and m = 7,5. The results showed that ash firewood eucalyptus can be used as an addition to concrete, with predominant effect of fillers, a percentage of 15%, bringing economic, technical and environmental.

O objetivo deste trabalho é de avaliar o desempenho do concentrador Falcon® no beneficiamento de finos de carvão. Para tal foi usada uma amostra de carvão ROM da mina LEÃO II. Nos ensaios foi usado o concentrador Falcon® modelo L40. As variáveis operacionais estudadas foram: a aceleração da centrífuga, a granulometria da alimentação e a pressão da água de fluidização. Para todos os ensaios realizados na faixa granulométrica -0,25mm as taxas de rejeição de enxofre variaram entre 42,55% e 69,51%, e a recuperação da matéria orgânica variou entre 65,79% e 95,85%. Na faixa granulométrica de -0,5+0,25mm o valor mínimo da rejeição de enxofre total foi de 53,63% e o máximo de 75,22%. A recuperação de matéria orgânica variou entre 57,77% e 90,86%. Já a rejeição de cinzas mostra as taxas mais baixas para a faixa granulométrica-0,25mm, que varia entre 11,78% a 46,87%, comparada à faixa granulométrica de -0,5+0,25mm que apresenta valores entre 29,98% e 60,42%. Em geral o processo mostrou-se mais eficiente quando operado com valores baixos de aceleração (78G), e pressão de água relativamente baixa (entre 4 e 8Psi). / This study aims to evaluate the performance of the Falcon® concentrator in beneficiation of fine coal. A sample from LEAO II ROM and a L40 Falcon® concentrator was used for all tests. Operating variables studied were: G forces, the feed particle size and the water backpressure. For the tests performed with samples of -0.25mm particle size, sulfur rejection rates ranged from 42.55% to 69.51%, and the coal recovery ranged from 65.79% to 95.85%. In the -0.5+0.25mm size fraction the minimum value of total sulfur rejection was 53.63% and a maximum of 75.22%. The recovery of organic matter ranged from 57.77% to 90.86%. The ash rejection shows the lowest rates for the -0.25mm particle size, ranging from 11.78% to 46.87%, compared to -0.5+0.25mm size fraction which has values between 29.98 % and 60.42%. In general the process was more efficient when operated at low values of G-Force (78G), and low water pressure (4 and 8Psi).

O principal parâmetro de avaliação da qualidade de carvões para uso na geração de energia termoelétrica é o percentual de cinzas. Em uma planta de beneficiamento, saber o percentual de cinzas da alimentação, concentrado e rejeito é de suma importância para os ajustes nos equipamentos de concentração. No caso do carvão da camada I1 do depósito mineral do Leão a janela de tempo entre o ponto mais adequado para amostragem e o fim da campanha de beneficiamento não propicia que se conheça o teor de cinzas da alimentação do processo de beneficiamento. Em virtude disso, este trabalho tem como objetivo de fornecer uma estimativa confiável do teor de cinzas da alimentação para propiciar a aplicação na planta de beneficiamento. Para esse intento utilizou-se a teoria de Kubelka-Munk que por meio de sua expressão matemática transforma a reflectância em uma grandeza aditiva que propicia a estimativa das porcentagens de matéria orgânica e mineral contida no carvão devido a diferença de reflectância entre esses materiais. Como resultado final foram gerados diversos modelos com intuito de verificar qual deles se adaptava melhor aos dados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de estimar o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância e com confiabilidade de 96,78% que toda a leitura agrega um erro máximo de ± 5% para o melhor modelo. / The main parameter in quality evaluation of coals employed in power generation is the ash content. In a beneficiation plant, knowing the ash content of the feed, concentrate an tailings is mandatory to set up the concentration equipment. In the case of the I1 coal seam of Leão’s deposit the time window between sampling routine and beneficiation routine does not allow to know the feed ash content before the beneficiation process. By this reason, this work aims to provide a reliable estimative of the feed ash content to propitiate its application in the beneficiation plant. For this purpose it was used Kubelka-Munk’s theory that, by using a mathematic expression, transforms reflectance into a additive quantity which allows to estimate mineral and organic matter present in coal by the difference of reflectance between these materials. As result, it was generated several models in order to analyze which one is better suited to the data. Finally, as a conclusion, it is possible to infer the ash content of coal by reflectance with confidence of 96,78% that all measure brings up a maximum error of ± 5% for the best model.

Cinzas de carvão mineral são resíduos gerados em grandes quantidades nas usinas termelétricas. Este é um dos resíduos de maior geração no Brasil, aproximadamente 1,7 milhões de toneladas por ano. A disposição muitas vezes irregular deste resíduo pode causar problemas de ordem ambiental, como contaminação de águas subterrâneas, do solo e desequilíbrio de sistemas ecológicos. Uma possibilidade de uso para estas cinzas é a síntese de zeólitas, que são minerais aluminossilicatos microporosos com propriedades interessantes para uso na indústria. Neste trabalho, estudou-se a síntese de zeólitas a partir de cinzas volantes visando à sua aplicação em dessulfuração de gases. A síntese foi realizada pelo método hidrotérmico, utilizando solução alcalina de KOH e relação solução/sólido de 2 mL g-1. As variáveis estudadas foram temperatura (100 e 150 °C), concentração da solução alcalina (3 e 5 mol L-1) e tempo de reação (8, 24, 48 e 72 h). Os produtos obtidos e as cinzas precursoras foram caracterizados quanto à composição química (FRX), mineralógica (DRX), morfológica (MEV), área específica (BET) e capacidade de troca catiônica (CTC). A partir da determinação das estruturas cristalinas (DRX) foi possível identificar a formação das zeólitas merlinoíta e perlialita em algumas das condições investigadas. O maior valor de área específica BET foi de 102,42 m2 g-1, nas condições de síntese de 150 °C, 5 mol L-1 e 72 h, representando um aumento de 30 vezes em relação à área das cinzas. Os valores de capacidade de troca catiônica ficaram entre 0,71 e 2,02 meq NH4+ g-1 para as diferentes condições estudadas. Com as amostras que apresentaram os melhores resultados nas caracterizações foram realizados testes de dessulfuração e seu desempenho foi comparado com as cinzas precursoras, carvão ativado e zeólita comercial. Foram construídas curvas de ruptura e isotermas de adsorção para esses sistemas. As zeólitas sintetizadas a partir das cinzas apresentaram maiores valores de adsorção máxima. A zeólita que apresentou melhor resultado de adsorção foi a sintetizada nas condições de 150 °C, 5 mol L-1 e 72 h de tempo de reação, sendo esta também a que apresentou maior valor de área específica. Sendo assim, a síntese de zeólitas a partir de cinzas de carvão, geradas no próprio processo de combustão em usinas térmicas, mostra-se como uma potencial aplicação no sentido de que estas podem ser utilizadas na própria usina para adsorção do SO2 gerado durante a combustão. / Coal ash is a waste generated in large quantities in the power plants. This is one of the wastes generated in larger quantities in Brazil, approximately 1.7 million tons per year. The often irregular disposal of this waste can cause environmental problems, such as contamination of groundwater, soil and imbalance of ecological systems. One possibility for using ashes is the synthesis of zeolites, which are microporous aluminosilicate minerals with interesting properties for use in industry. In this work, the synthesis of zeolites from fly ash was studied, aiming its application for gas desulfurization. The synthesis was performed by the hydrothermal method using an alkaline solution of KOH and a solution/solid ratio of 2 mL g-1. The variables temperature (100 and 150 °C), alkaline solution concentration (3 and 5 mol L-1) and reaction time (8, 24, 48 and 72 hours) were studied. The products obtained and the precursory ashes were characterized by its chemical composition (FRX), mineralogical (XRD), morphological (SEM), specific surface area (BET) and cation exchange capacity (CEC). From the determination of the crystalline structures (XRD) it was possible to identify the formation of the merlinoite and perlialite zeolites for some of the investigated conditions. The highest BET surface area was 102.42 m2 g-1 under the synthesis conditions of 150 °C, 5 mol L-1 and 72 hours. This value represented an increase of 30 times in the surface area comparing to the ash. The cation exchange capacity values varied between 0.71 and 2.02 meq NH4+ g-1 for the different conditions studied. Desulfurization tests were carried out for the samples that showed the best characterization results and its performance was compared with the precursor ash, activated carbon and commercial zeolite. Rupture curves and adsorption isotherms were constructed for these systems. The zeolites synthesized from ash showed higher values of maximum adsorption. The zeolite that showed the best adsorption result was synthesized at the conditions of 150 °C, 5 mol L-1 and 72 hours of reaction time, which also had the highest surface area value. Thus, the synthesis of zeolites from coal ash, generated in the combustion process in thermal plants, is shown as a potential application in the sense that these can be used in the plant to adsorb SO2 generated during combustion.

O presente trabalho possui como objetivo analisar as propriedades do composto que apresenta em sua composição Fe-Cu-C com adição da cinza leve em percentuais de 4,8% classificado como composto A; 9,8% classificado como composto B; e 14.8% classificado como composto C, processados por metalurgia do pó convencional. Outro objetivo foi analisar o percentual desses compostos e compará-los a liga Fe-Cu-C, classificado como composto Sem Cinza (SC), que não apresenta cinza em sua composição. O composto que não apresenta cinza é utilizado na fabricação de anéis de selos mecânicos. Buscou-se nesse trabalho a melhor condição de cinza em balanço como sendo uma possível alternativa na fabricação desses componentes. A cinza leve foi adicionada ao composto SC já citado (Fe-Cu-C). O carbono presente no composto sem cinza, que tem por finalidade apresentar uma melhor condição de lubrificação nos anéis de selos mecânicos, foi mantido e balanceado junto aos três novos que apresentaram a adição de cinza. Foi analisada no microscópio eletrônico de varredura a distribuição dos elementos ferro, cobre, grafite e cinza leve após a sinterização. Já o tamanho das partículas dos constituintes dos compostos, foram analisados ainda em estado pulvurulento. Determinou-se a massa específica aparente, a curva de compressibilidade e foram compactadas as amostras dos compostos Fe-Cu-C com e sem cinza. Foi realizada a sinterização em atmosfera controlada por argônio em temperatura de 1150ºC com taxa de resfriamento constante. Para a análise da eficiência da mistura, foram realizados ensaios de densidade das amostras sinterizadas, dureza, microdureza e metalografia. Ensaio de micrografia, Dispersão de Energia por Espectroscopia (EDS), ensaio de desgaste pelo método tribológico, análise perfilométrica 2D e 3D e análise dimensional (variações de altura e diâmetro). Foi realizada também a análise da resistividade elétrica dos compostos balanceados com cinza e sem cinza. Para mensurar a possibilidade do uso dos compostos com cinza foram avaliados os resultados obtidos e comparados com os resultados do composto Fe-Cu-C sem adição de cinza. Os resultados indicaram a possiblidade do emprego do composto A (4,8% de cinza) para fabricação de anéis de selo mecânico. / This work aims to analyze the properties of the compound having in its composition Fe-Cu-C with the addition of fly ash in 4,8% percentage classified as compound A, 9,8% classified as compound B, and 14,8% classified as compound C, processed by conventional powder metallurgy. Another objective was to analyze the percentage of these compounds and compare them to Fe-Cu-C, classified as compound No fly ash (SC), which has no gray in their composition. The compound that has no ash is used in the manufacture of mechanical seals rings. We sought in this work the best condition of gray balance as a possible alternative in the manufacture of these components. The fly ash was added to the compound SC (Fe-Cu-C). The addition of carbon in the compounds was to reduce the friction in process compression. Was examined in a scanning electron microscope the distribution of the elements iron, copper, graphite, and fly ash after sintering. The size of the compounds particles were analyzed in powdery state. It was determined the apparent density, compressibility curve of the compounds Fe-Cu-C and Fe-Cu-C with fly ash. Sintering was performed in a controlled atmosphere with argon at a temperature of 1150 ° C with a constant rate of cooling. To analyze the efficiency of mixing of test samples of sintered density, hardness, hardness and metallography were performed. Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), tribological wear test method, analysis perfilométrica 2D and 3D dimensional analysis (variations in height and diameter). Analysis of the electrical resistivity of the compounds with and without fly ash was also performed. To measure the possible use of the compounds with fly ash, results were evaluated and compared with results of the compound Fe-Cu-C without adding ash. The results indicated the possibility of employment of compound A (4,8% ash) for the manufacture of mechanical seal rings.

Neste trabalho foram realizadas as moagens da cinza pesada de carvão mineral nos tempos de 2h, 4h, 8h, 16h, 32h e 64h para desenvolvimento do compósito Cinza- 20Fe contendo 80% de cinza pesada moída e 20% de pó de ferro. As amostras foram compactadas com diferentes pressões, variando entre 300 a 400 N/mm2 e posteriormente sinterizadas a 1500 °C, seguindo as etapas da metalurgia do pó convencional. A determinação do tamanho de partículas das amostras após a moagem foi realizada por difração a laser. A análise microscópica mostrou que com o aumento do tempo de moagem resultou em uma maior deformação e/ou fragmentação das partículas. A microestrutura dos corpos de prova e a homogeneidade da cinza nos diferentes tempos de moagem foram avaliadas utilizando-se Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). Em seguida foi feita a compactação e obteve-se a curva de compressibilidade. Também determinou-se a densidade aparente e a densidade à verde. Realizou-se a sinterização e foi verificada a densidade das amostras sinterizadas. Mediu-se a microdureza, realizouse o ensaio de MEV e EDS da amostra sinterizada. Os melhores resultados para o compósito Cinza-20Fe foram conseguidos para o tempo de 32 horas de moagem, onde foi obtida uma boa densificação. Tempos de moagem maiores que 32 horas foram prejudiciais nas propriedades do material. Os resultados mostraram que não é possível a obtenção de compósitos a partir da cinza pesada. / In this work the miling of coal bottom ash was performed in times of 2h, 4h, 8h, 16h, 32 h and 64 h for the development of ash - 20Fe composite containing 80% bottom ash and 20 % milled iron powder. Samples they were compressed with a pressures ranging from 300 to 400 N/mm2 and then sintered at 1500°C, following the steps of conventional powder metallurgy. The determination of the particle size after grinding of the samples was performed by laser diffraction. Microscopic analysis showed that with increasing milling time resulted in a greater deformation and / or fragmentation of the particles. The microstructure of the specimens and the homogeneity of the ashes in different milling times were evaluated using Scanning electron microscope (SEM). Then the compression tests was permormed and the curve was obtained. We also determined the apparent density and the green density. Sintering was performed and the density of the sintered samples. Microhardness, SEM and EDS test analyses of the sintered samples were performed. The best results for the composite ash- 20Fe was achieved for the time of 32 hours grinding, which achieved a good densification . Times greater than 32 hours of milling were detrimental to the properties of the material. The results showed that it is not possible to obtain composites from bottom ash.

Neste trabalho foram testados métodos de obtenção de zeólitas e sílica amorfa a partir das cinzas volantes do carvão utilizado na Usina Termoelétrica Presidente Médici, Candiota, RS, tendo como objetivo principal a transformação de um resíduo sólido de grande impacto ambiental em materiais com maior valor agregado e uma ampla gama de aplicações. As matérias primas, assim como os produtos obtidos foram caracterizados por um conjunto de técnicas, a saber: Difratometria de Raios X(DRX), Fluorescência de Raios X(XFD), CHNS elementar, área superficial específica (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para a síntese das zeólitas foi utilizado o processo em duas etapas que consiste em fusão alcalina seguida de tratamento hidrotérmico. Visando a comparação entre as estruturas formadas, os parâmetros avaliados neste processo foram: natureza da fonte de silício e alumínio, tempo de reação, temperatura de reação e proporção cinza/NaOH. As temperaturas utilizadas foram de 350°C, 600°C e 800°C .em tempos de 3h, 5h e 8h e as proporções cinza/NaOH de 1:1 e 1:2. As análises por difração de raios X dos produtos obtidos por fusão alcalina indicaram estruturas zeolíticas naqueles em que foram usadas as proporções cinza/NaOH de 1:1 em todas as temperaturas utilizadas neste processo variando os tempos de reação. Com a proporção cinza/NaOH de 1:2, não foram obtidas estruturas com características zeolíticas. Para a obtenção da sílica amorfa, as cinzas foram submetidas à fusão alcalina com NaOH seguida de lixiviação com HCl a 25%,sendo obtidos dois produtos:um a partir da fase gel e outro da fase precipitada Os produtos obtidos, analisados por difração de raios X apresentaram valores de 2θ (26,6) característicos da sílica amorfa. Uma avaliação semiquantitativa feita por fluorescência de raios X indica que a sílica amorfa precipitada apresentou pureza acima de 95% e a sílica amorfa obtida a partir do gel, apresentou pureza de 75%. / In this essay, methods of obtaining amorphous silica and zeolites from coal fly ash Presidente Médici Thermoelectric Power Plant have been tested, having as main objective the transformation of a large solid waste environmental impact in high value applicable materials. The raw materials, and the products were characterized by a set of techniques: particle size analysis, X-ray diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XFD), CHNS elemental (BET) Scanning electron microscopy (SEM), Microscope bench. For the synthesis of zeólitas, the process was done in two steps. It consisted in alkaline fusion followed by hydrothermal treatment. The parameters evaluated in this process were the origin of the source of silicon and aluminum; reaction time, reaction temperature, proportion fly ash/ hydroxide. The temperatures used were 350 °C, 600 °C and 800 °C. To time of 3h, 5h and 8h and cinza/ NaOH proportion of 1:1 and 1:2 . The products obtained by alkaline fusion those in witch were subjected the proportion fly ash /NaOH 1:1 showed zeolitic structures at all temperatures used in this process by varying the reaction time. With the ratio fly ash/NaOH 1:2 not zeolitic structures were obtained.. To obtain amorphous silica, ash was subjected to alkali fusion with NaOH and treated with hydrochloric acid (25%). Two products were obtained: one from the gel phase and other from the the precipitated phase, The x-ray diffraction patterns shows a amorphous band in the 2 θ region in the range between 20° and 40° which is related to the amorphous silica. A semi quantitative evaluation by X-ray fluorescence shows that the amorphous precipitated silica had purity of above 95%, and amorphous silica obtained from gel showed 75% purity.

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Com o fim de minimizar esses efeitos negativos, várias pesquisas têm sido direcionadas para identificar processos capazes de converter os resíduos em materiais de alto valor comercial. Visando a converter a casca de arroz em um material de alto valor comercial, tal como um adsorvente, neste trabalho, descreveu-se a preparação de diversos sólidos baseados nesse resíduo. As amostras foram avaliadas na adsorção do cobre em soluções aquosas modelo de águas residuais. O cobre tem sido encontrado em várias águas residuais, como resultado de atividades industriais e tem provado ser prejudicial ao ser humano. As amostras foram preparadas modificando-se a casca de arroz com hidróxido de sódio e por carbonização e pirólise da casca de arroz. Foi estudada a influência da concentração inicial, tempo de contato, agitação, temperatura e tamanho de partícula sobre capacidade adsortiva das amostras, usando soluções aquosas modelos de sulfato de cobre (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 e 1000 mg.L-1). Todos os adsorventes exibiram estrutura amorfa, sendo constituídos primariamente por carbono, oxigênio e hidrogênio; a cinza da casca de arroz mostrou ser primariamente formada por sílica. Os principais grupos funcionais nas amostras foram sílica, grupos tetrédricos SiO4, siloxanos (Si- O-Si), silanóis (Si-OH), aldeídos, cetonas e aromáticos. A casca de arroz in natura não foi capaz de adsorver cobre enquanto as outras amostras mostraram ser adsorventes eficientes. Observou-se que quanto mais alta a concentração inicial da solução, mais baixa a quantidade de cobre adsorvido. A adsorção máxima tanto pela casca de arroz modificada (sem agitação) quanto pela cinza da casca de arroz (com agitação) foi obtida após 3 h. O tamanho de partícula não influenciou a remoção de cobre enquanto a maior remoção de cobre ocorreu a 25 °C. O adsorvente mais promissor foi a cinza da casca de arroz, que mostrou a mais alta capacidade adsortiva. O modelo de Langmuir mostrou-se adequado para descrever a adsorção do cobre por todas as amostras enquanto o modelo de Temkin foi o mais adequado para descrever a adsorção pela cinza da casca de arroz. O estudo mostrou que a casca de arroz pode ser convenientemente usada para produzir adsorbentes eficientes, capazes de remover cobre de águas residuais. / Metals resulting from anthropogenic activities and the high amount of waste generated by industrial and agricultural activities have contaminated the environment and the food chain, thus affecting human health. In order to minimize these negative effects, several researches have been addressed to find processes able to convert the wastes in high value materials. Aiming to convert rice husk to a high value material, such as an adsorvent, the preparation of several solids based on this waste was described in this work. The samples were evaluated in the adsorption of copper in aqueous solutions as models of wastewaters. Copper has been found in several wastewaters as a result of industrial activities and had been proven to be harmful to human being. Samples were prepared by modifying rice husk with sodium hydroxide and by carbonization and pirolysis of rice husk.The influence of initial concentration, contact time, agitation, temperature and particle size on the adsorption capacity of the samples was studied using aqueous model solutions of copper sulfate (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 and 1000 mg.L-1). All adsorbents exhibited amorphous structure and were composed primarily of carbon, oxygen and hydrogen, ash rice husk was mostly made of silica. The main functional groups in the samples were silica, SiO4 tetrahedra, siloxanes (Si-O-Si), silanol (Si-OH), aldehydes, ketones and aromatics. Fresh rice husk was not able to adsorb copper while the other samples had proven to be efficient adsorbents. It was observed that the higher the initial concentration of the solution of copper, the smaller the amount of adsorbed copper. The maximum adsorption by both modified rice husk (without agitation) and for rice husk ash (with agitation) was obtained after 3 h. The particle size had no influence on the copper removal while the highest removal of copper occurred at 25 °C. The most promising adsorvent was the rice husk ash which showed the highest adsorption capacity. The Langmuir model is suitable for describing copper adsorption for all samples while the Temkin model was most suitable for describing the rice husk ash. The study had shown that rice husk can be conveniently used for producing efficient adsorbents able to remove copper from wastewaters.