A cinza da casca do arroz (CCA) é um resíduo rico em sílica amorfa. Um método simples e de baixo consumo energético para extração desta sílica foi pesquisado, obtendo-se um material com baixo teor de impurezas e alta reatividade, adequado para a síntese de zeólitas e wolastonita (CaSiO3). As zeólitas sintéticas, que não possuem estruturas similares na natureza, são cada vez mais valorizadas no mercado devido a pureza e eficiência em aplicações específicas nas áreas de troca iônica, peneira molecular e catálise. A wolastonita com elevado grau de pureza tem várias aplicações na indústria e agricultura. O mineral wolastonita pode ser formado de várias maneiras na natureza. Em geral é aceito que existem dois processos de formação; os quais envolvem o metamorfismo (calor e pressão) do calcário. Neste trabalho, foi desenvolvido um novo processo para a síntese das zeólitas e da wolastonita, ambas a partir da sílica coloidal da CCA; tendo como objetivo um processo de um menor custo energético, menor número de etapas e menor consumo de reagentes. Foram sintetizadas neste trabalho as zeólitas: A, usada em detergentes, e a ZSM-5, empregada na indústria petroquímica, devido a sua alta seletividade em reações catalíticas e grande estabilidade térmica e resistência aos ácidos. A primeira etapa na síntese da wolastonita foi estudada com o objetivo da formação do hidrossilicato de cálcio (CSH). Contudo, onze hidrossilicatos de cálcio diferentes ocorrem no sistema Ca(OH)2-SiO2-H2O que em uma segunda etapa passam por um tratamento térmico para dar formação a fase wolastonita. / Rice hull ash (RHA) is a industry scrap rich in amorphous silica. A simple and low-energy cost method for the extraction of this silica was researched. A low level of impurity and high reactivity material was produced, which is appropriate for the synthesis of zeolites and wolastonite (CaSiO3). The synthetic zeolites, has not similar structures in nature, and they have been more and more valued in the market due to their purity and efficiency in specific applications like ion exchange, molecular sieve and catalysis areas. High purity wolastonite has many applications in manufacturing and agriculture. The mineral wolastonite can be formed in nature in different ways; it is generally accepted two forming processes, both encompassing limestone metamorphism (heat and pressure). In this work, a new process for the synthesis of zeolites and wolastonite from RHA colloidal silica was developed. Moreover, the process is aimed at lower energy costs, fewer stages and fewer reactants consume. In this work, zeolite A used in detergent and zeolite ZSM-5, employed in the petrochemical industry due to its high selectivity in catalytic reactions and its high thermo and acid stability, were synthesized. The first step of the wolastonite synthesis was studied, with the purpose of obtaining calcium hydrosilicate. Eleven different hydrosilicates occur in the system Ca(OH)2-SiO2-H2O, in the second step, it was annealed to form the wolastonite phase.

A cinza pesada é um sub-produto gerado do processo da queima do carvão mineral pulverizado nas caldeiras das termelétricas para a produção de vapor aquecido que atuará na geração de energia elétrica. Não há um destino adequado para esse tipo de cinza, sendo que o volume gerado diariamente é depositado em bacias de sedimentação, causando, dessa forma, problemas ambientais. Principalmente nos Estados Unidos, muitas pesquisas têm evidenciado o sucesso do emprego deste resíduo na construção de rodovias. Contudo, no Brasil as pesquisas sobre cinza pesada estão mais voltadas para a área de edificações. Deste modo, a proposta da pesquisa foi investigar os efeitos da cinza pesada quando incorporada a solos, através de ensaios laboratoriais, visando o aproveitamento deste resíduo na construção de bases e sub-bases de pavimentos. Também foi avaliado o efeito da adição de cal às misturas solo-cinza. Os ensaios utilizados na etapa experimental foram os de mini-CBR, resistência à compressão simples e resistência à tração por compressão diametral. Complementarmente, realizaram-se ensaios de CBR e de resistência à compressão simples na condição imersa. Os resultados mostraram que as adições de cinza pesada aos solos não melhoram as propriedades mecânicas das misturas compactadas. Entretanto, a adição de 3% de cal às misturas de solo-cinza proporciona a melhora significativa no comportamento mecânico das misturas, oferecendo uma solução para aproveitamento da cinza pesada na construção rodoviária. / Bottom ash is a by-product from the burning of mineral coal. It is utilized as fuel in thermal power stations in order to produce electrical energy. The bottom ashes are deposited in the lagoons and are harmful to the environment. In the United States, several researches have indicated successful uses of this waste in the construction of roadways. However, in Brazil the researches have been accomplished to use the bottom ashes in the civil construction. Thus, the purpose of the present research was to investigate the results of the bottom ash additions to soil in order to utilization in bases and sub-bases of pavements. Afterward, the effects of lime additions to soil-bottom ash mixtures were evaluates. The tests employded were mini-CBR, unconfined compressive strength and indirect tensile strength. California bearing ratio and immersion unconfined compressive strength were accomplish such supplementary tests. The results indicated that bottom ash additions to soils does not improve the mechanical properties of the compacted mixtures. However, the addition of the 3% of the lime to soil-bottom ash mixtures provided better mechanical performance, offering a feasible solution for the use of this waste in road construction.

Orientador: José Augusto de Lollo / Resumo: Solos colapsíveis são assim denominados por sofrerem uma redução brusca de seu índice de vazios quando umedecidos ou por meio do aumento de sobrecarga. O colapso pode ocorrer pela ruptura dos vínculos ou redução da sucção do solo. A casca de casca de arroz é utilizada para geração de energia em agroindústrias de secagem e parbolização de arroz, de sua queima sobra a Cinza de Casca de Arroz (CCA), que por vezes não possui destino adequado, Um solo arenoso fino colapsível com Cinza de Casca de Arroz teve seu comportamento analisado por meio de ensaios edométricos simples, visando verificar sua colapsibilidade quando umedecido a 200 kPa, com grau de compactação próximo ao encontrado em campo (80%). Para tanto, foram analisadas as misturas solo + CCA com substituições de 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12% e 14% de CCA em massa de solo. Os resultados de caracterização física das misturas demonstraram redução da massa específica aparente seca máxima, e aumento da umidade ótima. Sendo percebido pelos ensaios de difração de raios x e microscopia eletrônica que a CCA ocupou os vazios do solo, resultando na redução de sua colapsibilidade e do potencial de colapso, conforme comprovado pelos ensaios edométricos simples, tendo se destacado os percentuais de 10%, 12% e 14% de substituição. A CCA se mostrou eficaz na redução do colapso, sendo recomendado o uso mínimo de 10% em substituição em obras lineares ou em solos não compactados. Além da redução com gastos em estabilizantes tradicionais, os res... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T00:03:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:25:14Z : No. of bitstreams: 1 142859.pdf: 8095615 bytes, checksum: 6a39af3a29dc03efbebfa06fe1f86168 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270046.pdf: 1934636 bytes, checksum: 7ca043d982cda9513be143e813c37316 (MD5) / O crescimento do volume de tráfego e a aparição de veículos mais pesados estão originando um maior desgaste e maiores deformações na malha rodoviária brasileira. Sendo assim, é necessário o desenvolvimento de novas tecnologias e materiais que possam fazer frente a estes problemas. Ao mesmo tempo, há um esforço para que as novas tecnologias e materiais utilizados se aproveitem dos rejeitos produzidos pelas indústrias, colaborando com a gestão ambiental destes resíduos. O concreto aparece como um material que se enquadra dentro desta perspectiva, pois, em alguns casos, uma melhora em suas propriedades físicas e mecânicas pode ser observada pela inclusão destes rejeitos na sua composição. A região sul do Estado de Santa Catarina se caracteriza por ser uma das maiores produtoras de arroz do Brasil, com mais de 500 mil toneladas anuais. Cada tonelada de arroz processada gera 20% de casca e esta, ao ser queimada, gera 20% de cinza. Este resíduo representa um dos passivos ambientais do ciclo de produção que não tem uma política adequada para a sua gestão. Este projeto de pesquisa visa estudar a viabilidade da utilização da cinza de casca de arroz adicionada ao Concreto Compactado com Rolo (CCR). Foram avaliadas várias dosagens da mistura incorporando-se porcentagens de cinza entre 3% e 20% e comparando-se os resultados com aqueles obtidos com a mistura de referencia, sem a adição de cinza. As misturas ensaiadas foram dosadas com 80, 120, e 160 kg de cimento por metro cúbico, valores estes típicos para CCR empregados em camadas de base de pavimentos compostos. As propriedades estudadas foram a resistência à compressão simples, a resistência à tração na flexão e o módulo de elasticidade. No caso da resistência à compressão simples, as misturas com adição de CCA atingiram valores maiores que as misturas sem CCA, este incremento foi de 27 a 135%. Para a resistência à tração na flexão este incremento foi de 17% a 66% e para o módulo de elasticidade foi de 18% a 72%. Os resultados obtidos foram utilizados para o dimensionamento de duas estruturas de pavimento composto com camada de base de CCR as quais foram comparadas com duas estruturas de pavimento flexível. As estruturas compostas resultaram em espessuras menores e de menor custo que as estruturas flexíveis. Baseando-se nos resultados obtidos, a adição de CCA ao CCR possibilitaria a reutilização deste rejeito que atualmente não tem uma política definida para a sua gestão. / The growth of the volume of traffic and the appearance of vehicles more weighed are causing a bigger cracking and deformations in the Brazilian road network. So, it is necessary the development of new technologies and materials that can face these problems. At the same time, there is an effort so that the new technologies and materials used take advantage of the wastes produced by the industries, collaborating with the ambient management of its. The concrete appears as a material that fits inside of this perspective, therefore in some cases an improvement in its physical properties and mechanical it can be observed by the inclusion of these residues in its composition. The south region of the State of Santa Catarina is characterized for being one of the biggest Brazilian rice's producers, with more than 500 thousand annual tons. Each ton of processed rice generates 20% of husk and this, to be burned generates 20% of ash. This waste represents one of the ambient liabilities of the production cycle that does not have one politics adjusted for its management. This project of research aims at to study the viability of the use of the rice husk ash (RHA) added to the Roller Compacted Concrete (RCC). Was evaluated mixtures including ash percent between 3% and 20% and comparing the results with the obtained for the reference mixture, without the RHA addition. The mixtures were dosed with 80, 120, and 160 kg/m3 of cement. The properties studied were the compressive strength, the tensile strength in the flexion and the modulus of elasticity. In the case of the compressive strength, the mixtures with RHA had reached bigger values that the mixtures without RHA, this increment was of 27 to 135%. For the tensile strength in the flexion this increment was of 17% to 66% and for the modulus of elasticity it was of 18% to 72%. The results obtained were used for the design of two composed pavement structures with RCC base layer and asphalt covering layer and compared with two flexible pavement structures. The composed structures had resulted in lesser thicknesses and of lesser cost that the flexible structures. This results show that the addition of RHA to the RCC would make possible the reuse of this waste that currently it does not have one politics defined for its management.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:23:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290725.pdf: 2552106 bytes, checksum: 5198e6640e2c469ccae38613e718fb6b (MD5) / A busca por rotas alternativas de geração de energia e produtos comercialmente viáveis oriundos de resíduos agrícolas são fontes atuais de estudo. Um processo para desenvolver um material carbonoso ativado a partir da lixívia alcalina da cinza da casca do arroz foi proposto e discutido neste trabalho. O carvão ativo é um material carbonáceo quimicamente inerte, muito utilizado na indústria em diversas aplicações, como no tratamento de águas residuais, purificação de gases, geração de materiais antimicrobianos, etc. Na transformação da cinza da casca do arroz foram realizados procedimentos laboratoriais mecanoquímicos que visam a redução da sílica livre (quartzo), redução do teor de cinza além das impurezas que podem interferir no processo de ativação subseqüente. A amostra original e as frações obtidas através da realização de um peneiramento foram caracterizadas inicialmente quanto ao teor de cinzas, fluorescência de raios-X e difração de raios-X para avaliar sua composição e fases mineralógicas constituintes. A fração que obteve menor porção de sílica em sua composição foi utilizada como precursor na ativação química das amostras posteriores por apresentar uma melhor eficiência no processo. O ácido fosfórico foi o agente oxidante eleito e este foi utilizado em quatro proporções diferentes (relação massa de cinza: H3PO4): 1:2, 1:4, 1:8 e 1:12 sob três temperaturas de ativação: 80°C, 120°C e 180°C. Estas amostras ativadas foram caracterizadas quanto ao teor de cinza e número de iodo. Uma proporção de massa:ácido foi eleita como ideal diante dos resultados obtidos, e este carvão ativado foi analisado quanto a sua química de superfície (FTIR), área superficial (BET), porosidade e análise de imagem através da microscopia eletrônica de varredura sendo comparado à amostra original para que o processo de transformação desta matriz carbonosa fosse elucidado e o entendimento alcançado com sucesso. / The search for new routes to alternative energy generation and commercially viable products derived, from agricultural waste, are sources of current study. A process to develop an activated carbonaceous material, from the alkaline digestion of rice husk ash, was proposed and discussed in this paper. The charcoal is a carbonaceous material chemically inert, widely used in industry in various applications, such as wastewater treatment, gas purification, generation of antimicrobial materials, etc. The transformation of rice husk ash were performed by mechanochemical laboratory procedures that aimed at reducing the silica (quartz), reducing the ash content and the impurities that can interfere in the subsequent activation process. The original sample and the fractions, obtained by conducting an initial bolting, were characterized as the ash content, X-ray fluorescence and X-ray diffraction to assess their mineralogical composition and phase constituents. For the future, fractions of samples that had lower portion of silica in its composition were used as precursor in the chemical activation. Phosphoric acid is the oxidizing agent elected and this was used in four different proportions (mass ratio of ash: H3PO4): 1:2, 1:4, 1:8 and 1:12 in three activation temperatures: 80 °C, 120 ºC, and 180 °C. These samples were characterized by activated ash content and iodine number. According to the results a proportion of mass ratio of ash: acid was chosen as an ideal. This activated carbon was examined for its surface chemistry (FTIR), surface area (BET), porosity and image analysis by scanning electron microscopy which were compared to the original sample so that the transformation of carbonaceous matrix was elucidated with more clarity and understanding reached with success.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:24:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 227966.pdf: 4985297 bytes, checksum: 51901ebc4716f20e2cc75cfc3ad42b39 (MD5) / Os benefícios da utilização da cinza de casca de arroz como adição pozolânica em argamassas e concretos têm sido amplamente discutidos e divulgados por diversos pesquisadores nas últimas décadas. Entretanto, ao contrário de outras pozolanas, a utilização da cinza de casca de arroz não alcançou o mesmo sucesso comercial. A barreira imposta pelo mercado consumidor está relacionada, em parte, à coloração escura (preta) que o material confere aos produtos à base de cimento Portland com ele confeccionados. Isto se deve ao elevado teor de carbono presente na cinza de casca de arroz residual. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi viabilizar a fabricação e utilização de pozolana com baixo teor de carbono obtida da cinza de casca de arroz residual para a produção de concreto de alto desempenho. Para a retirada do carbono empregou-se um sistema industrial desenvolvido em parceria com uma indústria local. O sistema é constituído por um forno rotativo contínuo capaz de reduzir o teor de carbono da cinza de casca de arroz residual pela requeima do material sob condições controladas de temperatura e tempo de retenção do material no interior do forno. Foram consideradas 4 temperaturas, 3 tempos de retenção e 2 condições de moagem. Uma avaliação estatística, com base em resultados de resistência à compressão de corpos-de-prova de argamassa, moldados com as diferentes cinzas produzidas, permitiu classificar os materiais sob o ponto de vista técnico. Coube a empresa, em função de fatores como consumo energético e facilidade na manutenção da temperatura do sistema, selecionar o material que seria produzido em escala. Com o material selecionado produziu-se concreto de alto desempenho. Além da resistência mecânica, o material foi avaliado quanto a aspectos relativos à durabilidade: comportamento frente ao ataque por sulfatos e reação álcali-agregado. Os concretos com cinza de casca de arroz de baixo teor de carbono selecionada apresentaram resultados compatíveis aos concretos produzidos com sílica ativa e superiores aos concretos de referência (sem adição pozolânica), tanto com relação à resistência mecânica como no comportamento frente ao ataque por sulfatos. Com relação à reação álcali-agregado, a exemplo da sílica ativa, o material foi considerado inócuo. Finalmente, as evidências experimentais corroboram a viabilidade da produção de um material com reduzidos teores de carbono e boa reatividade, obtido a partir da cinza de casca de arroz residual, capaz de ser utilizado comercialmente para a produção de concretos de alto desempenho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:19:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245617.pdf: 8795294 bytes, checksum: 46dfa43884db2b82ead9f97a08afa26a (MD5) / Este trabalho objetiva analisar as propriedades de argamassas que, em sua formulação, apresentam resíduos de queima de carvão mineral, produzidos em usinas termoelétricas (cinza pesada). Trabalhou-se com três diferentes formulações de materiais: uma argamassa convencional, fabricada com cimento, cal e areia; uma argamassa com substituição parcial de areia por cinza pesada; e, uma onde toda a areia foi substituída por cinza pesada. As propriedades analisadas foram referentes à caracterização microestrutural das argamassas: massa seca, densidade aparente seca, conteúdo mássico de saturação e porosidade; e também às suas propriedades físicas macroscópicas, nesse caso analisou-se as propriedades de condutividade térmica e de permeabilidade ao vapor. Observou-se que a adição de cinza acarretou mudanças significativas nas propriedades analisadas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:28:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268852.pdf: 38368943 bytes, checksum: 126999abff826ee76021efd10c166e00 (MD5) / A análise dos fenômenos que intervêm na transferência de umidade no interior dos materiais de construção tem uma grande importância para a caracterização de seu comportamento no que se refere à estanqueidade de paredes à água de chuva. O presente trabalho propôs-se apresentar a avaliação das propriedades físicas - higrotérmicas dos elementos constituintes de paredes (argamassa de revestimento, blocos) que influenciam no transporte de umidade que permitirá traduzir a interação da água - sólido para todo o domínio de atividade da água com o objetivo de introduzir novos parâmetros de caracterização que contribuam no entendimento sobre o desempenho à estanqueidade exigido para paredes das edificações, uma vez que o procedimento estabelecido na presente norma prevê uma identificação de parâmetros meramente qualitativos. Neste estudo foi realizada uma primeira fase a caracterização das propriedades dos materiais constituintes como: a porosidade aberta, as isotermas de adsorção, o ângulo de molhamento, absorção capilar e condutividade térmica para seis tipos de argamassas com cinza pesada; a taxa inicial de absorção, a absorção de água livre ao longo do tempo analisando a sorptividade no caso de dois tipos de blocos de concreto com diferentes densidades e ensaios de capilaridade e uma segunda fase de avaliação do desempenho à estanqueidade utilizando sensores de umidade e temperatura (Hobbos) assim como técnica de obtenção de imagem através de termografia de infravermelho como na alvenaria para avaliar a cinética de evolução da umidade. Como resultados foram obtidos o grau correlação dos parâmetros físicos e higrotérmicos das argamassas de revestimento e do bloco assim como a influencia da estrutura porosa dos materiais, a importância dos diversos fenômenos no processo de migração de água com o ensaio de penetração de água nas paredes, contribuindo para estimativa do comportamento das paredes a serem ensaiadas e à introdução de novos parâmetros quantitativos de avaliação no ensaio da estanqueidade.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251989.pdf: 8330348 bytes, checksum: 74a41c6434b966cc8d0e2bdb83452305 (MD5) / Nos dias atuais, a preocupação com o meio ambiente tem se tornado algo concreto, gerando uma busca incessante em tecnologias para que produtos e subprodutos retornem a um ciclo fechado sustentável. Neste trabalho foi realizado um estudo do desenvolvimento de um material compósito do tipo cinza pesada gerada na queima do carvão na usina termelétrica Jorge Lacerda com material polimérico polietileno de baixa densidade linear, apresentando uma alternativa ao subproduto resultante da queima do carvão mineral. A incorporação de cinza ao material polimérico apresenta mudanças nas propriedades mecânicas em relação ao polímero puro. O material foi preparado por processo de extrusão e injeção e caracterizado através de ensaios de densidade, resistência a tração, MEV (microscopia eletrônica de varredura, Infravermelho (FTIR) e análise térmica (DSC). A incorporação de resíduos de cinza no polímero (PEBDL) apresenta uma menor resistência à tração em relação ao polímero puro, demonstra a viabilidade do uso como função estrutural e apresenta potencialidade industrial para a fabricação de novos produtos e reduzir o passivo ambiental. Nowadays, the concern with the environment has become something concrete, creating an incessant technologic search for products and by-products that going back to a sustainable cycle. This work was accomplished studying the development of a composite material of a general type in heavy ash from burning coal in power plant Jorge Lacerda polymer using linear low density polyethylene, providing an alternative to the by-product resulting from burning of coal. The ash incorporation on polymer material introduces some changes in mechanical properties relatively to the pure polymer. The material was prepared by the extrusion and injection process and characterized by density and resistance to traction tests, SEM (scanning electron microscopy), Infrared (FTIR) and thermal analysis (DSC). The waste ash incorporate in the polymer (LLDPE) presents lower resistance to traction against the pure polymer, showing the feasibility of using as a structural function and provide industrial qualifications for the manufacture of new products and reduce the environmental liabilities.