A grande quantidade de cinza gerada pela queima de carvão mineral e a necessidade de redução de emissões sulfurosas advindas dessa queima, fazem com que se busquem alternativas para diminuir essas emissões, assim como para a utilização racional dessa cinza. Com o objetivo de avaliar a viabilidade de utilizar cinzas sulfatada e não sulfatada como fertilizante e corretivo da acidez do solo, foram conduzidos experimentos em laboratório e em casa de vegetação, com um solo Podzólico Vermelho Amarelo e solo regenerado de mina de carvão, usando como planta teste feijão - Phaseolus vulgaris L. . A cinza não sulfatada e não intemperizada produzida pela UTPM, quando aplicada ao solo, não corrigiu sua acidez, mas aumentou a resistência do feijão à antracnose e, quando aplicada com adubação, aumentou o rendimento da cultura. As cinzas sulfatadas resultantes de processo de dessulfuração produzidas em plantas pilotos da URCAMP e da CIENTEC foram eficientes para a correção da acidez do solo, tendo uma equivalência em carbonato de cálcio de 3,75 % e 16,8 %, respectivamente. A cinza CIENTEC aplicada ao solo ( 20, 40 e 80 t ha-1 ) aumentou a absorção de S, Mg, Ca e N, diminuiu a de Ni, Mn, Cu e Zn e não influenciou a absorção de B pelas plantas, enquanto a cinza UTPM não intemperizada ( 40, 80 e 160 t ha-1 ) aumentou a absorção de B e S e diminuiu a de Mn, sendo que a absorção de Cd, Cr e Pb não foi afetada pelas doses dessas cinzas.

As causas da deterioração da permeabilidade da carga no alto-forno em taxas altas de injeção de carvão pulverizado (PCI) ainda não são bem conhecidas. Sabe-se na prática operacional que variações na qualidade das cinzas dos carvões injetados podem afetar a estabilidade do forno. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi analisar o comportamento de cinzas de misturas de carvões em testes de fusibilidade e de viscosidade em relação às suas composições químicas e mineralógicas, uma vez que se utilizam misturas de carvões de alto e de baixo teor de matéria volátil no processo de PCI, para atingir a eficiência de combustão e a taxa de substituição coque/carvão necessárias ao processo de alto-forno. Amostras de quatro carvões e sete misturas foram queimadas entre 800-850°C e suas cinzas analisadas por fluorescência e difração de raios X e por testes de fusibilidade e viscosidade. Cinzas com teores mais altos de Si e Al apresentaram alta temperatura de fluidez e maior viscosidade a 1.500°C, devido à grande proporção de mulita e à baixa basicidade. Cinzas com teores significativos de Fe, Ca e S apresentaram temperaturas de fluidez e viscosidade mais baixas nessa temperatura, em função da transformação de mulita em anortita e/ou da mais alta basicidade. Na temperatura de 1600°C, as cinzas das misturas de carvão selecionadas apresentaram viscosidades inferiores a 10 Pa.s. / Some aspects of permeability deterioration in blast furnace process at high rates of pulverized coal injection (PCI) are not well known yet. At operational practice variations in the ash constituents of injected coals can affect the furnace performance. In the context this work aimed to analyze the ash behavior of coal blends under fusibility and viscosity tests in relation to their chemical and mineralogical compositions, since blends of low and high volatile coals are generally used to attain the required combustion characteristic and the best coke/coal replacement ratio for the process. Four coals and seven blends were selected and ashed at 800-850°C. The samples were analyzed by X-ray fluorescence and X-ray diffraction techniques and ASTM ash fusion (AFT) and viscosity tests were performed. Ash containing high contents of Si and Al showed higher fusion temperatures and higher viscosity at 1500°C, due to the higher Mullite content and to the low basicity. Ash presenting significant contents of Fe, Ca and S had lower fusion temperatures and lower viscosity at 1500°C, due to the Mullite transformation in Anorthite and/or to the higher basicity. At 1600°C the ash of selected coal blends showed low viscosities (< 10 Pa.s).

Cinza de carvão é tão somente o resíduo sólido industrial de maior geração no sul do Brasil: cerca de 1,7 milhões de t/ano, sendo que menos de 30% deste total são reutilizadas, principalmente pelo setor de construção civil. Nesta tese foi estudado o processo hidrotérmico em meio alcalino para a síntese de zeólitas utilizando cinzas de carvão como matéria-prima. As variáveis estudadas foram: tipo e composição das cinzas de carvão (dezessete tipos), tipo e concentração do meio reacional alcalino (NaOH e KOH 2, 3,5 e 5 mol/L) e , temperatura de reação e conseqüentemente da pressão (60, 100 e 150oC para NaOH e 100, 150 e 200oC para KOH), tempo de reação e relação solução alcalina/cinzas de carvão (ou concentração inicial de cinzas em solução). Foram gerados sete tipos diferentes de zeólitas quando o meio reacional era o NaOH: zeólitas A, P, X, sodalita, cancrinita, noselita e chabazita, já quando o meio reacional foi o KOH foram gerados quatro tipos de zeólitas: zeólitas F, L, W e chabazita. A partir do estudo amplo, que também contou com uma etapa de otimização, foram escolhidos dois produtos zeolíticos potássicos, para teste de uso em solos, para o cultivo de plantas, nas seguintes condições experimentais: menor temperatura possível (100oC) e no tempo mínimo (3 dias) de reação, e assim nas duas concentrações possíveis (3,5 e 5 mol/L) variando-se a relação solução/cinzas de modo a se obterem produtos diferentes e com as duas zeólitas de maior ocorrência no estudo amplo, quais sejam, zeólita W e chabazita. Assim os produtos 50K2 (zeólita W) e 35K6 (chabazita contaminada com zeólita W) foram utilizados com sucesso como fonte de K e, complementar ou total de N no cultivo de plantas de aveia Foram realizados estudos específicos para observação do efeito dos principais elementos constituintes das cinzas de carvão: Fe e Ca. O efeito do aumento da concentração do Fe não ficou perfeitamente estabelecido, porém o efeito da adição de calcário ao combustor, ou seja, do aumento da concentração de Ca, Mg e S foi perfeitamente estabelecido, sendo que para as zeólitas F e sodalita foi positivo e negativo para as zeólitas P e chabazita sódica. Metodologias de dissolução de cinzas também foram estudados: a temperatura ambiente sob agitação e por fusão prévia das cinzas com a base. Os efeitos foram muitos e dependentes da especificidade de cada caso. Quando a reação de zeolitização foi acompanhada por 24 horas, foi possível observar o inicio da cristalização das zeólitas, bem como a variação ao longo do tempo do tipo gerado e o tempo para o máximo de Si em solução.

Cinza de carvão é tão somente o resíduo sólido industrial de maior geração no sul do Brasil: cerca de 1,7 milhões de t/ano, sendo que menos de 30% deste total são reutilizadas, principalmente pelo setor de construção civil. Nesta tese foi estudado o processo hidrotérmico em meio alcalino para a síntese de zeólitas utilizando cinzas de carvão como matéria-prima. As variáveis estudadas foram: tipo e composição das cinzas de carvão (dezessete tipos), tipo e concentração do meio reacional alcalino (NaOH e KOH 2, 3,5 e 5 mol/L) e , temperatura de reação e conseqüentemente da pressão (60, 100 e 150oC para NaOH e 100, 150 e 200oC para KOH), tempo de reação e relação solução alcalina/cinzas de carvão (ou concentração inicial de cinzas em solução). Foram gerados sete tipos diferentes de zeólitas quando o meio reacional era o NaOH: zeólitas A, P, X, sodalita, cancrinita, noselita e chabazita, já quando o meio reacional foi o KOH foram gerados quatro tipos de zeólitas: zeólitas F, L, W e chabazita. A partir do estudo amplo, que também contou com uma etapa de otimização, foram escolhidos dois produtos zeolíticos potássicos, para teste de uso em solos, para o cultivo de plantas, nas seguintes condições experimentais: menor temperatura possível (100oC) e no tempo mínimo (3 dias) de reação, e assim nas duas concentrações possíveis (3,5 e 5 mol/L) variando-se a relação solução/cinzas de modo a se obterem produtos diferentes e com as duas zeólitas de maior ocorrência no estudo amplo, quais sejam, zeólita W e chabazita. Assim os produtos 50K2 (zeólita W) e 35K6 (chabazita contaminada com zeólita W) foram utilizados com sucesso como fonte de K e, complementar ou total de N no cultivo de plantas de aveia Foram realizados estudos específicos para observação do efeito dos principais elementos constituintes das cinzas de carvão: Fe e Ca. O efeito do aumento da concentração do Fe não ficou perfeitamente estabelecido, porém o efeito da adição de calcário ao combustor, ou seja, do aumento da concentração de Ca, Mg e S foi perfeitamente estabelecido, sendo que para as zeólitas F e sodalita foi positivo e negativo para as zeólitas P e chabazita sódica. Metodologias de dissolução de cinzas também foram estudados: a temperatura ambiente sob agitação e por fusão prévia das cinzas com a base. Os efeitos foram muitos e dependentes da especificidade de cada caso. Quando a reação de zeolitização foi acompanhada por 24 horas, foi possível observar o inicio da cristalização das zeólitas, bem como a variação ao longo do tempo do tipo gerado e o tempo para o máximo de Si em solução.

Cinza de carvão é tão somente o resíduo sólido industrial de maior geração no sul do Brasil: cerca de 1,7 milhões de t/ano, sendo que menos de 30% deste total são reutilizadas, principalmente pelo setor de construção civil. Nesta tese foi estudado o processo hidrotérmico em meio alcalino para a síntese de zeólitas utilizando cinzas de carvão como matéria-prima. As variáveis estudadas foram: tipo e composição das cinzas de carvão (dezessete tipos), tipo e concentração do meio reacional alcalino (NaOH e KOH 2, 3,5 e 5 mol/L) e , temperatura de reação e conseqüentemente da pressão (60, 100 e 150oC para NaOH e 100, 150 e 200oC para KOH), tempo de reação e relação solução alcalina/cinzas de carvão (ou concentração inicial de cinzas em solução). Foram gerados sete tipos diferentes de zeólitas quando o meio reacional era o NaOH: zeólitas A, P, X, sodalita, cancrinita, noselita e chabazita, já quando o meio reacional foi o KOH foram gerados quatro tipos de zeólitas: zeólitas F, L, W e chabazita. A partir do estudo amplo, que também contou com uma etapa de otimização, foram escolhidos dois produtos zeolíticos potássicos, para teste de uso em solos, para o cultivo de plantas, nas seguintes condições experimentais: menor temperatura possível (100oC) e no tempo mínimo (3 dias) de reação, e assim nas duas concentrações possíveis (3,5 e 5 mol/L) variando-se a relação solução/cinzas de modo a se obterem produtos diferentes e com as duas zeólitas de maior ocorrência no estudo amplo, quais sejam, zeólita W e chabazita. Assim os produtos 50K2 (zeólita W) e 35K6 (chabazita contaminada com zeólita W) foram utilizados com sucesso como fonte de K e, complementar ou total de N no cultivo de plantas de aveia Foram realizados estudos específicos para observação do efeito dos principais elementos constituintes das cinzas de carvão: Fe e Ca. O efeito do aumento da concentração do Fe não ficou perfeitamente estabelecido, porém o efeito da adição de calcário ao combustor, ou seja, do aumento da concentração de Ca, Mg e S foi perfeitamente estabelecido, sendo que para as zeólitas F e sodalita foi positivo e negativo para as zeólitas P e chabazita sódica. Metodologias de dissolução de cinzas também foram estudados: a temperatura ambiente sob agitação e por fusão prévia das cinzas com a base. Os efeitos foram muitos e dependentes da especificidade de cada caso. Quando a reação de zeolitização foi acompanhada por 24 horas, foi possível observar o inicio da cristalização das zeólitas, bem como a variação ao longo do tempo do tipo gerado e o tempo para o máximo de Si em solução.

A contaminação do solo tem sido motivo de preocupação ambiental e de saúde pública, uma vez que o homem depende do seu uso para sobreviver. O resíduo de cinza de carvão, gerado da queima de carvão em usina termoelétrica, é uma das fontes contaminadoras do solo quando disposto de forma inadequada. Os elementos tóxicos da cinza de carvão, quando depositada sobre o solo e exposta à chuva, podem ser lixiviados da cinza para o solo. No solo estes elementos podem ser sorvidos, transportados para a água subterrânea e superficial ou absorvido pelas plantas, o que pode contaminar estas matrizes ambientais. O objetivo do estudo foi avaliar a mobilidade de As, Cd, Mo, Pb e Zn em colunas de Latossolo argiloso com cinza de carvão sobreposta ao solo e avaliar se a retenção destes elementos provoca a contaminação do solo. As colunas foram percoladas com uma solução ácida com pH 4,5 para simular água de chuva, por períodos de 168 e 336 dias. As amostras de cinza de carvão, solo e percolado das colunas foram analisadas quanto à concentração dos elementos e as características físicas, químicas e mineralógicas. O Pb não foi lixiviado da cinza de carvão, portanto, o solo e percolado do solo não foram contaminados por este elemento. Os elementos As, Cd, Mo e Zn foram lixiviados da cinza de carvão e não foram detectados no percolado das colunas, indicando que estes elementos ficaram retidos no solo. A concentração do Mo no solo não foi detectada acima do limite de quantificação do método. A concentração dos elementos foi comparada com os valores orientadores para solos estabelecidos pela CETESB. A maior parte do Zn detectado no solo foi proveniente do próprio solo utilizado no preparo da coluna e a concentração deste elemento no solo foi abaixo do valor de referência (60 mg kg-1). A concentração do Cd no solo foi acima do valor de referência (<0,5 mg kg-1) e abaixo do valor de intervenção (3 mg kg-1). A concentração do As no solo foi acima do valor de intervenção (35 mg kg-1), sendo o único elemento crítico do ponto de vista ambiental. / Soil contamination has been an environmental and public health concern, once the man depends on its use to survive. Coal fly ash generated by coal burning in power plants is one source of soil contamination when it inadequately disposed. Toxic elements from coal fly ash, deposited on soil and exposed to rain, can be leached into the soil. In the soil these elements can be sorbed, transported to groundwater and surface water or even absorbed by plants, which can contaminate these environmental matrices. The aim of study was to evaluate the mobility of As, Cd, Mo, Pb and Zn in clayey oxisol columns with coal fly ash on top soil, and also evaluate if these elements retention leads to soil contamination. The columns were percolated by acidic solution, pH 4.5, to simulate rain water, in periods of 168 and 336 days. The elements concentration and physical, chemical and mineralogical characteristics were determined in coal fly ash, soil and column leachate samples. Lead was not leached from coal fly ash, therefore the soil and the column leachate were not contaminated by this element. The elements As, Cd, Mo and Zn were leached from coal fly ash and were not detected in leachate of soil, that means these elements were retained in soil. The Mo concentration was below the quantification limit of method. The As, Cd and Zn concentrations were compared with the CETESB guideline values established for soil. The majority of Zn detected in the soil came from the original soil used in the column preparation and this element concentration in soil was below the reference value (60 mg kg-1). Cadmium concentration in soil was above the reference value (<0.5 mg kg-1) and it was below the intervention value (3 mg kg-1). Arsenic in soil was above the intervention value (35 mg kg-1), so that was the most critical element by the environmental point of view.

A contaminação do solo tem sido motivo de preocupação ambiental e de saúde pública, uma vez que o homem depende do seu uso para sobreviver. O resíduo de cinza de carvão, gerado da queima de carvão em usina termoelétrica, é uma das fontes contaminadoras do solo quando disposto de forma inadequada. Os elementos tóxicos da cinza de carvão, quando depositada sobre o solo e exposta à chuva, podem ser lixiviados da cinza para o solo. No solo estes elementos podem ser sorvidos, transportados para a água subterrânea e superficial ou absorvido pelas plantas, o que pode contaminar estas matrizes ambientais. O objetivo do estudo foi avaliar a mobilidade de As, Cd, Mo, Pb e Zn em colunas de Latossolo argiloso com cinza de carvão sobreposta ao solo e avaliar se a retenção destes elementos provoca a contaminação do solo. As colunas foram percoladas com uma solução ácida com pH 4,5 para simular água de chuva, por períodos de 168 e 336 dias. As amostras de cinza de carvão, solo e percolado das colunas foram analisadas quanto à concentração dos elementos e as características físicas, químicas e mineralógicas. O Pb não foi lixiviado da cinza de carvão, portanto, o solo e percolado do solo não foram contaminados por este elemento. Os elementos As, Cd, Mo e Zn foram lixiviados da cinza de carvão e não foram detectados no percolado das colunas, indicando que estes elementos ficaram retidos no solo. A concentração do Mo no solo não foi detectada acima do limite de quantificação do método. A concentração dos elementos foi comparada com os valores orientadores para solos estabelecidos pela CETESB. A maior parte do Zn detectado no solo foi proveniente do próprio solo utilizado no preparo da coluna e a concentração deste elemento no solo foi abaixo do valor de referência (60 mg kg-1). A concentração do Cd no solo foi acima do valor de referência (<0,5 mg kg-1) e abaixo do valor de intervenção (3 mg kg-1). A concentração do As no solo foi acima do valor de intervenção (35 mg kg-1), sendo o único elemento crítico do ponto de vista ambiental. / Soil contamination has been an environmental and public health concern, once the man depends on its use to survive. Coal fly ash generated by coal burning in power plants is one source of soil contamination when it inadequately disposed. Toxic elements from coal fly ash, deposited on soil and exposed to rain, can be leached into the soil. In the soil these elements can be sorbed, transported to groundwater and surface water or even absorbed by plants, which can contaminate these environmental matrices. The aim of study was to evaluate the mobility of As, Cd, Mo, Pb and Zn in clayey oxisol columns with coal fly ash on top soil, and also evaluate if these elements retention leads to soil contamination. The columns were percolated by acidic solution, pH 4.5, to simulate rain water, in periods of 168 and 336 days. The elements concentration and physical, chemical and mineralogical characteristics were determined in coal fly ash, soil and column leachate samples. Lead was not leached from coal fly ash, therefore the soil and the column leachate were not contaminated by this element. The elements As, Cd, Mo and Zn were leached from coal fly ash and were not detected in leachate of soil, that means these elements were retained in soil. The Mo concentration was below the quantification limit of method. The As, Cd and Zn concentrations were compared with the CETESB guideline values established for soil. The majority of Zn detected in the soil came from the original soil used in the column preparation and this element concentration in soil was below the reference value (60 mg kg-1). Cadmium concentration in soil was above the reference value (<0.5 mg kg-1) and it was below the intervention value (3 mg kg-1). Arsenic in soil was above the intervention value (35 mg kg-1), so that was the most critical element by the environmental point of view.

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e aproveitamento de cinzas leves da queima de carvão mineral em termoelétrica, como reforço para o Compósito de Matriz Metálica de cobre. Foram estudados diferentes percentuais de cinzas leves como reforço para o cobre, sendo misturados estes pós através de m , compactando os pós em diferentes pressões e sinterizando os corpos de prova obtidos pela compactação. A amostra sinterizada que apresentou a maior dureza entre todos os corpos de prova sinterizados, atingindo 89 HV, foi utilizada como base para a formulação e obtenção de novos corpos de prova, que foram estudados sob condições de moagem dos pós por moinho de bolas e moagem de alta energia. A fabricação do compósito seguiu os padrões industriais do processo de Metalurgia do Pó, como a mistura e moagem dos pós, compactação dos pós e sinterização em atmosfera controlada. Foi realizado o estudo das propriedades físicas e elétricas do compósito formado por cobre e cinzas leves, que comprovou o aumento da dureza para 122 HV, mantendo a condutividade do cobre puro. Este trabalho proporciona uma nova aplicação para as cinzas leves, utilizando estes resíduos de usinas termoelétricas como matéria prima para reforço mecânico na composição de peças à base de cobre, na indústria metalmecânica. / This paper aims to study and use fly ash from coal-fired thermal power plant, as reinforcement for copper Metal Matrix Composite. Different fly ash percentage were studied as reinforcement for copper. The powders were mixed by "Twin V Mixer'', were compacted at different pressures and the compacted samples were sintered. The sintered sample with the highest hardness among all samples reached 89 HV and was used as basis for the formulation and obtaining of new samples, which were studied under controlled conditions of ball milling and mechanical alloying. The manufacture of the composite was made using Powder Metallurgy processes like mixing and milling of powders, compacting of the powders and sintering at controlled atmosphere. A study on the physical and electrical properties of the composite formed by copper and fly ash was carried out proving the hardness increase to 122 HV and maintaining the conductivity of pure copper. This work provides a new application for fly ash using these power plants waste as raw material for mechanical reinforcement in the composition of copper parts in the metalworking industry.

Cinzas oriundas da combustão de carvão são resíduos produzidos no processo de geração de energia em termoelétricas. Esses resíduos industriais podem ser aproveitados como matéria prima para síntese de zeólitas, as quais são materiais aluminossilicatos porosos com importantes aplicações, como adsorventes no tratamento de efluentes líquidos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar zeólitas a partir de três diferentes cinzas de carvão e utilizá-las na remoção de corante violeta cristal em soluções aquosas via processo de adsorção. Para isso, foram sintetizadas zeólitas denominadas ZP, ZF e ZFD a partir de três diferentes cinzas de carvão, sendo elas, respectivamente: cinzas de carvão de combustão em leito pulverizado, de combustão em planta piloto de leito fluidizado e de combustão em planta piloto de leito fluidizado utilizando processo de dessulfuração interna. A síntese foi feita pelo método hidrotérmico, utilizando NaOH 3 mol L-1 como agente mineralizante, relação líquido/sólido (L/S) igual a 6 e tempo de reação de 24 h a 100 °C. Os materiais obtidos foram submetidos à caracterização física, química e morfológica, nas quais foi observada a formação de três diferentes fases zeolíticas (zeólitas P, X e sodalita) nas amostras ZF e ZFD, e uma única fase (zeólita P) na amostra ZP. Os valores de área superficial BET encontrados foram de 17, 35 e 40 m2 g-1 para as zeólitas ZP, ZFD e ZF, respectivamente, com tamanho de poros na faixa de 3 a 4 nm para os três materiais. Os valores de capacidade de troca catiônica (CTC) ficaram entre 2,07 e 2,85 meq NH4 + g-1. Posteriormente foram realizados ensaios de adsorção do corante em que foi avaliada a influência do pH, tempo de contato e concentração de sólido adsorvente. Ainda, foram construídas isotermas de adsorção para esses sistemas e os modelos de isotermas de Langmuir, Freundlich e BET modificado foram ajustados aos dados experimentais. Os resultados mostraram que a maior eficiência foi obtida pela zeólita ZF, alcançando máxima remoção de corante de 85 % nos estudos do efeito do tempo de contato, e as melhores condições experimentais obtidas foram de 60 min e 15 g L-1 de concentração de sólido adsorvente. O modelo de isotermas que melhor se ajustou aos dados experimentais foi BET modificado, com R2 = 0,9894. A síntese de zeólita a partir de cinzas de carvão mostrou potencial na produção de um adsorvente alternativo para remoção do corante violeta cristal de águas contaminadas, contribuindo também para a diminuição do impacto ambiental das atividades de combustão de carvão. / Ashes from coal combustion are waste produced in the process of power generation in thermoelectric. These industrial wastes can be used as raw material for zeolite synthesis, which are porous aluminosilicate with important applications, such as adsorbents in the treatment of liquid effluents. The objective of this study was to synthesize zeolites from three different coal ash and apply it in crystal violet dye adsorption processes in aqueous solution. Thereunto, zeolites called ZP, ZF e ZFD were synthesized from the three different coal ashes, as so, respectively: coal ashes from powdered bed combustion, from combustion in a fluidized bed pilot plant and from combustion in a fluidized bed pilot plant with internal desulphurization. The synthesis was carried by hydrothermal method, using NaOH 3 mol L-1 as the mineralizing agent, the liquid/solid ratio (L/S) equal to 6 and 24 hours reaction time at 100 ° C. The materials were subjected to physical, chemical and morphological characterization and it was observed the formation of three different zeolite phases (zeolites P, X and sodalite) in the sample ZF and ZFD, and a single phase (zeolite P) in ZP sample. The BET surface area values were 17, 35 and 40 m2 g-1 to ZP, ZFD and ZF zeolites, respectively, with pore size in the range of 3 to 4 nm for all three materials. The values of cation exchange capacity (CEC) were between 2.07 and 2.85 meq NH4 + g-1. Subsequently, adsorption tests were carried out in which it was evaluated the influence of pH, contact time and adsorbent solid concentration. Still, adsorption isotherms were built for these systems and isotherm models of Langmuir, Freundlich and modified BET were fitted to experimental data. The results showed that the highest efficiency was obtained by zeolite ZF, achieving maximum dye removal of 85 % in the studies of contact time effects, and the best experimental conditions were 60 min and adsorbent solid concentration of 15 g L-1. The BET isotherm model was found to be the best fit to experimental data, with R2 = 0.9894. The zeolite synthesis from coal ash has shown potential in the production of an alternative adsorbent to remove the crystal violet dye from contaminated water, also contributing to reducing the environmental impact of coal combustion activities.

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.