No / Raman spectroscopy was evaluated as a non-destructive analytical tool for the characterisation of white substances in burials. In addition, Fourier transform Raman spectroscopy was used to assess the conversion of hydrated lime into calcium carbonate. Fourteen samples of white substances from archaeological and forensic sites were analysed and characterised. The results show that not all white residues in burials are lime. Lime can easily be mistaken for other building materials (gypsum), for minerals (brushite) or degraded metal (cerussite). This study highlights the need for chemical analysis of white residues when encountered in burials. Analytical information derived from Raman spectra of white substances can further assist in the interpretation of the taphonomic processes of burials and their funerary context. Copyright (c) 2014 John Wiley & Sons, Ltd.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renata Moreira de Sa e Silva.pdf: 4355719 bytes, checksum: c7e027c64c149741085a933c047cecba (MD5) Previous issue date: 2008-11-08 / The generation of large quantities of solid waste is a great problem faced by urban areas. Like all building materials, the gypsum plaster is a generator of solid waste. The amount and inadequate waste disposal cause serious environmental, social and economical impacts. This requires the search for quick and effective solutions for its management, through the development of specific programs, which aim to minimize these impacts. This study was developed with the purpose to use waste material of the gypsum industry to built low cost houses with better environmental comfort. Also there were motivations for this study the advantages of gypsum, among them thermal and acoustic insulation, and to help managing municipal waste. Thus, it was studied closing masonry with bricks made by the reuse of gypsum plaster which not have sufficient fluidity to make construction frames anymore. In order to verify which mortar better fit this construction system, two different types of settlement mortars were studied: traditional gypsum paste (GC) and traditional mortar (cement, lime and sand) (AT). The aspects of productivity, cost and strength compression of the constructive system were tested. Coatings were also studied, performed with two types of recycled gypsum: wet recycled gypsum (RU) and dry recycled gypsum (RS), varying their proportions and analyzing the performance of them concerning on workability, cracking, tensile strength and for water absorption and permeability, according to the NIT 140 method proposed by CSTC, from Belgium. In order to verify the thermal and acoustic comfort, a prototype was produced with these new materials. The results showed that the traditional mortar (AT) was the most suitable for the construction of closing masonry made by recycled gypsum, the best internal coating was the 25% paste substituition by wet plaster (RU) and external coating the traditional mortar (AT), 1:1:6 mixture proportion, widely used in constructions. In relation to thermal comfort, there was a better thermal attenuation of recycled gypsum prototype in comparison to a soil cement bricks prototype, also with a good accoustic isolation. The results assured technical and financial viability of using these types of coatings in the construction of low cost housing. / A geração de grandes quantidades de resíduos sólidos é um problema crescente nas áreas urbanas. Assim como os demais materiais de construção, o gesso é um gerador de entulho. A quantidade expressiva desse resíduo e o seu descarte inadequado causam graves impactos ambientais, sociais e econômicos. Isto impõe a busca de soluções rápidas e eficazes para sua gestão adequada, através da elaboração de programas específicos, que visem à minimização desses impactos. Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de reutilizar um resíduo da indústria de gesso para construir habitações de interesse social visando um melhor conforto ambiental. Também foram motivações para este estudo as vantagens do gesso, dentre elas, isolamento térmico e acústico e a busca de uma forma de gerenciamento dos resíduos urbanos. Para tanto, estudou-se alvenarias de fechamento com tijolos produzidos através do reaproveitamento de pastas de gesso que não possuíam mais fluidez para a confecção de molduras e testando dois tipos de argamassa de assentamento, gesso cola (GC) e argamassa tradicional (AT) de forma a verificar a que melhor se adéqua a este sistema construtivo no aspecto produtividade, custo e resistência à compressão. Estudou-se também, revestimentos executados com dois tipos de gesso reciclado, gesso reciclado úmido (RU) e gesso reciclado seco (RS), variando suas proporções e analisando o desempenho destes quanto à trabalhabilidade e fissuração, resistência de aderência à tração e à absorção e permeabilidade à água, segundo o método do cachimbo , proposto pelo CSTC da Bélgica (NIT 140). Ainda realizou-se a análise do conforto térmico e acústico do protótipo produzido com esses novos materiais alternativos. Os resultados apontaram a argamassa tradicional (AT) como mais adequada à construção de alvenarias de gesso reciclado, destacando-se como revestimento interno a pasta com 25% de substituição por gesso reciclado úmido (RU) e revestimento externo o reboco comum (AT), muito utilizado em construções, traço 1:1:6. O protótipo executado de gesso reciclado ainda ofereceu uma melhor atenuação térmica quando comparado com um protótipo de solo cimento e garantiu um bom isolamento acústico. Após realização de todas as análises, verifica-se a viabilidade técnica e financeira de execução de construções de interesse social com esses materiais alternativos constituídos de gesso.

Thesis (MSc (Earth Sciences))--Stellenbosch University, 2008. / This study aims to provide a practical tool for the prediction and management of dust generated by the activities of an opencast mining operation. The study was conducted on opencast gypsum mines in the semi-arid environment of the Bushmanland, 90 km north of Loeriesfontein in the Northern Cape Province from April 2000 to October 2007. The vertical and horizontal components of wind transported sediment were sampled and a dust settling model was designed to predict the settling pattern of dust generated by opencast mining operations. The model was applied to soil samples collected from an area surrounding a mine. The influence sphere of the mining operation was predicted by the application of the model and then mapped. Once the influence sphere is mapped, the dust influence can be managed with the aid of an onsite weather station. By further applying the predictions based on climatic data, the influence sphere can be modelled. The model is not only applicable to the planning phase of an opencast mine to plan the position of dust sensitive areas like the living quarters, office buildings and workshops etc., but also to indicate the historical impact that a mining operation had once a quarry on an active mine is worked out and rehabilitated or a mine is closed. The model application can also aid with the explanation and visual or graphic representation of the predicted impact of planned mining operations on communities or neighbouring activities to them and thus avoid later penalties.

Les préoccupations environnementales actuelles visent à réduire les consommations énergétiques. Dans une démarche d’amélioration des bâtiments existants, l'étude du comportement thermique d’une paroi n'est pas aisée du fait de la méconnaissance de ses propriétés thermophysiques réelles. Ces paramètres sont pourtant prépondérants pour la phase d'optimisation économique des opérations de réhabilitation ou pour vérifier ses performances in situ. Il apparaît donc important de pouvoir caractériser les parois de bâtiment en place. Notre travail vise à développer une méthode de caractérisation thermique d’une paroi adaptée aux applications in situ basée sur une approche active. Le principe d'identification consiste à solliciter thermiquement une face d’accès en imposant un flux de chaleur sous forme d’un créneau et à étudier la réponse en température enregistrée par thermographie infrarouge sur l’autre face. A partir de signaux de flux et de températures mesurés aux limites de la paroi, les propriétés thermophysiques de la paroi seront estimées par méthode inverse. Nous nous sommes dans un premier temps intéressés aux parois homogènes. Le schéma d’inversion est construit autour d’un modèle numérique décrivant la réponse de la paroi suivant la méthode des différences finies en 1D. L’identification de la conductivité thermique et de la chaleur volumique de la paroi est réalisée en optimisant le groupement de paramètres qui permet de minimiser l’écart entre la température normalisée mesurée et la température normalisée simulée. Le coefficient d’échange surfacique global est également identifié à partir du même essai. Dans ce travail, la méthode a été appliquée à une paroi homogène en carreaux de plâtre mise en place au laboratoire. Elle a une épaisseur de 6.5 cm. Cette technique a été utilisée pour les parois multicouches de bâtiments. Les résultats issus de cette procédure d’inversion ont été comparés à des valeurs de référence obtenues à partir d’une procédure classique (NF EN 12664-méthode fluxmétrique). Une bonne concordance des résultats est obtenue. Une autre partie représente les essais in situ. / Current environmental concerns are intended to reduce energy consumption. In a process of improving existing buildings, the study of the thermal behavior of a wall is not easy because of the ignorance of its real thermophysical properties. These parameters are yet to dominate the economic optimization phase of the rehabilitation or to check its performance in situ. It therefore appears important to characterize the walls of existing building. Our work aims to develop a method of thermal characterization of a wall suitable for in situ applications based on an active approach. The principle of identification is to apply a heat-face access by imposing a heat flux in the form of a pulse and to study the temperature response recorded by infrared thermography on the other side. From signal flow and temperature measured at the limits of the wall, the thermophysical properties of the wall will be estimated by inverse method. We are at present interested in homogeneous walls. The inversion scheme is built around a digital model describing the response of the wall following the finite difference method in 1D. The identification of the thermal conductivity and heat volume of the wall is achieved by optimizing the group of parameters which minimizes the normalized difference between the temperature measured and the temperature standard simulated. The overall Global exchange coefficient is also identified from the same test. In this work, the method was applied to a homogeneous wall tile plaster introduction to the laboratory. It has a thickness of 6.5 cm. This technique was used for multilayer walls of buildings. The results of this inversion procedure were compared with reference values obtained from a standard procedure (DIN EN 12664-flow meter methods). A good agreement is obtained. Another part is the in situ tests.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Karine Sato da Silva.pdf: 1399940 bytes, checksum: 7e4d6aa73a1bc504cbbbf109e805da76 (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The subsoil acidity is harmful towards the growing of plants roots and, consequently, affects the agricultural productivity. In handled areas in the no-till cropping system (SPD), the toxic effects caused by high levels of Al and Mn, due to the soil acidity, are corrected by the superficial liming. This technique improves the acidity of the superficial layers, but it presents no great efficiency in the acidity correction of deeper layers of the soil. The agricultural gypsum (CaSO4.2H2O) is an input that might help in the improvement of the subsoil’s chemical conditions, because besides of being a Ca and S source, it is also able to transport cationic nutrients to the sub superficial layers and reduce the Al activity. It happens, however, that there are questions about which situations may be expected beneficial effects regarding the agricultural gypsum use, and as for the amount that should be applied to reach such effects. A possible form to assist the comprehension of these questions is with the Data Mining (MD) utilization. However, the agronomic databases usually involve a limited number of registers, which difficult the MD use. As a result, this study addresses, beyond the MD utilization, a new research area involving MD in small databases. Therewith, the goals of this work were:(i) obtaining a better comprehension of the gypsum application effects in the chemical attributes of handled soil in SPD, (ii) identifying the chemical attributes of the soil that present narrower correlations with the estimation of the need of gypsum using selection techniques at the pre-processing stage, and (iii) defining models to the estimation of the need of agricultural gypsum in soils under SPD. The database used in this study was obtained from three distinct areas of the region of Campos Gerais do Parana, containing chemical attributes of the soil in different epochs coming from SPD experiments, which received increasing doses of agricultural gypsum on their surfaces. It was used Principal Component Analysis techniques based on B2 and B4 criteria, and also the Supervised ACP technique. Still regarding the pre-processing techniques, it was implemented a covariance matrix that assumes the marginal independence between the base attributes in their calculus and utilizes the B2 and B4 criteria for the attributes selection. For the databases expansion, besides the SMOTE technique, it was implemented the megatrend-diffusion (MTD) method. The M5Rules algorithm was utilized to find models of estimation of the need of agricultural gypsum. The results showed that the elapsed time after the gypsum application (epoch), the saturation through Ca and the saturation through Mg in the capacity of effective cations exchange (CTCe) of soil were the attributes which presented the narrower correlations with the dose estimation of gypsum. The work identified four possible models for the estimation of the need of agricultural gypsum, showing that the M5Rules algorithm was efficient for such prediction. The MTD method presented positive results because increased the correlation coefficient and reduced the average absolute error. / A acidez do subsolo é prejudicial ao crescimento das raízes das plantas e, consequentemente, afeta a produtividade agrícola. Em áreas manejadas no sistema plantio direto (SPD), os efeitos tóxicos causados pelos teores elevados de Al e Mn, decorrentes da acidez do solo, são corrigidos pela calagem superficial. Essa prática melhora a acidez das camadas superficiais, mas não apresenta grande eficiência na correção da acidez em camadas mais profundas do solo. O gesso agrícola (CaSO4.2H2O) é um insumo que pode auxiliar na melhoria das condições químicas do subsolo, pois além de ser fonte de Ca e S, também é capaz de transportar nutrientes catiônicos para as camadas subsuperficiais e reduzir a atividade do Al. Acontece,porém, que ainda existem dúvidas sobre quais as situações em que podem ser esperados efeitos benéficos do uso de gesso agrícola e também quanto à dose que deve ser aplicada para alcançar tais efeitos. Uma forma possível para auxiliar na compreensão dessas dúvidas é a utilização da Mineração de Dados (MD). Entretanto, as bases de dados agronômicos normalmente envolve um número limitado de registros, o que dificulta o emprego da MD. Em decorrência disso, estudou-se, além da utilização da MD, uma nova área de pesquisa que envolve a MD em pequenas bases. Com isso, os objetivos do presente trabalho foram: (i) obter melhor compreensão dos efeitos da aplicação do gesso nos atributos químicos de solos manejados no SPD, (ii) identificar os atributos químicos do solo que apresentam correlações mais estreitas com a estimativa da necessidade de gesso usando técnicas de seleção na etapa de pré-processamento, e (iii) definir modelos para estimativa de necessidade de gesso agrícola em solos sob SPD. A base de dados utilizada nesse estudo foi obtida de três áreas distintas da região dos Campos Gerais do Paraná, contendo atributos químicos do solo em diferentes épocas provenientes de experimentos sob SPD que receberam doses crescentes de gesso agrícola na superfície. Utilizaram-se técnicas de Análise de Componentes Principais (ACP) baseada nos critérios B2 e B4 e, ainda, a técnica de ACP Supervisionado. Quanto às técnicas de pré-processamento, implementou-se também uma matriz de covariância que assume a independência marginal entre os atributos da base no seu cálculo e utiliza os critérios B2 e B4 para a seleção dos atributos. Para ampliação da base de dados, além da técnica SMOTE, foi empregado o método mega-trend-diffusion (MTD). O algoritmo M5Rules foi utilizado para encontrar modelos de estimativa da necessidade de gesso agrícola. Os resultados mostraram que o tempo decorrido após a aplicação de gesso (época), a saturação por Ca e a saturação por Mg na capacidade de troca de cátions efetiva (CTCe) do solo foram os atributos que apresentaram as correlações mais estreitas com a estimativa da dose de gesso. O trabalho identificou quatro possíveis modelos para a estimativa da necessidade de gesso, mostrando que o algoritmo M5Rules foi eficiente para tal predição. O emprego do método MTD apresentou resultados positivos porque aumentou o coeficiente de correlação e diminuiu o erro médio absoluto.

A presente tese tem por objetivo contribuir para o conhecimento do comportamento dependente do tempo das rochas de anidrita e gipso. O maior interesse é fornecer argumentos convincentes sobre os mecanismos físicos responsáveis pelas deformações lentas observadas em algumas escavações subterrâneas realizadas em maciços dessas rochas na Europa, aspecto este que hoje está bastante confuso e escassamente estudado. A hipótese central desta pesquisa é que o comportamento dependente do tempo das rochas de anidrita e gipso deve-se parcial e/ou totalmente às propriedades reológicas (fluência) e não exclusivamente a expansão decorrente da transformação anidrita – gipso como a maioria dos autores sustenta. Este problema será analisado a partir de uma perspectiva experimental através de ensaios específicos. Os ensaios de expansão axial livre em rochas de anidrita permitiram concluir que quando submersas em água destilada, experimentam diminuição de volume por dissolução. Já as amostras de anidrita em contato com solução saturada em 'CA'SO IND.4' mostram uma relação não linear entre deformação axial e o tempo indicando uma taxa de expansão que decresce com o tempo. As taxas de expansão axial variam entre 0,3 e 2,4%/ano. A novidade é que esta expansão se deve à deposição de uma camada contínua formada por neocristais de gipso e não a expansão por hidratação da anidrita como acontece com os argilominerais. O mecanismo de transformação consiste na dissolução da anidrita e posterior precipitação do gipso em condições de sobre-saturação da solução. A transformação mineralógica acontece, na natureza, em condições propícias de temperatura e saturação da solução com íons 'CA POT.2+' e 'SO IND.4'POT.2-'. Propõe-se uma teoria alternativa sobre deformações lentas de maciços sulfáticos baseada na força de cristalização decorrente da deposição de cristais de gipso nas juntas do maciço rochoso. Propõe-se utilizar as formulações termodinâmicas propostas para expansão de concretos por crescimento de etringita e gipso. Os ensaios de fluência uniaxial sob compressão axial constante mostram que ambos os tipos de rochas sulfáticas apresentam comportamentos elasto-visco-plásticos e taxas de deformação axial e lateral da ordem de '10 POT.-12' a '10 POT.-10' 'S POT.-1'. A deflagração da fluência secundária acontece sob tensões de 4 – 6 MPa para gipsitas e de 25 – 40 MPa para anidritas. As análises sobre os possíveis mecanismos de deformação por fluência foram inconsistentes e nenhuma conclusão definitiva foi atingida. Aparentemente a baixas tensões atuariam mecanismos de difusão e dissolução por pressão. A tensões intermediárias dominariam mecanismos de deslocamentos intra e intercristalinos e a altas tensões as rochas deformariam por propagação de microfissuramento. Ensaios de fluência acoplados a sensores de emissão acústica mostram a manifestação de eventos microssísmicos que usualmente se atribuem à propagação de microfraturas mas que podem dever-se a outros mecanismos. Tanto as taxas de expansão axial como de fluência são compatíveis com as taxas de convergência medidas em algumas obras subterrâneas escavadas em maciços sulfáticos, verificando a hipótese central da pesquisa / The purpose of this thesis is to contribute for the knowledge of time-dependent behavior of sulfatic rocks of anhydrite and gypsum. Emphasis is given to provide straightforward arguments about physical mechanisms responsible for creep observed in some underground excavations in those rocks in Europe. Explanation for this phenomena is not clear yet and studies about them are still scarce. The backbone idea behind this research is that the time-dependent behavior of anhydrite and gypsum is totally or at least partially due to rheological properties, and not exclusively due to swelling resulting from the anhydritegypsum transformation. This problem was investigated experimentally with specific tests. Free swelling tests on anhydrite led to the conclusion that when immersed into distilled water, volume decrease due to dissolution is observed. Anhydrite samples in contact with a saturated solution of 'CA'SO IND.4' present a nonlinear relationship between axial strain and time, indicating swelling rate decreasing with time. Axial swelling rates vary between 0,3% and 2,4%/year. The new concept is that this swelling is due to the deposition of a continuous layer of gypsum composed by gypsum neo-crystals, and not due to hydration swelling of anhydrite, a usual with clay minerals. The transformation mechanism consists of anhydrite dissolution and later precipitation of gypsum under over-saturation condition of the solution. The mineralogical transformation takes place in nature under favorable conditions of temperature and solution saturation with 'CA POT.2+' and 'SO IND.4'POT.2-' ions. An alternative theory is proposed about creep of sulfatic rock masses based on crystallization forces resulting from the deposition of gypsum crystals in the rock masses joints. The use of thermodynamic formulations is proposed for concrete swelling due to the growth of ettringite and gypsum. Uniaxial compression creep tests show that both types of sulfatic rocks present elasto-visco-plastic behavior and axial and lateral strain rates of the order of '10 POT.-12' to '10 POT.-10' 'S POT.-1'. Triggering of secondary creep takes places under stresses of the order of 4 – 6 MPa for gypsum and 25 – 40 MPa for anhydrite. The analyses about the possible creep mechanisms were not consistent and no definite conclusion has been reached get. Apparently under low stresses diffusion and pressure dissolution mechanism dominate. Under intermediate stresses, intra- and inter crystalline displacement mechanisms seem to dominate, and under high stresses rock deform due to microcrack propagation. Creep tests monitored with acoustic emission devices show the occurrence of microseismic events attributed to microcrack propagation. Both axial swelling and creep rock are compatible with convergence rocks measured in some underground works excavated in sulfatic rock masses, following the central idea of this thesis

L’objectif de cette thèse porte sur le développement de nouveaux moyens de caractérisation mécanique de matériaux poreux inorganiques. La technique de microindentation instrumentée avec indenteur sphérique a été utilisée pour déterminer les propriétés mécaniques du plâtre pris, utilisé comme matériau modèle, à deux porosités différentes (30 et 60%vol). Les méthodes analytiques, développées initialement en nanoindentation, ont permis d’extraire la dureté et le module d’élasticité des deux matériaux, ainsi que les courbes contrainte-déformation d’indentation. Une méthodologie d’essai a été notamment détaillée afin de pouvoir appliquer cet essai d’indentation sphérique à l’étude de céramiques à forte porosité. Une approche numérique a permis de compléter les méthodes analytiques et d’identifier une loi de comportement élastoplastique pour le matériau modèle. Un modèle éléments finis 2D-axisymétrique a ainsi été développé pour simuler les essais d’indentation sphérique. Un module d’indentification inverse, MIC2M, a ensuite été utilisé pour identifier les paramètres associés au critère de Drücker-Prager (cohésion, frottement et dilatance) pour minimiser l’erreur entre la courbe expérimentale et numérique. La simulation de l’indentation Vickers, ainsi que des essais de compressions uniaxiaux et œdométriques ont permis de valider les paramètres matériaux identifiés par indentation sphérique. L’utilisation des techniques de tomographie aux rayons X et de microscopie électronique à balayage (MEB) a permis de mettre en évidence une densification du matériau au cours de l’indentation. Aucune fissure macroscopique fragile n’a par contre été observée, confirmant les différences de comportement mécanique entre des céramiques à fort taux de porosité et des céramiques denses. La méthodologie ainsi développée a ensuite été appliquée au cas d’une céramique biorésorbable à base de phosphate de calcium, famille de matériaux largement utilisée pour la substitution osseuse. Des cylindres de ciments brushitique ont subi un vieillissement in vitro d’une durée maximale de deux mois dans une solution de Phosphate Buffered Saline rafraichie. La méthode de microindentation a permis de suivre l’évolution des différents paramètres mécaniques au cours de la cinétique de dégradation des ciments. Les résultats ont montré une bonne corrélation entre les évolutions des propriétés mécaniques et physicochimiques des échantillons, suivies par diffraction des rayons X et MEB. Ainsi, après une dissolution initiale du ciment, la précipitation de nouvelles phases de phosphates de calcium plus stables a entraîné une augmentation des caractéristiques mécaniques en cours de vieillissement, mesurées par indentation. Cette méthode d’essai semble donc être un outil prometteur pour le suivi des propriétés d’explants biomédicaux et, plus généralement, des céramiques à fortes porosités. / The objective of this study is to develop a methodology to characterize the mechanical behaviour of porous inorganic materials. Spherical instrumented indentation tests were used to determine the mechanical properties of a model material, gypsum, with two different porosities (30 and 60% vol.). Classical analytical methods, initially developed for nano-indentation, were used to extract the hardness and the elastic modulus of both materials, as well as stress-strain indentation curves. A methodology has been detailed in order to apply spherical indentation test to study high porous ceramics. To complete this analytical analysis, a numerical approach is used to identify an elastoplastic constitutive law for the material model. A 2D axisymmetric finite element model was developed to simulate spherical indentation tests. An inverse identification module, MIC2M, was then used to identify parameters associated to Drücker-Prager criterion (cohesion, friction and dilatancy) by minimizing the error between the experimental and the simulated indentation curves. These parameters were validated through the numerical simulation of a Vickers indentation test. Uniaxial compression and oedometer tests were also carried out on cylindrical samples to estimate the accuracy of the identified parameters. The mechanisms occurring during indentation were investigated using RX tomography and SEM. A large densified zone was noted below the indented area, with extensive gypsum crystal fracture. No macroscopic brittle crack could be observed confirming the differences between the mechanical behaviour of high porous ceramics and dense ceramics. The methodology developed in this study was applied to calcium phosphate cements, widely used for bone substitution. In-vitro degradation tests were performed on cylindrical samples of cements during 2 months into a refreshed Phosphate Buffered Saline solution. The micro-indentation method was enabled to follow mechanical properties of degraded samples and was discriminant enough to monitor the degradation process and its kinetics. Results showed a good correlation between evolutions of mechanical and physico-chemical properties of the cement investigated by X-ray diffraction and SEM. Thus, after initial cement dissolution, precipitation of more stable phosphate calcium phases implied an increase of the mechanical properties during aging. This method seems to be a promising tool for monitoring biomedical explants properties and, more generally, high porous ceramics.

Die Adsorption von Additiven an den Oberflächen eines Kristallisates wird als eine hauptsächliche Ursache für die Beeinflussung von Kristallwachstum und Morphologie angesehen und spielt bei vielen Kristallisationsprozessen eine entscheidende Rolle. Gerade für die Calciumsulfate, die im Millionen-Tonnen-Maßstab jährlich in Deutschland verarbeitet werden, stellt der Additiv-Einsatz einen Hauptkostenfaktor dar, während gleichzeitig die Additivwirkung mechanistisch nicht ausreichend gut verstanden und damit derzeit nicht vorhersagbar ist. Zur Erlangung eines besseren Verständnisses wurden mit Hilfe von molekulardynamischen Computersimulationen die Prozesse in den Grenzflächen zwischen festen Calciumsulfaten und wässriger Additivlösung auf atomarer Ebene analysiert. Wesentlicher Untersuchungsschwerpunkt war dabei die Rolle des polaren Lösungsmittels Wasser auf die Wechselwirkung zwischen verschiedenen ionischen Additivspezies und den Salzkristallen.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O fertilizante é considerado um componente essencial para a agricultura, pois sua utilização aumenta e repõe os nutrientes naturais do solo, perdidos por desgaste ou erosão. No processo de obtenção dos fertilizantes fosfatados, o concentrado de rocha reage com ácido sulfúrico concentrado produzindo ácido fosfórico e sulfato de cálcio (fosfogesso), como subproduto. O ácido fosfórico é utilizado para a produção do superfosfato triplo (TSP), superfosfato simples (SSP), monoamônio fosfato (MAP) e diamônio fosfato (DAP). A rocha fosfatada usada como matéria prima apresenta em sua composição radionuclídeos das séries naturais do urânio e tório. Durante o ataque químico do concentrado de rocha, as espécies presentes na reação, estáveis e radioativas, são redistribuídas entre o ácido fosfórico (matéria prima dos fertilizantes), e o fosfogesso, de acordo com sua solubilidade e características químicas. Enquanto os fertilizantes são comercializados, o fosfogesso fica estocado em pilhas podendo impactar o meio ambiente. Com a finalidade de entender a distribuição dos elementos e dos radionuclídeos no processo industrial de produção de fertilizantes fosfatados, foram analisadas amostras de concentrado de rocha, de fertilizantes (SSP, TSP, MAP e DAP) e fosfogesso de três procedências nacionais denominadas indústrias A, B e C. A técnica utilizada para a análise elementar foi a análise por ativação com nêutrons, que permitiu analisar os elementos Ba, Co, Cr, Fe, Hf, Na, Sc, Ta, Th, U, Zn e Zr, e as terras raras, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu. Os resultados obtidos permitiram concluir que em geral, as terras raras se distribuem de forma homogênea em todos os fertilizantes e no fosfogesso, exceto o Lu. Os fertilizantes SSP e TSP apresentaram concentrações de todos os elementos analisados da mesma ordem de grandeza da rocha de origem. O mesmo comportamento foi observado nos fertilizantes MAP e DAP, exceto para os elementos Co, Sc e U. Os elementos pertencentes à série radioativa natural do urânio (238U, 234U, 230Th, 226Ra e 210Pb), do tório (232Th, 228Ra e 228Th) e o K-40, foram determinados por meio da espectrometria gama e alfa. As amostras de fertilizantes MAP e DAP, que são diretamente derivadas do ácido fosfórico, apresentaram baixa concentração para o 226Ra, 228Ra e 210Pb, enquanto que para o U e Th as concentrações encontradas foram da mesma ordem de grandeza da rocha de origem. Os fertilizantes SSP e TSP, que são obtidos pela mistura de ácido fosfórico com concentrado de rocha, apresentaram concentrações mais elevadas para os radionuclídeos das séries naturais. Avaliou-se a exposição devido a sucessivas aplicações de fertilizantes e fosfogesso, calculando-se a dose interna devida à aplicação por 10, 50 e 100 anos. Os valores encontrados estão abaixo do limite de 2,4 mSv a-1, mostrando que esta prática é negligenciável. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP