[pt] A disposição de rejeitos tem sido uma preocupação muito importante nas empresas de mineração de todo o mundo, tendo como principal motivo a proteção do meio ambiente. Diariamente geram-se grandes quantidades de rejeitos nas plantas de beneficiamento de minérios, sendo necessário dispor de estruturas de armazenamento adequadas (barragem de rejeito) que, dependendo da produção industrial, devem ser alteadas para aumentar a capacidade de armazenamento destas estruturas. Três métodos de alteamento de barragens podem ser utilizados: o método à montante, o método à jusante e o método da linha de centro. O método à montante, discutido nesta dissertação, começa com a construção de um dique de partida. Terminada esta etapa, os rejeitos são depositados à montante, formando uma praia que adensará com o tempo, aumentando gradualmente a resistência ao cisalhamento do rejeito e servindo de fundação para futuros diques de alteamento. Este procedimento continua sucessivamente, até atingir a cota prevista de projeto. É um método de construção simples e de baixo custo, mas sua principal desvantagem é que velocidades de alteamento excessivas podem induzir a liquefação estática, causa principal do colapso de várias barragens de rejeito construídas no mundo. Neste trabalho é investigado o potencial de liquefação de uma barragem de rejeito de cobre, situada no Peru, com auxílio do método empírico de Olson, baseado em correlações com resultados de ensaios de campo SPT, e do método de elementos finitos, com utilização do modelo constitutivo elastoplástico UBCSand para previsão de liquefação. / [en] The disposal of tailings has been a very important concern in mining companies around the world, with the main objective to protect the environment. Large quantities of tailings are generated daily in the ore processing plants, being necessary the availability of specific storage structures (tailings dam) which, depending on the industrial production, must be successively raised in their lifetime to provide higher storage capacity. Three methods of dam raising can be used: the upstream method, the downstream method and the centerline method. The upstream method, discussed in this thesis, begins with the construction of a starting dyke. After this step, the tailings are deposited upstream, forming a beach which will consolidate over time, gradually increasing the shear resistance of the waste and serving as a foundation for future raising dikes. This procedure continues until the final dam elevation is reached. This method is of simple construction and low cost, but its main disadvantage is that the raising speeds can be excessive and they may induce static liquefaction, a major cause of failure of tailing dams around the world. This dissertation investigates the liquefaction potential of a copper tailing dam, situated in Peru, making use of the empirical method proposed by Olson, based on correlations with data from SPT field tests, and the finite element method, considering the elastoplastic constitutive model UBCSand.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:01:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gihan Teixeira Jebai.pdf: 7883349 bytes, checksum: 50333ba0e32518776c429e6a1a664252 (MD5) Previous issue date: 2015-07-13 / Recovery techniques have been employed for organic and recycable domiciliary solid waste. However, the recovery of the third type of waste, comprising the reject, is rare or, in the most of cases, non-existent. Recent studies show that domiciliary solid reject (DR), hospital solid reject (HR) and those from surveillance of illicit drug trafficking can be used in pyrolysis processes to obtain value-added co-products. In this context, this search presents the potential of generation of DR, HR e and those from surveillance of illicit drug trafficking in the 50 municipalities of the western Paraná mesoregion and proposes new management models aimed at their sustainable recovery. Therefore, the generating sources of the rejects were characterized and a prospective survey was conducted, whose quantitative values were obtained from correlations that depend on different variables, being the ones: the urban population and the number of hospital bed of each municipality; and the balance of drug carried out by the Superintendency of the Federal Police of Foz do Iguaçu in the period of 2011 to 2014. Through the assessment of current reject management models and the use of thematic maps, a subdivision of the municipalities in five HD and HR management regions is proposed. In each region, an anchor municipality would receive the installation of an DR screening and processing center and an HR processing center. Thus, the DR processing plant installed in the city of São Miguel do Iguaçu would be responsible for processing 17,60 tons per day; in Campo Bonito 15,58 tons per day; in Marechal Cândido Rondon 12,29 tons per day; in Iracema do Oeste 4,29 tons per day; and in Céu Azul 3,11 tons per day. The HR processing plant installed in the city of Campo Bonito would be responsible for processing 0.90 tons per day; in Marechal Cândido Rondon 0.75 tons per day; in São Miguel do Iguaçu 0.64 tons per day; in Iracema do Oeste 0.22 tons per day; and in Céu Azul 0.19 tons per day. For the management of reject from surveillance of illicit drug trafficking the search proposes the installation of a processing plant in the city of Foz do Iguaçu, with daily processing capacity of 0.10 tons per day. From this perspective, the rejects in study would be converted into raw material and the products of its recovery would return to the production cycle, generating economic, social and environmental positives impacts. / Técnicas de aproveitamento já vêm sendo empregadas para os resíduos sólidos do tipo orgânico e reciclável. No entanto, o aproveitamento do terceiro tipo de resíduo, composto pelo rejeito, é raro ou na maioria dos casos inexistente. Pesquisas recentes mostram que os rejeitos do tipo domiciliar (RD), hospitalar (RH) e aqueles provenientes da fiscalização do tráfico ilícito de drogas podem ser utilizados em processos pirolíticos para a obtenção de co-produtos de valor agregado. Nesse contexto, o trabalho apresenta o potencial de geração de RD, RH e aqueles provenientes da fiscalização do tráfico ilícito de drogas nos 50 municípios da mesorregião Oeste do Estado do Paraná e propõe novos modelos de gestão voltados ao seu aproveitamento sustentável. Para tanto, caracterizou-se as fontes geradoras dos rejeitos em estudo e conduziu-se uma pesquisa prospectiva, cujos valores quantitativos foram obtidos a partir de correlações que dependem de diferentes variáveis, sendo as principais delas: a população urbana e número de leitos disponíveis em cada município; e o balanço de apreensões de drogas realizadas pela Superintendência da Polícia Federal de Foz do Iguaçu no período de 2011 à 2014. Por meio da avaliação dos atuais modelos gestão dos rejeitos em estudo e da utilização de mapas temáticos, propõe-se uma subdivisão dos municípios em cinco regiões de gestão de RD e RH. Em cada região, um município âncora receberia a instalação de um centro de triagem e processamento de RD e um centro de processamento de RH. Assim, a usina de processamento de RD instalada no município de São Miguel do Iguaçu seria responsável pelo processamento diário de 17,60 t/dia; a de Campo Bonito 15,58 t/dia; a de Marechal Cândido Rondon 12,29 t/dia; a de Iracema do Oeste 4,29 t/dia; e a de Céu Azul 3,11 t/dia. A usina de processamento de RH instalada no município de Campo Bonito seria responsável pelo processamento diário de 0,90 t/dia; a de Marechal Cândido Rondon 0,75 t/dia; São Miguel do Iguaçu 0,64 t/dia; a de Iracema do Oeste 0,22 t/dia; e a de Céu Azul 0,19 t/dia. Para a gestão do rejeito proveniente da fiscalização do tráfico ilícito de drogas propõe-se a instalação de uma usina de processamento no município de Foz do Iguaçu, com capacidade de processamento diário de 0,10 t/dia. Sob a ótica dos modelos propostos, os rejeitos em estudo seriam convertidos em matéria-prima e os produtos do seu aproveitamento retornariam ao clico de produtos, gerando impactos econômicos, sociais e ambientais positivos.

[pt] Sismos são considerados um dos desastres naturais mais catastróficos devido ao seu imenso potencial destrutivo, à extensão dos seus efeitos e pela sua súbita e inesperada ocorrência, podendo desencadear sérias consequencias como deslizamentos de encostas, liquefação de solos, corrida de detritos, etc. O estudo da estimativa da ameaça sísmica é de grande importância na engenharia geotécnica, principalmente em obras especiais como barragens, dos pontos de vista sócio econômico, ambiental e de segurança. Análises sísmicas destas geoestruturas mesmo em zonas de baixa sismicidade, como no Brasil, devem ser consideradas como consequência natural de uma boa prática de projeto, pois tais instalações precisam manter-se seguras e em funcionamento durante a sua vida útil, visando à segurança e bem estar da população em geral. A motivação principal da presente dissertação é reunir informações e apresentar métodos de estudo de ameaça sísmica e da resposta dinâmica de obras de terra. Um sistema de contenção de rejeitos de bauxita localizado na Jamaica, em zona de alta atividade sísmica, é analisado procurando-se estabelecer as características fundamentais do terremoto de projeto a partir de uma análise probabilística de ameaça sísmica regional. A estabilidade dos taludes do dique de contenção, bem como os deslocamentos permanentes provocados pelo sismo, são estimados por metodologias simples (método de estabilidade pseudo-estático, método de Newmark) e soluções mais complexas baseadas no método dos elementos finitos. / [en] Earthquakes are considered one of the most catastrophic natural disasters due to its immense destructive potential, the extent of its effects and its sudden and unexpected occurrence, which can trigger serious consequences such as landslides, soil liquefaction, debris flow, etc. The study of seismic hazard is of great importance in geotechnical engineering, especially in cases involving special structures such as earth dams, under the socio-economic, environmental and security points of view. Seismic analysis of such special structures, even in areas of low seismicity as in Brazil, should be considered as a natural consequence of good design practice, since these facilities do need to remain safe and operational during their entire lifetime. The main motivation of this dissertation is to gather information and to present and discuss methods for the estimate of the seismic hazard and evaluation of the dynamic response of earth works. A tailings dam system located in Jamaica, within an area of high seismic activity, is analyzed in this dissertation, with the objective to establish the fundamental characteristics of the earthquake design from a probabilistic analysis of the regional seismic hazard. The slope stability of the dike and the permanent displacements caused by the earthquake are estimated by simple methods (pseudo-static stability method, Newmark method) and more complex solutions based on the finite element method.

Fosfogesso é um resíduo sólido da produção de ácido fosfórico pelas indústrias de fertilizantes. A produção anual deste material no mundo é de cerca de 180 milhões de toneladas, e isto causa problemas com a sua armazenagem. O fosfogesso tem sido estudado para uso como material de construção de bases e sub-bases de pavimentos. O fosfogesso tem pouca durabilidade frente à ação da água quando sujeito somente à estabilização mecânica. O cimento Portland é então adicionado ao fosfogesso, resultando em misturas mais estáveis. A reação do aluminato tricálcico contido no cimento e dos sulfatos presentes no fosfogesso poderia conduzir à formação de cristais de etringita e à expansão subseqüente. O objetivo desta pesquisa é avaliar a influência do tipo de cimento na expansibilidade das misturas de fosfogesso e cimento para uso na construção de pavimentos. Analisou-se o comportamento expansivo de corpos de prova compactados com diferentes proporções de fosfogesso e cimento, variando-se o tipo de cimento, energia de compactação e período de cura. Para todos os cimentos usados nesta pesquisa, considerando-se o período de 84 dias de cura, a maior parte da expansão ocorreu nos primeiros 28 dias. A influência do tipo de cimento na expansão das misturas de fosfogesso e cimento é significante, mas o teor de aluminato tricálcico não é a única explicação para o comportamento de expansão observado neste estudo, visto que os resultados experimentais indicam que quantidades crescentes de aluminato tricálcico conduzem a menores expansões, fato que contraria a expectativa inicial desta pesquisa. / Phosphogypsum is a solid by-product resulting from the phosphoric acid process for manufacturing fertilizers. The annual worldwide production of this material is about 180 million de tons and it causes problems with its disposal. The phosphogypsum has been studied for use in pavement base and sub-base materials. Phosphogypsum has poor durability when subjected to mechanical stabilization only in wet conditions. The addition of stabilizing materials, such as Portland cement, is one method of overcoming this deficiency. The chemical reaction between tricalcium aluminate present in Portland cement and sulfate ions supplied by phosphogypsum could lead to the formation of ettringite and subsequent expansion. The objective of this research is to evaluate the influence of Portland cement type on the expansion of cement-stabilized phosphogypsum mixtures for use as pavement construction. The expansion behavior was analyzed through compacted specimens composed by different phosphogypsum and cement proportions, varying the cement type, compaction energy and curing period. For all cements used in this research, most of expansion occurred within the first 28 days in relation to the 84 days of curing. There is a significant influence of cement type on the expansion of the cement-stabilized phosphogypsum mixtures, but the aluminate tricalcium content is not the only explanation for the expansion behavior observed in this study. The experimental results show that an increasing amount of tricalcium aluminate yields lower expansion, fact that thwarts the initial expectation of this research.

Todo e qualquer tipo de rejeito deve ser tratado e armazenado adequadamente. Portanto os rejeitos radioativos requerem gerenciamento apropriado e seguro, desde sua geração até seu armazenamento em repositório. O principal propósito da gerência de rejeitos radioativos é preservar a vida humana e o meio ambiente. O objetivo da pesquisa foi caracterizar algumas argilas brasileiras de modo a avaliar a viabilidade de seu uso na camada de recheio, uma das barreiras de um repositório de rejeitos radioativos. A principal função desta barreira é contribuir para retardar o movimento de radionuclídeos e previnir sua liberação para o ambiente. Quatro argilas de fornecedores nacionais foram selecionadas para a pesquisa: montmorilonita cálcica (Dol 01), montmorilonita sódica (Dol 02), caulinita (Ind 01) e vermiculita (Ubm 04). Foram determinadas suas caracteristicas físicas, químicas e mineralógicas e também seu potencial de sorção dos cátions césio e o estrôncio. Foi confirmada por meio destes resultados relação direta entre a superfície específica (SE), a capacidade de troca catiônica (CTC) e o pH destas argilas, na seguinte ordem crescente: Ind 01, Dol 01 e Dol 02. De acordo com os modelos de Freundlicdh (Kf) e Langmuir (M), as argilas Dol 01 e Dol 02 foram melhores sorvedoras de Sr2+. A variação de energia livre de Gibbs também foi calculada para as reações de sorção entre as argilas e os cátions e para todas as argilas, esta variação for negativa, confirmando a espontaneidade das reações de sorção. / Wastes in general should be properly treated and stored. Then the radioactive wastes also rquire suitable and safe management beginning in their generation until the storage in repository. The main purpose of the radioactive waste management is to preserve the human beings and the environment. The objective of this research ws to characterize some brasilian clays in order to evaluate of their use in the backfill layer, one of the radioactive waste repository barriers. The main function of this barrier to contribute in the delay of the radionuclides movement, and to prevent their release into the environment. Four clays provided by national suppliers were selected for the research: Ca-Montmorillonite (Dol 01), Na-Montmorillonite (Dol 02), Kaolinite (Ind 01) and Vermiculite (Ubm 04). Their physical, chemical and mineralogical characteristics were determined, and also their sorption potential of Cesium and Strontium cations. It was confirmed through these results a direct relationship among their specific surface (SS), the capacity of cationic exchange (CCE) and pH. The CCE results followed this increasing order: Ind 01, Dol 01, and Dol 02. In accordance with the models of Freundlich (Kf) and Langmuir (M), the clays Dol 01 and Dol 02 were the best sobers of Sr2+. The Ind 01 and Ubm 04 were the best ones in the case of Cs+. The Gibbs free energy change was calculated for the sorption reactions between the clays and the cations, and it was negative for all clays, confirming the sorption spontaneity.

Nenhuma / A pesquisa consistiu no estudo de recuperação do zinco e metais associados presentes no efluente do processo industrial, como também na reciclagem da água para o processo produtivo da Votorantin Metais Unidade Juiz de Fora, empregando-se o processo de adsorção por troca iônica, visando obter condições operacionais que viabilizasse a implantação do sistema. Os principais constituintes do efluente estudado são: Zn, Ca, Mg, Mn, Cd, Cu e Pb. A investigação realizada, se aplicada ao processo industrial, possibilita a reciclagem de alguns destes metais, tais como: Zn, Cd, Cu e Pb. Os demais metais podem ser removidos do sistema viabilizando a reutilização da água, atualmente descartada. Para a recuperação dos metais foi utilizado o processo de adsorção com trocadores iônicos, tendo sido empregadas resinas de troca iônica, zeólitas e outros adsorventes naturais, que geralmente são empregados em soluções que contenham baixas concentrações de metais, tal como a amostra investigada. A amostra foi coletada na bacia de equalização, local este que recebe todo efluente da planta industrial para tratamento final e posterior descarte no corpo receptor. / The research consisted of the study of recovery of zinc and metals associates present in the effluent of the industrial process of the Votorantin Metais, Juiz de Fora Unit. The main constituent of the shedied effluent are: Zn, Ca, Mg, Mn, Cd, Cu and Pb. The experimental work, if applied to the industrial process, will enable the recovery of some of these metals, such as: Zn, Cd, Cu and Pb. The metals can be removed from the system enabling the recicling of the water curretly discarded. This research was developed considering the conditions that enabled tha set up of the system. For metals recovery it was used the adsorption process with ionic exchangers, such as exchange zeolites and other natural adsorbents. These materials are generally used in solutions that contain low metal concentrations, as the investigated sample. This sample was collected in the Bacia de Equalização where all effluentes generated in the industrial plant are sent and the final treatment befor discarding is made.

Submitted by Rosimeri Vergara (rosimerivergara@unipampa.edu.br) on 2017-08-31T23:57:28Z No. of bitstreams: 1 Estudo do rejeito da lavra de rochas ornamentais do Espírito Santo para a produção de brita.pdf: 4958816 bytes, checksum: b0c279e58202890e8ee931ff51d6332c (MD5) / Approved for entry into archive by Marcos Anselmo (marcos.anselmo@unipampa.edu.br) on 2017-09-12T20:15:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Estudo do rejeito da lavra de rochas ornamentais do Espírito Santo para a produção de brita.pdf: 4958816 bytes, checksum: b0c279e58202890e8ee931ff51d6332c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-12T20:15:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estudo do rejeito da lavra de rochas ornamentais do Espírito Santo para a produção de brita.pdf: 4958816 bytes, checksum: b0c279e58202890e8ee931ff51d6332c (MD5) Previous issue date: 2016 / Agência 2 / O Brasil é um importante produtor de rochas ornamentais no cenário mundial. O Estado do Espírito Santo (ES) tornou-se referência mundial em mármore e granito, além de destacar como líder absoluto na produção nacional de rochas com investimentos do parque industrial brasileiro no setor de rochas ornamentais com mais de 600 jazidas ativas de granito, produzindo até 500 tipos diversificados deste produto. Toda esta produção gera um volume considerável de rejeitos, que são depositados em pilhas, tornando-se um passivo ambiental. Esses rejeitos são gerados na abertura da pedreira, e principalmente durante o desenvolvimento das bancadas, devido ao descarte de blocos considerados fora das especificações de mercado ou ainda blocos com defeitos, tais como presença de fraturas e trincas, tanto as de origem tectônica, quanto as resultantes das fases críticas das operações de lavra, assim como no manejo de explosivos, tombamento de painéis, manuseio dos blocos e principalmente devido ao alívio das tensões internas das rochas. O objetivo geral desta pesquisa é caracterizar os rejeitos grosseiros provenientes da lavra de rochas ornamentais, buscando uma aplicação na construção civil. A metodologia utilizada foi um estudo de caso, caracterizando dois rejeitos de duas empresas situadas no noroeste do estado do Espírito Santo. Para esta caracterização utilizou-se algumas técnicas de caracterização geológica como descrição microscópica e fluorescência de raios X, além de ensaios de caracterização do agregado, como britagem, peneiramento, abrasão los angeles e compressão uniaxial. Cabe destacar que os resultados peneiramento e compressão uniaxial foram satisfatórios. Concluimos assim, que os rejeitos caracterizados enquadram-se parcialmente nas especificações mercadológicas, deixando assim base para futuras aplicações na indústria. / Brazil is a major producer of ornamental stones on the world stage. The State of Espírito Santo (ES) has become a world reference in marble and granite, and stand out as the absolute leader in the national production of rocks by the Brazilian industrial park investment in the ornamental stones sector with more than 600 active mines (quarries) of granite, producing up to 500 types diversified of this product. This huge production generates a considerable amount of waste (rock blocks) that are deposited in piles, becoming an environmental liability. These wastes are generated at the opening of the quarry, and especially during the development of the benches due to the disposal of blocks considered outside of market specifications or blocks with defects such as the presence of fractures and cracks, both of the tectonic origin ones, as the ones resulting from the critical phases of mining operations, as well as in handling of explosives, tipping of the panels, handling of blocks and mainly due to the relief of the internal stresses of the rocks. The objective of this research is to characterize the coarse wastes from the mining of ornamental stones, seeking an application in construction. The methodology used was a case study, featuring two wastes for two companies located in the northwest of the State of Espírito Santo. For this characterization was used some geological characterization techniques such as microscopic description, X-ray fluorescence, and aggregate characterization tests, such as crushing, screening, and Los Angeles Abrasion uniaxial compression. It should be noted that the sieving and uniaxial compression results were satisfactory. We conclude therefore, that the tailings characterized fit partially in the marketing specifications, thus leaving a basis for future applications in industry.

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-06-28T18:19:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Guilherme Sandaka.pdf: 7402657 bytes, checksum: 410f715a721fb0214f1845258d0b7410 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-28T18:19:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Guilherme Sandaka.pdf: 7402657 bytes, checksum: 410f715a721fb0214f1845258d0b7410 (MD5) Previous issue date: 2018-04-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O processo de dessalinização por ultrafiltração e osmose reversa tem como resíduo um concentrado salino. A caracterização deste rejeito e seu destino são objetos de estudos em pesquisas paralelas ao presente trabalho, o qual se integra à hipótese de polimento, tratamento, melhoria de qualidade e aproveitamento do rejeito com o emprego em Sistemas de Alagados Construídos – SAC – e posterior aplicação em irrigação. O SAC compreende um tanque de 100 litros, de conformação circular no qual se estabelece uma zona de raízes. Esta zona está sujeita à circulação do concentrado salino formando-se um circuito hidráulico de contato e transferência de massa. O entendimento do escoamento nesta região de transferência de massa, sua avaliação hidráulica e diagnóstico hidrodinâmico do tanque que foi utilizado são os objetos de estudo do presente trabalho que abrangeu a obtenção de dados de concentração de um traçador salino em tanque similar ao SAC, seu processamento computacional e sistematização para as avaliações requeridas. Foram obtidos dados de sinais elétricos a partir de eletrodos instalados no tanque de circulação e por meio da correlação sinal – condutividade – concentração foram definidos os meios de base para alimentação do processamento computacional que permitiu os resultados deste trabalho. Pôde-se averiguar diversas características nas configurações de escoamento testadas, entre elas o tempo de detenção real, ocorrências de curtos-circuitos, deposição densimétrica e a verificação da continuidade pela detecção de massa propagada. Com a hipótese da transferência de massa em função exponencial natural foram obtidas equações da concentração média para os diferentes níveis do tanque em função do tempo. Pode-se perceber nos gráficos obtidos no presente trabalho, a deposição densimétrica de traçador no fundo do tanque em todas as configurações testadas. Estes resultados são decorrentes de diferentes formas de operação hidráulica do SAC e permitiram concluir sobre os aspectos hidráulicos a serem considerados nas formas de operação, bem como nas interferências a serem implantadas na zona de raízes e na própria metodologia empregada neste sistema de averiguação de características hidráulicas e de transporte de massa. / Desalination process by ultra filtration and reverse osmosis generates a saline concentrate residue. In order to investigate a possible treatment for this residue and further use for irrigation, a parallel study is being conducted using wetlands. The wetland is built in a 100 L circular shaped tank, in which is established a root zone. The concentrate circulates in this zone creating a hydraulic circuit and a mass transfer zone. The investigation of the flow in this region, the wetland hydraulic evaluation and the hydrodynamic diagnosis of the tank that will be used are the objects of study in this dissertation. This research was conducted using a similar tank to the one that will be used for constructing the wetland. Data from a saline tracer that was released during the flow on this tank were taken in order to a computational processing and further diagnose. Data were obtained from electrical signals from electrodes installed in the circulation tank and using the signal conductivity-concentration correlation, the tools were defined for feeding the computational processing that allowed the results of this work. It was possible to verify the diverse flow characteristics on the flow configurations tested, such as the real detention time, the detection of short-circuit zones, densimetric deposition and the verification of the continuity by the propagated mass. It can be seen in the images obtained in the present work, the densimetric deposition of tracer on the bottom of the tank in all tested configurations. The results allowed to conclude on several aspects to be considered in the forms of operation, as well as in the interferences to be implanted in the zone of roots and in the own methodology used in this system of investigation of hydraulic characteristics and of mass transport. Key words: Hydrodynamic evaluation, Diffusion, Convection, Brine, Wetlands.

A presença de elevada carga nitrogenada em corpos hídricos pode causar sérios impactos ambientais como a eutrofização e a toxicidade do meio. Um dos processos que possibilitam a remoção de nitrogênio de efluentes é a adsorção, na qual o uso de adsorventes alternativos tem sido aplicado para o aproveitamento de resíduos e redução dos custos no processo. Dentro deste contexto, o processo de extração e beneficiamento do carvão fóssil na Região Sul do Brasil produz um rejeito (RB) com características que possibilitam sua aplicação na síntese de zeólitas, as quais podem ser utilizadas como adsorventes. Assim, o objetivo da presente tese foi avaliar a remoção do íon amônio de soluções aquosas por adsorção utilizando-se zeólitas naturais e sintetizadas a partir do rejeito RB. Em um primeiro momento, experimentos de adsorção foram conduzidos utilizando-se zeólita Na-clinoptilolita para conhecimento dos parâmetros termodinâmicos e da capacidade de regeneração do material. Posteriormente, a síntese de zeólitas utilizando rejeito RB foi realizada variando-se a fonte de alumínio, o emprego da agitação do meio durante a síntese e temperatura de calcinação do rejeito. A caracterização dos materiais foi feita através das técnicas de Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada a Espectroscopia por Dispersão em Energia (MEV-EDS), Potencial Zeta (PZ), Fluorescência de Raios X (FRX), Porosimetria de Nitrogênio (BET), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Capacidade de Troca Catiônica (CTC). Por fim, experimentos de adsorção de amônio foram feitos para o material que apresentou o maior conteúdo de íons sódio em sua composição. Quanto aos estudos com a Na-clinoptilolita, o estudo termodinâmico demostrou que a constante de equilíbrio (K0) da adsorção da zeólita estimada por diferentes métodos pode apresentar variação de até 105 de um método para outro. O estudo em questão também revelou que o método de Gaines e Thomas é o mais adequado para a estimativa dos parâmetros termodinâmicos. Nos testes de regeneração da zeólita utilizando-se solução NaCl de 0,5 a 3,0 M foram obtidos valores acima de 76% de regeneração para toda faixa de concentração avaliada, sem o reuso da solução de NaCl. Os testes feitos com o reuso da solução salina na etapa da dessorção permitiram concluir que é possível tratar até 160 mL de efluente utilizando-se somente 20 mL de solução NaCl 1,0 M, mantendo-se uma capacidade de adsorção equivalente a 80% da capacidade original da zeólita. Através da aplicação de diferentes condições de síntese utilizando o rejeito RB, foram obtidos sete diferentes materiais. O material que apresentou maior conteúdo de Na+ em sua composição foi obtido utilizando-se: pré-tratamento do rejeito com calcinação a 800 °C, síntese sem agitação do meio reacional e sem adição de fonte de alumínio. As análises do material indicaram formação de zeólitas dos tipos SOD e LTA. Quanto à adsorção de íons amônio, o mesmo apresentou capacidade de adsorção (qe) equivalente a 6,8 mg·g-1 (a 25ºC), que corresponde a 34 % do valor obtido para a Na-clinoptilolita, indicando que a síntese ainda necessita de melhoramentos para tornar o material mais competitivo frente à zeólita natural comercializada. / The presence of high nitrogen loading in water bodies can cause serious environmental impacts, such as eutrophication and toxicity of the medium. One of the process that enables nitrogen removal from effluents is adsorption, in which the use of alternative adsorbents have been applied in order to reuse wastes from other production processes and for lowering costs. Within this context, the coal mining and beneficiation in southern Brazil generates a waste with features that allow its application in zeolite synthesis. Thus, the objective of this thesis was to evaluate the removal of ammonium from aqueous solutions by adsorption using a natural zeolite and a zeolite synthesized from coal beneficiation tailings. Firstly, adsorption experiments were conducted using the natural zeolite Na-clinoptilolite in order to understand the thermodynamics and regeneration of process. Then, zeolite synthesis experiments using coal beneficiation tailings (RB) were conducted by varying the source of aluminum, stirring during crystallization step, and the calcination temperature applied to RB. The characterization of materials was made through the techniques of X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy coupled to Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS), Zeta Potential (ZP), X-rays Fluorescence (XRF), Porosimetry of Nitrogen (BET), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FTIR) and Cation Exchange Capacity (CEC). Finally, a test of ammonium adsorption was made with the material that had the highest content of Na+ in its composition. Regarding the studies with Na-clinoptilolite, the thermodynamic study showed that the equilibrium constant (K0) to adsorption process estimated through different approaches can present variation of up to 105 from one method to another. This study also revealed that the Gaines and Thomas method was the most adequate to the estimative of thermodynamic parameters. In the Na-clinoptilolite regeneration tests using NaCl solution from 0.5 to 3.0 M were obtained values above 76% regeneration to whole concentration range evaluated, without the reuse of NaCl solution. Tests made with the reuse of saline solution in the desorption step showed that it is possible to treat up to 160 mL of effluent using only 20 mL of NaCl solution, maintaining an adsorption capacity of 80 % of zeolite original capacity. By applying different synthesis conditions using the by-product of coal processing, seven different materials were obtained. The material with the highest content of Na+ was obtained using: calcination at 800°C as a thermal pretreatment applied to the waste, no stirring of the reaction during crystallization step and no additional aluminum source. The analysis of this material indicated formation of zeolites SOD and LTA. This same material was tested for the adsorption of ammonium, resulting in adsorption capacity (qe) of 6.8 m2·g-1, under the same conditions as the test with Na-clinoptilolite (at 25 ºC), which corresponds to 34 % of Na-clinoptilolite capacity, indicating that the synthesis still need some improvement in order to make the synthetic material competitive faced with the natural one.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SeverinoHSF_DISSERT.pdf: 1697537 bytes, checksum: d7338ec77a9bb83dfa28e39f146cdab3 (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Three studies were performed using tailings kaolin for the synthesis of zeolite A. The first synthesis of zeolite A was performed using a kaolin waste generated from the beneficiation of kaolin for paper production process was studied. The kaolin waste was thermally activated at a temperature range of 550-800?C. For comparison was performed a synthesis pattern of Zeolite A(procedure IZA). The prepared materials were characterized by 27Al MAS NMR, X-ray diffraction and scanning electron microscopy with microprobe rays. The pre-tramento proved to be the most appropriate and suitable temperatures are between 600 and 700?C. Observed the formation of zeolite A in all materials, reaching 52% crystallinity, and the presence of phase sodalite and amorphous material. The second study was the use of a highly reactive metakaolin originating from the Jari region in the synthesis of zeolite A by a new method of hydrothermal synthesis. The zeolite is obtained pure and highly crystalline employing the Jari kaolin calcined at 600 ? C for 2h when the transformation to metakaolin occurs. Get to zeolite phase A at 4pm. The best crystallization time was of 24 h afforded a crystallinity of 67.9%. The third study was the evaluation of the NaOH / metakaolin and crystallization time on the synthesis of zeolite NaA from a sample of kaolin waste, named Kaolin Coverage. The experiments were performed using statistical design (axial points) and rejoinder the center point. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning microscopic analysis and chemical analysis using an EPMA microprobe. The results showed that a relationship exists between the amount of NaOH added and the crystallization time. The experiment performed using the lowest ratio NaOH / metakaolin (0.5) and shorter (4 h) produced an amorphous material. The increase ratio of NaOH / metakaolin and crystallization time leads to formation of a more crystalline NaA phase, but the presence of phase with sodalite as impurities / Tr?s estudos foram realizados empregando rejeitos de caulins para a s?ntese da ze?lita A. O primeiro a s?ntese da Ze?lita A foi realizada utilizando-se um rejeito de caulim, gerado a partir do processo de beneficiamento de caulim para produ??o de papel, foi estudada. O rejeito de caulim foi ativado termicamente em um intervalo de temperatura de 550 a 800?C. Para efeito de compara??o foi realizada uma s?ntese padr?o de Ze?lita A (procedimento da IZA). Os materiais preparados foram caracterizados por RMN-MAS de 27Al, difra??o de raios X e Microscopia eletr?nica de varredura com microsonda. O pr?-tramento mostrou-se necess?rio e as temperaturas mais adequadas foram entre 600 e 700?C. Observou-se a forma??o da ze?lita A em todos os materiais, alcan?ando-se 52% de cristalinidade, al?m da presen?a da fase sodalita e de material amorfo. O segundo estudo foi o emprego de um metacaulim altamente reativo origin?rio da regi?o do Jar? na s?ntese da Ze?lita A atrav?s de um novo m?todo de s?ntese hidrotermal. A zeolita A ? obtida pura e altamente cristalina empregando o caulim da regi?o do Jar? calcinado a 600?C por 2h quando ocorre a transforma??o para metacaulim. Obtem-se a fase zeolita A em 4h. O melhor tempo de cristaliza??o encontrado foi de 24 h que proporcionou uma cristalinidade de 67,9 %. E o terceiro estudo foi a avalia??o da rela??o de NaOH / metacaulim e tempo de cristaliza??o na s?ntese da ze?lita NaA a partir de uma amostra de rejeito de caulim, nomeado como Caulim de Cobertura. Os experimentos foram realizados utilizando planejamento estat?stico (com pontos axiais) e treplica do ponto central. As amostras obtidas foram caracterizadas por difra??o de Raios-X (DRX), an?lises microsc?picas de varredura e an?lise qu?mica utilizando-se uma microssonda EPMA. Os resultados mostraram que existe uma rela??o entre a quantidade de NaOH adicionado e o tempo de cristaliza??o. Os experimento realizados utilizando a mais baixa rela??o NaOH / metacaulim (0,5) e menor tempo (4 h) produziu um material amorfo. J? o aumento da rela??o NaOH /Metacaulim e o tempo de cristaliza??o leva a forma??o de uma fase NaA mais cristalina, mas com a presen?a da fase sodalita como impureza