Resumo: A produção de zeólitas de cinzas de carvão mineral para uso em tratamento de efluentes foi alvo de diversas pesquisas em vários pontos do globo. Uma da cinzas estudadas foi a da Usina Termelétrica de Figueira-PR, a qual se mostrou apta para adsorver metais pesados e íons H+. Porém este material apresenta dificuldade no uso industrial, pois sua pequena granulometria impede a sua aplicação em leito fixo e outros sistemas como leito móvel são considerados impróprios pelos usuários devido ao custo operacional. Outra linha de pesquisa em franco desenvolvimento é a agregação de resíduos industriais em cerâmicas. Neste trabalho buscou-se reunir essas linhas de pesquisa, estudando uma cerâmica produzida com argila e zeólita e avaliando-se o seu potencial de adsorver cátions. O benefício deste processo é a possibilidade de produção de cerâmicas com a granulometria adequada para uso em colunas de leito fixo. Preparou-se cerâmicas com proporções igual de argila e zeólita, as quais foram calcinadas em temperaturas de 650, 850, 950, 1050 e 1150ºC e posteriormente moídas. Para comparação de desempenho, cerâmicas de argila pura foram preparadas nas mesmas temperaturas. Determinou-se as curvas de adsorção de H+ oriundo de soluções de ácido clorídrico com pH entre 2,0 e 4,2 para todas as cerâmicas produzidas e para a zeólita sem mistura ou calcinação. Os resultados mostraram que a cerâmica de argila e zeólita manteve parcialmente a capacidade de adsorção de cátions, principalmente a cerâmica calcinada a 650ºC. Ensaios de adsorção com íons dos metais Cádmio, Zinco e Arsênio foram realizado para comprovação do resultado obtido para H+. Com os dados experimentais avaliou-se quatro modelos de isotermas de adsorção Langmuir, Freundlich, Dubinin-Kaganer-Radushkevicke Toth. Nenhum dos modelos de isotermas de adsorção foi capaz de representar os materiais estudados. Através de análises de determinação de área superficial por adsorção de nitrogênio e de avaliação da morfologia dos materiais por Microscopia Eletrônica de Varredura e difração de raio X verificou-se que a perda da capacidade de adsorção nas altas temperaturas foi ocasionada pela passagem da fase zeolítica cristalina para fase amorfa. Foi obtida uma cerâmica de argila com zeólita de cinzas de carvão mineral com boa capacidade de adsorção de cátions, mas é necessário continuar as pesquisas para otimizar o material.

A reciclagem de resíduos sólidos industriais tem-se tornado uma prática indispensável na preservação de recursos naturais, minimização de custos e redução de impacto ambiental. Dentro deste contexto destaca-se a indústria da construção civil, com enorme potencial de reciclagem, tendo em vista o grande volume de materiais consumidos. A utilização de materiais alternativos neste setor é uma prática economicamente atraente e ambientalmente correta. Sendo assim, o emprego de escórias como matéria-prima em estradas, aterro, concreto e cimento já é uma prática corrente, onde o destino mais nobre destes materiais recicláveis depende da existência de características adequadas ao uso proposto. A escória granulada de fundição (EGF) é um resíduo gerado no processo de fusão de sucatas de ferro fundido via forno cubilô. Ensaios realizados mostram que esta escória, quando finamente moída, apresenta propriedades pozolânicas. Além disso, sua estrutura amorfa, resultante do processo de geração através de resfriamento brusco e composição química adequada podem permitir uma aplicação nobre deste resíduo, como substituição ao cimento. Este trabalho tem como objetivo estudar a viabilidade da utilização de escória granulada de fundição como substituição de parte do cimento em concreto, através da avaliação de suas propriedades mecânicas. Para tanto foram moldados corpos-de-prova de concreto com diferentes combinações de teores de substituição de cimento por escória granulada de fundição (10%, 30% e 50%), em volume, e relações água/aglomerante (0,40; 0,55 e 0,70), comparando-se com o concreto referência. Para cada idade do concreto (7, 28 e 91 dias) realizaram-se ensaios mecânicos, tais como, resistência à compressão uniaxial, resistência à tração por compressão diametral e resistência à tração na flexão. Além disso, foram realizadas avaliação da microestrutura e caracterização ambiental de concretos com EGF, comparativamente ao concreto referência. Os resultados mostram que o teor de 10% de substituição de cimento por escória granulada de fundição, em volume, apresentou desempenho mecânico similar ao concreto referência. A caracterização ambiental dos concretos com EGF mostra que este material é considerado inerte (NBR 10004).

A formação de escória representa uma das maiores fontes de geração de resíduos na produção de aços inoxidáveis. Ao contrário da escória oriunda de alto-forno, as quais são amplamente estudadas e reutilizadas, a escória de aço inoxidável oriunda do processo FEA (forno elétrico a arco) é objeto de poucos estudos visando a recuperação dos materiais de valor presentes neste resíduo. Este resíduo é normalmente disposto, em grandes áreas, sem tratamento prévio. Esta prática pode representar um perigo à saúde humana devido aos materiais constituintes da escória, como metais tóxicos como, por exemplo, o cromo. Apesar disto, poucas tentativas de eliminar estes contaminantes têm sido feitas. Porém, é possível tratar este resíduo de forma a extrair os metais de valor agregado, como no caso do cromo. Sob um aspecto econômico, processos gravimétricos podem ser aplicáveis a estes tipos de resíduos. Sendo este o objetivo deste trabalho, é mostrado que, com a utilização de um separador mineral laboratorial Mozley, foi possível obter um concentrado contendo cromo, o qual pode ser tratado adequadamente para ser reutilizado, por exemplo, no processo de fabricação de aço.

Orientador : Prof. Dr. Antonio Salvio Mangrich / Coorientadora : Prof. Dr. Miquel Joan Vidal Espinar / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 15/02/2016 / Inclui referências : f. 109-119 / Resumo: As atividades de mineração e refinamento de metais podem levar à severa poluição do solo por materiais particulados e escórias. Nesse sentido, o gerenciamento e estudo de áreas poluídas/contaminadas se faz necessário para que medidas de remediação sejam tomadas. Temos como exemplo a exploração de chumbo na cidade de Adrianópolis, que causou um dos piores episódios de poluição do solo por metais pesados no estado do Paraná, cobrindo uma vasta área. Uma das medidas que podem ser tomadas para mitigar o impacto da contaminação/poluição do solo é baseada na adição de materiais ao solo para promover a retenção ou diluição da concentração de contaminantes. Neste estudo, foram estudados como candidatos para a remediação de solos subprodutos industriais não-tóxicos (cinza de casca de arroz, finos de carvão e areia verde de fundição) e biocarvões produzidos de plantas aquáticas (aguapé), resíduos industriais (casca de coco verde, bagaço de cana-de-açúcar e farelo de mamona) e resíduos de galhada, desbastes e derrubada de florestas plantadas (eucaliptos). Como primeiro passo, os materiais foram caracterizados e testados no laboratório a fim de selecionar o mais adequado para a remediação de solo metal-poluídos. A capacidade de sorção foi avaliada com a construção de isotermas de sorção de Cd, Cu, Pb e Zn em uma larga faixa de concentrações. Estes experimentos de sorção e subsequente modelagem das isotermas para modelos estabelecidos demonstraram uma alta afinidade de sorção da maioria dos sorventes para metais (95 - 99,9%). Os materiais mais efetivos foram finos de carvão e o aguapé, com altos valores de coeficiente de distribuição (Kd>104 L Kg-1), particularmente na sorção de Pb e Cu. Como segundo passo, os materiais foram testados quanto a capacidade de retenção de metais a partir de solos poluídos. Para este estudo foram selecionados a areia verde de fundição, os finos de carvão e biocarvões produzidos a partir das matérias-primas de aguapé, farelo de mamona e casca de coco verde. O solo poluído foi amostrado em três locais do depósito de Panela de Brejaúvas, local de mineração desativada da cidade de Adrianópolis - PR, Brasil. Depois de analisar as mudanças iniciais na remobilização de metais na mistura solo (90%) + material (10 %), as amostras foram submetidas a ciclos de secagemmolhagem (SM) para avaliar as mudanças na lixiviação ao longo do tempo (alguns meses). A eficiência do material na imobilização crescente de metais (Cu, Pb e Zn) foi monitorada por experimentos de batelada. Como resultado, foi encontrado que a melhor eficiência na imobilização de poluentes foi alcançada para os finos de carvão, independentemente do metal ou solo estudado. Para os outros materiais, encontrou-se que o efeito do material depende do tipo de solo ou contaminante. Como resultado ponderado da taxa de lixiviação do metal inicial nos solos, a capacidade de sorção das misturas aumentou devido à adição de um material com capacidade de sorção muito superior aos solos, e mudanças nas propriedades secundárias do solo talvez possam ser relevantes para a mobilização de metais, tais como pH e carbono orgânico dissolvido. Palavras-Chave: Biocarvão, remediação, coeficiente de distribuição, metais traço, solos contaminados, lixiviação. / Abstract: Activities of mining and refining of metals can lead to severe soil pollution by particulate materials and slag. In this sense the management and study of contaminated or polluted areas makes it necessary for remedial action is taken. As an example, the exploitation of lead, in the city of Adrianópolis, that caused one of the worst episodes of heavy metal pollution in the state of Paraná, covering a wide area. One of the measures that may be taken to mitigate the impact of soil contamination/pollution is based on the addition of materials to promote the retention of the soil contaminant or dilution of its concentration. In this study, were studied as candidates for remediation nontoxic industrial by-products (rice husk ash, charcoal fines and green sand casting) and biochars produced from biomass of aquatic plants (water hyacinth), industrial waste (green shell coconut, crushed sugarcane and castor meal) and waste from brushwood, thinning and felling of planted forests (eucalyptus). As a first step, the materials were characterized and tested in the laboratory in order to select the most suitable material for the remediation of metal-polluted soils. The metal sorption capacity of materials was evaluated with the construction of sorption isotherms for Cd, Cu, Pb and Zn in a wide concentration range. These sorption experiments and subsequent fitting of the isotherm curves to established models demonstrated a high affinity sorption capacity of most sorbents for metals (from 95 to 99.9%). The most effective materials were charcoal fines and water hyacinth biochar with high values of distribution coefficient (Kd > 104 L kg-1), particularly on the sorption of Pb and Cu. As a second step, the materials were tested for their capacity retention of metals in polluted soils. The materials selected for the study were: green sand casting, charcoal fines and biochars made from feedstocks of water hyacinth, castor meal and green shell coconut. The polluted soil was sampled in three locations of the deposit of Panela de Brejaúvas, place of disabled mining in the city of Adrianópolis, Paraná state, Brazil. After analyzing initial changes in metal remobilization in soil+material mixtures (material (10%) and soil (90%)), mixture samples were subjected to drying-wetting cycles (DW) to evaluate changes in metal leaching overtime (up to a few months). The efficiency of material in increasing metal immobilization (Cu, Pb and Zn) was monitored by batch leaching tests. As a result, it was found that the best efficiency in the immobilization of pollutants was achieved for the charcoal fines material, regardless the metal or soil studied. For other materials, it was found that the effect of materials depended on the type of soil and contaminant. As the weighted result of initial metal leaching rate in the soils, increase in the sorption capacity of the mixtures due to the addition of material with a much higher sorption capacity than that in soils, and changes in soil secondary properties that may be relevant for the mobilization of metals, such as pH and dissolved organic carbon. Keywords: Biochar, remediation, distribution coefficient, trace metals, soil contamination, leaching.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-05Bitstream added on 2014-06-13T21:00:51Z : No. of bitstreams: 1 toubia_cm_me_bauru.pdf: 3139754 bytes, checksum: d126c784c35fe683e0a8138af37f4346 (MD5) / O processo de fabricação das pás que equipam as modernas turbinas eólicas e o seu descarte no fim da vida útil podem ter impacto negativo sobre o meio ambiente. O presente trabalho busca soluções para reciclagem de resíduos de compósitos fibra de vidro/resina epóxi utilizados na fabricação das pás eólicas, tanto de porções sólidas geradas na fabricação (posteriormente convertidas em pó por furação) quando do pó gerado no processo de acabamento das pás. A reciclagem química, através da pirólise à vácuo foi utilizada em escala laboratorial com o objetivo de reverter os resíduos em produtos químicos de interesse industrial e ainda recuperar a fibra para posterior utilização. Os experimentos mostraram que os resultados dependem da otimização das variáveis tempo e temperatura, tendo sido possível pirolisar e eliminar até 97% da matriz termofixa contida no compósito após 30 minutos de reação a 310ºC utilizando-se óleo de babaçu como líquido de pirólise. Outra possibilidade estudada foi a incorporação de resíduos de compósitos em resina epóxi. Os resultados mostram em princípio que há uma queda de até 30% na resistência à tração da matriz quando os resíduos são incorporados, embora o módulo de elasticidade tenha aumentado em 25% com a incorporação de 10% de resíduos de compósitos. Os resíduos também foram testados com relação a seu potencial calorífico, obtendo-se valores médios entre 9,9 e 18,6 KJ/kg, o que faz com que empreendimentos baseados na queima destes possam ser considerados arriscados, mas viáveis, para a geração de energia. De forma geral, o estudo consegue demonstrar a existência de soluções tecnicamente viáveis para a problemática dos resíduos da indústria de pás eólicas / The manufacturing process of the blades that power the modern wind turbines and their disposal at the end of life may have negative impact on the environment. This work is aimed to solutions for recycling waste composite fiberglass /epoxy resin used in the manufacture of wind blades, both generated in the manufacture solid parts (later converted into powder by drilling) and the dust generated in the finishing process of the blades. Chemical recycling through the vacuum pyrolysis has been used in laboratory scale in order to reverse the wast in other industrial chemicals and recover the fiber for subsequent use. Experimental tests showed that the results depend on the optimization of the variables time and temperature, it was possible pyrolysis and eliminate up to 97% thermoset matrix contained in the composite after 30 min of reaction at 310ºC using babassu oil as pyrolysis liquid. Another possibility studied was to incorporate residues of epoxy composities. The results show that in principle there is a drop of up to 30% in tensile strength of the matrix when the waste is incorporated, although the modulus has increased by 25% with the addition of 10% waste composites. The residues were also tested in relation to their potential heat, resulting in average values between 9.9 and 18.6 KJ/Kg, which means that enterprises based in the burning of these can be considered risky, but feasible, for the generation energy. Overall, the study has demonstrated the existence of technically feasible solutions to the problem of residues in wind blade industry

As cinzas volantes (CV) são subprodutos obtidos na geração de energia elétrica, a partir do carvão mineral, em usinas termelétricas. Como possuem propriedades pozolânicas, são adquiridas pelas indústrias cimenteiras e concreteiras. Porém, grande parcela dessas CV ainda é disposta no meio ambiente, pois a sua geração é superior ao seu consumo. Assim, este trabalho teve como objetivo geral a obtenção de aglomerantes especiais, isentos de clínquer, a partir da álcali-ativação da CV. Para isso foram estudadas a influência da matéria-prima (duas CV foram utilizadas de forma independente), de dois ativadores alcalinos (na forma isolada – NaOH (N/S 0,20, N/S 0,30 e N/S 0,40) e na forma combinada – NaOH + Ca(OH)2 (C/S 0,05, C/S 0,15 e C/S 0,25)), da temperatura de cura nas primeiras 24 h (três temperaturas foram usadas: 50, 65 e 80°C), e da idade das amostras ( 1, 7, 28, 91 e 180 dias) nas características mecânicas e microestruturais das amostras álcaliativadas. Para as amostras preparadas com ativador na forma isolada, as argamassas com relação molar N/S 0,40, curadas à 80°C/24 h, foram as que atingiram as resistências à compressão mais elevadas, independente do tipo de CV. Por outro lado, o uso combinado de solução ativadora à base de NaOH + Ca(OH)2 deve ser utilizado de forma cautelosa. Apesar das amostras C/S 0,15 e C/S 0,25 terem atingido os valores de resistência à compressão mais elevados de todas as combinações estudadas nesse trabalho na idades de 1 e 7 dias, a partir da idade de 28 dias foi verificado decréscimo na resistência, prolongando-se em idades posteriores. Tal decréscimo não foi verificado para as amostras C/S 0,05. Isto significa que o comportamento instável observado pode estar relacionado com a concentração do Ca(OH)2 na solução ativadora combinada. O uso combinado de MEV/EDS, DRX e IV não foi suficiente para entender esse mecanismo deletério nem identificar possíveis compostos expansivo, havendo a necessidade de serem utilizadas outras ferramentas, como por exemplo, a ressonância magnética nuclear acomplada com ângulo mágico de spin (RMN-MAS). Portanto, aglomerantes à base de cinzas volantes ativadas com solução de NaOH apresentaram bom desempenho mecânico, atingindo resistências da ordem de 16 MPa e 24 MPa nas idades de 1 e 7 dias. Isso mostra que esse material apresenta potencialidade técnica como um importante substituto do cimento Portland, sobretudo em indústrias de artefatos de concreto préfabricados.

As indústrias do setor Coureio-Calçadista do município de Novo Hamburgo-RS geram uma grande quantidade de resíduos sólidos no seu processo produtivo, sendo que parte destes resíduos são classificados como perigosos - Classe I. A falta de procedimentos adequados de caracterização e uma segregação ineficiente ou inexistente dos resíduos sólidos resultam em desperdício de matéria-prima e no aumento do volume de resíduos Classe I. Este trabalho teve como propósito apresentar alternativas para minimizar e reduzir o volume dos resíduos, de acordo com as técnicas sugeridas em bibliografias especializadas. Para tal, buscou-se a quantificação dos resíduos sólidos industriais nas empresas investigadas; a identificação das fontes geradoras dos resíduos em cada fase do processo produtivo; a quantificação de pares de sapatos (setor calçadista), das peles e de metro quadrado de couro (setor coureiro) produzidos durante a investigação e a identificação dos tipos de acondicionamento utilizados pelas empresas. A sistemática adotada para atingir estes objetivos foram a de estudos exploratórios envolvendo duas empresas do setor calçadista e uma empresa do setor coureiro. A adoção de medidas segregativas e o gerenciamento interno com um acondicionamento adequado mostrou-se bastante eficiente, apresentando resultados satisfatórios que reduziram volume de resíduos sólidos, proporcionando ganhos econômicos e ambientais. / The leather and shoe industry located in the city of Novo Hamburgo, RS, Brazil produces in their process an expressive amount of solid waste, some of this established as Class I, harzadous and dangerous. The lack of some adequate procedures of qualification, quantification and the inefficient or inexistente solid waste separation results in losses of raw material and mcreases m the waste Class I volume. Following suggested techniques from specialized bibliography ,the goal of this research was to show altemative methods to minimize and reduce the waste volume . In order to achieve this, the industrial solid waste had been characterize in defined industries. The source identification m each step of the process, the pairs of shoes quantification, the losses of raw material and the square meters o f leather producing during the research and the different types of storage choosen by these industries were essential to achieve the goals.The exploratories studies within two shoe manufacturing industries and one tanning industry will be to execute this work. The application of segregative measures of internai managrnent and proper storage used will yelded significant efficiency showing satisfactory results reducing the waste volume providing economic and environmental profits.

A formação de escória representa uma das maiores fontes de geração de resíduos na produção de aços inoxidáveis. Ao contrário da escória oriunda de alto-forno, as quais são amplamente estudadas e reutilizadas, a escória de aço inoxidável oriunda do processo FEA (forno elétrico a arco) é objeto de poucos estudos visando a recuperação dos materiais de valor presentes neste resíduo. Este resíduo é normalmente disposto, em grandes áreas, sem tratamento prévio. Esta prática pode representar um perigo à saúde humana devido aos materiais constituintes da escória, como metais tóxicos como, por exemplo, o cromo. Apesar disto, poucas tentativas de eliminar estes contaminantes têm sido feitas. Porém, é possível tratar este resíduo de forma a extrair os metais de valor agregado, como no caso do cromo. Sob um aspecto econômico, processos gravimétricos podem ser aplicáveis a estes tipos de resíduos. Sendo este o objetivo deste trabalho, é mostrado que, com a utilização de um separador mineral laboratorial Mozley, foi possível obter um concentrado contendo cromo, o qual pode ser tratado adequadamente para ser reutilizado, por exemplo, no processo de fabricação de aço.

As cinzas volantes (CV) são subprodutos obtidos na geração de energia elétrica, a partir do carvão mineral, em usinas termelétricas. Como possuem propriedades pozolânicas, são adquiridas pelas indústrias cimenteiras e concreteiras. Porém, grande parcela dessas CV ainda é disposta no meio ambiente, pois a sua geração é superior ao seu consumo. Assim, este trabalho teve como objetivo geral a obtenção de aglomerantes especiais, isentos de clínquer, a partir da álcali-ativação da CV. Para isso foram estudadas a influência da matéria-prima (duas CV foram utilizadas de forma independente), de dois ativadores alcalinos (na forma isolada – NaOH (N/S 0,20, N/S 0,30 e N/S 0,40) e na forma combinada – NaOH + Ca(OH)2 (C/S 0,05, C/S 0,15 e C/S 0,25)), da temperatura de cura nas primeiras 24 h (três temperaturas foram usadas: 50, 65 e 80°C), e da idade das amostras ( 1, 7, 28, 91 e 180 dias) nas características mecânicas e microestruturais das amostras álcaliativadas. Para as amostras preparadas com ativador na forma isolada, as argamassas com relação molar N/S 0,40, curadas à 80°C/24 h, foram as que atingiram as resistências à compressão mais elevadas, independente do tipo de CV. Por outro lado, o uso combinado de solução ativadora à base de NaOH + Ca(OH)2 deve ser utilizado de forma cautelosa. Apesar das amostras C/S 0,15 e C/S 0,25 terem atingido os valores de resistência à compressão mais elevados de todas as combinações estudadas nesse trabalho na idades de 1 e 7 dias, a partir da idade de 28 dias foi verificado decréscimo na resistência, prolongando-se em idades posteriores. Tal decréscimo não foi verificado para as amostras C/S 0,05. Isto significa que o comportamento instável observado pode estar relacionado com a concentração do Ca(OH)2 na solução ativadora combinada. O uso combinado de MEV/EDS, DRX e IV não foi suficiente para entender esse mecanismo deletério nem identificar possíveis compostos expansivo, havendo a necessidade de serem utilizadas outras ferramentas, como por exemplo, a ressonância magnética nuclear acomplada com ângulo mágico de spin (RMN-MAS). Portanto, aglomerantes à base de cinzas volantes ativadas com solução de NaOH apresentaram bom desempenho mecânico, atingindo resistências da ordem de 16 MPa e 24 MPa nas idades de 1 e 7 dias. Isso mostra que esse material apresenta potencialidade técnica como um importante substituto do cimento Portland, sobretudo em indústrias de artefatos de concreto préfabricados.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T08:02:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:35:01Z : No. of bitstreams: 1 139682.pdf: 16621905 bytes, checksum: 4cb0f2394ef23b8dd2449bb6127b466f (MD5)