Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais é uma área de grande destaque no cenário nacional em razão de sua riqueza em recursos e beleza naturais, da sua importante função na história brasileira e do expressivo desenvolvimento econômico e social, principalmente no início do século XX com a descoberta de reservas de minério de ferro. Devido justamente à riqueza mineral desta área e à intensa exploração desses recursos, o presente estudo teve como objetivo avaliar a qualidade das águas destinadas ao consumo humano em 34 fontes e bicas de cidades e municípios do Quadrilátero Ferrífero. A avaliação foi feita baseando-se na quantificação das concentrações de As, U, Th, elementos terras raras (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) e outros elementos traços (Li, Al, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Cd, Ba, Pb, Sb), como também dos parâmetros físico-químicos: temperatura, turbidez, condutividade elétrica, sólidos totais dissolvidos, potencial de oxidação e redução (ORP), pH, dureza e alcalinidade em cada fonte bica segundo o CONAMA no 396/2008 e a Portaria no 518/2004 do Ministério da Saúde. A determinação de As, U, Th, elementos terras raras (ETRs) e demais elementos traços presentes nas amostras de água de bicas foi realizada pela técnica de espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Entretanto, para a determinação dos ETRs foi feita a otimização da metodologia aplicada à mesma técnica. Essa técnica tem a vantagem de ser multielementar e de quantificar baixos níveis de concentração (g L-1 a ng L-1), sendo portanto adequada para análise de águas sem necessidade de efetuar procedimentos de pré-concentração. Com exceção de Al, Mn, As e Pb todos os outros elementos traços determinados por ICP-MS apresentaram concentrações inferiores aos limites estabelecidos pelas legislações brasileiras. Para os ETRs observou-se que a maioria das amostras coletadas apresentou concentrações mais elevadas quando comparadas com teores daqueles encontrados na água do bebedouro do prédio central do CDTN. Os limites mínimos e máximos de pH estão fora da faixa recomendada pelo Ministério da Saúde 518/2004 para água potável. Embora o pH não tenha efeito direto sobre a saúde humana, ele mostra relações estreitas com alguns constituintes das águas. Observou-se que nas fontes com pH inferior a 5, foram encontradas concentrações mais altas dos elementos propostos neste trabalho. Isto é devido ao fato de que águas que apresentam pH mais baixos favorecem a dissolução dos elementos traços presentes. Com exceção do valor de pH e da turbidez (6,51 NTU) todos os outros resultados dos parâmetros físico-químicos apresentaram valores dentro da faixa estabelecida pela legislação vigente. / The Iron Quadrangle is a site of great features in the national scenario for its abundance in natural resources and natural beauty, its role in the Brazilian history and expressive social and economic development mainly in the early 1900s with the discovery of huge iron ore resources. Due to its mineral resources and intense ore exploitation the present study aimed to evaluate a drinking water quality in 34 water fountains from cities in the Iron Quadrangle, MG. The evaluation was based on the quantification of As, U, Th, rare earth elements (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) and trace elements (Li, Al, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Cd, Ba, Pb, Sb), as well as the water sampless physical-chemical parameters such as temperature, turbidity, electric conductivity, total dissolved solid content, oxidation/reduction potential, pH, hardness and alkalinity according to CONAMA n396/2008 and Ordinance n518/2004 from the Ministry of Health. As, U, Th, rare earth elements (REE) and other trace elements present in the water samples were determined by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). However, for the determination of the REE further method optimization had to be applied. ICP-MS has the advantage of being a multi-element technique capable of quantifying low level concentrations (g L-1 to ng L-1) being therefore suitable for the analysis of water with no need of pre-concentration steps. Excepting Al, Mn, As and Pb, the other trace elements showed concentration values below the required limit according to the Brazilian legislation. The majority of the REE elements present on the samples gathered in different periods of time throughout the year showed higher concentration values regarding the REE concentration values from samples collected from the drinking fountain in the central building of CDTN. The minimum and maximum pH limits were not within the guidelines recommended for drinking water by the Ministry of Health. Although pH has no direct effect on human health, it shows close relations with some other chemical constituents of water. It was observed that fountains with a pH value below 5 presented higher concentration values of the determined elements proposed on this work. This is due to the fact that waters exhibiting low pH values enhance the dissolution of some elements. Excepting water turbidity (6.51 NTU) and pH, all the other evaluated physical-chemical parameters are within the accepted range according to the Brazilian legislation.

Estudos de novos sistemas de tratamento de águas residuais vêm crescendo mundialmente. Os esforços para avançar e aprofundar os conhecimentos sobre os processos de eliminação de impurezas da água em seu estado bruto natural, bem como para otimizar tecnológica e economicamente as operações envolvidas, são uma resposta ao desafio, cada vez mais premente, de proporcionar às populações urbanas e rurais a utilização em quantidades e qualidade adequadas deste recurso fundamental para a vida no planeta. Dentre os vários tipos de processos para a depuração das águas servidas, este estudo enfoca aspectos físicos dos sistemas conhecidos como wetlands e de uma determinada modalidade de reator biológico anaeróbio. Os sistemas conhecidos como wetlands, que são um aperfeiçoamento mais controlado de processos que existem na natureza, têm um papel de destaque na eliminação de impurezas transportadas por efluentes. Os reatores biológicos contemplados neste estudo são do tipo anaeróbio de fluxo ascendente, mais conhecidos pela sigla UASB correspondente às iniciais de sua designação em inglês (upflow anaerobic sludge blanket), que estão sendo cada vez mais utilizados para tratamento de efluentes urbanos. Eventualmente seus efluentes necessitam de tratamento posterior que será realizado nas wetlands. Todo processo tecnológico demanda constante aperfeiçoamento de seu desempenho. As melhorias são propostas com base na observação e avaliação do desempenho, dos sistemas de tratamento de água, que têm componentes físicoquímicas, biológicas e hidráulicas. O desempenho hidrodinâmico do reator (UASB) e da wetland plantada foram o objeto desse estudo. O objetivo foi utilizar a metodologia dos traçadores conjugada com as técnicas de análise de respostas a impulsos em sistemas. Foram empregados traçadores radioativos (bromo, tecnécio e trítio) e ativáveis (DOTAIn, DOTA-Eu, DTPA-In, DTPA-La, DTPA-Sm e DTPA-Eu) e seus resultados tratados e analisados por softwares apropriados. Os resultados indicaram que os traçadores ativáveis testados têm potencial para serem utilizados nos sistemas hidráulicos naturais ou artificiais. Palavras-chave: tratamento de águas residuárias, wetland, reator UASB, traçadores ativáveis. / Research and development of novel spent water treatment processes are increasing worldwide. A large amount of effort is directed towards the advancement and deepening of the knowledge concerning elimination of water contaminants, as well as optimization of the processes required to that end, both from the technological and the economic viewpoints. Such activities aim to meet the increasingly challenging need of providing water in large quantities and adequate qualities to urban and rural communities. Among the several processes presently available for the treatment of natural water resources, and especially for treatment of wastewater, the present study focused on systems known as wetlands and a special concept of biological reactor. It focuses in the selection of tracer techniques aiming at the observation and evaluation of the performances of such systems. Treatment in wetland systems constitute a reproduction at a more controlled level, of processes occurring in nature. They play an outstanding role in eliminating effluent-borne impurities and contaminants. The biological reactors assessed in this study are of the anaerobic type with upward internal flow. These are better known as UASB reactors, an acronym for upflow anaerobic sludge blanket, and are being increasingly employed in processing urban wastewater. Nonetheless, their effluent may eventually require a further polishing, which can achieved by flushing them through a wetland system. The performance of any technological process requires a continuous improvement. This improvement is based on the observation, measurement and evaluation of the state of art of the process. In the present study tracer techniques have been coupled with system impulse-response analysis methods. A novel kind of tracer, the activable tracer, was tested and assessed by comparison with radiotracer performance. The results obtained with both activable and radioactive tracers have been processed and analyzed by appropriate software.

Neste trabalho foi estudado as ligas La0,7-xMgx Pr0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x = 0 a 0,7) como eletrodo negativo de baterias de níquel - hidreto metálico. A hidrogenação das ligas foi realizada com duas pressões de H2 (2 bar e 10 bar) e temperaturas (ambiente e 500°C). A capacidade de descarga das ba terias de níquel hidreto metálico foram analisadas pelo equipamento de testes elétricos ARBIN BT-4. As ligas, no estado bruto de fusão, foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de Raios-X. Com o aumento da concentração de Mg nas ligas aumenta-se a capacidade de descarga, porém nota-se a diminuição a estabilidade cíclica das baterias. A capacidade de descarga máxima obtida foi para a liga Mg0,7Pr0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (60 mAh) e a bateria que apresentou a melhor performance foi La0,4Mg0,3Pr0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (53 mAh e 150 ciclos). A capacidade de absorção de hidrogênio diminui quando se adiciona Mg, não ocorrendo tal efeito para a liga Mg0,7Pr0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8. / In this work were studied of La0.7-xMgx Pr0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 (x = 0 and 0.7) alloys for negative electrodes of the nickel-metal hydride batteries. The hydrogenation of the alloys was performed varying pressing of H2 (2 and 10 bar) and temperature (room and 500°C). The discharge capacity of the nic kel-metal hydride batteries were analyzed in ARBIN BT- 4 electrical test equipment. The as-cast alloys were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), energy disperse spectroscopy (EDX) and X-Ray diffraction. The increasing Mg addition in the alloy increases maximum discharge capacity but decrease cycle life of the batteries. The maximum discharge capacity was obtained with the Mg0.7Pr0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 alloy (60 mAh) and the battery which presented the best performance was La0.4Mg0.3Pr0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 alloy (53 mAh and 150 cycles). The H2 capability of absorption was diminished for increased Mg addition and no such effect occurs for Mg0.7Pr0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 alloy.

Complexos contendo íons de terras raras são de grande interesse na fabricação de dispositivos eletroluminescentes como é o caso do diodo emissor de luz construído com compostos orgânicos (OLED). Esses dispositivos, utilizando íons de terras raras trivalentes (TR3+) como centros emissores, exibem alta luminescência com bandas espectrais extremamente finas devido à estrutura dos seus níveis de energia, tempos de vida longos e a alta eficiência quântica. Este trabalho relata a preparação de complexos de β-dicetonatos (tta - tenoiltrifluoroacetonato e acac - acetilacetonato) de terras raras (Tb3+, Eu3+ e Gd3+) contendo ligante macrocíclico éter coroa (DB18C6 - dibenzo18coroa6) e de filmes poliméricos de UO22+. Os materiais obtidos foram caracterizados por titulação complexométrica com EDTA, análise elementar de CH, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, análise termogravimétrica, difratometria de raios X (método do pó) e espectroscopia de luminescência. Na manufatura do dispositivo OLED construído neste trabalho utilizou-se a técnica de deposição física de filmes finos por fase vapor (PVD, Physical Vapor Deposition). / Complexes containing Rare Earth ions are of great interest in the manufacture of electroluminescent devices as organic light emitting devices (OLED). These devices, using rare earth trivalent ions (TR3+) as emitting centers, show high luminescence with extremely fine spectral bands due to the structure of their energy levels, long life time and high quantum efficiency. This work reports the preparation of Rare Earth β-diketonate complexes (Tb3+, Eu3+, Gd3+) and (tta - tenoyltrifluoroacetonate and acac - acetylacetonate) containing a ligand macrocyclic crown ether (DB18C6 - dibenzo18coroa6) and polymer films of UO22+. The materials were characterized by complexometric titration with EDTA, CH elemental analysis, near infrared absorption spectroscopy, thermal analysis, X-ray diffraction (powder method) and luminescence spectroscopy. For manufacturing the OLED it was used the technique of deposition of thin films by physical vapor (PVD, Physical Vapor Deposition).

Neste trabalho foram crescidos cristais de KY3F10 puros e dopados com Yb, Nd e Tm, visando à obtenção de emissão no azul através de conversão ascendente dos íons de Tm3+. Foram estabelecidas as melhores condições para a síntese e purificação de cristais de KY3F10. Os cristais dopados com 1,3 mol% de Nd, 0,5 mol% de Tm e concentrações variáveis de Yb (5, 10, 20, 30 e 40 mol%) foram obtidos através do resfriamento lento dos lingotes a partir da fusão, utilizando-se um sistema de síntese convencional e em uma atmosfera reativa de HF. Os parâmetros estudados para a obtenção destes cristais foram as taxas de resfriamento e diferentes configurações de barquinhas. Foi também determinado um limite de concentração de itérbio de 30mol% para a formação de única fase cúbica, para as taxas de resfriamento utilizadas neste trabalho. A caracterização química e física das amostras foi efetuada por difração de raios-X, análise térmica diferencial, espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), microscopia eletrônica de varredura, absorção e emissão ópticas. Um estudo espectroscópico inicial foi realizado para verificar o efeito da concentração de itérbio na eficiência de emissão no azul para o cristal de KY3F10:Yb:Nd:Tm. Quando o íon de Nd é bombeado em 797nm, determinou-se que as concentrações apropriadas de Yb devem estar entre 10 e 20 mol% para a emissão em 480nm e entre 20 e 30 mol% para a emissão em 450nm. Observou-se também que as emissões no ultravioleta (350 e 360nm) cresceram consideravelmente com o aumento de Yb3+ na amostra. / In this work, crystals of KY3F10 pure and doped with Yb, Nd and Tm were grown aiming at the attainment of blue emission via Tm3+ ions upconversion. It was established the best conditions to synthesis and purification of KY3F10. Crystals doped with 1.3 mol% Nd, 0.5 mol% Tm and some concentrations of Yb (5, 10, 20, 30 and 40 mol%) were obtained by slow cooling of the charge from the melt, using an usual conventional synthesis system and in a reactive HF atmosphere. It was taken into account parameters as cooling rate and different configurations of boats to conditioning the materials. The limit of Yb concentration to obtain a unique cubic phase was determined as 30mol%, for the cooling rates used in this work. The physical and chemical characterizations of the samples were performed by X-ray diffraction, differential thermal analysis, inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES), scanning electron microscopy, optical absorption and emission. An initial spectroscopic study was performed to verify the effect of the Yb3+ concentration regarding the blue emission efficiency in the KY3F10:Yb:Nd:Tm. When the Nd3+ is pumped at 797 nm, it was determined that the suitable Yb concentrations are between 10 and 20 mol% to obtain blue emission at 480 nm, and between 20 and 30 mol% to obtain emission at 450 nm. It was observed that two emissions bands in the UV (350 and 360nm) enhanced proportionally with the Yb3+ concentration.

Neste trabalho foi estudada a otimização de síntese de nanocristais de KY3F10 pelo método de co-precipitação utilizando óxidos de terras raras (TR2O3) dissolvidos em HCl ou seus cloretos (TRCl3), fluoreto de potássio (KF) e bifluoreto de amônio (NH4HF2) como materiais de partida. A composição inicial dos reagentes precursores nas proporções molares de 1KF:1YCl3:3NH4.HF2 foi estabelecida para a obtenção do material monofásico. Constatou-se também que a diminuição da concentração por evaporação da concentração de amônio contido na solução aquosa do bifluoreto de amônio foi essencial para garantir o sucesso deste método. Nanopós puros e dopados foram caracterizados com relação à sua estrutura cristalina, tamanho e forma dos cristalitos e presença de fases secundárias. Foram obtidos aglomerados de partículas contendo nanocristais aproximadamente esféricos com tamanhos em torno de 10 nm. Os dopantes incorporados foram estudados através de emissão óptica e seus mecanismos de transferência de energia foram comparados àqueles obtidos nos cristais volumétricos. Através deste estudo foi possível determinar a eficiência de emissão de nanocristais de KY3F10:Er, KY3F10:Nd, KY3F10:Eu e KY3F10:Yb:Nd:Tm com relação ao tamanho dos nanocristais e com relação ao efeito da adsorção dos reagentes precursores. A emissão do túlio (Tm3+) na região do azul, através do fenômeno de conversão ascendente, na amostra triplamente dopada (Yb/Nd/Tm), com excitação em 802 nm, foi obtida com sucesso. Um estudo preliminar das propriedades dosimétricas foi feito através da detecção da termoluminescência de pastilhas irradiadas com radiação gama e apresentaram picos termoluminescentes em torno de 180°C e 225ºC, além disso, verificou-se a reprodutibilidade e a linearidade da resposta às doses aplicadas. / In this work, it was studied the optimization of the synthesis of KY3F10 nanocrystals by the coprecipitation method using rare earth oxides ( TR2O3 ) dissolved in HCl or their chlorides (TRCl3), potassium fluoride (KF) and ammonium bifluoride (NH4HF2) as starting materials. The initial composition of the precursor reagents in molar proportions of 1KF:1YCl3:3NH4.HF2 was established for obtaining single-phase material. It was also established that the concentration reduction by evaporation of the ammonia contained in the ammonium bifluoride aqueous solution was essential to ensure the success of this route. Pure and doped nanopowders were characterized related to crystal structure, size and shape of the crystallites and to the presence of secondary phases. Agglomerates containing approximately spherical nanocrystals with size of around 10 nm were obtained. The incorporated dopants were studied by optical emission and their energy transfer mechanisms were compared to those obtained in volumetric crystals. Through this study, it was possible to determine the emission efficiency of KY3F10:Er, KY3F10:Nd , KY3F10:Eu and KY3F10:Yb:Nd:Tm with respect to the nanocrystals size and to the precursor reagents adsorption effect. The blue emission of Thulium (Tm3+) by upconversion in triply doped samples (Yb/Nd/Tm) was successfully obtained with excitation at 802 nm. A preliminary study was made of the dosimetric properties by detecting the thermoluminescence of irradiated pellets with gamma radiation and the curves showed peaks around 180°C and 225°C, moreover, reproducibility and linearity of the response to the doses applied were checked.

O Brasil tem uma longa tradição na tecnologia do tório, desde a abertura do principal mineral, a monazita, até compostos de pureza grau nuclear, com reservas minerais estimados em 1.200.000 ton – ThO2. Como conseqüência desta produção, foi acumulado um resíduo produzido na unidade piloto de purificação de nitrato de tório, do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares- CNEN/SP, mais de 25 toneladas ao longo das últimas três décadas, proveniente dos rafinados e soluções de lavagem do processo de extração por solventes, conhecido como RETOTER. Sua composição, um hidróxido, contendo tório, terras raras e impurezas menores, incluindo o chumbo-208 do decaimento do 232 Th, com abundância isotópica em 88,34 %, enriquecido naturalmente ao longo das eras geológicas. Neste trabalho são discutidos os estudos dos principais parâmetros do processo de recuperação deste chumbo, 0,42 % em massa no RETOTER seco, utilizando-se a técnica de troca iônica com resinas aniônicas em meio clorídrico. A abundância isotópica do chumbo foi analisada por espectrometria de massa termoiônica (TIMS) e de alta resolução (ICPMS), e com os dados calculou-se a secção de choque de captura para nêutrons térmicos. O valor resultante foi de s? o = 14,6 +/- 0,7 mb diferentemente do chumbo natural de s? o = 174,2 +/- 7,0 mb. Estudos preliminares de recuperação do tório e terras raras neste resíduo também foram apresentados. / Brazil has a long tradition in thorium technology, from mineral dressing (monazite) to the nuclear grade thorium compounds. The estimate reserves are 1200,000. ton of ThO2. As a consequence from the work of thorium purification pilot plant at Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-CNEN/SP, about 25 ton of a sludge containing thorium and rare earths was accumulated. It comes as a raffinate and washing solutions from thorium solvent extraction. This sludge, a crude hydroxide named RETOTER contains thorium, rare earths and minor impurities including the radiogenic lead-208, with abundance 88.34 %. This work discusses the results of the studies and main parameters for its recovery by anionic ion exchange technique in the hydrochloric system. The isotope abundance of this lead was analyzed by high resolution mass spectrometer (ICPMS) and thermoionic mass spectrometer (TIMS) and the data was used to calculate the thermal neutron capture cross section. The value of s? o = 14.6 +/- 0.7 mb was found, quite different from the s? o = 174.2 +/- 7.0 mb measure cross section for the natural lead. Preliminary study for the thorium and rare earths separation and recovery was discussed as well.

O dissilicato de ítrio (Y2Si2O7) por apresentar propriedades luminescentes consideráveis, é um potencial substituto dos óxidos de terras raras na tecnologia de queimadores de gás para iluminação. Em processos de conformação a partir de suspensões, o controle da estabilidade das partículas em meio líquido consiste em uma importante etapa para a produção de componentes com microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Neste sentido, este trabalho apresenta estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de Y2Si2O7 e β-Y1,95Dy0,05Si2O7 com o objetivo de preparar suspensões compatíveis para o processo de conformação por réplica, usando-se fibras vegetais como matriz para a confecção de componentes reticulados para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados parâmetros determinantes na estabilidade e comportamento de fluxo das suspensões, como também a luminescência estimulada pela temperatura desses materiais na forma de pó e a eficiência radiante do protótipo de queimador de gás. Os resultados obtidos para o β-Y1,95Dy0,05Si2O7 comparados com a ítria (Y2O3) e concentrado de terras raras contento ítria (YTR) mostram-se promissores. Desenvolveu-se por processamento coloidal do β-Y1,95Dy0,05Si2O7 e utilizando-se o processo de conformação por réplica a partir da esponja vegetal Lufa Cylindrica, um protótipo de lâmpada de queimador de gás com boa resistência mecânica ao manejo, emissividade espectral no visível (λ=580nm) e eficiência radiante de 13%, com grande potencial para iluminação de ambientes internos de acordo com as recomendações da Comissão Internacional de Iluminação (CIE). / Yttrium disilicate (Y2Si2O7) shows luminescent proprieties and is a potential material to replace rare earth oxides in porous burner technology for lighting. In conformation process from suspensions the control of stability of particles in aqueous medium is an important step to produce ceramic components that show homogeneous microstructure and structural stability. This work presents studies about surface behavior, stability and rheological behavior of aqueous suspensions of Y2Si2O7 and β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and aims to prepare suitable suspensions for replica method, and vegetable fibers were used as template to produce porous components for gas burners. In this study key parameters on stability and rheological behavior of suspensions were evaluated, as well as the stimulated luminescence of powders by increasing temperature and radiant efficiency of gas burner prototype. The results as compared with yttria and rare earth concentrate containing yttria are very promising. By colloidal processing of β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and using replica method from Luffa Cylindrica vegetable sponge a prototype of gas burner lamp showing good handle strength, visible spectral emissivity (λ=580nm), radiant efficiency of 13%, and great potential to be used for lighting internal spaces according to the International Commission on Illumination (CIE).

Em algumas minerações onde ocorre a presença de minerais sulfetados, na forma de pirita, pode ocorrer drenagem ácida de mina (DAM), constituindo um dos principais problemas de impacto ambiental. Para evitar que a DAM comprometa os compartimentos aquíferos e atinja as imediações às minerações, realiza-se um tratamento que consiste na sua neutralização com uma suspensão de cal hidratada. Os contaminantes que se encontravam solúveis na DAM são precipitados permanecendo na fase sólida. O trabalho ora apresentado visa à recuperação de urânio e de terras raras presentes em um destes precipitados que é constituído de diuranato de cálcio (DUCA), em referência ao composto de urânio presente e hidróxidos metálicos em uma matriz de sulfato de cálcio. Este material apresenta teor de aproximadamente 0,25% de octóxido de triurânio (U3O8) e 2,5% de óxidos de terras raras (TR2O3). A recuperação de urânio e de terras raras contidos no precipitado foi realizada através de um processo hidrometalúrgico, envolvendo etapas de lixiviação sulfúrica, extração por solvente e precipitação. Da massa de DUCA estocada na cava da mina é prevista uma recuperação de aproximadamente 12 toneladas/ano de U3O8, na forma de concentrado, diuranato de amônio (NH4U2O7), e 120 toneladas/ano de TR2O3 na forma de concentrado de hidróxido de terras raras (TR(OH)3). Resultados de ensaios de lixiviação com ácido sulfúrico apresentaram solubilização de 96% para urânio e 90% para terras raras. Na extração de urânio da lixívia obtida usou-se Alamina 336® e para as terras raras a Alamina Primene JMT®, para a re-extração de urânio e de terras raras usou-se soluções de cloreto de sódio e solução do ácido clorídrico, respectivamente. Obteve-se um rendimento de 99,7% e de 99,9%, nas etapas de extração e de re-extração de urânio da lixívia respectivamente. O rendimento de precipitação de urânio foi de 99,9%. Na extração de terras raras conseguiu-se rendimento de 99,9% para o Ce, 99,7% para o La e 92,0% para o Nd. Os precipitados de urânio e de terras raras obtidos apresentaram respectivamente purezas de 85,7% de U3O8 e 57,75 % de TR. O trabalho dará suporte para as decisões das Indústrias Nucleares Brasileiras (INB) na atividade de remediação ambiental da cava da mina. / In some mines, where sulfide minerals can occur in form of pyrite, acid mine drainage may occur (AMD), as it constitutes one of the main environmental impact problems. To prevent the AMD to compromise aquifers compartments and reach the mine surroundings, a treatment consisting in its neutralization with the use of a hydrated lime suspension is conducted. Contaminants that were soluble in the AMD are precipitated, remaining through their solid phase. The work here presented aims at the recovery of uranium and rare earths found in one of these precipitates, which consists of calcium diuranate (DUCA, in reference to the uranium compound) and metal hydroxides in a calcium sulfate matrix. This material contains approximately 0.25% of triuranium octoxide (U3O8) and 2.5% of rare earth oxides (TR2O3). The recovery of uranium and rare earths contained in the precipitate was performed through a hydrometallurgical process involving steps of sulfuric leaching, solvent extraction and precipitation. From the stored DUCA mass, a recovery of approximately 12 tons/year of U3O8 in the form of concentrate, ammonium diuranate (NH4U2O7) and 120 tons/year of TR2O3 in the concentrate form of rare earths hydroxide (TR(OH)3) is expected. Test results of leaching with sulfuric acid presented solubilization of 96% for uranium and 90% for rare earths. Alamina 336 was used for uranium extraction from lixiviation and Alamina Primene for the rare earths. For re-extraction of uranium and rare earths, solutions of sodium chloride and hydrochloric acid were used respectively. A percentage yield of 99.7% and 99.9% was obtained in the steps of uranium extraction and re-extraction from lixiviation, respectively. The precipitation yield of uranium was 99.9%. On the extraction of rare earths a yield percentage of 99.9% was obtained for Ce, 99.7% for La and 92.0% for Nd. The obtained uranium and rare earths precipitates presented purities of 85.7% (U3O8) and 57.53% (TR), respectively. This work will serve as support to the decisions made by the Brazilian Nuclear Industries (INB) over the environmental remediation activities of the mine open pit.

Orientador: Leandro Russovski Tessler / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BiggemannTejero_DanielCarlos_D.pdf: 10164089 bytes, checksum: 92ca23a6073fc8197bc0a0519b8227b1 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nesse trabalho apresentamos o estudo da otimização da fotoluminescência (PL) de filmes finos de a-SiNx:H<Nd> preparados pela técnica de RF co- sputtering. A PL foi estudada em função da concentração de nitrogênio e de neodímio. Foi observado que os íons são excitados através da matriz amorfa. O mecanismo de excitação é mais eficiente em amostras com gap óptico E04 aproximadamente igual ao dobro da transição 4 I 9/2 ® 3 F 3/2 , indicando um processo de excitação dos íons dominantemente via recombinações não-radiativas de elétrons da cauda de banda de condução nas dangling bonds. O modelo mais adequado para descrever a excitação dos íons Nd 3+ é o DRAE (Defect Related Auger Excitation), que foi proposto originalmente para o Er 3+ em a-Si:H. Foi feito um estudo da PL com o tratamento térmico das amostras até temperaturas de 700°C. Os resultados de medidas de micro-Raman e HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy) mostram que as mudanças na estrutura dos filmes (presença de nano-cristais de Si e/ou Si3 N4 ) aparecem quando a PL não é mais detectável. Isso implica que o tratamento térmico aumenta a PL principalmente deixando o entorno químico dos íons Nd3+ mais favorável para as transições 4f. Em amostras na geometria de guia de onda planar, fizermos medidas de ganho óptico, tempo de vida da PL em função da temperatura e da potência de excitação. Os resultados mostram ganho óptico no material somente a baixas temperaturas e sob excitações acima de 5 kW/cm 2 . A PL em função da intensidade de excitação apresenta mudança de derivada também acima de 5 kW/cm 2 . Esses resultados permitem considerar o material como promissor para aplicações em amplificadores ópticos integrados / Abstract: In this work, we report a study of the photoluminescence (PL) optimization of a-SiNx:H<Nd> thin films prepared by RF co-sputtering. The PL was investigated as a function of nitrogen and neodymium concentrations. We observed that the Nd ions are excited through the amorphous matrix. The excitation mechanism is more efficient in samples where the optical gap E04 is twice the 4 I 9/2 ® 3 F 3/2 transition of Nd ions, showing an excitation process mostly dominated by non-radiative recombinations of electrons from conduction band tails into dangling bonds. The most adequate model to describe the excitation of Nd 3+ ions is the DRAE model (Defect Related Auger Excitation), originally proposed for Er 3+ in a-Si:H. We study the PL of the samples with thermal annealing at temperatures up to 700°C. Micro Raman and HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy) measurements show that small structural changes (presence of Si and/or Si3 N4 nano crystals) appear when no more PL is detectable. This implies that the annealing enhances the PL mainly modifying the chemical neighborhood of the Nd3+ ions to be more favorable for the 4f transitions. In samples with planar waveguide geometry, we performed optical gain measurements, PL lifetime as a function of temperature and excitation power. The results showed optical gain only at low temperatures and under excitation intensities higher than 5 kW/cm 2. The behavior of the PL as a function of excitation intensity shows a change in its derivate also at an excitation power higher than 5 kW/cm 2 . These results allow us to consider this material as promising for applications in integrated optical amplifiers / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências