Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-10-23T17:52:38Z
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Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo produto para uso na sinterização, denominado minipelota, com diâmetro entre 3 e 8 mm, proveniente da aglomeração de finos de minério de ferro e silicato de sódio líquido, produzida através de pelotamento em discos e endurecida em temperaturas de 100 a 550ºC. Investigou-se a influência da temperatura e da atmosfera de secagem sobre a resistência mecânica da minipelota e o uso de nanomateriais de carbono como alternativas tecnológicas capazes de maximizar as propriedades mecânicas da minipelota, através da formação de nanocompósitos de alto desempenho. A minipelota foi submetida à secagem em atmosferas constituídas de ar atmosférico e/ou CO2. Durante o processo de secagem, observou-se a influência da temperatura e da atmosfera sobre a resistência à compressão da minipelota após exposição à água, assim como na morfologia do silicato de sódio, evidenciando uma dependência entre elas. Do ponto de vista microestrutural, observou-se o crescimento de filamentos aciculares de carbonato de sódio mono-hidratado sobre os filmes de silicato de sódio durante a secagem, em temperaturas entre 200ºC e 300ºC. Em atmosferas ricas em CO2, observou-se uma formação mais intensa dos filamentos aciculares. Esses filamentos são solúveis em água, formam-se na presença de CO2 e influenciam a qualidade final do filme de silicato de sódio formado após secagem. O uso de CO2 durante a secagem do silicato de sódio mostrou-se eficiente para a redução do teor de sódio do filme de silicato (via formação de carbonato de sódio). A menor presença de íons sódio na estrutura do silicato contribuiu para a formação de filmes com maior grau de polimerização e menor solubilidade. O uso de nanomateriais de carbono associados ao silicato de sódio promoveu ganhos da ordem de 285% sobre a resistência a compressão da minipelota. A dispersão dos nanomateriais ao silicato de sódio via ultrassom, potencializada pelo tempo de repouso dos nanomateriais no silicato de sódio foi fundamental para promover a formação de nanocompósitos de alta resistência mecânica. Esse novo produto apresentou propriedades físicas, químicas e metalúrgicas adequadas para transporte e manuseio, além de excelente desempenho nas sinterizações de minério de ferro. _________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This work presents the development of a new product for use in sintering, called minipellets, with a diameter between 3 and 8 mm, from the agglomeration of iron ore fines and liquid sodium silicate, produced by balling discs and cured at temperatures ranging from 100 to 550°C. In this study the influence of the drying temperature and atmosphere on the mechanical strength of the minipellets, and the use of carbon nanomaterials as a technological solution to maximize the mechanical properties of minipellets by the formation of high-performance nanocomposite was investigated. The minipellets were submitted to drying/cure at temperatures between 100°C and 550°C and gaseous atmosphere consisting of air and/or carbon dioxide. During the drying/cure processes, it was observed a strong influence of both temperature and atmosphere on the compression strength after exposure to water, as well as on the morphology of the sodium silicate. The use of carbon dioxide atmosphere during drying proved to be effective to achieve an increase of the compression strength after exposure to water. However, from the microstructure point of view, the growth of acicular filaments of sodium carbonate monohydrate on sodium silicate films during drying was observed at temperatures between 200°C and 300°C. In CO2-rich atmospheres, a more intense formation of acicular filaments was observed. These filaments formed in the presence of CO2 are water-soluble, and influence the final quality of the sodium silicate film formed after drying. The use of CO2 during sodium silicate drying proved to be effective in reducing the sodium content of the silicate film (via formation of sodium carbonate). The lower presence of sodium ions in the silicate structure contributes to the formation a film with a higher degree of polymerization and lower solubility. The use of carbon nanomaterials associated with sodium silicate promoted gains of about 285% over the compression strength of minipellets. The dispersion of nanomaterials in sodium silicate via ultrasound, boosted by the rest period of nanomaterials in the sodium silicate was essential to promote the formation of high strength nanocomposites. This new product has physical, chemical and metallurgical properties suitable for shipping and handling, and excellent performance in the sintering process.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/5682 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Dutra, Flávio de Castro |
| Contributors | Dias, Anderson |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFOP, instname:Universidade Federal de Ouro Preto, instacron:UFOP |
| Rights | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 22/10/2015, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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