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Acesso aberto (Open Access)
Adsorção de CU2+ em alumina de transição obtida a partir da mistura de gibbsita e hidróxido de alumínio gel
(Universidade Federal do Pará, 2015-09-30) PINHEIRO, Darllan do Rosário; MARTELLI, Marlice Cruz; http://lattes.cnpq.br/1213009262936026
A alumina é um dos óxidos mais importantes na indústria cerâmica, sendo utilizado principalmente na forma de alumina calcinada ou fundida sendo aplicada, dentre outras formas, como material adsorvente. Neste trabalho desenvolveu-se um método de produção de alumina de transição a partir da mistura de gibbsita, proveniente do processo Bayer, e hidróxido de alumínio gel, proveniente de reação de sulfato de alumínio e hidróxido de amônio visando a aplicação como material adsorvente para remoção de Cu 2+ em solução aquosa. Foram investigadas as condições de adsorção incluindo tempo de contato e pH. Os ensaios foram realizados a 30 oC e 50 ºC, nos quais 1 g de alumina produzida foi submetida a contato com 100 ml de uma solução aquosa contendo Cu2+. As concentrações das soluções aquosas empregadas foram de 100, 200, 400, 800, 1600 e 2000 ppm de solução de sulfato de cobre. A caracterização das soluções de sulfato de cobre foi realizada em espectrofotometria UV e a caracterização do material produzido foi realizada através de DRX, EDX e área superficial BET. Avaliou-se o tempo de contato para o alcance do equilíbrio de adsorção sendo este tempo otimizado em 15 min. O efeito do pH sobre a adsorção mostrou que aumentando a temperatura de adsorção há um aumento do valor de pH em relação ao pH da solução inicial de sulfato de cobre. As isotermas de Langmuir e Freundlich apresentaram resultados satisfatórios para adsorção, sendo a isoterma de Langmuir a que melhor se ajustou aos dados de adsorção. Através das isotermas de equilíbrio verificou-se que o material produzido tem boa capacidade de adsorção para o íon Cu2+.
Acesso aberto (Open Access)
Análise experimental e numérica da fluidização para aplicações industriais
(Universidade Federal do Pará, 2012-03) LOURENÇO, Reimar de Oliveira; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505
Os leitos fluidizados gás-sólido possuem grande importância na indústria de processamento, em função de apresentar um bom efeito de mistura entre as fases, além de altas taxas de transferência de calor e massa, necessitando para isso baixo consumo de energia. Alguns exemplos típicos de aplicações industriais desse equipamento podem ser encontrados em processos que envolvem reações catalíticas, regeneração catalítica, ou ainda a combustão e gaseificação de carvão. O entendimento do comportamento fluidodinâmico deste equipamento é de fundamental importância para que o leito fluidizado possa ser adaptado a novas condições de uso. A literatura reporta diversos estudos com leito fluidizado, relatando variadas contribuições já incorporadas ao conhecimento da operação do mesmo. A ferramenta de CFD (Computational Fluid Dynamics) tem se mostrado uma boa alternativa para entendimento da operação deste equipamento. A utilização do modelo Euleriano granular multifásico juntamente com equações de conservação da massa, energia e movimento, para cada uma das fases presentes, tem gerado êxito quando aplicada a leitos fluidizados. De forma geral, este trabalho teve por objetivo estudar o comportamento do escoamento fluidodinâmico de esferas de vidro e alumina em um leito fluidizado convencional do tipo gás-sólido, variando os modelos de arraste de Gidaspow, Syamlal-O’Brien e Wen-Yu, bem como os modelos de turbulência K-e RSM. De forma mais específica, o trabalho buscou avaliar o comportamento fluidodinâmico das partículas no equipamento, através do monitoramento dos parâmetros fluidodinâmicos mais importantes, dentre os quais podemos destacar a velocidade de mínima fluidização do mesmo, a queda de pressão do equipamento na mínima fluidização, sua porosidade e a expansão do leito de partículas, também na mínima fluidização. Os testes experimentais foram comparados com simulações numéricas utilizando a ferramenta de CFD, onde se observou boa concordância dos resultados simulados frente aos resultados experimentais.
Acesso aberto (Open Access)
Aproveitamento do rejeito de caulim na produção de alumina para cerâmica e sílica de baixa granulometria
(Universidade Federal do Pará, 2000-11-29) FLORES, Silvia Maria Pereira; NEVES, Roberto de Freitas; http://lattes.cnpq.br/9559386620588673
A região Amazônica detém 10 % das reservas mundiais de caulim. A partir dos anos setenta, duas grandes jazidas amazônicas de caulim vêm sendo exploradas, produzindo caulim para cobertura de papel. No processo de beneficiamento, é gerado um elevado volume de rejeito industrial poluente, o qual é depositado em extensas e onerosas lagoas de sedimentação. Pelo fato do rejeito ser bastante volumoso, essas lagoas tornam-se um problema ambiental de grandes proporções, devido às extensas áreas desmatadas para suas construções (Barata, 1998). Neste trabalho, são propostas alternativas de utilização econômica desse rejeito, o qual constitui-se, basicamente, de uma suspensão do argilomineral caulita, para a produção de pozolana, sulfato de alumínio, a síntese de alúmen de amônio e alumina para utilização cerâmica. A metodologia constitui-se na secagem e calcinação do rejeito, seguida da extração do Al contido via lixiviação ácida (H2SO4), seguida da cristalização de alúmen de amônio, por reação com NH4OH concentrado, mediante controle de pH, e posterior calcinação a 1200°C, obtendo-se ?-Al2O3, isenta de sódio e de baixa granulometria. Das aluminas assim obtidas, são confeccionados corpos de prova prensados e sinterizados a 1600° C, para determinação de suas propriedades cerâmicas, as quais são comparadas com as de uma alumina comercial. Após a lixiviação ácida para a extração do Al, resulta como material insolúvel, uma sílica amorfa, para a qual sugere-se, como contribuição adicional, uma aplicação econômica, empregando-se como pozolana artificial em argamassas de cimento portland, realizando-se testes mecânicos para avaliação de seu desempenho. Os materiais utilizados e sintetizados, foram caracterizados empregando-se difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho, termogravimetria, análise térmica diferencial, distribuição granulométrica, área específica BET, porosidade, análises químicas por via úmida e por fluorescência de raio-X.
Acesso aberto (Open Access)
Confecção de discos de desbaste a partir de AI2O3 e pó de vidro
(Universidade Federal do Pará, 2009) OLIVEIRA, Rosane Felice de; DIAS, Carmen Gilda Barroso Tavares; http://lattes.cnpq.br/2113791118142177
Este trabalho descreve o desenvolvimento de discos abrasivos e de corte confeccionados com Al2O3 e pó de vidro reciclado para aplicação em ferramenta de corte. Os discos são utilizados para micromizar termoplásticos pós-consumo rígidos e levá-los a diversos tipos de processamento, como por exemplo, a rotomoldagem. Este disco abrasivo utiliza pó de vidro como um aditivo ligante e fundente, e pó de poli(tereftalato de etileno) pós-consumo como plastificante, facilitando um melhor preenchimento do molde. As proporções de pó de vidro reciclado foram analisadas a partir de estudos anteriores com outros minerais, como o diopsídio e o feldspato, já que os estudos com o pó de vidro reciclado substituindo os minerais naturais são recentes. O desenvolvimento dos discos acontece em duas etapas. A primeira é de homogeneização dos componentes com os percentuais calculados. Posteriormente é prensado e levado a mufla até uma temperatura de 900 oC para obter a percolação da resina e a consequente degradação do poli (tereftalato de etileno), pré-sinterização e amolecimento dos silicatos . Após a obtenção destes compostos verdes acontece a segunda e última etapa, que consiste na sinterização dos corpos de prova para a diminuição da porosidade e consequente aumento da resistência mecânica, seguida de acabamento superficial e testes de corte.
Acesso aberto (Open Access)
Desacidificação de frações destiladas de produto líquido orgânico do craqueamento termo-catalítico de óleos vegetais via adsorção em y-alumina e lama vermelha ativada
(Universidade Federal do Pará, 2015-04-16) COSTA, Karen Marcela Barros da; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção de ácidos graxos livres residuais (ácidos carboxílicos) presentes em frações destiladas provenientes do Produto Líquido Orgânico (PLO) obtido por craqueamento termo-catalítico de óleo vegetal. O objetivo foi a desacidificação das frações destiladas obtidas a partir da destilação do PLO. Os experimentos foram realizados empregando diferentes frações destiladas empregando três diferentes adsorventes, y-Alumina, Lama Vermelha Ativada Termicamente (400ºC) e Lama Vermelha Ativada Quimicamente com soluções de HCl em diferentes concentrações (0.25, 1 e 2M). A capacidade do adsorvente em relação à adsorção de ácidos graxos livres foi avaliada por meio de estudos cinéticos, medindo-se a variação da concentração de ácidos graxos livres presentes antes e após a adsorção, através da determinação do Índice de Acidez. Os resultados indicaram que o aumento da concentração de ácidos iniciais diminui a capacidade de adsorção do adsorvente, mostrando que o processo é menos eficiente para concentrações mais elevadas. Para os experimentos com diferentes porcentagens de adsorventes vimos que ao se utilizar 0,5% de adsorvente obtemos a maior eficiência na remoção dos ácidos graxos, a qual vai diminuindo com o aumento da porcentagem de adsorvente. O adsorvente mais eficiente foi a Lama Vermelha ativada com 1M de HCl, onde foi obtida uma redução de 98% dos ácidos graxos para uma amostra com índice de acidez inicial 4 mg KOH/g. A modelagem matemática indicou que o modelo cinético que melhor representa o processo foi o modelo Cinético de Pseudo-2ª Ordem. Portanto, os resultados mostraram que os adsorventes utilizados são, na sua maioria, eficientes na remoção dos ácidos graxos livres e que a concentração inicial de ácidos na amostra tem efeito direto sobre o desempenho da adsorção dos mesmos.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de unidade piloto de transferência de massa gás/líquido: redução da reatividade do resíduo da indústria de alumina através da reação com gases de combustão
(Universidade Federal do Pará, 2013-02) VENANCIO, Luis Carlos Alves; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505
O refino de bauxita utilizando o processo Bayer produz de 0,7 a 2,0 t do resíduo conhecido como lama vermelha e cerca de 1,0 t de CO2 para cada tonelada de alumina produzida. O resíduo de bauxita apesar de não ser particularmente tóxico, apresenta riscos ao meio ambiente devido ao grande volume e a sua reatividade. De acordo com a tecnologia mais recente tem parte da umidade removida e é empilhado em depósitos impermeáveis especialmente construídos. Mais de 95% do resíduo de bauxita que já foi produzido no mundo (2,6 Bt até 2007) foi descartada, principalmente em depósitos em terra. Esta tese mostra o projeto, a construção e a operação de uma unidade de transferência de massa gás líquido em escala piloto com o objetivo de testar a redução da reatividade do resíduo de bauxita através da reação com gás de combustão. Como ganho adicional há a redução da emissão de dióxido de carbono e dióxido de enxofre. Esta unidade, composta por três reatores, foi projetada de modo a consumir o mínimo de energia, utilizar os efluentes da maneira mais eficiente possível e minimizar o custo de investimento. Foram realizados 25 experimentos com duração de 80 a 520 minutos cada um. Os gases foram analisados com o uso de sensores eletroquímicos e infravermelho não dispersivo na entrada e saída. O pH foi mensurado durante e após a reação de modo a avaliar os resultados curto e longo prazo bem como a estabilidade das reações. Foi demonstrada a viabilidade de reagir o resíduo de bauxita com os gases provenientes da combustão de fontes fósseis da própria refinaria sem processamento prévio com o pH de estabilização atingindo 10,5.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo cinético e das isotermas de adsorção dos óleos de palma (Elaes guineensis, Jacq.) e andiroba (Carapa guianensis, Aubl.) em y-alumina e modelagem da dessorção com dióxido de carbono supercrítico
(Universidade Federal do Pará, 2013-11-08) AMARAL, Anderson Rocha; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, as variáveis do processo em batelada de adsorção dos óleos vegetais de palma (Elaeis guineensis, Jacq.) e andiroba (Carapa guianensis, Aubl.) adsorvidos em aluminas ativadas termicamente a 723,15 K e 923,15 K (y-alumina) foram investigadas por meio da análise da influência da temperatura, tempo, massa de óleo e massa de adsorvente sobre a capacidade de adsorção. Um modelo cinético de segunda-ordem foi utilizado para a modelagem da capacidade de adsorção de ácidos graxos livres (AGL). Resultados de capacidade de AGL dos óleos brutos de palma em y-alumina AG.450 a 328,15 K e andiroba em y-alumina AG.650 a 323,15 K, obtidos de experimentos de adsorção consecutiva, foram modelados por meio de isotermas de adsorção de Irving Langmuir e BET. O modelo de TAN & LIOU (1989) foi utilizado para a modelagem da cinética de dessorção do óleo de palma em y-alumina AG.650 e do óleo de andiroba em y-alumina AG.450, utilizando-se dióxido de carbono supercrítico como solvente, avaliando-se os rendimentos, erros, os coeficientes de correlação e os resíduos das massas dos óleos dessorvidas versus preditas pelo modelo.A influência das variáveis sobre a capacidade de adsorção, apresentaram correlação negativa (curva exponencial) para a variável massa de adsorvente. A influência da variável massa de óleo apresentou correlação positiva (comportamento linear), sendo a elevação da temperatura favorável ao processo. Os resultados totais de redução de AGL após três adsorções consecutivas do óleo de palma e quatro adsorções consecutivas do óleo de andiroba foram de 21,07 % e 40,29 %, respectivamente. A modelagem com a isoterma Langmuir para o óleo de palma apresentou alta capacidade de predição (R² = 0,9996), assim como para o óleo de andiroba, onde o modelo de BET apresentou alto ajuste (R² = 0,9146). O modelo de Tan & Liou evidenciou alta capacidade de predição dos dados experimentais, R² mínimo de 0,9230 e resíduos da ordem de 10-1 gramas. Os rendimentos das dessorções do óleo de palma a partir da -alumina AG.650 de 20 MPa a 30 MPa e 323,15 K a 328,15 K, foram de 28,88 % a 34,563%, enquanto para o óleo de andiroba em y-alumina AG.450 de 15 MPa a 25 MPa e 323,15 K a 328,15 K, foram de 14,208 % a 27,972 %. Os resultados mostram que a elevação de pressão ou temperatura favorecem o processo de dessorção supercrítica.
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Estudo do processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma (Elaeis guineensis) com lama vermelha calcinada e alumina ativada em reatores de bancada e batelada
(Universidade Federal do Pará, 2015-05-29) LOURENÇO, Rafael Martins; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
No presente trabalho, visou-se estudar o processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma para a produção de biocombustíveis. No desenvolvimento desse estudo foram realizados craqueamentos nas Escalas de Bancada e Semipiloto. Inicialmente, foram realizados testes de craqueamento com catalisadores básicos (Lama Vermelha; Lama Vermelha Calcinada a 550ºC; Lama Vermelha Calcinada a 800ºC; Lama Vermelha Calcinada a 1000ºC; Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 20% e Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 30%) e ácido (Alumina não ativada) na Escala de Bancada utilizando como matéria-prima o óleo de palma. Antes dos catalisadores mencionados serem utilizados nos craqueamentos termocatalíticos, eles foram submetidos às seguintes análises: Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR); Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV); Difração de Raios-X (DRX) e B.E.T com o intuito de caracterizá-los. Os resultados obtidos na Escala de Bancada mostraram que os Produtos Craqueados Brutos (PCB’s) conseguidos nos craqueamentos termocatalíticos do óleo, utilizando como catalisadores 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC e 15% de AA com solução de NaOH a 20%, tiveram uma redução significativa nos seus Índices de Acidez (IA’s) quando comparados com os IA’s dos craqueamentos térmico e termocatalíticos realizados com os outros catalisadores. Na Escala Semipiloto foram desenvolvidos os craqueamentos termocatalíticos com os melhores resultados obtidos, na Escala de Bancada, entre as Lamas Vermelhas Calcinadas ou não em diferentes concentrações (15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC) e entre as Aluminas Ativadas ou não em concentrações diversas (15% de AA com solução de NaOH a 20%) em relação aos IA’s, além do craqueamento térmico que também foi reproduzido nessa escala. Parte dos produtos obtidos na Escala Semipiloto foi submetida à destilação em Escala de Bancada visando obter frações correspondentes às faixas: da gasolina, do querosene, do diesel leve e do diesel pesado. A análise de RMN de 13C, realizada sobre os dieseis dos craqueamentos térmico e termocatalítico com 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC comprovou que eles são formados basicamente por ácidos graxos de cadeias longas. Além disso, os GC-MS realizados na faixa de corte da gasolina (40ºC-175ºC) comprovaram que as três gasolinas analisadas apresentaram a formação de hidrocarbonetos parafínicos, olefínicos e naftênicos.
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Estudo geofísico para a caracterização geológica e hidrogeológica da subsuperfície rasa em área de deposição de rejeitos sólidos no município de Barcarena-PA
(Universidade Federal do Pará, 2002) NEVES, Ana Paula Vilas Boas; LUIZ, José Gouvêa; http://lattes.cnpq.br/8676530374310847
Este estudo foi realizado na Área de Depósito de Rejeitos Sólidos (ADRS) da ALBRAS (Alumínio Brasileiro S.A.), localizada no município de Barcarena, Estado do Pará. Os resultados alcançados permitiram estabelecer um padrão de caracterização da subsuperfície, a partir de medidas geofísicas, fornecendo informações sobre as camadas geológicas e sobre parâmetros hidrogeológicos, tais como direção e velocidade do fluxo subterrâneo. Na realização do trabalho foram utilizados três métodos geofísicos: os métodos elétricos (Potencial Espontâneo e Eletrorresitividade) e eletromagnético (Slingram). A distribuição dos potenciais medidos através do Método do Potencial Espontâneo indicaram o sentido do fluxo subterrâneo local. Durante o estudo, foi montado um experimento de infiltração de solução salina no solo e seu efeito foi monitorado através de imageamento elétrico. Esse experimento permitiu que se estimasse a velocidade e o sentido do fluxo subterrâneo local ao longo da linha de imageamento. Os modelos interpretativos obtidos através da inversão de dados de resistividade aparente obtidos em sondagens elétricas verticais apresentaram uma boa correlação com perfis de raios gama corridos em poços tubulares da área de estudo. Estas Sondagens Elétricas Verticais permitiram que se detalhasse as unidades litológicas rasas através da estimativa de seus valores de resistividade e espessura. A interpretação dos dados eletromagnéticos através da análise de perfis de medidas, sondagens eletromagnéticas e mapas de contornos permitiu identificar a presença de zonas mais condutivas (material argiloso) e zonas mais resistivas (material arenoso). Além disso, observou-se que o mapa de contornos para a freqüência de 14080 Hz apresentou uma boa correlação com o mapa de contornos do Potencial Espontâneo referente a mesma área.
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Interação CFD-DEM em fluidização: aplicação para o setor mineral
(Universidade Federal do Pará, 2013) CASTELO BRANCO JÚNIOR, Alan Mota; VAZ, Jerson Rogério Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/1623983294183975; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
A fluidização de partículas é amplamente utilizada na indústria, principalmente devido às altas taxas de transferência de calor e massa entre as fases. O acoplamento entre a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD – Computational Fluid Dynamics) e o Método dos Elementos Discretos (DEM – Discrete Element Method) tem se tornado atrativo para a simulação de fluidização, já que nesse caso o movimento das partículas é analisado de forma mais direta do que em outros tipos de abordagens. O grande problema do acoplamento CFD-DEM é a alta exigência computacional para rastrear todas as partículas do sistema, o que leva ao uso de estratégias de redução do tempo de simulação que em caso de utilização incorreta podem comprometer os resultados. O presente trabalho trata da aplicação do acoplamento CFD-DEM na análise de fluidização de alumina, que é um problema importante para o setor mineral. Foram analisados diversos parâmetros capazes de influenciar os resultados e o tempo de simulação como os passos de tempo, os modelos de arrasto, a distribuição granulométrica das partículas, a constante de rigidez, a utilização de partículas representativas com tamanho maior que o das partículas reais, etc. O modelo de força de interação DEM utilizado foi o modelo de mola e amortecedor lineares (LSD – Linear Spring Dashpot). Todas as simulações foram realizadas com o software ANSYS FLUENT 14.5 e os resultados obtidos foram comparados com dados experimentais e da literatura. Tais resultados permitiram comprovar a capacidade do modelo linear LSD em predizer o comportamento global de leitos de alumina e reduzir o tempo de simulação, desde que os parâmetros do modelo sejam definidos de forma adequada.
Acesso aberto (Open Access)
Preparation of refractory calcium aluminate cement using the sonochemical process
(2013-08) LOURENÇO, Rafaela Roberta; ANGÉLICA, Rômulo Simões; RODRIGUES, José de Anchieta