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Estudo da reciclagem de cinza volante para produção de agregado sintético utilizando reator de leito fixo
(Universidade Federal do Pará, 2016-02-16) PEREIRA, Luiz Felipe Silva; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
A utilização de resíduos industriais a exemplo de cinza volante para reciclagem e reaproveitamento, tem sido intensificada nos últimos anos muito por suas características físico-químicas que podem resultar, após processamento, em um material com boa resistência mecânica podendo ser destinado a aplicação em diversas áreas como a construção civil. Este trabalho objetiva a obtenção de agregados sintéticos, após processo de sinterização em reator de leito fixo. Para a produção dos agregados confeccionaram-se pelotas em betoneira a partir de uma mistura de cinza volante, argila e carvão vegetal. Após o processo de sinterização foram medidas as propriedades cerâmicas do material tais quais: porosidade, densidade e absorção de água. Para a caracterização de fases e estruturas mineralógicas do material sinterizado, utilizou-se as técnicas de difração de raios-X e Microscopia eletrônica de varredura. Desta forma a contribuição desse trabalho está direcionada a redução de impactos ambientais, em razão da possibilidade que o material produzido tem em substituir agregados naturais.
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Estudo da reciclagem de lodo de eta na fabricação de agregado sintético em mistura com cinza volante de carvão mineral
(Universidade Federal do Pará, 2016-11-22) SILVA, Elzelis Muller da; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
Os resíduos (lodo) gerados nas Estações de Tratamento de Água (ETA) e as cinzas volantes provenientes da queima de carvão mineral em usinas termelétricas causam problemas pela quantidade e concentração de substâncias nocivas presentes nos mesmos. Dessa forma, este trabalho visou produzir agregados sintéticos utilizando lodo da ETA Bolonha (Belém/PA) e cinza volante avaliando sua viabilidade técnica e ambiental. A composição dos agregados sintéticos consistiu de uma elevada concentração desses resíduos em mistura com argila para a moldagem e sinterização às temperaturas de 1200 °C e 1250 °C. Foram realizadas análises físicas, mineralógicas e microestrutural dos agregados sintéticos. Dois concretos foram produzidos, um com agregado sintético, e outro referência. Nos concretos foram avaliadas as suas propriedades físicas e mecânicas no estado fresco e endurecido, e suas microestruturas. Para a caracterização dos resíduos dos concretos foram realizados ensaios de lixiviação e solubilização. Os agregados sintéticos foram classificados como agregados leves por apresentarem baixa massa especifica (< 2,0 g/cm3) de acordo com a NBR 7211 (ABNT, 2009). O concreto produzido com agregado sinterizado (AGS-02) à 1250 °C foi classificado como concreto leve não estrutural segundo as normas NBR 6118 (ABNT, 2014) e NBR 8953 (ABNT, 2015). Os resíduos dos concretos foram classificados como resíduos classe IIB, não perigoso e inerte pela NBR 10004 (ABNT, 2004) e dentro dos limites das Resoluções n° 20/1986 e 430/2011 do CONAMA, para os rios classe 2. Destaca-se que o agregado sintético atende as demandas da indústria da construção civil, reduz o consumo de matérias-primas e oferece uma alternativa à disposição final dos resíduos.
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Estudo da sinterização em reator vertical de leito fixo para produção de agregado sintético
(Universidade Federal do Pará, 2017-06) QUARESMA, Danielly da Silva; NEVES, Alacid do Socorro Siqueira; MELO, Alvino Oliveira; PEREIRA, Luiz Felipe Silva; BEZERRA, Pamela Tais Silva; MACÊDO, Emanuel Negrão; SOUZA, José Antônio da Silva
Os agregados sintéticos vêm sendo empregados na construção civil como uma medida para redução do extrativismo mineral. Dentro desse contexto, a reciclagem de resíduos industriais configura hoje a base da maioria dos processos de redução da exploração dos recursos minerais. Neste trabalho estudou-se a sinterização em reator vertical de leito fixo para produção de agregado sintético, a partir de 20% de pelotas e 80% de carvão vegetal. As pelotas foram confeccionadas a partir de uma mistura contendo argila, carvão vegetal e cinza volante. Realizaram-se dois experimentos variando a velocidade de sucção do ar. O material produzido foi analisado por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, medidas de suas propriedades cerâmicas e classificação quanto à sua granulometria. As análises dos resultados demonstraram que as reações de estado sólido, durante o processo de sinterização, foram eficientes e que o agregado produzido foi classificado como leve e graúdo. O processo se mostrou interessante para a sinterização de agregados, podendo ser controlado pela composição, granulometria, gradiente de temperatura e fluxo gasoso.
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Estudo da sinterização em reator vertical de leito fixo: desenvolvimento de processo para produção de agregado sintético a partir de cinza volante e biomassa
(Universidade Federal do Pará, 2016-05-19) QUARESMA, Danielly da Silva; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505
Os agregados sintéticos vêm sendo empregados na construção civil como uma medida para redução do extrativismo mineral. Dentro desse contexto, a reciclagem de resíduos industriais configurasse hoje como a base da maioria dos processos de redução da exploração dos recursos minerais. Este trabalho apresenta a formulação de um processo de caráter ambiental e autossustentável do ponto de vista energético, parâmetros para desenvolver um processo para produção de agregado sintético a partir de cinza volante e biomassa, em reator de leito fixo. Dessa forma, para a produção do agregado foram confeccionadas pelotas com uma mistura de argila, cinza volante e carvão vegetal em proporções fixas. Preencheu-se o reator com 20% de pelotas (6,35 mm > pelota ≥ 4 mm) e 80% de carvão vegetal (3,36 mm > carvão ≥ 1,70 mm) classificados para promover a eficiência das reações de combustão e consequente processo de sinterização em diferentes velocidades de ar (Darcy a 20 ºC) de 0,0059 m.s-1 (1º Experimento), 0,0098 m.s-1 (2º Experimento) e 0,017 m.s-1 (3º Experimento). Por meio de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura foi identificada a presença de mulita no agregado sintético. Este material é caracterizado como agregado leve, de acordo com as normas vigentes. Com os agregados sintéticos fabricou-se concretos leves, segundo a norma estabelecida, sem função estrutural na construção civil, mas com aplicações de resistência moderada, podendo ser utilizados em contrapiso. O processo se mostrou interessante para a sinterização de agregados com boa aderência à matriz de cimento, podendo ser facilmente controlado pela composição, granulometria, gradiente de temperatura e fluxo gasoso, reduzindo os impactos ambientais, à medida que o material produzido implica na não extração de agregados naturais.
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Estudo de parâmetros físicoquímicos para a produção de argamassas utilizando resíduos industriais e da construção civil
(Universidade Federal do Pará, 2014-02-26) FERREIRA, Keylla Castro; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
As argamassas podem ser consideradas como a mistura de aglomerantes e agregados com água, possuindo capacidade de endurecimento e aderência. Como alternativa, é proposto produção de argamassas utilizando como agregado miúdo resíduos de construção civil (RCC), rico em silicoaluminatos, gerado nas obras de demolições e reformas, e cinza volante (CV) como material pozolânico, obtida a partir da combustão do carvão mineral em caldeiras de leitos fluidizados, em substituição parcial ao cimento Portland. Neste contexto, o resíduo de construção civil foi beneficiado e caracterizado pelas análises de espectrofotometria de raios-X e difração de raios-X, a cinza volante foi caracterizada pela análise granulométrica e espectrofotometria de raios-X. Para produção das argamassas formularam-se composições de RCC nas proporções de 95, 90, 85, 80, 75 e 70%; CV de 0, 5, 10, 15, 20 e 25% e 5% de cimento Portland CP II Z 32, sendo que em cada composição do traço de argamassa foi adicionado 0,8% em volume de água e para o ensaio reológico utilizou-se as mesmas proporções de resíduos (RCC e CV) com 35% em volume de água. Após a cura de 28 dias os corpos de prova foram submetidos a ensaios físicos de absorção, porosidade e massa específica aparente; ensaio mecânico de resistência à compressão e análise de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, cujos resultados obtidos mostraram-se ser viável a utilização da cinza volante e RCC na construção civil, na produção de argamassas.
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Influência de aditivo polimérico no comportamento mecânico e reológico das argamassas produzidas com rejeitos industriais
(Universidade Federal do Pará, 2015-05-12) SILVA, André Luis Mileo Ferraioli; FELIPE, Augusta Maria Paulain Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8871741271063047; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
As argamassas são consideradas como um sistema particulado em suspensão com agregado miúdo, aglomerante, água e aditivo polimérico constituinte orgânico. Fatores como granulometria, teor de cimento, cinza e aditivo em sua composição influenciam nas propriedades da argamassa tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. Foi realizado o estudo reológico e de ensaio mecânico em argamassa elaborada para assentamento e revestimentos pela incorporação do aproveitamento de rejeito da construção civil (RCC) como agregado miúdo e cinza volante resíduo mineral proveniente da combustão das caldeiras da empresa HYDRO ALUNORTE. O presente trabalho visa desenvolver uma argamassa modificada por polimero que possua como aglomerante Cimento Portland CPII E-32RS e cinza volante e como agregado miúdo areia e RCC aditivada por poliacetato de vinila (PVA). Foi realizado o estudo da influência do cimento, da cinza, da granulométrica dos agregados e do uso de aditivo polimérico PVA nas propriedades da argamassa. Os materiais foram submetidos à caracterização física e química através de análise granulométrica, fluorescência de raio-x e FTIR. Na elaboração dos corpos de provas foi realizado o estudo de 6 traços com 5% em massa de cimento e 3 traços com 10% em massa de cimento, ambos com diferentes teores de cinza, areia, RCC e mantendo quantidade de cimento portland constante. Ainda foi avaliado a comparação das propriedades mecânicas e reológicas dos traços com e sem PVA. Os traços no estado fresco foram submetidos a ensaio reológico. Após 28 dias de cura os corpos de prova dos traços já no estado endurecido foram submetidos a ensaios de resistência mecânica a compressão, massa especifica, absorção aparente e porosidade aparente. A pesquisa demonstrou que o emprego de aditivo polimérico a base de PVA melhorou as propriedades mecânicas da argamassa elaborada com rejeitos industriais além de garantir comportamento reológico satisfatório para possível aplicação da mesma na construção civil.
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Influência do teor de cinza volante na reologia de argamassa de assentamento: fabricado com reciclagem de resíduos
(Universidade Federal do Pará, 2014-02-05) CARDOSO, Dilson Nazareno Pereira; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; FELIPE, Augusta Maria Paulain Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8871741271063047
As argamassas podem ser consideradas como um conjunto de partículas sólidas em suspensão (agregado miúdo), aglomerantes e água (pasta de cimento). Sendo assim, seu comportamento reológico durante a cura pode ser influenciado por fatores como a granulometria, composição e teor de água incorporado. Este trabalho estudou as características reológicas de seis composições de argamassas, em função do teor de cinza volante, como material de atividade pozolânica, em substituição parcial do cimento. A argamassa estudada utilizou como base agregado o resíduo da construção civil (RCC), devidamente caracterizado por difratometria e fluorescência de raios-X. Formularam-se composições de argamassas para os ensaios reológicos com adição de resíduo de construção civil (RCC) nas proporções de 95, 90, 85, 80, 75 e 70%; cinzas volantes (CV) 0, 5, 10, 15, 20 e 25% e 5% de Cimento Portland Comum (CP II- E 32), sendo que em cada amostra foi incorporado 35% de água. Utilizou-se o viscosímetro modelo VT 550, com sensor tipo cilindros coaxiais SV1 – Haake a temperatura de 28ºC. Para avaliar o tempo de cura do material programou-se uma taxa de cisalhamento constante 53,4 s-1 em 1h e 45min, sendo avaliado o torque em intervalos de 15min. Para a elaboração das curvas de fluxo e curvas de histerese, utilizou-se a taxa de cisalhamento entre 0 e 600 s-1 no intervalo de tempo de 120s. Os resultados mostraram que a incorporação de cinza volante foi o principal fator para aumento do torque no tempo de cura das argamassas e mudança do comportamento de reópetico para tixotrópico, nos traços analisados. Os dados experimentais das formulações propostas ajustaram-se ao modelo reológico de Herschel-Bulkley.
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Produção de zeólita a partir de cinza volante de carvão mineral para adsorção de metais em chorume gerado no lixão/aterro controlado na Região Amazônica
(Universidade Federal do Pará, 2022-01-28) DIAS, Lianne Maria Magalhães; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
A geração de resíduos sólidos tem se tornado um grande desafio para a preservação do meio ambiente devido ao estilo de vida adotado pela sociedade moderna que busca a praticidade e imediatismo, com isso novos produtos são lançados diariamente no mercado consumidor acarretando maior geração de resíduos. A decomposição desses resíduos de diversas origens gera um líquido escuro denominado de chorume, que apresenta altas concentrações de compostos orgânicos e inorgânicos. Este estudo teve como principal objetivo o aproveitamento de cinza volante, rejeito produzido em usina termoelétrica para geração de energia, como matéria prima na produção de síntese de zeólitas para ser aplicada como adsorvente de baixo custo para na remoção dos metais potencialmente tóxicos cobre, zinco, cádmio e cromo, que estão presentes no chorume do Aterro do Aurá. Foram determinadas as concentrações de Cd, Cu, Cr, Mn, Ni, Pb e Zn em amostras de solo e chorume gerado na área de deposição de resíduos sólidos na Região Metropolitana de Belém no estado do Pará, no período de um ano abrangendo os dois períodos sazonais característicos na região amazônica de mais e menos chuvoso. As concentrações dos metais potencialmente tóxicos nas amostras de solo e chorume coletadas no aterro do Aurá foram analisadas no Laboratório de Toxicologia do Instituto Evandro Chagas (IEC) utilizando a técnica de Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Induzido (ICP OES). As zeólitas sintetizadas foram caracterizadas por diferentes técnicas, tais como, espectrometria de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. A eficiência do tratamento por adsorção utilizando material zeolítico como adsorvente de metais potencialmente tóxicos apresentou capacidade de remoção em torno 90 %, indicando elevado potencial para ser aplicado como adsorvente em aterro sanitário e diversas áreas.
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Sinterização de pelotas de argila, carvão vegetal e cinza volante de caldeira em uma célula de combustão de leito fixo: análise da propagação da frente de reação de combustão no leito
(Universidade Federal do Pará, 2016-05-20) MELO, Alvino Oliveira; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505; MARTINS, Marcio Ferreira
Uma das grandes preocupações da humanidade atualmente gira em torno da preservação do meio ambiente, buscando-se, constantemente, por meio de estudos e pesquisas, alternativas que encontre um equilíbrio de convivência entre o homem e a natureza. Normalmente, as indústrias em geral, produzem resíduos, na sua maioria tóxicos, que prejudicam o meio ambiente, o homem e demais diversidades de vidas nele inseridas. Levando-se em consideração o contexto exposto acima, este trabalho faz um estudo de evolução da temperatura de combustão de uma mistura, em proporções previamente definidas, da cinza volante de caldeira proveniente de indústrias localizadas no Estado do Pará, argila proveniente das margens do Rio Guamá e carvão vegetal adquirido na região metropolitana de Belém-Pa. Os experimentos foram realizados em um reator de combustão, adquirido pelo Programa de Pós - Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia com a finalidade de avaliar-se o perfil de temperaturas de cada experimento durante o processo de combustão e se os valores dessas temperaturas seriam suficiente para desencadear o processo de sinterização das pelotas. Para realização dos experimentos, parâmetros como a velocidade de entrada do fluido (ar), diâmetros das pelotas (mistura de cinza volante, carvão vegetal, e argila moídos) e a granulometria do carvão vegetal cominuído, utilizado como combustível sólido, foram variados para cada experimento. O histórico de temperaturas foram registrados por um instrumento de aquisição de dados identificado como Paperless Recorder - PHL, e posteriormente plotados para análises. Foram obtidas temperaturas variando em uma faixa de 800 ºC a 1200 ºC que são valores suficientes para desencadear o processo de sinterização das pelotas. Os dados gerados pelo reator de combustão foram registados pelo "Paperless Recorder - PHL" e comparados com os resultados obtidos numéricamente.
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Síntese de zeólitas a partir de cinza volante de caldeiras: caracterização física, química e mineralógica
(2012-03) ROCHA JUNIOR, Carlos Augusto Ferreira da; SANTOS, Suzianny Cristina Arimatéa; SOUZA, Célio Augusto Gomes de; ANGÉLICA, Rômulo Simões; NEVES, Roberto de Freitas
Ao longo dos anos o desenvolvimento industrial trouxe uma crescente geração de resíduos, que são potenciais problemas ambientais. Estudos das características destes materiais, bem como o desenvolvimento de técnicas para sua utilização se tornam imprescindíveis para a preservação do meio ambiente. Assim este trabalho objetiva a caracterização e utilização de cinza volante proveniente da queima de carvão mineral em caldeiras, assim como o uso de microssílica, utilizada para alterar a relação molar Si/Al da mistura cinza/microssílica na síntese de zeólitas. Para a caracterização da cinza foram utilizados métodos de análise química, física e mineralógica como: difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, análise granulométrica, análise térmica diferencial e termogravimétrica. Os ensaios de síntese foram feitos a 60, 100, 150 e 190 °C, com razão molar de Na2O/Al2O3 igual a 5 e Si/Al variando de 2,12 a 15, e tempo de reação 24 h. Os resultados da caracterização da cinza mostram potencial utilização deste como matéria-prima para a síntese de zeólitas, pois apresenta ~ 50% de SiO2 e Al2O3, fases mineralógicas bem definidas, baixo teor de umidade, baixa granulometria (d90 < 10 µm), entre outros. Análises de difração de raios X dos produtos das sínteses mostraram a formação de alguns tipos de zeólitas, como analcima, phillipsita, sodalita, zeolita P e tobermorita. Deste modo, a mistura cinza e microssílica nestas condições reacionais mostram-se matérias-primas promissoras para a síntese de zeólitas.
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Síntese hidrotérmica de zeólitas a partir de cinza volante de carvão mineral: aplicação na adsorção de íon amônio
(Universidade Federal do Pará, 2018-10) MAUES, Tamiris Cristina de Lima; ROCHA JUNIOR, Carlos Augusto Ferreira da; SOUZA, José Antônio da Silva
A cinza volante é o principal resíduo industrial do uso de carvão mineral na geração de vapor e energia. No Brasil, são produzidas 1,4 milhão toneladas ao ano. Essas cinzas podem ser convertidas em produtos zeolíticos por tratamento hidrotérmico alcalino. Este trabalho teve como objetivo principal realizar essa conversão hidrotérmica, a fim de obter unicamente fases cristalinas zeolíticas para a adsorção de íon amônio. Realizaram-se diversas sínteses alterando o método utilizado (clássico ou de duas fases), o tempo de reação (24 ou 30 h) e a massa de NaOH. A caracterização dos produtos e da cinza (in natura e calcinada) foi realizada por difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura e, em alguns casos, análises térmica diferencial e gravimétrica (ATD-TG). Os resultados demonstraram que é possível sintetizar as zeólitas hidroxissodalita e cancrinita a partir da cinza estudada. O produto obtido pelo método de duas etapas foi utilizado na adsorção de íon amônio em solução, sendo, neste processo, o modelo isotérmico de Sips o mais adequado; alcançando um valor de capacidade máxima de adsorção de 2,71 mg.g-1.