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Absorção de gases da queima de combustíveis fósseis em torre de recheio estruturado utilizando lama vermelha
(Universidade Federal do Pará, 2013-03-11) SANTOS, Iara Ferreira; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; SOUZA, Célio Augusto Gomes de; http://lattes.cnpq.br/0800747860976046
A produção de alumina pelo processo Bayer produz de 1 a 3 toneladas de resíduo por tonelada de alumínio. Esse resíduo é denominado lama vermelha, composto de minerais não solúveis em hidróxido de sódio concentrado, como hematita e outros óxidos férreos, quartzo e óxidos de titânio. A lama vermelha possui em sua composição variados teores de NaOH, dependendo especificamente da planta industrial utilizada. A proposta desse trabalho é avaliar o processo de absorção de gases provenientes de uma caldeira em contracorrente com uma suspensão de lama vermelha a 27%, em torre spray e em torre de recheio estruturado. Foram realizados experimentos variando-se o tipo de torre de absorção, temperatura da fase líquida e teor de sólidos na fase líquida para avaliar a redução do teor dos gases de combustão na saída da torre de absorção e a variação do pH de acordo com o tempo de operação, para que fosse possível identificar o tempo necessário para que ocorra a neutralização da lama vermelha, bem como a redução no teor de dióxido de carbono, para isso foram realizadas medições dos teores de gases na entrada e na saída da torre de recheio estruturado, bem como medições de temperatura e pH. A absorção de CO2 presente no gás de combustão pela suspensão de lama vermelha se dá pelo processo da carbonatação, no qual o gás reage com o NaOH presente na lama vermelha, sendo a água o catalisador. Os resultados obtidos após os experimentos foram satisfatórios, e concluiu-se que o processo realizado nas torres de absorção é eficiente para a diminuição do pH da lama vermelha e a redução do teor de CO2 liberado para a atmosfera, promovendo um ganho duplo para o meio ambiente.
Acesso aberto (Open Access)
Absorção do dióxido de carbono por resíduo de bauxita em torres de absorção
(Universidade Federal do Pará, 2013-03-04) BOTELHO, Fernando Aracati; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
Um dos problemas ambientais mais discutidos atualmente no cenário mundial são o aquecimento global e suas implicações. Apesar de o efeito estufa ser um fenômeno natural, o aumento nas emissões de gases como o CO2 proveniente do processo de combustão, pode favorecer o seu agravamento. Seguindo essa vertente, existe o interesse na realização de pesquisas para minimizar a liberação deste gás na atmosfera. Este trabalho, tem por finalidade estudar o processo de absorção do dióxido de carbono pela fase aquosa do resíduo de bauxita (soda e íons dissolvidos em solução) em torre de aspersão e em torre de selas randômicas (ambas em escala piloto), bem como verificar a alteração do pH nesse processo de absorção para ambas as torres. Avaliar a alteração do pH e a capacidade de absorção do CO2, considerando as seguintes variáveis: O tipo de torre de absorção, o uso do sobrenadante como meio absorvente e o uso da suspensão aquecida por resistências. Os resultados mostraram que a suspensão do resíduo de bauxita absorveu quantidade significativa de CO2, tanto na torre de aspersão quanto na torre de selas. A taxa de absorção média ficou em torno de 8,42% para a torre de aspersão e 9,34% para a torre de selas. A capacidade de carbonatação da suspensão à 27%-p ficou em torno de 33,3 Kg CO2 por tonelada de resíduo e houve uma redução substancial da alcalinidade do resíduo através da reação com os efluentes gasosos, com uma diminuição média de 4,0 e 3,5 unidades de pH para a torre de selas e de aspersão respectivamente.
Acesso aberto (Open Access)
Adsorção de lixiviado em carvão de caroço de açaí (Euterpe Olerácea)
(Universidade Federal do Pará, 2019-05-23) LESSA, Luana Cristina Pedreira; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; ALMEIDA, Hélio da Silva; http://lattes.cnpq.br/0071472719215354
Neste estudo investigou-se a adsorção de lixiviado em papel de filtro com adsorvente em pó (carvão de açaí e lama vermelha) e a adsorção de lixiviado previamente filtrado e posteriormente adsorvido em coluna de adsorção com leito fixo granular (carvão de açaí). O carvão utilizado é de origem vegetal gerado via processo de craqueamento termo-catalítico de caroço de açaí (Euterpe Olerácea), impregnado com hidróxido de sódio 2 mol.L-1 (NaOH). Os caroços de açaí foram coletados de estabelecimentos comerciais localizados no bairro do Guamá no município de Belém-PA. O lixiviado foi coletado no Central de Processamento e Tratamento de Resíduos Urbanos – CPTR em períodos considerando a sazonalidade da região. Obteve-se que para a caracterização físico-química do lixiviado bruto a sazonalidade interfere nas concentrações do lixiviado. Os valores médios da relação de DBO5/DQO indicam que o lixiviado possui elementos recalcitrantes e com característica de baixa biodegradabilidade. Com o emprego da lama vermelha nos ensaios preliminares de adsorção concluiu-se que é um passivo ambiental a ser considerado para tratamento de lixiviado por adsorção, uma vez que reduziu a concentração de sólidos totais. Nos ensaios preliminares de adsorção realizados em batelada em série e nos ensaios de adsorção em coluna também em série ocorreram a lixiviação de carvão de açaí no efluente a ser adsorvido, aumentando assim a concentração de sólidos totais no efluente final. Após ensaios de adsorção em coluna de adsorção houve aumento nos valores de pH, alcalinidade e sólidos totais, entretanto, ocorreu a redução das concentrações de DQO e cloreto. Os gráficos de carta de controle, para a variação da concentração de DQO ao longo do tempo, mostraram que os processos de adsorção se mantiveram sob o controle segundo o método. A adsorção à massa de 1000 g de lixiviado filtrado apresentou o melhor percentual de eficiência de remoção para DQO, com 75%. O modelo de isoterma de adsorção que foi melhor ajustado aos dados experimentais após linearização foi o modelo de Freundlich, com R2 de 0,9985. Entretanto, por esse modelo a isoterma de adsorção foi considerada como desfavorável, ou seja, a altas concentrações de soluto o carvão não realiza adsorção favorável. Os resultados obtidos denotam viabilidade técnica de tratamento de lixiviado mediante o emprego do carvão de açaí impregnado com NaOH a 2 mol.L-1 e lama vermelha bruta.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização das propriedades de fluxo da lama vermelha para fins de dimensionamento de silos: aplicação para tremonhas cônicas
(Universidade Federal do Pará, 2013-10-07) LOBATO, Júlio César Mendes; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
Um dos fatores que afetam o fluxo de produtos sólidos em silos é o teor de umidade, o qual se destaca por favorecer a formação de arcos coesivos. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho focou a determinação das propriedades de fluxo do produto lama vermelha e sua classificação quanto à sua escoabilidade em função da variação do teor de umidade. Tendo os teores de umidade influência no escoamento em tremonhas cônicas revestidas de chapas metálicas lisas e UHMW (Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular). Nesse intuito se utilizou o aparelho de cisalhamento direto “Jenike Shear Cell”, juntamente com três superfícies (acrílico, metálica e de UHMW) de parede. Para determinar o fator de fluxo da tremonha e o ângulo de inclinação com a horizontal, recorreu-se a metodologia gráfica proposta por Jenike para fluxo mássico. E na determinação do diâmetro mínimo da moega, aplicaram-se as equações propostas por Jenike e Enstad. Verificou-se que a lama vermelha é coesiva e possui fluxo do tipo difícil, com pouca variação para os teores de umidades estudados. A rugosidade das paredes testadas teve uma suave influência na inclinação da tremonha. Enquanto os resultados do diâmetro da moega sofreram variação em relação aos níveis de umidade analisados para a lama vermelha. A partir das observações feitas para o escoamento no silo modelo de acrílico se verificou que a medida que se eleva o teor de umidade mais difícil se torna o fluxo do produto lama vermelha.
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Caracterização mineralogica do agregado obtido a partir da lama vermelha do processo bayer
(Universidade Federal do Pará, 2014-12-27) REIS, André Wilson da Cruz; NEVES, Roberto de Freitas; http://lattes.cnpq.br/9559386620588673; MARTELLI, Marlice Cruz; http://lattes.cnpq.br/1213009262936026
As atividades industriais cada vez mais geram uma grande quantidade de resíduos e subprodutos, sendo armazenados no meio ambiente, apresentando características físico-químicas que podem na maioria das vezes serem reutilizadas. A lama vermelha, resíduo do processo Bayer, vem sendo estudada para o uso na produção de agregados sintéticos, que tem como finalidade substituir os agregados naturais utilizados na construção civil. Este trabalho estuda as características físico-químicas e mineralógicas dos agregados sintetizados a partir da mistura da lama vermelha, argila, areia e carvão vegetal em 4 composições, variando as quantidades de lama vermelha e argila. As matérias primas foram pré-tratadas e analisadas por fluorescência de Raios-X, difração de Raios-X, Análise térmica e granulométrica. As amostras foram calcinadas a 1200ºC por 4 horas. Em seguida submetidas a análises por difratometria de Raios-X, fluorescência de Raios-X, análise térmica diferencial e microscopia eletrônica de varredura para caracterização e testes físicos. Para o estudo da observação de mullita no agregado sintético foram confeccionados corpos de prova embutidos em resina e adição de HF a 5% por 3 e 4 minutos. O material após a sinterização apresentou, massa especifica aparente média abaixo de 2 g\cm3, fases cristalinas principais por DRX quartzo e hematita e pode ser observada a presença de mullita a partir do tratamento com HF.
Acesso aberto (Open Access)
Concreto com utilização de agregado graúdo sintético produzido a partir da lama vermelha: estudos de dosagem, propriedades e microestrutura
(Universidade Federal do Pará, 2013-08-13) ROSÁRIO, Kátia Alrelhia do; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
Atualmente questões relacionadas à sustentabilidade tem ganhado destaque no cenário mundial nos mais variados setores da sociedade. Diversos pesquisadores (LIMA, 2006; HILDEBRANDO, 1998; SOUZA, J., 2010; ROSSI, 2009, etc.) têm tentado propor uma interação entre a indústria da construção civil e aquelas que desenvolvem atividades de beneficiamento e produção mineral, como por exemplo, as de beneficiamento de bauxita. Neste contexto, encontrar uma viabilidade para o aproveitamento de um resíduo gerado em grandes quantidades e sem nenhuma utilidade seria contribuir com a preservação do meio ambiente, na medida em que se reduziria o consumo de recursos provenientes de fontes naturais e aumentaria a oferta de insumos no mercado da construção. Neste trabalho será abordada a viabilidade de produção de um concreto, que apresente características que o torne próprio ao uso como insumo na indústria da construção civil, por meio da utilização de um agregado sintético obtido a partir da lama vermelha (resíduo do beneficiamento da bauxita). De acordo com o programa experimental executado, os agregados, bem como, os concretos produzidos tiveram suas propriedades analisadas, objetivando estudar o processo de produção e dosagem respectivamente. Nos agregados foram realizadas análises de: porosidade aparente, absorção de água, massa específica aparente e abrasão Los Angeles e nos concretos, trabalhabilidade, massa específica no estado fresco e no endurecido, resistência à compressão axial, resistência à tração por compressão diametral, tração na flexão, absorção de água e módulo de elasticidade. Ressalta-se que foi dada significativa importância à zona de transição pasta/agregado, por meio de análise da microestrutura dos concretos produzidos. Análise esta realizada por meio dos ensaios de: Porosimetria por Intrusão de Mercúrio (PIM) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados das análises dos agregados sintéticos e dos concretos produzidos apresentaram resultados satisfatórios, demonstrando que estes apresentam potencial para uso na indústria da construção civil.
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Desempenho estrutural de blocos, primas, mini-paredes e paredes de alvenaria estrutural confeccionadas com blocos cerâmicos produzidos a partir da mistura de lama vermelha com argila
(Universidade Federal do Pará, 2014-03-27) COSTA, Diogo Henrique Pereira e; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
Novas técnicas de aprimoramento de resíduos tem se tornado cada vez mais importante na construção civil, principalmente quando se trata da utilização de resíduos de outros segmentos industriais e na redução de matérias primas naturais. O objetivo deste estudo foi avaliar a utilização de um resíduo proveniente da produção da alumina metalúrgica conhecido como lama vermelha (LV), no desempenho estrutural de blocos, prismas, mini-paredes e paredes confeccionados com blocos cerâmicos, com seções transversais, reticulada e circular, produzidos a partir da mistura de LV e argila. Foram realizados ensaios experimentais correspondentes à caracterização dos materiais empregados e ensaios de resistência à compressão das unidades, blocos, prismas, mini-paredes e paredes. Todos os materiais e unidades cumpriram com os requisitos normalizados para sua correta utilização nos testes experimentais. Os resultados obtidos dos ensaios a compressão dos elementos demonstraram que os blocos confeccionados com a mistura de LV e argila atenderam aos parâmetros normativos e apresentaram resultados satisfatórios e superiores aos componentes confeccionados com blocos cerâmicos compostos com 100% de argila, empregados usualmente nas construções.
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Desenvolvimento de uma estrutura sanduíche de base polimérica, produzida com resíduos das indústrias de mineração e metalurgia, para aplicação como painel divisório de ambientes internos na construção civil
(Universidade Federal do Pará, 2016-07-05) MIRANDA, Rossana Martins; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
A pesquisa propôs o aproveitamento de resíduos sólidos da indústria regional de mineração e metalurgia do caulim e da bauxita em um compósito em estrutura sanduíche para aplicação como painel divisório de ambientes internos. A lâmina da estrutura sanduíche foi constituída de uma matriz de poliéster insaturada, tela dupla de juta, e 20% em massa do poliéster de resíduo de caulim e, o núcleo da estrutura, de poliuretano expansivo e lama vermelha (resíduo do processamento da bauxita para obtenção da alumina), em porcentagens 0% a 50% em massa da resina de PU (variando de 10 em 10%), totalizando 6 tratamentos diferentes. Os ensaios realizados foram os seguintes: de massa específica da lâmina da estrutura sanduíche (ASTM C271/271M – 11), de massa específica aparente (MEA) da estrutura sanduíche, de porosidade aparente (PA) da estrutura sanduíche, de tração na lâmina da estrutura (ASTM D5083-10), de tração transversal na estrutura sanduíche (ASTM C297/C297M - 04), de compressão longitudinal na estrutura sanduíche (ASTM C364/C364M–07), de compressão transversal na estrutura sanduíche (ASTM C365/C365M – 11a), de flexão por três pontos na estrutura sanduíche (ASTM D7250/D7250M – 06 e ASTM C393/C393M – 11), de impacto Charpy na estrutura sanduíche (ASTM D6110 – 10), de flamabilidade na lâmina e na estrutura sanduíche (UL 94 - 96) e de perda de transmissão sonora na estrutura sanduíche (ISO 140-3:1995 - E). Os resultados indicaram que a escolha de matrizes poliméricas foi apropriada para uma das características principais de uma estrutura sanduíche, que é a redução de peso, principalmente quanto à utilização da resina de poliuretano expansiva no núcleo. O incremento da lama vermelha não contribuiu para um aumento significativo da massa específica aparente da estrutura. O resíduo do caulim aumentou a resistência à tração na lâmina. O incremento da lama vermelha diminuiu as resistências à tração transversal, à flexão e ao impacto na estrutura. Quanto às compressões longitudinal e transversal na estrutura, o incremento na concentração de lama vermelha não influenciou nesses resultados, somente o acréscimo da lama vermelha diminuiu a resistência da estrutura sanduíche no primeiro ensaio e aumentou a resistência da mesma no segundo ensaio. A alta flamabilidade do PU foi retardada por ter sido enclausurado pelas lâminas de poliéster e resíduo de caulim, comprovando que esse resíduo apresenta propriedade de retardante de chama e quanto ao ensaio de perda de transmissão acústica, o incremento de lama vermelha aumentou a perda até a concentração de 20%, depois, ficou estabilizada em 25 dB (STC) até os 50% de lama. O material, como um todo, apresentou característica de uma estrutura sanduíche, com um núcleo de baixa massa específica, contribuindo para a redução de peso da estrutura e de lâminas de maiores resistências, que proporcionaram ao compósito a funcionalidade estrutural desejada de um painel divisório de ambientes internos.
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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)
Efeito da adição de lama vermelha como carga nas propriedades mecânicas de compósitos de poliéster insaturado reforçado com fibra natural de curauá (Ananas erectifolius)
(Universidade Federal do Pará, 2013-06-11) OLIVEIRA, Mauro Júnior Aires de; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968
Atualmente, devido à necessidade crescente de materiais de bom desempenho mecânico e devido questões ambientais, busca-se cada vez mais a substituição de fibras sintéticas usadas em compósitos (como a fibra de vidro) por fibras naturais. Uma fibra natural que já vem sendo utilizada pela indústria automobilística é a fibra de Curauá (Ananas erectifolius) e apresenta excelente resistência à tração. Na expectativa de melhorar certas propriedades dos compósitos e de reduzir a quantidade de resina, e desse modo o custo, busca-se também o uso de cargas incorporadas à matriz dos compósitos. Em trabalhos recentes têm-se estudado a lama vermelha (resíduo da indústria da bauxita) como carga devido sua alta disponibilidade e baixo custo, além de ser uma resíduo potencialmente perigoso para o ambiente. O objetivo desse trabalho foi analisar os efeitos da adição de lama vermelha em compósitos de poliéster reforçados com fibras naturais de Curauá (Ananas erectifolius). Os resultados mostraram que a utilização da lama vermelha como carga em proporções volumétricas maiores ou iguais a 20% e fibra de curauá em fração volumétrica de 5% provocou um efeito de reforço significativo.