ALBERT

Beschreibung: Apesar da hidratação da magnésia constituir uma dificuldade para o seu uso em concretos refratários, trabalhos recentes indicam que o controle da expansão volumétrica associada a esta reação pode ser utilizado para promover o desenvolvimento de resistência mecânica em concretos sem cimento, resultando em um ligante a base de magnésia. Considerando este aspecto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial do MgO e da combinação MgO-SiO2 como agentes ligantes para concretos refratários. Com este propósito utilizou-se três fontes de MgO distintas, um sínter de magnésia e duas magnésias cáusticas. Para o sistema MgO-SiO2, teores distintos de microssílica (1 %-p, 2 %-p e 4%-p) foram adicionados aos concretos a fim de evitar os danos causados pela hidratação da magnésia. Os resultados obtidos destacam que para o sínter de MgO, calcinado acima de 1500 °C, a baixa razão CaO/SiO2 é um dos pré-requisitos para a redução dos efeitos deletérios associados à hidratação. Para as magnésias cáusticas (calcinadas abaixo de 1200 °C) o teor de SiO2 e CaO livre são fundamentais para determinar o efeito ligante e a integridade física final do produto. Além disto, a adição de microssílica apresentou-se como um mecanismo eficiente para controlar a hidratação de diferentes fontes de MgO, entretanto, teores elevados de microssílica podem resultar em uma redução acentuada da fluidez. Due to its hydration, the use of fine magnesia in refractory castables is a key concern. Nevertheless, recent studies pointed out that the volume expansion associated with this reaction can be used to develop strength in cement-free castables, resulting in magnesia based binder. Considering this aspect, the objective of the present work was to evaluate the potential of MgO and MgO-SiO2 as binders for refractory castables. With this purpose, three different sources of magnesia were used, one dead-burned and two caustic ones. For the MgO-SiO2 system different amounts of fumed silica (1wt.%, 2wt.% and 4wt.%) were added to the castable compositions in order to avoid the damages caused by magnesia hydration. The results attained pointed out that for the sinter calcined above 1500 °C, the low CaO/SiO2 ratio is one of the important issues to inhibit the deleterious effects associated to the hydration. For the caustic magnesia (calcined below 1200 °C) the free SiO2 and CaO contents are fundamental for the binding potential and final physical integrity of the product. Furthermore, the addition of fumed silica was presented as an efficient mechanism to control the hydration of different MgO sources; however, high levels of fumed silica can result in a marked castable flow reduction.

Beschreibung: Mineralogical transformations caused by firing are usually studied by XRD methods only semi-quantitatively. In this work the original mineral disappearance and the neo-mineralization were evaluated quantitatively. Furthermore an indirect non crystalline phase quantification was performed under 1100 ºC was also carried out using the quartz content as internal standard. This study specifically discusses the behavior of an Argentinean white calcareous earthenware commercial when subjected to traditional ceramic firing, besides the technological importance of this particular material, it acts as a model for other clay based ceramic materials. Materials were subjected to thermal treatments between 700 ºC and 1100 ºC. A preliminary sintering characterization was carried out by contraction and porosity evolution. Simultaneous thermogravimetric and differential thermal analysis (TG-DTA) was carried out to elucidate the actual temperature at which the chemical changes occur. Finally, a quantitative analysis based on the Rietveld refinement of the X-ray diffraction patterns was performed to characterize the crystalline phases present in both the clay and in the materials obtained after different thermal treatments. The actual chemical reactions are proposed. The phases identified after firing at traditional working temperature (1040 ºC) are quartz, plagioclase, and the Spinel type alumino-silicate, accompanied by the non-diffracting un-reacted metakaolin and some amount of amorphous glassy phase. At intermediate temperatures (900 ºC) the presence of gehlenite was also detected. The carbonates (calcite and dolomite) presence and decomposition were also evaluated and demonstrated to determine the sintering characteristics of this material. Transformações mineralógicas causadas por queima são estudadas pelo método semiquantitativo de difração de raios X. O desaparecimento do mineral original e o neomineral foram avaliados quantitativamente. Além disso, a quantificação de fase não cristalina foi alcançada acima de 1000 ºC, sendo usado quartzo como padrão. Este estudo descreve um calcário branco argentino comercial, o qual é submetido a uma queima cerâmica tradicional, com base na sua importância tecnológica, ele atua como modelo para outras argilas com base cerâmica. Os materiais foram submetidos a tratamento térmico entre 700 ºC e 1000 ºC. Uma caracterização preliminar da sinterização foi avaliar a evolução da retração e da porosidade. Análise simultânea termogravimétrica e térmica diferencial foi realizada para determinar as temperaturas em que ocorrem mudanças químicas. Finalmente, foi feita uma analise quantitativa com base no refinamento Rietveld dos padrões de difração de raios X, para caracterizar as fases cristalinas na argila e nos materiais obtidos após os tratamentos térmicos. As reações químicas que ocorrem são propostas. As fases identificadas após a queima na temperatura tradicional de trabalho (1040 ºC) são quartzo, plagioclásio, e o espinélio tipo aluminio-silicato, juntamente com metacaulim não detetado e algum teor de fase vítrea. Foi também determinada gehlenita em temperaturas intermediarias (900 ºC). A presença e a decomposição de carbonatos (calcita e dolomita) foram também avaliadas e demonstrada sua atuação nas características da sinterização.

Beschreibung: A perovskita CaCu3Ti4O12 foi consolidada pela técnica se sinterização assistida por campo elétrico. Foi investigada a influência do tempo e da temperatura de sinterização na estrutura cristalina, na microestrutura e nas propriedades dielétricas da cerâmica policristalina. As amostras foram sinterizadas entre 750 e 930 °C, por tempos de 1 a 8 min. Os pós foram calcinados a 900 °C durante 18 h. As pastilhas foram caracterizadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e por espectroscopia de impedância. O padrão da difração de raios X apresenta a estrutura do tipo perovskita e o parâmetro de rede calculado é de 7,40 Å. A densidade hidrostática aumenta com o aumento do tempo e da temperatura de sinterização. A observação das imagens do microscópio eletrônico de varredura revelam uma microestrutura heterogênea para todas as amostras. As perdas dielétricas são inferiores aos valores apresentados por outras técnicas de consolidação. A permissividade dielétrica é aproximadamente 10³ a 1 kHz. O aumento do tempo e da temperatura de sinterização torna as amostras friáveis. Polycrystalline CaCu3Ti4O12 ceramics were prepared by the field-assisted sintering technique. The effects of the dwell time and temperature on structural, microstructural and dielectric properties of CaCu3Ti4O12 ceramics have been investigated. Powder mixtures were calcined at 900 ºC for 18 h before consolidation. The dwell temperatures and times range between 750 and 930 ºC and 1 to 8 min, respectively. Sintered pellets were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and impedance spectroscopy. X-ray diffraction patterns show evidences of a single-phase perovskite-type structure and the calculated lattice parameter is 7.40 Å. The hydrostatic density increases slightly with increasing dwell time and temperature. Scanning electron microscopy observations revealed a heterogeneous microstructure for all samples. The dielectric loss remains constant over a wide temperature range. The obtained permittivity is approximately 10³ at 1 kHz. The increase of the dwell temperature was found to produce a brittle ceramic.

Beschreibung: O presente estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de adsorção do corante azul de metileno em soluções aquosas em caulinita natural proveniente da região de Bom Jardim de Goiás, GO e na sua forma intercalada com o composto orgânico acetato de potássio. As amostras natural e intercalada foram caracterizadas por difração e fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura e infravermelho. O processo de intercalação resultou em um aumento do espaçamento basal (d001) na estrutura do argilomineral, que pode ser verificado pela difração de raios X. A habilidade das amostras para remover o corante azul de metileno de soluções aquosas foi investigada através do método de batelada, cujos dados foram calculados pelo método não-linear através dos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips. O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Sips, para ambas as amostras. Para o estudo cinético três modelos foram testados, pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e Avrami. Para ambas as amostras o modelo de Avrami foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. A capacidade máxima de adsorção atingida pela amostra intercalada foi de 79,34 mg.g-1 e para natural foi de 72,14 mg.g-1. Estes valores mostram que as amostras de caulinita natural e intercalada podem ser consideradas como bons adsorventes, na remoção do corante azul de metileno em meios aquosos. The present study aimed to evaluate the adsorption capacity of methylene blue dye in aqueous solutions by natural kaolinite from the region of Bom Jardim de Goiás, GO, Brazil, and its form intercalated with the organic compound potassium acetate. The natural sample and intercalated were characterized by diffraction and X-ray fluorescence, scanning electron microscopy and infrared. The intercalation process resulted in an increase in the basal spacing (d001) in the clay mineral structure, which may be verified by X-ray diffraction. The capacity of samples to remove methylene blue from aqueous solutions was investigated by the batch method and the data were calculated by the non-linear method using model the Langmuir, Freundlich and Sips. The model that best fitted the experimental data was the Sips for both samples. For kinetic studies have been tested three models, pseudo-first order, pseudo-second order, and Avrami. For both samples the Avrami model was the best fit to the experimental data. The maximum adsorption capacity reached by the intercalated sample was 79,34 mg.g-1 and natural was of 72,14 mg.g-1. These values show that natural and intercalated kaolinite may be considered good adsorbents to the removal of methylene blue dye in aqueous medium.

Beschreibung: Um estudo da reatividade e da cinética de dissolução do metacaulim foi desenvolvido para o caulim de cobertura de papel oriundo da região do Rio Capim, Pará. O caulim foi calcinado a 600, 700, 800, 900 e 1000 ºC por 2 h para obtenção do metacaulim e posteriormente lixiviado com ácido sulfúrico em temperaturas constantes dentro do intervalo 50-95 °C ± 3 °C. Nas lixiviações foram usadas quantidades de ácido sulfúrico correspondentes a 10% acima do valor estequiométrico em relação ao alumínio presente no material. Foram coletadas amostras, com intervalos pré-determinados a cada 15 min até tempo total de 3 h, as quais foram submetidas à análise de teor de alumínio pelo método titrimétrico com EDTA. Os resultados mostraram que a reatividade do caulim calcinado diminuiu com o aumento da temperatura de calcinação e que a cinética de dissolução do alumínio do metacaulim obtido por calcinação a 700 °C seguiu os métodos de reação homogênea utilizados: método integral, método das meia-vidas e método das velocidades iniciais. Uma energia de ativação de 96,25 kJ/mol foi encontrada bem como reação de lixiviação de primeira ordem em relação ao alumínio do metacaulim e de primeira ordem em relação à concentração ácida. Pesquisas realizadas anteriormente, utilizando excesso de um dos reagentes acima de 90% e modelos de reação heterogênea, estão em consonância com os dados encontrados neste trabalho desenvolvido com excesso de apenas 10%. A study about reactivity and dissolution kinetics of metakaolin was carried out using kaolin for paper coating derived from the Rio Capim region, Pará state, northern Brazil. The kaolin was burned at 600, 700, 800, 900 and 1000 ºC during 2 h in order to obtain metakaolin, followed by leaching with sulfuric acid at constant temperatures within the 50-95 ºC ± 3 ºC range. In the leachings, amounts of sulfuric acid corresponding to 10% above the stoichiometric values were used with respect to aluminum present in the material. Samples were collected in predetermined intervals every 15 min until a total time of 3 h, which were subjected to aluminum analysis by the EDTA titrimetric method. The results showed that the reactivity of burned kaolin decreased with the increase of burning temperature and that the dissolution kinetics of aluminum from metakaolin obtained by burning at 700 ºC followed the methods of homogeneous reaction used: integral method, method of half-lives and method of initial rates. 96.25 kJ/mol of activation energy was found as well as leaching reaction of the first order with respect to aluminum from metakaolin and the first order with respect to acid concentration. Researches carried out previously, using one of the reagents with excess above 90% and models of heterogeneous reaction, are consistent with the data found in this paper developed with only 10% excess.

Beschreibung: Calcários são muito utilizados na captura das emissões gasosas sulfurosas emitidas durante a queima do carvão na geração de energia, por meio de sua injeção em caldeiras e fornalhas. A caracterização técnica deste material torna-se necessária à correta seleção e utilização de uma rocha calcária. Neste trabalho, foi realizada a análise técnica e microestrutural dessa matéria-prima, incluindo-se a caracterização dos parâmetros físico-químicos, texturais e microestruturais do calcário in natura, calcinado e sulfatado. Um calcário dolomítico foi avaliado quanto às propriedades físico-químicas, distribuição de tamanhos de partículas, área específica, volume de poros e análise em microscópio eletrônico de varredura. Por apresentar origem metamórfica, o calcário apresentou-se compacto e pouco poroso, porém após a calcinação a textura muda drasticamente, com a diminuição da densidade, aumento da superfície reativa e desenvolvimento de porosidade aberta. Estes são parâmetros fundamentais a um bom sorvente de óxido de enxofre. A fratura de partículas é gerada pela pressão interna durante a conversão dos carbonatos em óxido de cálcio e liberação do CO2 durante a calcinação. O óxido de cálcio nascente reage com óxido de enxofre, formando uma camada compacta de sulfato de cálcio, a qual reduz a área específica pelo bloqueio dos poros, causando o aumento de granulometria média e relativa, na etapa de sulfatação. A caracterização tecnológica realizada mostrou aspectos relevantes quanto à microestrutura dos calcários calcinados e sulfatados. A pressão gerada pelo CO2 durante a sulfatação, resultado da calcinação incompleta do calcário, é capaz de romper a fina camada de CaSO4, deixando poros arredondados. Limestones are widely used to capture sulfur gas emissions emitted during the burning of coal in power generation through its injection in boilers and furnaces. The technical characterization of this material becomes necessary to correct selection and use of a limestone rock. In this work, the technical and microstructural analysis of this raw material, including the characterization of the limestone in nature, calcined, and sulfated was performed. A limestone was evaluated in respect to physicochemical properties, particle size distribution, surface area, pore volume and SEM analysis. The metamorphic origin of the limestone explains its compact and little porous appearance, but after calcination the texture changes dramatically, with decreasing density, increased reactive surface and development of open porosity. These are key parameters for a good sulfur oxide sorbent. The fracture of particles is generated by the internal pressure during conversion of the carbonate into calcium oxide and release of CO2 during calcination. The calcium oxide reacts with sulfur oxide forming a compact layer of calcium sulphate, which reduces the specific area by blocking the pores, causing an increase in average and relative particle size during sulfation stage. The technological characterization performed revealed important aspects about the microstructure of calcined and sulfated limestone. The pressure generated by CO2 during sulfation, resulting from incomplete calcination of the limestone, is capable of breaking the thin layer of CaSO4 leaving rounded pores therein.

Beschreibung: Uma das principais etapas do processo de obtenção do cimento é a etapa de clinquerização, que ocorre dentro do forno rotativo. Em pleno funcionamento, o forno rotativo empregado na produção de cimento é alimentado basicamente de matéria-prima, combustível e ar. As vazões de saída são, basicamente, o clínquer e aos gases de combustão. Neste estudo, o processo de produção de clínquer por via seca é analisado, sendo a alimentação composta por 80% a 95% de calcário, 5% a 20% de argila e por pequenas quantidades de minério de ferro. O combustível empregado neste estudo é o carvão mineral. Os principais fenômenos envolvidos na obtenção do clínquer são a evaporação da água livre residual da matéria-prima, a decomposição do carbonato de magnésio, a descarbonatação, a formação da fase líquida do C3A e do C4AF, a formação do silicato dicálcico e a formação do silicato tricálcico. O objetivo principal deste estudo é a proposta de um modelo matemático que descreve o processo de obtenção do clínquer no forno rotativo. O modelo, composto por equações algébricas, foi desenvolvido por meio de balanços de massa e energia do forno. A modelagem foi implementada em linguagem de programação, empregando-se um programa comercial. A condição operacional considerada representa uma condição média adotada na indústria. O modelo proposto se mostrou satisfatório para a descrição do processo de clinquerização, sendo especialmente útil na realização da análise da demanda energética do equipamento. An important stage of the cement production is the clinkerization process that occurs in the rotary kiln. Basically, the inputs of this equipment are the raw material, the fuel and the air. The output flows are basically the clinker and the combustion gases. In this study, the clinker production process by the dry process is analyzed. The considered feed of the rotary kiln is composed by 80% to 95% of lime, 5% to 20% clay and small quantities of iron ore. The fuel used in this study is coal. The main phenomena of the analyzed process are: water evaporation the residual free of the raw material, decomposition of magnesium carbonate, the carbon removal, the formation of the liquid phase C3A and C4AF, the formation of dicalcium silicate and formation of tricalcium silicate. The main objective of this study is to propose a mathematical model that describes the production process of the clinker in the rotary kiln. The algebraic model proposed was developed considering the mass and the energy balances of the system. The model was solved using a commercial program (Mathcad). The operational condition considered represents a typical condition adopted in the industry. Theobtained results describesthe analyzed systemsatisfactorily, especially the energy demand of the equipment.

Beschreibung: Os materiais de maior uso em Endodontia como retro-obturador ou selador de defeitos na comunicação da raiz com o periodonto lateral (MTA, mineral trioxide aggregate) e em Ortopedia, para fixar implantes e na remodelação óssea perdida (PMMA, polimetilmetacrilato), apresentam respectivamente, algumas propriedades limitantes como: longo tempo de presa e alta temperatura durante a polimerização. Tais limitações indicam a necessidade de alterações em suas composições bem como o desenvolvimento de materiais alternativos visando expandir suas aplicações. Neste contexto, um novo biomaterial a base de cimento de aluminato de cálcio (CAC) tem sido estudado visando preservar as propriedades positivas e aplicações clínicas do MTA e PMMA superando algumas de suas desvantagens. Estudos recentes envolvendo o uso de CAC têm sido baseados em produtos comerciais compostos por uma mistura de fases. Melhorias neste sentido podem ser alcançadas pesquisando as rotas de síntese do CAC visando o adequado balanço entre as fases e o controle das impurezas que podem prejudicar a sua atuação em aplicações em áreas da saúde. A produção de fases de CAC isoladamente foi estudada anteriormente e neste trabalho é apresentada a sua caracterização quanto à temperatura de reação de hidratação; trabalhabilidade/tempo de presa e quanto a influência sobre pH, condutividade iônica e concentração de sólidos da água e diferentes soluções simuladoras de fluido corporal quando em contato com as fases. Os resultados apresentados indicaram as fases CaO.Al2O3 (CA) e CaO.2Al2O3 (CA2) como as mais promissoras para as aplicações pretendidas. The mostly used material in Endodontics as root-end filling or perforation as well as root canal sealers (MTA, mineral trioxide aggregate) and in orthopedic surgery to affix implants and to remodel bone loss (PMMA, polymethyl methacrylate), present respectively, some limiting properties such as: long setting time and high polymerization temperature. These drawbacks highlight the need of improvements in their compositions, as well as the development of alternative materials aiming to expand their applications. In this context, a novel biomaterial-based calcium aluminate cement (CAC) has been studied in order to keep the positive properties and clinical applications of MTA and PMMA, overcoming some their disadvantages. Recent studies involving the use of CAC are based on commercial products consisting of a mixture of phases. Improvements can be attained by searching the synthesis routes of CAC aiming the proper balance between the phases and the control of impurities that may impair its performance in applications in the areas of health. The production of CAC phases has been previously studied and this article present their characterization based on hydration temperature; working time/setting time and their influence on pH, ionic conductivity and solids concentration of water and different solutions of simulated body fluid in contact with these phases. The results indicated the CaO.Al2O3 (CA) and CaO.2Al2O3 (CA2) phases as the most suitable for the target applications.

Beschreibung: A adição de resíduos industriais em cerâmicas vermelhas tem sido o alvo de diversos estudos, onde se busca uma destinação final adequada ao resíduo e melhoria das características da cerâmica. Neste trabalho, avaliou-se a adição de cinzas leves de carvão mineral oriundas de uma usina termelétrica existente em Figueira, PR. Foram preparadas misturas de 0, 10, 20, 30, 40 e 50% de cinzas em argila e produzidos corpos de prova de 6 cm x 2 cm x 0,5 cm por calcinação a 950 ºC. Avaliou-se os parâmetros perda ao fogo, densidade aparente, porosidade aparente, retração linear, absorção de água e resistência mecânica. Os resultados dos ensaios indicaram que influência do material incombusto presentes nas cinzas foi superior a qualquer efeito dos outros componentes das cinzas. The addition of industrial waste into red ceramic has been the subject of several studies, which seek to dispose the waste properly and to improving the characteristics of ceramics. In this study, the addition of fly ash from coal derived from an existing power plant in Figueira, PR, Brazil, was evaluated. Mixtures of 0, 10, 20, 30, 40 and 50% ash in clay were prepared and 2 cm x 6 cm x 0.5 cm samples produced by calcination at 950 ºC. The loss on ignition, bulk density, apparent porosity, linear shrinkage, water absorption and mechanical strength parameters were evaluated. The results indicated that the influence of unburned material present in the ash was higher than any effect of other components of the ash.

Beschreibung: Poços de Caldas é um importante centro hidrotermomineral do Brasil, o qual apresenta depósitos de argilas não plásticas para as quais não há registros significativos a respeito da caracterização direcionada destes materiais, o que prejudica estudos de aplicação industrial. Estas argilas não plásticas, não aproveitadas, vêm sendo armazenadas em galpões ou a céu aberto, o que gera um elevado custo para a indústria, além de transformar-se em um passivo ambiental. No presente trabalho realizou-se o estudo químico-mineralógico de seis amostras de argilas de baixa plasticidade, além da caracterização preliminar destas amostras quanto à granulometria, plasticidade e propriedades cerâmicas básicas, visando ampliar os horizontes das investigações destes materiais. Este estudo preliminar mostrou que, de maneira geral, as amostras são compostas por minerais refratários como caulinita e gibbsita, apresentando teores menos significativos de outras fases, como quartzo, vermiculita e illita. Juntamente às análises químicas, estes dados permitiram o agrupamento das matérias-primas em dois grupos em função de sua refratariedade, norteando assim, a caracterização posterior. Dentre as amostras, há material com potencial uso na formulação de massas de porcelanato, além de uma amostra turfosa, cuja aplicação está relacionada à correção de solos. Poços de Caldas is an important "hydro-thermo-mineral" center in Brazil, where non-plastic clays deposits can be found with no significant records about their characterization, impeding the studies of industrial application. These non-plastic clays, not used, have been stored in sheds or open, which creates a high cost to the industry, and become an environmental liability. In the present work, the chemical-mineralogical study of six samples of non-plastic clays was realized, and also the preliminary characterization of these samples about the grain size, plasticity and basic ceramic properties, to expand the horizons of researches about such materials. This preliminary study showed that, overall, the samples are composed of refractory minerals such as kaolinite and gibbsite, with less significant amounts of other phases such as quartz, illite and vermiculite. The chemical analysis permitted the grouping of raw materials into two groups according to their refractory properties, guiding to the subsequent characterization. Among the samples, there is material with potential use in porcelain formulation, and also a peat sample, which implementation is related to soil correction.

Beschreibung: Velas cerâmicas empregadas para a filtração doméstica de água consistem de elementos porosos sinterizados a base de aluminossilicatos com larga distribuição de tamanhos de poros e grãos. Esses filtros têm se mostrado úteis na retenção de micropartículas em suspensão por exclusão de tamanhos, mas apresentam baixa eficiência com respeito à remoção de compostos químicos e de micro-organismos. Para elevar sua capacidade de filtração, principalmente de contaminantes orgânicos, alterações superficiais foram conduzidas fazendo uso de revestimento de SiO2 pela técnica de sol-gel dip-coating. Análises indicam que o filme de SiO2 obtido por calcinação gera uma redução média de 3,5 µm nos tamanhos de poros causando uma ligeira queda de pressão na permeação, contudo, a superfície vítrea melhora a organofilicidade elevando a eficiência de remoção de bactérias, principalmente para vazões em baixo fluxo. Water household ceramic filter candles are sintered porous elements based on aluminosilicates and characterized by having a large distribution of pores and grain sizes. Such filters are useful in the retention of microparticles in suspension by size exclusion; however they present low efficiency in microorganism and chemical contaminants removals. In order to increase its filtration capability, mainly concerning organic contaminants, surface modifications were conducted by SiO2 sol-gel dip-coating. Analysis revels that after SiO2 film densification an average reduction in 3.5 µm in pore size is measured what generates a slight decay permeation pressure. Nevertheless, the vitreous surface enhances the organofilicity increasing the bacteria removal efficiency, mainly at low permeation flux.

Beschreibung: Zinc-gallium oxynitride powders (ZnGaON) were synthesized by nitridation of ZnGa2O4 oxide precursor obtained by polymeric precursors (PP) and solid state reaction (SSR) methods and the influence of the synthesis route of ZnGa2O4 on the final compound ZnGaON was investigated. Crystalline single phase ZnGa2O4 was obtained at 1100 ºC / 12 h by SSR and at 600 ºC / 2 h by PP with different grain sizes and specific surface areas according to the synthesis route. After nitridation, ZnGaON oxynitrides with a GaN würtzite-type structure were obtained in both cases, however at lower temperatures for PP samples. The microstructure and the specific surface area were strongly dependent on the oxide synthesis method and on the nitridation temperature (42 m²g-1 and 5 m²g-1 for PP and SSR oxides treated at 700 °C, respectively). The composition analyses showed a strong loss of Zn for the PP samples, favored by the increase of ammonolysis temperature and by the higher specific surface area. Oxinitreto de zinco e gálio foi sintetizado por meio da nitretação do ZnGa2O4 obtido pelo método dos precursores poliméricos (PP) e por reação no estado sólido (SSR). Foi estudada a influência do método de síntese do óxido precursor (ZnGa2O4) nas características do composto final ZnGaON. A cristalização do ZnGa2O4 foi observada após tratamento térmico a 1100 °C / 12 h para SSR e a 600 °C / 2 h para PP, sem a presença de fases secundárias em ambos os casos. Estas amostras mostraram diferenças no tamanho de cristalito e na área superficial em virtude do método de síntese empregado. Após a nitretação, em ambos os casos, foi obtida a fase oxinitreto ZnGaON com estrutura wurtzita, similar ao GaN. Entretanto esta fase se forma a temperaturas mais baixas quando PP é usado. A microestrutura e a área de superfície específica das amostras nitretadas foram fortemente influenciadas pelo método de síntese do precursor e pela temperatura de nitretação (42 m²g-1e 5 m²g-1 para óxidos obtidos por PP e SSR e tratados a 700 °C, respectivamente). A análise da composição mostrou uma grande perda de Zn para as amostras derivadas de PP, a qual é favorecida tanto pela temperatura de amonólise quanto pela área de superfície específica do precursor.

Beschreibung: Este trabalho tem por objetivo a caracterização de diferentes massas cerâmicas do estado de S. Paulo para a produção de agregados leves de argila calcinada visando à utilização em concretos de cimento Portland. A caracterização das massas cerâmicas deu-se por meio das técnicas de limites de liquidez e plasticidade, análise granulométrica, análise química e difração de raios X. Os corpos de prova confeccionados com essas massas cerâmicas, queimados a 900 ºC, foram caracterizados por meio da avaliação da retração linear, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, expansão por umidade e resistência à compressão. Os resultados desta pesquisa indicaram a viabilidade da produção de agregados leves de argila calcinada para utilização em concretos e os valores da massa específica (1,555 a 1,785 kg/m³) e da resistência à compressão (18,0 a 55,8 MPa) apresentaram-se em um patamar intermediário entre os observados para a argila expandida (agregado leve comercial) e para o agregado convencional (basalto). This paper aims the characterization of different S. Paulo state ceramic material for the production of calcined Clay lightweight aggregates in order to use in Portland cement concretes. The characterization of ceramic material was made by techniques of liquid and plasticity limits, particle size analysis, chemical analysis and X-ray diffraction. The specimens made from these ceramic materials, burned at 900 ºC, were characterized by evaluating of linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, specific mass, moisture expansion and compressive strength. Results of this research indicated the viability of production of calcined clay lightweight aggregate for use in concrete and the values of specific mass (1.555 to 1.785 kg/m³) and compressive strength (18.0 to 55.8 MPa) presented at a intermediate level between those observed for the expanded clay (commercial lightweight aggregate)and the conventional aggregate (basalt).

Beschreibung: As argilas bentoníticas, usadas como agente viscosificante e nanocompósitos, não podem ser usadas sem um prévio tratamento orgânico para que suas superfícies se tornem hidrofóbicas e possam ser dispersas em meios orgânicos. Estas argilas depois de tratadas são chamadas de argilas organofílicas, e são geralmente obtidas através da adição, em meio aquoso, de um agente organofilizante, geralmente um tensoativo, iônico, anfótero ou não iônico. O processo de organofilização, composto de várias etapas, nem sempre garante a obtenção de argilas organofílicas de boa qualidade, sendo importante destacar as variáveis de processo bem como a escolha das matérias-primas a serem utilizadas. Propõe-se então um estudo detalhado das variáveis envolvidas no processo de dispersão das argilas bentoníticas, e também no processo de organofilização procurando relacionar as viscosidades aparente e plástica das dispersões argilosas com a eficiência do processo de organofilização. O processo de organofilização será controlado pelos resultados de difração de raios X e termogravimetria. As variáveis de processo tanto envolvidas na dispersão das argilas quanto na organofilização, do ponto de vista da caracterização, não têm grande influência na incorporação do tensoativo às argilas bentoníticas, sendo influentes o tipo de argila e tensoativo e a presença de sódio como agente defloculante, o que é muito importante de vista industrial pela melhor operacionalidade das condições de processamento. The bentonitic clays, used as a thickening agent and nanocomposites, cannot be used without a prior treatment for their organic surfaces to become hydrophobic and be dispersed in organic media. These clays after treatment are called organoclays and are usually obtained through the addition of an organophilization agent, usually an ionic, amphoteric or nonionic surfactant. The process of organophilization is composed of several steps, and not always ensures the provision of good quality organoclays; it is important to highlight the process variables and the choice of raw materials to be used. It is here proposed a detailed study of the process variables involved in the dispersion of bentonitic clays, and also looking of the organophilization process related with the apparent and plastic viscosities of clay dispersions with the organophilization efficiency. The organophilization process will be controlled by observing the results of X-ray diffraction and thermogravimetry. It was observed through this study that both the process variables involved in the dispersion of the clays and in organophilization's view point characterization, have no great influence on the bentonite clay surfactant incorporation, and influence the clay type and surfactant and the presence sodium as dispersant agent, which is very important to the industrial serviceability of the best processing conditions.

Beschreibung: O objetivo deste trabalho é apresentar uma máquina para entalhamento de corpos de prova cerâmicos, bem como a escolha e a execução do entalhamento, usando SiC sinterizado via fase líquida, com adições de Al2O3 e Yb2O3, como material experimental para ser entalhado. Foi desenvolvido e construído, junto a uma empresa de S. Carlos-SP, um equipamento que permite produzir entalhes finos em corpos cerâmicos para posterior ruptura, visando determinar K IC pelo método SEVNB. Amostras de SiC com 10% de Al2O3+Yb2O3 foram sinterizadas a 1950 ºC, retificadas e entalhadas com lâminas de barbear e pastas diamantadas de 15, 9, 6, 3, 1 e 0,25 µm. A máquina produzida para o entalhamento das amostras está em operação no DEMAR-EEL-USP e, ao que se sabe, é a primeira no Brasil. Os resultados mostraram que em função da espessura da lâmina e da granulometria do agente abrasivo, pode-se produzir entalhes com diferentes raios de curvatura de sua ponta e profundidades. The aim of this work is to present a machine to produce notches in ceramic bodies as well the choice and how to make the notches. SiC-ceramics was produced by liquid phase sintering as testing material. For the liquid sintering, a mixture of Al2O3 and Yb2O3 as additives was applied. The machine was developed and built by a company sited in S. Carlos-SP. It permits to obtain narrow notches in ceramic specimens to be fractured afterwards. That is to facilitate the measurement of KICbased on the SEVNB method. Specimens of 10% of (Al2O3+Yb2O3) containing SiC were sintered at 1950 ºC. Those specimens were machined and notched using the machine and razor blades and diamond pastes of 15, 9, 6, 3, 1 and 0.25 µm of particle size. The built machine is installed at DEMAR-EEL-USP, and it is said to be the first of that type in Brazil. The results showed that depending on the thickness of the razor blade and the size of the diamond particles, it can be produced notches with distinct tip radius and notch depth values.

Beschreibung: The graphical representation of global stability for a system, or Pourbaix diagram, was constructed to perform a thermodynamic study of iron removal from kaolin using oxalic acid as an oxidant. To do this the free energies of formation of the oxalate complex of the system were calculated, and it was found that the more stable specie is Fe(C2O4)3-3, with a calculated free energy of formation of -3753.88 kcal/mol. Thermodynamic stability functions were estimated for the system as a function of pH and Eh known as potential of oxide reduction. It was built a global stability diagram for the removal system; it showed that the specie trioxalate Fe(C2O4)3-3 is the only oxalate in equilibrium with other compounds associated with the removal of iron in kaolin. A representação gráfica da estabilidade global de um sistema, ou diagrama Proubaix, foi construída para representar um estudo termodinâmico da remoção do ferro do caulim usando ácido oxálico como um oxidante. Para isso as energias livres de formação do complexo oxalato do sistema foram calculadas, e verificou-se que a espécie Fe(C2O4)3-3 é a mais estável, com a energia livre de formação calculada -3 753,88 kcal/mol. Funções de estabilidade termodinâmica foram estimadas para o sistema em função de pH e Eh conhecido como potencial de oxido-redução. Foi construído um diagrama de estabilidade global para o sistema de remoção, que mostrou que a espécie trioxalato Fe(C2O4)3-3 é o único em equilíbrio com outros compostos associados com a remoção do ferro no caulim.

Beschreibung: We have studied the properties of Ce doping in Ca-site of Ca2MnReO6 double perovskite up to 10%. These compounds have presented a monoclinic cell with P2(1)/n space group. A small increase of lattice parameters in doped sample were observed through Rietveld refinement of X-ray diffraction pattern. The spectra at the Mn K-edge and Re L3-edge showed a mixed valence for Mn and Re in both samples. We do not observed any variation on Mn K-edge valence in XANES measurements under pressure. However a change was observed for Re L3-edge as a function of applied pressure. The Ce-doped sample showed a magnetic geometric frustration and a small decrease of the temperature frustration as compared with Ca2MnReO6 sample. The decrease of temperature frustration can be related to the MnO6 and ReO6 octahedral distortion. Neste trabalho estudamos as propriedades da dupla perovskita Ca2MnReO6 dopada com até 10% de Ce no sítio do Ca. Estes compostos apresentaram uma célula monoclínica com grupo espacial P2(1)/n. Através do refinamento do padrão de difração de raios X pelo método de Rietveld observamos um pequeno aumento nos parâmetros de rede para a amostra dopada. Os espectros de absorção de raios X na bordaK do Mn e L3 do Re mostram que o Mn e Re assumem valência mista em ambas as amostras. Nas medidas de XANES sob pressão não observamos nenhuma variação na valência para a borda K do Mn. No entanto, foi observado um deslocamento da borda L3 do Re para alta energia em função da pressão aplicada. A amostra dopada com Ce apresentou frustração magnética geométrica. Houve um pequeno decréscimo da temperatura de frustração da amostra dopada em comparação com a amostra Ca2MnReO6. A diminuição da temperatura frustração pode estar relacionada com a distorção octaédrica do MnO6 e do ReO6.

Beschreibung: SrSnO3, a perovskite-type complex oxide, was synthesized by the modified Pechini method using two different precursors, tin chloride and metallic tin. The first one is already traditional in the literature and it claims about 30 days, only for the cleaning of tin citrate aiming at the elimination of the chloride. The second route was developed by our research group and saves time, taking 6 h to complete the synthesis of the resin. The results show that SrSnO3 obtained from the metallic tin show a higher short range order, leading to a band gap value higher than those reported in the literature, besides a meaningful reduction in the formation of SrCO3, as compared to the one obtained from tin chloride. SrSnO3, um óxido complexo tipo perovskita, foi sintetizado pelo método Pechini modificado usando dois precursores diferentes, cloreto de estanho e estanho metálico. O primeiro já é tradicional na literatura levando cerca de 30 dias, apenas para limpeza do citrato de estanho com objetivo de eliminar o cloreto. A segunda rota foi desenvolvida pelo nosso grupo de pesquisa e reduz o tempo, levando 6 h para completar a síntese da resina. Os resultados mostram que SrSnO3 obtidos do estanho metálico mostram um aumento da ordem de curto alcance, que conduz a um valor de intervalo de banda mais elevada do que os relatados na literatura, para além de uma redução significativa na formação do SrCO3, quando comparado com o obtido a partir do cloreto de estanho.

Beschreibung: A condutividade elétrica de CeO2-10 mol% Gd2O3 co-dopado com x mol% de Sm2O3 (0 〈 x 〈 2) foi investigada. O aumento da concentração total de dopantes com a co-dopagem não promoveu variação significativa do parâmetro de rede e do tamanho médio de grão. A adição de até 1,0% em mol de co-dopante favoreceu a condutividade elétrica do grão e acima deste teor ocorreu decréscimo, apesar de o parâmetro de rede e o tamanho médio de grão se manterem constantes. A condutividade elétrica do contorno de grão teve um aumento sistemático com a adição do co-dopante, indicando a influência da co-dopagem na camada de carga espacial. This work reports the electrical conductivity of CeO2-10 mol% Gd2O3 co-doped with x mol% Sm2O3 (0 〈 x 〈 2). The lattice parameter and the average grain size were insensitive to co-doping. However, the addition up to 1.0 mol% of co-dopant increased the grain electrical conductivity and above this level a decrease was detected in spite of the lattice parameters and average grain size remained constant. The grain boundary electrical conductivity increased systematically with the increase of co-doping. This behavior has been associated to the influence of co-doping in the space charge layer.

Beschreibung: Este trabalho tem por objetivo desenvolver uma massa cerâmica com argilas cauliníticas, chamote e argilito visando à obtenção de pavimento intertravado tipo adoquim. Inicialmente, as matérias-primas foram submetidas a ensaios de caracterização física, química e mineralógica. Corpos-de-prova cilíndricos foram preparados por prensagem uniaxial a 20 MPa e queimados em forno tipo mufla a 850 ºC. As propriedades tecnológicas avaliadas foram: absorção de água, retração diametral e resistência à compressão uniaxial. A análise microestrutural das composições foi feita por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que o argilito reduziu significativamente a absorção de água e a retração das composições. O chamote reduziu a retração diametral de queima e a resistência mecânica. Quanto à absorção de água o chamote não alterou significativamente esta propriedade. A melhor formulação desenvolvida é constituída por 50% em peso de argilas e 50% de argilito. This work has for objective the development a ceramic body for ceramic paver using kaolinitic clays, argillite and grog. The raw materials were submitted to physical, chemical and mineralogical tests. Cylindrical specimens were uniaxially mold-press and then fired at 850 ºC. The evaluated technological properties were: water absorption, diametral shrinkage and uniaxial compressive strength. The microstructure of the fired ceramics was evaluated by electron scanning microscopy. The results show that the argillite significantly decreased the water absorption and the shrinkage of the clayey body. The grog also decreased the shrinkage, but also decreased the mechanical strength. With respect to the water absorption, the grog did not change this property of the composition elaborated with clays and argillite. The best development formulation is constituted by50 wt.% of clays and 50% by argillite.

Beschreibung: White ceramics were produced with raw mixtures prepared with varying proportions of diopside-rich rock (0 to 20 wt.%) and potassic feldspar (40 to 20 wt.%), and fixed proportions of kaolinite (40 wt.%) and quartz (20 wt.%), fired in a temperature range from 1170 to 1210 ºC. The phases identified in the experimental ceramics were quartz, anorthite, mullite and glass, and their relative mass proportions were determined by X-ray diffraction (Rietveld method). The addition of diopside as a partial substitute for potassic feldspar causes the formation of a calcium silicate, analogous of the natural anorthite (CaSi2Al2O8) in the ceramics, with proportional reduction in its glass and mullite contents. Water absorption and porosity of the ceramic bodies clearly decrease with increasing firing temperature, while the effect of the raw mixture composition on the physical and mechanical properties of the ceramics is less evident. Diopside-rich rock has low iron content (1.5 wt.% Fe2O3) and, therefore, promotes white burning. Foram produzidas cerâmicas brancas com matérias-primas preparadas com proporções variáveis de rocha rica em diopsídio (0 a 20% em peso) e feldspato potássico (40 a 20% em peso), e proporções fixas de caulinita (40% em peso) e quartzo (20% em peso), queimadas em temperatura entre 1170 e 1210 ºC. As fases identificadas nas cerâmicas experimentais foram quartzo, anortita, mulita e vidro, e suas proporções relativas em massa foram determinadas por difração de raios X (método de Rietveld). A adição de diopsídio em substituição parcial do feldspato potássico causa a formação nas peças cerâmicas de um silicato de cálcio análogo à anortita (CaSi2Al2O8), com uma redução proporcional dos teores de vidro e mulita. A absorção de água e a porosidade das peças cerâmicas diminuem com o aumento da temperatura de queima, enquanto que o efeito da composição das matérias-primas nas propriedades físicas e mecânicas dos corpos cerâmicos é menos evidente. A rocha rica em diopsídio tem baixo teor de ferro(1,5% em peso de Fe2O3) e, portanto, promove uma queima branca.

Beschreibung: The construction market is very growing, leading to the emergence of new technologies and materials, and a growing need for sustainable products for the construction process, and the call for quality of life we present the description of a new option alternative materials for environments that require careful with the acoustics. The research covers the development and incorporation of new material in construction, with the potential acoustic, from tests and measurements with calibrated decibel meter called. We also used the ceramic tiles pre-molded, used for making floors or ceilings in buildings and homes. The methodology used for the development of this research was characterized as literature, exploratory, descriptive, qualitative and quantitative, alternative and affordable. How after the analysis results of the tests performed it can be seen that the incorporation of rice hulls of agglomerated to form ceramic tiles, possible reductions in noise levels on the order of 8 dB (A) than the traditional construction of the buildings, and then an excellent material. This research contributes to the construction so that presented a description of a new product developed from a conventional material, originating in agriculture, waste rice husk and its incorporation during the construction of buildings and home, with the potential acoustic observed from tests and measurements with calibrated decibel meter called. Esta pesquisa apresenta a descrição de um novo produto desenvolvido a partir de um material não convencional, oriundo da agricultura; os resíduos de casca de arroz. Procurar-se-á também apresentar o desenvolvimento e incorporação do mesmo material na construção civil, com potencial acústico, a partir de ensaios realizados e medições com aparelho calibrado denominado decibelímetro. Utilizou-se também o produto comercialmente conhecido pelas construtoras e incorporadoras de edificações, as lajotas de cerâmica pré-moldadas, usadas para confecção de pisos ou forros nos edifícios e casas. Esta pesquisa procurou apresentar uma nova opção de materiais alternativos para ambientes que exijam o cuidado com a acústica, bem como possibilitar a indústria da construção civil, novos estudos com materiais alternativos e que são muitas vezes rejeitados pela falta de informações ou desconhecimento pelos profissionais da área. A metodologia utilizada para o desenvolvimento dessa pesquisa caracterizou-se como bibliográfica, exploratória, descritiva, quali-quantitativa. Como resultados encontrados após as análises dos ensaios realizados, pode-se observar que a incorporação das cascas de arroz de forma aglomerada às lajotas cerâmica, possibilitaram reduções dos níveis de ruído na ordem de 8 dB (A), quando comparada a forma tradicional de construção nas edificações.

Beschreibung: Neste trabalho são investigadas as propriedades ópticas de fotoluminescência do óxido de cério dopado com magnésio na forma de pós para analisar a influência dos sais precursores dos íons de interesse sobre a morfologia e as propriedades ópticas e para avaliar as propriedades ópticas com excitação em diferentes comprimentos de onda na região do visível e ultravioleta. Os pós foram obtidos pelo método dos precursores poliméricos. A caracterização estrutural dos materiais obtidos foi feita por difração de raios X. A estrutura e a simetria dos materiais foram estudadas por espectrometria de espalhamento Raman. As curvas de transmissão foram avaliadas por espectroscopia eletrônica na região UV-Vis. As propriedades ópticas foram avaliadas por espectroscopia de fotoluminescência e a microestrutura por microscopia eletrônica de varredura The optical properties of the photoluminescence of cerium oxide doped with magnesium in the form of powders were investigated. The influence of the precursor salts of the ions of interest on the morphology and optical properties and the optical properties with excitation at different wavelengths in the visible and ultraviolet region were evaluated. The powders were synthesized by the polymeric precursor method. The structural characterization of the materials was carried out by X-ray diffraction. The symmetry of the structure was studied by Raman spectrometry. The optical transmission curves were evaluated by electron spectroscopy in the UV-Vis region. The optical properties were evaluated by photoluminescence spectroscopy and the microstructure by scanning electron microscopy.

Beschreibung: In this work, zinc phosphates were prepared from zinc nitrate and phosphoric acid at various Zn/P ratios as a novel white pigment for use in cosmetics. The chemical composition, powder properties, photocatalytic activity, color phase, moisture retention, and smoothness of the zinc phosphates were studied. Samples prepared at Zn/P = 2/1, 3/2, and 1/1 indicated XRD pattern of Zn3(PO4)2•4H2O. The plane particles were observed in SEM images of sample prepared at Zn/P = 2/1, 3/2 and 1/1. The photocatalytic activity of these zinc phosphate particles was too less to protect the sebum on the skin. The materials prepared at Zn/P = 2/1, 3/2 and 1/1 and their thermal products at 100 °C showed a high reflectance within the range of visible light. Samples prepared at high Zn/P ratio indicated small MIU value. Neste trabalho, os fosfatos de zinco foram preparados a partir de nitrato de zinco e ácido fosfórico variando Zn/P como um novo pigmento branco para utilização em cosméticos. A composição química, propriedades dos pós, atividade fotocatalítica, cor, humidade e textura dos fosfatos de zinco foram estudadas. Amostras preparadas de Zn/P = 2/1, 3/2, e 1/1 indicaram DRX de Zn3(PO4)2•4H2O. As partículas foram observadas por imagens de MEV das amostras preparadas de Zn/P = 2/1, 3/2 e 1/1. A atividade fotocatalítica destas partículas de fosfato de zinco foi muito menor para proteger o sebo da pele. Os materiais preparados de Zn/P = 2/1, 3/2 e 1/1 e os seus produtos térmicos a 100 °C mostrou uma alta reflectância na faixa da luz visível. Amostras preparadas em alta proporção de Zn/P indicaram pequeno valor MIU.

Beschreibung: A combinação de propriedades físicas e mecânicas qualificam as cerâmicas para aplicações em sistemas de proteção balística. Materiais cerâmicos normalmente formam a primeira camada de um sistema de blindagem mista, recebendo o impacto inicial do projétil, e dissipando grande parte da energia cinética ao fragmentar o projétil. Os principais materiais cerâmicos para blindagem balística são a alumina, o carbeto de silício e o carbeto de boro. Novas técnicas de processamento de materiais cerâmicos além do modelamento do mecanismo de fratura sob alto impacto energético são áreas que têm sido amplamente investigadas. Desenvolvimentos em particular na área de compósitos de matriz cerâmica, reforçados com fibras ou com base na transformação por tenacificação abrem novas perspectivas de uso e de melhor desempenho de sistemas de proteção balística a base de materiais cerâmicos. The combination of physical and mechanical properties qualifies ceramic materials for applications in ballistic protection systems. Ceramics usually form the first layer of a mixed shielding system, getting the initial impact of the projectile, and dissipating much of the kinetic energy of the projectile fragments. The main ceramic materials for ballistic armor are alumina, silicon carbide and boron carbide. New processing techniques of ceramic materials as well as modeling the mechanism of fracture under high energy impact are areas that have been widely investigated. Developments particularly in the area of ceramic matrix composites reinforced with fibers or based on transformation toughening open new perspectives for better performance and use of ceramic-based ballistic protection systems.

Beschreibung: Panelas de aço são recipientes especiais que transportam o aço líquido desde o final do refino primário até a sua solidificação no lingotamento. Porém, devido à crescente demanda do mercado atual por aços de elevada limpidez, nota-se a freqüente adoção de novos procedimentos durante a etapa de refino resultando em condições cada vez mais agressivas para o revestimento refratário utilizado nestes equipamentos. Em geral, a região superior da panela onde prevalece o contato entre a escória de aciaria e o refratário (denominada linha de escória), é a mais sujeita ao processo de corrosão e desgaste. Este fato tem implicações significativas na redução da disponibilidade de panelas na produção, necessidade de reparos intermediários no revestimento, além de aumentar os custos produtivos e reduzir a segurança operacional. Neste contexto, este trabalho apresenta uma revisão dos principais fatores que interferem no processo de degradação do refratário MgO-C, o qual é o material mais amplamente utilizado nas linhas de escórias das panelas de aço do processo siderúrgico. Adicionalmente, algumas alternativas para reduzir ou inibir tal desgaste também são abordadas e discutidas. Steel ladles are special vessels used for liquid steel transportation from the primary refining step up to its solidification at the casting shop. However, due to the increasing market demand for clean steel, new procedures have been implemented in the refining process resulting in more aggressive environments to the ladle refractory materials. In general, the upper region of the vessel, where the contact between slag and refractory takes place (known as slag line), is subjected to intense wearing and corrosion. This fact has significant implications, leading to a reduction steel ladle's availability at the steelshop, early refractory lining replacement repairs, production costs increase and reduction in safety. In this context, this work presents a review of the main factors involved in the degradation process of MgO-C refractory, which is the most widely used material for slag lines in steelmaking. Additionally, some alternatives to reduce or inhibit such wearing are also discussed.

Beschreibung: O tratamento de efluentes contendo cádmio é de grande interesse devido à persistência desse contaminante no meio ambiente e às graves doenças que pode causar ao homem. No presente trabalho, foi utilizado o compósito magnético Mn3O4/Fe3O4 como adsorvente do íon cádmio (II) em meio aquoso. O material adsorvente foi sintetizado e caracterizado segundo as técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão e sorção de N2 (BET). Ênfase foi dada à quantificação das fases do compósito pela análise de DRX combinada ao método Rietveld. O estudo de adsorção foi realizado variando o pH do meio e a concentração do íon cádmio em solução. A análise dos resultados possibilitou verificar que a remoção de Cd(II) utilizando compósito magnético Mn3O4/Fe3O4 em meio aquoso é dependente do pH duplicando a medida que o pH varia de 3 para 7. O estudo de imobilização do íon contaminante em solução apresentou valores significativos de capacidade máxima de adsorção, de 12,3 mgCd/g no pH 6 e 13,6 mgCd/g no pH 7, indicando uma remoção de até 98% para concentrações baixas do íon, sugerindo que o adsorvente apresenta elevado potencial para remoção de Cd(II) em meio aquoso. The treatment of wastewater containing cadmium is of great interest because of its persistence in the environment and the serious diseases that it can cause to humans. In the present work, the magnetic composite Mn3O4/Fe3O4was used as adsorbent of cadmium ion in aqueous medium. The adsorbent material was synthesized and characterized according to the XRD, Raman, TEM and N2adsorption (BET) techniques. Emphasis was given to the quantification of the phases of the composite by XRD analysis combined with the Rietveld method. The adsorption study was carried out varying the aqueous medium pH and the concentration of cadmium ions in solution. The results show that the cadmium removal by the Mn3O4/Fe3O4magnetic composite in aqueous medium is pH-dependent duplicating as the pH varies from 3 to 7. The study of immobilization of the contaminant in solution showed significant amounts of adsorption, 12.3 mgCd/g at pH 6 and 13.6 mgCd/g at pH 7 indicating a removal of up to 98% for low ion concentrations, suggesting that the adsorbent has a high potential for removing Cd(II) in aqueous medium.

Beschreibung: A tecnologia de membranas vem sendo disseminada pelo mundo, em diversos setores onde existe a necessidade de separação de substancias, em diferentes escalas de dimensões e condições de temperatura e pressão. Neste sentido, as membranas cerâmicas vêm sendo exploradas para atuarem em ambientes onde as membranas poliméricas teriam restrições, como por exemplo, na presença de solventes orgânicos, altas pressões e temperaturas, etc. Diante disso, esse trabalho tem como objetivo a obtenção de membrana cerâmica assimétrica formada por uma camada filtrante à base de argila depositada sobre suporte poroso obtido com alumina comercial e bentonita. A camada ativa foi depositada por colagem em tempos de 10, 20 e 30 s para obtenção da membrana assimétrica. As massas cerâmicas para confecção do suporte e para obtenção da membrana foram caracerizadas por distrubuição granulométrica e microscopia eletrônica de varredura. O suporte poroso e a membrana assimétrica foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, porosimetria por intrusão de mercúrio e foram realizadas análises de fluxo com água. Os resultados mostraram um suporte com diâmetro médio de 0,99 µm e porosidade de 39,25%. A membrana assimétrica foi obtida com sucesso, isenta de defeitos para tempo de colagem de 10 s, atingindo uma espessura de camada depositada de 104 µm, diâmetro médio de poro de 0,25 µm e porosidade de 35%, sendo classificada, portanto, para aplicações em processos de microfiltração, com fluxo permeado estabilizado com água destilada em torno de 100 L/h.m². Membrane technology has been disseminated throughout the world, in several sectors where there is a need for separation of substances, in different scales of dimensions and conditions of temperature and pressure. In this way, ceramic membranes has been exploited to work in environments where the polymeric membrane have restriction, such as, in the presence of organic solvents, high pressures and temperatures, etc. So, the aim of this work is to obtain asymmetric ceramic membrane based on clay deposited on porous support obtained with commercial alumina. The active layer was deposited by slip casting with times of 10, 20 and 30 s to obtain the asymmetric membrane. The ceramics masses for the preparation of support and for the membrane were characterized by particle size distribution and scanning electron microscopy. The asymmetric porous support and the membrane were characterized by scanning electron microscopy, mercury intrusion porosimetry and water flow analyzes. The results showed a support with a mean diameter of 0.99 µm and porosity of 39.25%. The asymmetric membrane was successfully obtained, free of defects for bonding 10 s, reaching a thickness of 104 µm, average pore diameter of 0.25 µm and porosity of 35%, thereby being considered for applications in the microfiltration process, with a stabilized distilled water flux permeate close to 100 L/h.m2.

Beschreibung: O estudo trata do projeto, fabricação e validação de um banco de ensaio de desgaste do tipo pin-on-disc. Estudos de atrito e desgaste de deslizamento de cerâmicas geralmente tem utilizado equipamentos do tipo pin-on-disc. Este tipo de equipamento tem sido referenciado como um dos que melhor representa o estudo de desgaste e que apresenta melhor reprodutibilidade dos resultados em diversos laboratórios. O presente trabalho, no cumprimento da normalização vigente e no atendimento de interesses dos diversos usuários, pesquisadores ou técnicos, objetiva o projeto e a fabricação de banco de ensaio de desgaste do tipo pin-on-disc para ensaio de amostras com variadas dimensões obtidas por diversas técnicas de manufatura. As premissas do projeto visam um equipamento que garanta a manutenção do torque e velocidade de deslizamento ao longo do experimento, calibragem da carga no próprio equipamento, medição de coeficiente de atrito ao longo do ensaio, possibilidade de ensaio à seco ou com fluídos e amortecimento das vibrações. Um protótipo compacto foi construído e validado no desgaste do par tribológico de alumina. Foi obtido um equipamento de fabricação accessível e reprodutível baseado em acionamento por servo motor, mesa de granito sintético, suspensão por coxins para amortecimento das vibrações e contínua medição de força de atrito durante o experimento. Para analise de validação foi aplicada carga de 30 N e velocidade de deslizamento de 0,5 m/s obtendo taxa de desgaste média de 15x10-6 mm³/N.m e volume de desgaste de 1,2 mm³ após 4000 m de deslizamento gerando força de atrito média de 23 N, resultados estes compatíveis com ensaios similares. This study presents the design, manufacture and validation of pin-on-disc bench for wear. For studies of sliding friction and wear of ceramics is generally applied pin-on-disc apparatus. This type of equipment has been referred the best one is the study of wear and shows better reproducibility of results in different laboratories. This work, in compliance with current standards and care of interests of different users, researchers and technicians, objective the design and manufacturing of a pin-on-disc bench for testing of samples with varied dimensions and obtained by different manufacturing techniques. The entrances of project providing for the maintenance of the sliding velocity and torque during the experiment, calibration of load on the equipment, measuring coefficient of friction during running, possibility of wet or dry test and damping vibrations. A compact prototype was built and validated with wear of tribologic alumina samples pair. Affordable and reproducible equipment was obtained based on: driven by servo motor, synthetic granite table and suspension pads for vibration dampening and continuous measurement of frictional force during the experiment. For the validation was applied alumina tribologic pair, load at 30 N, and sliding velocity at 0.5 m/s. The maim results was wear rate as 15x10-6mm3/N.m and wear volume as 1.2 mm3after 4000m of sliding, the friction force was an average 23 N, these results are consistent with similar studies.

Beschreibung: The deterioration of refractories used in fluidized catalytic cracking units (FCC-units) is responsible for high costs of maintenance for the petrochemical industry. This is commonly associated with coke deposition during the production of light hydrocarbons. However, other mechanisms responsible for causing damage may also occur, such as the generation of cracks by expansive phase transition. The aim of the work herein was to study the contribution of the a-b phase transition of quartz particles to the deterioration of a commercial aluminosilicate refractory used in a riser by the means of slow thermal cycles. Such damage may occur if the working temperature of the equipment fluctuates around the a-b transition temperature (573 °C). The current study considered the material with and without coke impregnation to evaluate the combined effect of coke presence and phase transition. To evaluate the damage, it was used the Young's modulus as a function of temperature by applying the Impulse Excitation Technique under controlled atmosphere. An equipment recently developed by the authors research group was applied. Specimens were prepared and submitted to slow thermal cycles of temperatures up to 500 °C and up to 700 °C, with a heating rate of 2 °C/min. Part of the specimens was previously impregnated with coke by a reactor using propen. To complete the evaluation, characterization by X-ray diffraction, as well as by dilatometry and scanning electron microscopy were performed. The findings of this study showed that the presence of quartz particles determine the thermo-mechanical behaviour of the material, as well as the thermocycling damage resistance. In spite of the fact that the a-b phase transition stiffens the material during the heating stage, it increases the damage by slow thermal cycling. The coke impregnation increases the resistance to slow thermal cycles, however it decreases the resistance to the damage evolution. A deterioração de refratários utilizados em unidades fluidizadas de craqueamento catalítico (UFCC) é responsável por altos custos de manutenção para a indústria petroquímica. Esse fenômeno é comumente associado à deposição de coque durante a produção de hidrocarbonetos. Entretanto, outros mecanismos causadores de dano podem ocorrer, como a geração de defeitos por transição de fase expansiva. O objetivo deste trabalho foi estudar a contribuição da transição de fase a-b de partículas de quartzo para a deterioração de um refratário comercial sílico-aluminoso empregado em riser de UFCC, por meio de ciclos térmicos lentos. Este dano pode ocorrer caso a temperatura de operação do equipamento oscile ao redor da temperatura da transição a-b (573 °C). Este estudo foi realizado no material com e sem coque impregnado, visando avaliar o efeito conjunto da presença do coque e da transformação de fase. Para a avaliação do dano empregou-se a medida do módulo de Young em função da temperatura através da Técnica de Excitação por Impulso em atmosfera controlada. Para tal, utilizou-se um equipamento recentemente desenvolvido no grupo de pesquisa dos autores. Foram preparados corpos de prova do material e estes foram submetidos a ciclos térmicos lentos com temperaturas máximas de 500 °C e 700 °C com taxa de aquecimento de 2 °C/min. Uma parcela destes corpos foi previamente impregnada por coque em reator de propeno. Complementarmente, ensaios de difração de raios X, de dilatometria e a observação com microscopia eletrônica foram realizados. Comprovou-se que as partículas de quartzo são determinantes para o comportamento termomecânico do material e para a resistência ao dano por ciclagem térmica. A transição de fase a-b, embora enrijeça o material no aquecimento, intensifica o dano por ciclo térmico lento. A impregnação pelo coque aumenta a resistência a ciclos térmicos lentos, porém reduz a resistência à evolução do dano.

Beschreibung: Argilas esmectitícas têm sido usadas em diversas aplicações tecnológicas, principalmente em massas cerâmicas tradicionais, por garantirem a plasticidade necessária para a conformação a verde e, simultaneamente, promoverem o desenvolvimento de cristais de mulita durante a queima, fase que confere resistência mecânica ao produto final. uma inovação importante nas últimas décadas no setor cerâmico é a utilização de queima rápida, o que pode induzir mudanças durante as transformações térmicas das matérias-primas e de suas misturas. para se implementar mudanças nos parâmetros de queima é de fundamental importância o conhecimento prévio das transformações de fases das argilas e das massas, sendo necessária em algumas situações a formulação de novas composições. o objetivo deste trabalho é analisar a influência de diferentes tratamentos térmicos sobre as mudanças mineralógicas e microestruturais de esmectitas, enfatizando a presença da fase mulita. foram utilizadas três argilas, duas nacionais e uma importada. as amostras foram inicialmente submetidas a um processo de beneficiamento. posteriormente, foram submetidas às caracterizações química e mineralógica por meio das seguintes técnicas: análise química por fluorescência de raios x, análise termogravimétrica e análise térmica diferencial, em seguida a um tratamento térmico na faixa de temperaturas entre 800 e 1250 ºc, com taxa de aquecimento 30 ºc/min e tempo de permanência de 10 min. os resultados evidenciaram que é possível obter mulita a partir de argilas esmectíticas, e que a composição da argila e a temperatura influenciaram sobre a quantidade de mulita formada. Smectite clays have been used in various technical applications, particularly in traditional ceramic material, for ensuring the plasticity required for the forming green and simultaneously promote the development of mullite crystals during the firing phase, which confers mechanical strength to the final product. an important innovation over the past decades in the ceramic sector is the use of fast firing, which can induce changes during thermal processing of raw materials and mixtures. to implement changes in firing parameters it is crucial the knowledge of phase transformations of clays, being necessary in some situations the formulation of new compositions. the aim of this work is to analyze the influence of different heat treatments on the mineralogical and microstructural changes of smectites, emphasizing the presence of mullite. two samples of natural bentonite and one imported commercial were used. the natural samples were initially subjected to a milling process. subsequently, they were submitted to chemical analysis by x-ray fluorescence, thermogravimetric and differential thermal analyses. the clays were treated in the 800-1250 °c range with a heating rate 30 °c/min and kept at the maximum temperature for 10 min. the results showed that the clay composition and the temperature have influence on the amount of mullite formed.

Beschreibung: The purpose of this study was to evaluate the physical properties and hydration evolution of calcium aluminate cement (CAC) compositions containing an advanced dispersant. The compressive strength, dimensional change, apparent porosity and quantitative X ray diffraction analysis (XRD) of the cement pastes were carried out over 1-15 days of curing (with the samples immersed in distilled water) at 37 ºC. The addition of a polymeric dispersant to the selected CAC (Secar 71) resulted in higher, but suitable expansion of the cement samples, and improved uniaxial compressive strength reaching values in the range of 73-87 MPa after 15 days. Quantitative XRD results also showed that C3AH6 and Al(OH)3 were the main phases detected during the cement hydration process, but CAH10 and C2AH8 were also found due to the higher water availability in the curing environment. According to the attained results, it could be concluded that the dispersant containing calcium aluminate cement compositions have the potential to be used as endodontic materials. O objetivo deste estudo consistiu em avaliar as propriedades físicas e a evolução da hidratação de composições de cimento de aluminato de cálcio (CAC) contendo um dispersante avançado. Os ensaios de resistência à compressão, variação dimensional, porosidade aparente e análise quantitativa por difração de raios X (DRX) das pastas cimentícias foram realizados entre 1-15 dias de cura (com as amostras imersas em água destilada) a 37 ºC. A adição do dispersante polimérico ao CAC selecionado (Secar 71) resultou em maior, mas ainda sim adequada expansão das amostras, com aumento da resistência à compressão uniaxial atingindo valores entre 73-87 MPa após 15 dias. Os resultados de DRX quantitativo também mostraram que C3AH6e Al(OH)3foram as principais fases detectadas durante o processo de hidratação do cimento, mas CAH10e C2AH8também foram encontradas devido a elevada disponibilidade de água no ambiente de cura. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que as composições de cimento de aluminato de cálcio contendo dispersante têm potencial para serem utilizadas como materiais endodônticos.

Beschreibung: In this paper we approach the study of a ceramic recipe based on the addition of crushed spathic calcite as temper. We first briefly discuss the anthropological significance underlying the identification of technological paste recipes, as well as the spatial distribution of the spathic calcite recipe in the Mediterranean basin. Subsequently, we focus on the possibilities of identifying this recipe using several analytical methods, including binocular microscopy, image analysis, petrology, X-ray powder diffraction and X-ray fluorescence. Thus, the complementarity existing between different methods commonly applied in pottery analysis is considered in order to know the potential of these various techniques to identify spathic calcite recipe and classify the ceramic record to maximize the social archaeological interpretation of the data. The final objective is to know the feasibility and limitations that certain analytical procedures - such as the binocular microscopy- have for extrapolating the identification of this recipe to a larger series of ceramics from only certain features of the paste. Um procedimento cerâmico baseado na adição de calcita espática moída como um dos procedimentos da pasta tecnológica é apresentado, assim como a distribuição espacial da calcita na bacia do mediterrâneo. Na seqüência, focalizamos nas possibilidades de identificar este procedimento usando vários métodos analíticos, incluindo microscopia binocular, análise de imagem, petrologia, difração de raios X e fluorescência de raios X. Assim, a complementaridade que existe entre os diferentes métodos comumente aplicado em análise de cerâmicas é considerada para conhecer o potencial dessas várias técnicas na identificação de procedimentos de calcita espática e classificar os dados cerâmicos para maximizar a interpretação arqueológica social dos dados. O objetivo final é conhecer a possibilidade e as limitações de certos procedimentos analíticos - tal como a microscopia binocular - tem para extrapolar a identificação destes procedimentos a uma ampla série de cerâmicas desde somente certos aspectos da pasta.

Beschreibung: As propriedades físicas e químicas de materiais em escala nanométrica são de imenso interesse e sua importância tem crescido em diversas aplicações tecnológicas. Este trabalho abordou o estudo da influência do método hidrotermal assistido por micro-ondas para obtenção de nanopartículas à base de SnO2, com intuito de utilização como catalisadores. O tratamento térmico em elevadas temperaturas produziu materiais com propriedades catalíticas. O pó obtido foi caracterizado por meio da difração de raios X, espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura, a fim de verificar a morfologia, que evidencia a formação de SnO2. Além disso, o pó foi testado na conversão catalítica de óleo vegetal em biodiesel obtendo rendimento de 90%. The physical and chemical properties of materials at the nanoscale are of immense interest and have been gaining increasing importance in various technological applications. This paper examines the influence of the microwave-assisted hydrothermal method in the production of SnO2nanoparticles for use as catalyst. High-temperature heat treatments led to the formation of material with catalytic properties. The resulting powder was analyzed by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning electron microscopy to determine its morphology, which confirmed the formation of SnO2. The powder was also tested to check its performance in the catalytic conversion of vegetable oil into biodiesel, which resulted in yield of 90%.

Beschreibung: A hidroxiapatita (HAp) é um fosfato de cálcio de fórmula química Ca10(PO4)6(OH)2, com relação molar Ca/P 1,67. Este material possui grande importância na tecnologia de biocerâmicas, por ser o constituinte principal da fase mineral de ossos e dentes humanos. Apresenta como algumas de suas aplicações a substituição de tecidos duros danificados, revestimento de próteses ortopédicas e de implantes e reparo de tecidos ósseos. A HAp apresenta resistência mecânica baixa e alta fragilidade o que tornam sua utilização restrita a áreas onde se exige pouco esforço mecânico. Uma das formas de melhorar essas propriedades é associá-la a outros materiais como zircônia, alumina, mulita, titânio e biovidro visando unir as propriedades desejáveis dos dois materiais, bem como pela adição de alguns íons. Este trabalho tem como objetivo descrever as propriedades resultantes da adição de diferentes materiais e íons às propriedades finais da hidroxiapatita. Observou-se que a grande maioria das abordagens de reforço mecânico utilizada atualmente é eficiente na melhoria da resistência à fratura e resistência à flexão e dureza. Verificou-se que apenas o reforço com titânio ainda não tem um efeito claramente elucidado sobre o comportamento mecânico da HAp. A melhora do comportamento mecânico devido à adição do reforço é dependente de fatores como temperatura de sinterização, quantidade de reforço utilizada, ausência de mudanças estruturais indesejáveis, bem como a ausência de outras fases que sejam deletérias às propriedades finais dos materiais produzidos. Hydroxyapatite (HAp) is a calcium phosphate of chemical formula Ca10(PO4)6(OH)2, with a molar ratio of Ca /P equal to 1.67. This material has a great importance in bioceramics technology, being the main mineral phase constituent in human teeth and bones. It is used as a substitute for damaged hard tissues, coating of orthopedic prostheses and implants and bone tissue repair. However, low mechanical strength and high brittleness makes its use restricted to low mechanic strength areas. One way of improving these properties is to combine HAp with other materials such as zirconia, alumina, mullite, titanium, bioglass and ions in order to join desirable properties of both materials. This review aims to describe the properties resulting from the formation of different ions and materials. It was observed that most of the approaches currently used for mechanical reinforcement are effective in improving fracture toughness and flexural strength and hardness.It was also found that the effect of titanium ions on such the mechanical behavior of HAp composite materials has not been completely elucidated. The improvement of the mechanical behavior due to the addition of reinforcement is dependent on factors such as sintering temperature, amount of reinforcement used, absence of undesirable structural changes, as well as presence of other phases that are deleterious to the ultimate properties of produced materials.

Beschreibung: Aluminum titanate (Al2TiO5) is a high refractoriness material with excellent thermal shock resistance. Hence it is suitable for several applications at elevated temperatures where insulation and thermal shock resistance are required. Such as components of internal combustion engines, exhaust port liners, metallurgy, and thermal barriers. The thermal instability of Al2TiO5 at high temperature is another characteristic of this material that has been studied and controlled by the incorporation of several additives. The Al2TiO5 formation from pure oxides presents an endothermic peak in the differential thermal analysis (DTA). The thermodynamic temperature is 1280 ºC. But experimentally, as in every other DTA experiment, these peaks strongly depend on the heating rate: this fact has been extensively employed for the kinetic study of transformation processes and the mechanism determination of chemical reactions. Both activation energies (Ea) and nucleation rates can be obtained from these experiments. The present work reports the formation Ea of Al2TiO5 prepared from pure oxides at air atmosphere by the Kissinger DTA based methods. Previously the particle size distribution of the starting powders together with X-ray diffraction analysis of the starting powders and the resulting materials was carried out. The properties of the Al2TiO5 formation were grouped into two groups corresponding to the low and high heating rates, below and over 5 K/min. Ea values were obtained after the Avrami (n) constant evidenced that the crystallization mechanism is strongly related to the heating rate, even in the wide range studied which includes the technological ones(0.5-40 K/min). Titanato de alumínio (Al2TiO5) é um material de alta refratariedade com excelente resistância ao choque térmico. É, consequentemente, adequado para várias aplicações a altas temperaturas nas quais são requisitos ser isolante térmico e ter alta resistência ao choque térmico. Exemplos são como componentes de motores de combustão interna, revestimento de saídas de exaustão, barreiras metalúrgicas e térmicas. A instabilidade térmica doAl2TiO5a altas temperaturas é outra característica deste material que tem sido estudada e controlada pela incorporação de vários aditivos. A formação de Al2TiO5a partir de óxidos puros apresenta um pico endotérnico na curva de análise térmica diferencial (ATD). A temperatura termodinâmica é 1280 ºC. Mas experimentalmente, como em todas a análise de ATD, esses picos dependem fortemente da taxa de aquecimento: esse aspecto tem sido extensivamente empregado no estudo cinético de processos de transformação e na determinação de mecanismos de reações químicas. Energias de ativação e taxas de nucleação podem ser obtidas desses experimentos. Este trabalho reporta a energia de formação de Al2TiO5preparado a partir de óxidos puros sob atmosfera de ar por meio dos métodos de Kissinger em ATD. Primeiramente foi analisada a distribuição de tamanho de partículas dos pós de partida e dos pós resultantes, juntamente com análise de difração de raios X. As propriedades de formação de Al2TiO5foram separadas em dois grupos correpondendo a baixas e altas taxas de aquecimento, abaixo e acima de 5 K/min. Os valores de energia de ativação foram obtidos após a constante de Avrami (n) evidenciar que o mecanismo de cristalização é fortemente relacionado com a taxa de aquecimento, mesmo na ampla faixa estudada, que inclui as tecnológicas (0,5-40 K/min).

Beschreibung: A técnica de espectroscopia de ressonância de ultrassom possibilita a determinação simultânea de todos os componentes do tensor de elasticidade do material que constitui a amostra. Neste trabalho é descrita a montagem de um dispositivo de espectroscopia de ressonância de ultrassom automatizado, que possibilita a análise de pequenas amostras na forma de paralelepípedos, cilindros ou esferas. A aplicação deste dispositivo é exemplificada com a determinação das constantes elásticas de amostras policristalinas de alumina e níquel. Os resultados obtidos diferem dos valores esperados em, no máximo, 2,6% e 0,91% para a alumina e níquel, respectivamente, e ilustram a aplicação deste dispositivo na determinação das constantes elásticas de pequenas amostras. The resonant ultrasound spectroscopy technique (RUS) allows the simultaneous determination of all components of the tensor of elasticity for the material that constitutes the sample. In this work, an automated device for ultrasonic resonance spectroscopy was assembled which enables the analysis of small samples in the form of parallelepipeds, cylinders or spheres. The application of this device is exemplified by the determination of the elastic constants of polycrystalline samples of alumina and nickel. The results differ from the expected values by, at most, 2.6% and 0.91% for alumina and nickel, respectively, and demonstrate the usefulness of this device in determining the elastic stiffness of small samples.

Beschreibung: A cromagem é uma opção que a indústria de metal mecânica tem encontrado para aumentar a resistência à corrosão de peças metálicas, porém esse revestimento apresenta a desvantagem de ser tóxico ao ser humano e ao meio ambiente. Para se alcançar um novo tratamento de superfície, pode-se aplicar planejamento experimental, a fim de otimizar os experimentos, principalmente quando há diversas variáveis para se chegar ao processo ou produto final. O objetivo principal deste trabalho é utilizar planejamento experimental para se obter um revestimento cerâmico à base de óxido de nióbio para ligas de alumínio 3003 e compará-lo ao revestimento de Cr (III), no mesmo substrato metálico. As técnicas empregadas foram polarização potenciodinâmica anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica, microscopia eletrônica de varredura e mapeamento por espectroscopia de energia dispersiva. Utilizou-se um planejamento experimental 2³, no qual as variáveis foram velocidade de imersão, tempo de repouso após imersão e emersão na solução sol-gel à base de óxido de nióbio (razões molares n/n ácido cítrico/etilenoglicol 1:4, ácido e o complexo amoniacal de nióbio 10:1). Registrou-se uma tendência nas superfícies de respostas estudadas, sugerindo que em 5 min de imersão e emersão e na velocidade de 18 cm/min, o filme gerado apresenta uma maior resistência à corrosão. Os resultados de impedância eletroquímica e polarização potenciodinâmica anódica mostraram que o filme de óxido de nióbio apresenta maior resistência à corrosão que o revestimento utilizado industrialmente. Sendo assim, esse novo tratamento de superfície torna-se uma opção de substituição do revestimento a base de Cr (III). The plating is an option that the metalworking industry has been found to increase the corrosion resistance of metal parts, but this coating is toxic to humans and to the environment. To achieve a new surface treatment the experimental design may be applied to optimize the experiments, especially when there are many variables to obtain at the final product or process. The main objective of this paper is to use experimental design to obtain a ceramic coating based on niobium oxide over 3003 aluminum alloys and to compare it to the Cr (III) coating, in the same metallic substrate. The techniques employed were anodic potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy, scanning electron microscopy and mapping by energy dispersive spectroscopy. An experimental design 23was used, where the variables were sol-gel sink rate, settling time after immersion and emersion in the base solution of niobium oxide (molar ratios n/n citric acid/ethylene glycol 1:4 acid and niobium ammonium complex 10:1). A tendency on the responses of the surfaces was detected, suggesting that at 5 min of immersion and emersion time and speed of 18 cm/min, the film achieved a higher corrosion resistance. The results of potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy showed that the anodic film of niobium oxide is more resistant than the coating used industrially, so that new surface treatment becomes a replacement option for Cr (III) coating.

Beschreibung: Chromium doped ZnS nanocrystals with pure and 10% compositions were synthesized by chemical co-precipitation route. Samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) technique, Fourier transforms infrared spectroscopy (FTIR) and UV-Visible spectrometer. Lattice parameter 'a' decreases and grain size increases with increasing Cr concentration. XRD study shows that both the samples have cubic structure. Grain size increases due to ionic radius. The functional groups and chemical species of Cr doped ZnO samples were determined using FTIR data. UV-Vis study revealed that red shift is clearly observed in absorption band. Surface morphology of pure and 10% Cr doped samples was investigated by SEM technique and it is confirmed that images exibit cubic form of the samples. Using EDS, percentage of chemical compositions of material recorded. Foram sintetizados nanocristais de ZnS puros e dopados com 10% cromo pela rota química de co-precipitação. As amostras foram caracterizadas pela técnica de difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectrometria UV-Visível. O parâmetro de rede 'a' diminui e o tamanho de grão aumenta com o aumento da concentração de cromo. O estudo de difração de raios X mostra que ambas amostras tem estrutura cúbica. O tamanho de grão aumenta devido ao raio iônico. Os grupos funcionais e as espécies químicas de amostras de ZnS dopadas com cromo foram determinadas com os dados de FTIR. O estudo de UV-Vis revelou que o deslocamento para o vermelho observado na banda de absorção. A morfologia da superfície de amostras puras e dopadas com 10% de cromo foi investigada por microscopia eletrônica de varredura e foi confirmado que as imagens exibem a forma cúbica das amostras. Usando EDS, foi avaliada a composição química.

Beschreibung: Two series of silicate glasses were processed to micron-size, sub-micron size, and nanoparticles using three different milling systems: ball milling, attrition, and high-energy milling. The effect of milling time and media size on particle size and contamination were investigated in aqueous and isopropanol suspensions. The particle size was determined using a laser-diffraction particle size analyzer and scanning electron microscopy. The smallest glass particles with a median particle size of 0.3 µm were achieved by a two-step comminution process in a high energy mill. Foram moídas duas séries de vidros silicatos para a obtenção de partículas com dimensões nas faixas micrométrica, submicrométrica e nanométrica, utilizando três tipos distintos de processos de moagem: moagem em moinho de esferas, em atritor, e de alta energia. Foram investigados os efeitos do tempo e do tipo do meio de moagem no tamanho de partícula, em suspensões aquosas e em isopropanol. Foram utilizados um granulômetro com o princípio de difração de laser e um microscópio eletrônico de varredura para a determinação do tamanho de partícula. A distribuição de tamanho de partículas com o menor tamanho médio de partícula igual a 0,3 µm foi obtida para vidros submetidos ao processo de cominuição em duas etapas, utilizando um moinho de alta energia.

Beschreibung: Este trabalho tem por objetivo desenvolver formulação de massa para revestimento cerâmico vitrificado utilizando o fundente nefelina sienito com argila caulinítica. Foram preparadas formulações com 0, 30 e 50% em peso de nefelina sienito em mistura com a argila. Corpos-de-prova foram obtidos por prensagem uniaxial a 30 MPa para queima nas temperaturas de 1100 ºC, 1150 ºC e 1200 ºC. As propriedades físicas e mecânicas avaliadas foram: densidade aparente a seco, retração linear, tensão de ruptura à flexão e absorção de água. A microestrutura das cerâmicas queimadas foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os resultados indicaram que a incorporação de nefelina sienito melhorou significativamente as propriedades da argila possibilitando alcançar a especificação de revestimento cerâmico vitrificado. This work had for objective to development vitrified ceramic tiles body using the nepheline-syenite flux with a kaolinitic clay. Formulations were prepared with addition of 0, 30 and 50 wt.% of nepheline-syenite to the clay. Specimens were prepared by uniaxial pressure at 30 MPa followed by firing at 1100, 1150 and 1200 ºC. The evaluated physical and mechanical properties were: dry bulk density, linear shrinkage, three point bending mechanical strength and water absorption. The microstructure of the fired ceramics was evaluated by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results showed that the incorporation of nepheline-syenite significantly enhanced the properties of the clay making it possible to reach the specification of vitrified ceramic tiles.

Beschreibung: The present investigation is carried out to estimate the firing temperature and conditions of firing of ancient pottery shreds excavated recently from Sembiankandiyur, Tamil Nadu, India. FTIR and XRD studies have been attempted on these shreds to characterize the mineral composition of the pottery artifacts in respect of their different physical attributes. The firing temperature and conditions were inferred from the mineral phases of the samples exhibited by the infrared spectra and X-ray diffractograms recorded in as received state. TG-DTA is the complementary technique to elucidate the firing temperature from the thermal characteristic reactions such as dehydration, decomposition and transformations of minerals under the controlled firing of the samples in inert atmosphere. Esta pesquisa foi feita para se estimar a temperatura de queima e as condições de queima de fragmentos cerâmicos antigos escavados recentemente em Sembiankandiyur, Tamil Nadu, India. Estudos de FTIR e de difração de raios X foram efetuados nestas partes para caracterizar a composição do mineral dos artefatos cerâmicos com respeito aos diferentes atributos físicos cerâmicos. A temperatura e as condições de queima foram estimadas a partir das fases minerais das amostras de acordo com os espectros de infravermelho e dos difratogramas de raios X obtidos nas amostras como recebidas. Análise termogravimétrica e térmica diferencial é uma técnica complementar para avaliar a temperatura de queima a partir de reações características tais como hidratação, decomposição e transformações dos minerais sob queima controlada das amostras em atmosfera inerte.

Beschreibung: As cerâmicas celulares têm sido produzidas por diferentes métodos, resultando em uma ampla faixa de estruturas e propriedades. Este trabalho descreve uma nova rota para a produção de cerâmicas celulares, a qual se baseia na gelificação de emulsões constituídas de suspensões cerâmicas aquosas contendo monômeros orgânicos solúveis em água e uma fase líquida apolar emulsificada (querosene). Os efeitos do teor de sólidos e da fração de querosene nas propriedades reológicas das emulsões foram avaliados. A estrutura celular foi analisada por microscopia eletrônica de varredura e revelou poros isolados nas amostras de baixa porosidade, os quais mudaram para uma rede interconectada de poros com o aumento da porosidade. Compressão diametral foi usada para avaliar a resistência mecânica das amostras sinterizadas, a qual variou entre 2,0 e 48 MPa, dependendo da porosidade. Cellular ceramics have been produced by several methods, resulting in a wide range of structures and properties. This work describes a novel route to produce cellular ceramics based on the gel casting of emulsions consisting of an aqueous ceramic suspension containing water-soluble organic monomers and an emulsified insoluble liquid phase (kerosene). The effects of solids loading and kerosene content on the rheological properties of emulsions were evaluated. SEM of the cellular structure revealed isolated pores for samples with low porosity, which changed to an interconnected network of pores as the porosity increased. Diametrical compression was used to evaluate the strength of sintered samples, which varied in the range of 2.0 and 48 MPa, depending on the porosity.

Beschreibung: Atualmente a preocupação ambiental está fazendo com que as empresas busquem diminuir os impactos ambientais por elas causados, ao mesmo tempo em que melhoram a qualidade do produto e processos de fabricação. Logo, muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas na área de usinagem para se analisar o real dano ao meio ambiente quando usados diferentes métodos de lubri-refrigeração. Este trabalho teve como objetivo analisar a qualidade da peça produzida e o desgaste do ferramental de corte de uma retificadora plana ao se usinar cerâmica de alumina com dois métodos distintos de aplicação de fluido de corte: método convencional com vazão de 458,3 mL/h e o método da mínima quantidade de lubrificação (MQL) com 100 mL/h. A partir dos resultados obtidos pode-se constatar que para os mesmos parâmetros de usinagem a técnica do MQL utilizou uma quantidade muito menor de fluido e garantiu bons resultados de desgaste diametral do rebolo. No entanto, a qualidade da peça foi bem pior para o método do MQL em relação a técnica de refrigeração convencional. Estes resultados mostraram que se utilizando formas alternativas de lubrificação para reduzir o uso do fluido de corte, são possíveis dependendo de quais fatores são mais importantes para o processo que se deseja. Nesse sentido, se o método do MQL fosse adotado pelas empresas dependentes da retificação, certamente iria trazer, de um lado, benefícios quanto a problemas de descarte e reciclagem de fluido de corte, mas por outro lado, levaria a uma menor qualidade superficial das peças. Nowadays, environmental concerns are causing companies to seek reduce the environmental impacts caused by them, while improving product quality and manufacturing processes. Therefore, much research is being developed in the machining area to examine the actual damage to the environment by utilizing different methods of lubrification and cooling. This study aimed to analyze the surface roughness of the machined part and the wear of the grinding wheel in the flat grinding of alumina ceramics with two methods of cooling-lubrification: The conventional method with a flow rate of 27.5 L/min and the method of the minimum quantity of lubrification (MQL) at 100 mL/h. With the obtained results it's possible to say that, for the same machining parameters of MQL and conventional techniques, the MQL technique used a much smaller amount of fluid and assured good results for the diametral wear of the grinding wheel. However, the superficial roughness of the piece was worse for the MQL method than the conventional cooling technique. These results showed that using alternative forms of lubrification to reduce the use of cutting fluid are possible, depending on which factors are most important to the process that is wanted. Accordingly, if the MQL technique was used, it would surely bring, on one hand, the benefits of the reduction of the problems of recycling and disposal the cutting fluid, but on the other hand, leads to a lower surface quality of the parts.

Beschreibung: O resíduo do refino da bauxita, comumente conhecido como lama vermelha, tem mostrado ser capaz de ligar metais traços tais como o cobre, cádmio, zinco, cromo, níquel e chumbo sob condições apropriadas. A neutralização da lama vermelha é necessária porque essa lama é tipicamente cáustica, com pH em torno de 13. Muitas pesquisas têm sido desenvolvidas envolvendo a utilização da lama vermelha, porque contem uma série de elementos valiosos. Assim a utilização da lama vermelha como material de construção e como adsorvente é atrativa porque ela é utilizada em grande quantidade. Nada pode ser feito sem descartar componentes valiosos como titânio, zircônio e principalmente ferro. A síntese de hidrotalcita conectada com a reciclagem de soluções alcalinas representa uma maneira efetiva de uso dessa solução considerando a forte demanda por proteção ambiental no mundo. Os compostos tipo hidrotalcita, precipitados durante a neutralização da lama, também removem oxi-ânions de metais de transição através da combinação de intercalações e adsorção de espécies aniônicas na sua superfície externa. Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) vêm sendo investigados à muitos anos como materiais hospedeiros para uma variedade de reações de intercalação de anions. A estrutura lamelar dos HDLs pode ser usada para controlar a adição ou remoção de uma variedade de espécies químicas, tanto orgânicas quanto inorgânicas. Isto é alcançado através de sua habilidade de adaptar a separação das lamelas de hidróxidos, e da reatividade da região interlamelar. O material resultante adsorve anions quando colocado em soluções e reverte a estrutura da hidrotalcita. Avanços significativos têm sido alcançados recentemente na caracterização desses materiais, incluindo estudos estruturais sobre o mecanismo de intercalação. O objetivo desse trabalho foi a síntese e caracterização de HDLs a partir da lama vermelha, e testar esses materiais como adsorventes de metais pesados. Bauxite refinery residues, commonly known as "red mud", have been shown to be capable of binding trace metals such as copper, cadmium, zinc, chromium, nickel and lead under suitable conditions. Neutralization of red mud is necessary because red muds are typically highly caustic, with a reaction pH of about 13. Much research has been carried out on utilization of red mud because it contains a lot of valuable components. Although utilization of the red mud as building material and as an absorbent is attractive because the red mud is used in bulk, nothing can be done without discarding valuable components such as titanium, zirconium and the main iron. Hydrotalcite-synthesis connected with recycling of alkali-solution is a prospective way for effective use of the solution under the strong demand for the environmental protection in the world. The hydrotalcite-like compounds, precipitated during neutralization, also remove oxy-anions of transition metals through a combination of intercalation and adsorption of the anionic species on the external surfaces. Layered double hydroxides (LDHs) have been investigated for many years as host materials for a range of anion exchange intercalation reactions. The lamellar structure of LDHs can be used for the controlled addition or removal of a variety of species, both organic and inorganic. This is achieved through their ability to adjust the separation of the hydroxide layers, and the reactivity of the interlayer region. The resultant material adsorbs anions when placed in solution and reverts to the hydrotalcite structure. Significant advances have been made recently on the characterization of these materials, including structural studies on the mechanism of intercalation. The aim of this work was the synthesis and characterizations of LDHs from red mud that will be tested as adsorbent material for heavy metals.

Beschreibung: A resistência ao fogo de um elemento estrutural de concreto é avaliada pelo intervalo de tempo em que o elemento continua a desempenhar suas funções sob condições de alta temperatura. Normalmente acredita-se que o concreto tem uma excelente durabilidade frente à ação do fogo, entretanto, na prática, a estabilidade desse material é prejudicada pelas altas temperaturas e os elementos de concreto têm apresentado danos excessivos ou mesmo rupturas catastróficas sob tais condições. Quando expostos às altas temperaturas, materiais à base de cimento sofrem mudanças físico-químicas que prejudicam suas propriedades mecânicas e comprometem sua resistência à transferência de calor. Embora as características térmicas de um concreto de alta resistência sejam semelhantes aos de um concreto convencional, este material possui uma maior sensibilidade às altas temperaturas devido à sua porosidade reduzida, apresentando uma maior perda relativa das propriedades mecânicas e a ocorrência do lascamento explosivo na faixa de temperatura entre 100 ºC e 400 ºC. O lascamento pode ser evitado pela introdução de fibras de polipropileno na composição do concreto: quando fundidas e parcialmente absorvidas pela matriz de cimento, as fibras criam uma rede de canais permeável que permite a migração dos gases para o exterior, reduzindo a pressão nos poros do material e, conseqüentemente, eliminando a possibilidade de ocorrência do lascamento explosivo. Assim, no presente artigo, uma revisão sobre o comportamento de concretos expostos às altas temperaturas, bem como a influência da fibra de polipropileno sobre este comportamento foi realizada, direcionando-se para os concretos aplicados na construção civil. The fire resistance of a structural concrete is evaluated by the time length that the element keeps performing its functions under high temperature conditions. It is usually believed that the concrete has an excellent durability before fire; however, in practice the stability of this material is reduced by high temperatures. Unfortunately, under such circumstances, concrete elements present excessive damages or even catastrophic failures. When exposed to high temperatures, cement based materials undergo physicochemical changes that damage their mechanical properties and spoil their resistance to heat transfer. Although the thermal features of a high strength concrete are similar to those of a conventional concrete, this material has a greater sensibility to high temperatures due to its reduced porosity, showing a higher relative loss of the mechanical properties and explosive spalling in the temperature range between 100 ºC and 400 ºC. The spalling can be avoided by adding polypropylene fibers in concrete: when melted and partially absorbed by the cement matrix, the fibers generate a permeable network that allows the outward gas migration, decreasing the pore pressure in the material and, consequently, eliminating the possibility of explosive spalling occurrence. Thus, in the present paper, a review regarding the behavior of concretes exposed to high temperatures, as well as the influence of polypropylene fibers have been addressed for concretes applied in the civil engineering area.

Beschreibung: The present study regards the effect of sulfur in dicalcium silicate (Ca2SiO4), a major crystalline phase (20 to 40 wt.%) of the ordinary Portland cement clinker. Dicalcium silicate is also known as C2S (2CaO.SiO2) or belite. The synthesis of the C2S samples was made with high purity reactants with addition of sulfur as CaSO4.2H2O, mixed according to the stoichiometric proportion 2Ca:(1-x)Si:xS, in which x corresponds to the cationic proportion of sulfur, with values ranging from 0 to 20%. Added amounts of SO3 in the samples were 0.23, 1.39, 2.77, 4.60 and 9.71wt.%. Chemical composition of the samples was determined by X-ray fluorescence before and after sintering. Large-scale sulfur loss by volatilization leads to an excess in calcium and consequently to formation of increasing amounts of tricalcium silicate with increasing sulfur content in the starting mixture. Mineralogical composition of the samples and cell parameters of C2S polymorphs were determined by X-ray diffraction and Rietveld refinements. Structural analysis of diffraction data indicates that the presence of sulfur stabilizes the intermediate temperature polymorph β C2S, with increasing unit cell volume. The reactivity with water (heat of hydration) of the samples was measured by differential scanning calorimetry, which was strongly influenced by the highly reactive tricalcium silicate. Este estudo trata do efeito do enxofre no silicato de dicálcio (Ca2SiO4), uma fase cristalina majoritária (20 a 40 peso%) do clínquer do cimento Portland comum. O silicato de dicálcio é também conhecido como C2S (2CaO.SiO2) ou belita. A síntese de amostras de C2S foi feita a partir de reagentes de alta pureza com adição de enxofre como CaSO4.2H2O, misturados na proporção estequiométrica 2Ca:(1-x)Si:xS, na qual x corresponde à proporção catiônica de enxofre, com valores de 0 a 20%. Os teores adicionados de SO3 nas amostras foram 0,23, 1,39, 2,77, 4,60 e 9,71 peso%. A composição química das amostras foi determinada por meio de fluorescência de raios X antes e após sinterização. A perda por volatilização em alta escala de enxofre levou a um excesso de cálcio e conseqüentemente à formação crescente de silicato de tricálcio com aumento crescente de enxofre na mistura inicial. A composição mineralógica das amostras e os parâmetros de rede dos polimorfos de C2S foram determinados por difração de raios X e refinamento de Rietveld. A análise estrutural dos resultados de difração indica que a presença de enxofre estabiliza a forma de temperatura intermediária β C2S, com aumento crescente do volume da célula unitária. A reatividade com água (calor de hidratação) das amostras foi medido por calorimetria diferencial de varredura, que foi fortemente influenciado pela alta reatividade do silicato de tricálcio.

Beschreibung: Ao se produzir uma mistura de concreto, especialmente de alto desempenho, a primeira escolha a ser feita é quanto ao tipo de cimento a ser empregado, o que faz deste ligante um material essencial para a produção desses materiais. As características reológicas de formulações de concretos de alto desempenho estão relacionadas com a hidratação dos aluminatos do cimento, enquanto o desenvolvimento da resistência mecânica é dependente dos silicatos hidratados formados. Assim, variações nas características do cimento influenciam as propriedades dos concretos, sendo observados comportamentos distintos para misturas produzidas com diferentes cimentos. O presente artigo visa avaliar a influência do tipo de cimento sobre o desempenho de concretos especiais aplicados na construção civil, dosados a partir de um método computacional. As propriedades no estado fresco foram avaliadas medindo-se o índice de fluidez e determinando-se o comportamento reológico do material. No estado endurecido, a resistência mecânica foi avaliada pelos ensaios de compressão uniaxial, tração por compressão diametral e flexão em 3 pontos, enquanto o módulo de elasticidade foi avaliado pelos métodos estático e dinâmico. Comparando-se todas as propriedades medidas, verifica-se que os concretos produzidos com cimento Portland apresentaram desempenhos superiores ao do concreto produzido com cimento aluminoso, sendo o cimento Portland de alta resistência inicial ainda mais eficiente que o cimento Portland composto com escória para a produção de misturas de alto desempenho e até os 28 dias de idade. When a concrete is produced, especially a high performance one, the first concern is the cement type to be used, making this binder an essential compound. The rheological properties of high performance concretes are related to the hydration of cement aluminates phase, whereas the development of mechanical strength depends on the hydrated silicates formed. Thus, variations on cement characteristics influence the properties of a concrete, being observed different behaviors for mixtures produced with distinct cements. The present paper aims to evaluate the influence of cement type on the performance of special concretes designed using computing techniques. The fresh properties were evaluated measuring the fluidity index and the rheological behavior of the material. In the hardened condition, the mechanical strength were evaluated by the compressive, splitting tensile and 3 point bending tests, whereas the Young's modulus was measured by the static and dynamic methods. By comparing all the measured properties, the concretes produced with Portland cement showed better performance than that containing calcium aluminate cement, being the high early strength Portland cement more efficient than the slag-modified Portland cement for the production of high performance mixtures and until the age of 28 days.

Beschreibung: This work presents the results of a study about on the compaction behavior of a dry granulated red wall tile paste. The ceramic paste was formulated using raw materials of the Rio de Janeiro state. The raw materials were dry-ground and then microgranulated using a mixer of high intensity. The produced powder was characterized regarding X-ray diffraction, chemical composition, granule size analysis and morphology. The moisture content of the granulated powder (moisture mass/dry mass) varied between 0 and 10%. The granulated powder with different moisture contents was submitted to cold compaction process using a uniaxial die-pressing technique with compaction pressure up to 60 MPa. The compaction behavior of the wall tile powder was evaluated through compaction response and compaction rate diagrams. The development of the microstructure during compaction process was followed by scanning electron microscopy. The experimental results show that the green density of the tile compacts behaves as a function of moisture content. It was also found that the compaction process is ruled, at the applied pressure range, by two dominant mechanisms including granule rearrangement and plastic deformation. The rate of densification is high initially, but then decreases rapidly for pressures above apparent yield pressure (2.44 - 5.38 MPa). In addition, the better compaction efficiency was found to be influenced by the moisture content. Este trabalho apresenta os resultados de um estudo sobre o comportamento de compactação de uma massa de revestimento cerâmico poroso base vermelha granulada pelo processo via seca. A massa cerâmica foi formulada usando matérias-primas do estado do Rio de Janeiro. As matérias-primas foram moídas a seco e em seguida microgranuladas usando um microgranulador de alta intensidade. O pó obtido foi caracterizado em termos de difração de raios X, composição química, análise de tamanho de grânulos e morfologia. O conteúdo de umidade do pó granulado (massa de umidade/massa seca) variou entre 0 e 10%. O pó granulado com diferentes conteúdos de umidade foi submetido a processo de compactação a frio usando a técnica de prensagem uniaxial com pressão de compactação máxima de 60 MPa. O comportamento de compactação do pó de revestimento poroso foi avaliado através de diagramas de resposta de compactação e taxa de compactação. A microestrutura dos compactos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados experimentais mostram que a densidade verde dos compactos se comporta como uma função do conteúdo de umidade. Os resultados também mostram que o processo de compactação é governado, na faixa de pressão aplicada, por dois mecanismos dominantes, incluindo rearranjo de grânulos e deformação plástica. A taxa de densificação é inicialmente alta, mas depois diminui rapidamente para pressões acima da pressão de escoamento aparente do pó (2,44 - 5,38 MPa). Além disso, a melhor eficiência de compactação do pó de revestimento poroso estudado é influenciada pelo conteúdo de umidade.

Beschreibung: It is well known that the heating mechanism and powder precursor define the microstructural characteristics of ceramics. Especially abnormal grain growth of pure alumina ceramics developed during conventional sintering method suggests that this material is a potential candidate to be treated in microwave sintering process. Alumina ceramics produced with commercial (A1K) and chemically synthesized powders were sintered in conventional and microwave furnaces. Two methods were employed to prepare the chemically synthesized nanosized powders: Pechini method and emulsification with oleic acid. The microwave sintered samples were characterized by apparent density and scanning electron microscopy and compared with the samples sintered in a conventional furnace. Alumina ceramics sintered in the microwave furnace had fine grained microstructure, not related with the starting powders. This characteristic was achieved in a sintering time shorter than those produced in the conventional furnace. However, satisfactory densification was observed only to A1K ceramics (3.95 g/cm³) sintered during one hour in microwave furnace. É conhecido que os mecanismos de aquecimento e os pós precursores definem as características microestruturais das cerâmicas. Especialmente, o crescimento anormal de cerâmicas de alumina pura desenvolvidos durante o método de sinterização convencional sugere que esse material é um candidato potencial para ser tratado no processo de sinterização em microondas. Cerâmicas de alumina produzidas com pós comercial (A1K) e quimicamente sintetizado foram sinterizados em fornos convencional e por microondas. Dois métodos foram empregados para preparar quimicamente os pós nanométricos: método de Pechini e por emulsificação em ácido oleico. As cerâmicas sinterizadas em microondas foram caracterizadas por densidade aparente e por microscopia eletrônica de varredura, e comparados com as amostras sinterizadas em forno convencional. Aluminas sinterizadas em microondas apresentaram uma granulometria fina, não relacionada com os pós precursores. Essa característica foi obtida para um tempo de queima menor do que o obtido em fornos resistivos. Contudo, uma alta densificação foi observada apenas em cerâmicas A1K (3,95 g/cm³) sinterizadas durante uma hora em microondas.

Beschreibung: Neste trabalho foram quantificados o tamanho de grão e a porosidade de uma amostra de zircônia estabilizada com ítria (ZEI) sinterizada a 1500 ºC/ 2 h e a fração volumétrica das fases ZEI, NiO e poros de um compósito de ZEI/NiO sinterizado a 1500 ºC/ 2 h. Utilizando o programa de análise de imagens ImageJ foi possível tratar as imagens removendo ruídos e evidenciando as regiões de interesse de análise. Após as imagens serem analisadas, foi feito o tratamento estatístico dos dados como sugerido nas normas ASTM E 562-02 e ASTM E 1382-97. As frações volumétricas obtidas desta maneira foram 50 ± 7% de NiO, 32 ± 2% ZEI e 17 ± 7% poros. O tamanho médio de grãos da ZEI foi 4,6 ± 0,2 µm e sua porosidade 1,5 ± 0,2%. Os resultados de porosidade foram comparados com os valores obtidos utilizando o método baseado no princípio de Arquimedes. A diferença entre os valores permitiu por este método quantificar somente a porosidade aberta, enquanto a análise de imagens quantifica também os poros fechados. In this work grain size and porosity of Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) sintered at 1500 ºC/ 2 h and the volume fraction of the phases YSZ, NiO and pores in a YSZ/ NiO composite sintered at 1500 ºC/ 2 h were quantified. Using the image analysis software ImageJ it was possible to treat images removing noise and showing the regions of interest in the analysis. After analyzing the images a statistical treatment of the data as suggested in the standards ASTM E 562-02 and ASTM E 1382-97 was carried out. The volume fractions obtained were 50 ± 7% NiO, 32 ± 2% YSZ and 17 ± 7% pores. The average YSZ grain size was 4.6 ± 0.2 µm and the porosity 1.5 ± 0.2%. The porosity results were compared with values obtained using a method based on the Arquimedes principle; the difference between the values was that this method quantifies only open porosity, while image analysis also quantifies closed pores.

Beschreibung: Do ponto de vista reológico, o concreto pode ser entendido como uma concentração de partículas sólidas em suspensão (agregados) em um líquido (pasta de cimento). Sendo assim, seu comportamento no estado fresco deve ser estudado a partir dos conceitos da reologia, ciência voltada para o estudo das deformações e escoamento de um fluido sob a influência de tensões. As pesquisas efetuadas ao longo do tempo resultaram em uma série de equações que descrevem o comportamento do concreto fresco. Sabe-se que o comportamento reológico desse material se aproxima de um fluido binghamiano, sendo necessários dois parâmetros para sua caracterização: a tensão de escoamento e a viscosidade plástica. A reologia do concreto fresco tem sido estudada com determinações que variam entre métodos de ensaio simples e práticos, como o ensaio de abatimento de tronco de cone, até equipamentos mais sofisticados que determinam as curvas de cisalhamento do material, como os reômetros. Dessa maneira, é possível determinar a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento sob condições definidas fisicamente. Como o concreto fresco é um material heterogêneo, uma aproximação mais precisa do seu comportamento reológico é dada pela análise direta das forças (torque) que resultam do cisalhamento (velocidade de rotação) do concreto. Assim, o presente artigo apresenta uma revisão bibliográfica sobre os principais conceitos relacionados com a reologia de concretos de alto desempenho aplicados na construção civil, envolvendo desde sua caracterização reológica até os métodos de ensaio utilizados para a determinação das propriedades reológicas. From a rheological point of view, concrete can be understood as a concentrate suspension of solid particles (aggregates) in a viscous liquid (cement paste). In such case, its fresh behavior should be evaluated based on the concepts of rheology, the science which relates the deformation and flow of a fluid under stress influence. Several studies had already been accomplished along the time, resulting in a series of equations that describe the fresh concrete behavior. It is known that the rheological behavior of this material is close to that of a Bingham fluid and two rheological parameters are required for its description: yield stress and plastic viscosity. The rheology of fresh concrete has been studied by measurements that vary among simple and practical test methods, such as the slump test, and more sophisticated equipments that determine the flow curve of the material, such as the rheometer. Therefore, it is possible to attain a correlation between shear stress and shear rate under conditions defined physically. As fresh concrete is a heterogeneous material, a more accurate approach of its rheological behavior is given by the direct analysis of the forces (torque) that result from the shear (rotation speed) of the concrete. Thus, this paper presents a review concerning the main concepts related with the rheology of high performance concretes applied in building site, which involves the rheological characterization and the test methods used for the measurement of the rheological properties.

Beschreibung: O desenvolvimento de nanocompósitos para recobrimento de superfícies de partículas tem sido alvo de inúmeras pesquisas, devido ao fato de que novas e incomuns propriedades físicas e químicas, ausentes em tamanho macro e microscópico, são observadas nesses novos nanomateriais. Este trabalho apresenta o procedimento de preparação de nanocompósitos à base de nanoargila de haloisita nanorecoberta com TiO2 e Ni, usando o método dos precursores poliméricos. Através dessa síntese foram obtidas partículas de tamanho médio variando entre 7 e 35 nm. Os produtos obtidos foram caracterizados por fisissorção de N2 a 77 K, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão de alta ressolução. Os resultados mostram que a obtenção do nanorecobrimento é uma estratégia altamente promissora para a fabricação de novos compósitos, baseados em TiO2/Ni na superfície da argila, com aplicações tecnológicas. The development of nanocomposites for surface coating of particles have been the main focus of research in several areas. The new unusual physical and chemical properties absent in the same material in macro and microscopic size are observed in these new nanomaterials. This work presents a procedure for preparation of nanocomposites based on "halloysite nanoclay" particles nanocoated with TiO2 and Ni, using the polymeric precursor method. By means of this synthesis, particle size ranging between 7 and 35 nm were obtained. The products were characterized by size, physisorption of N2 at 77 K, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and high resolution transmission electron microscopy. The results show that the preparation of nanocoatings is a highly promising strategy for the fabrication of novel composites based on TiO2/Ni on clay surfaces with technological applications.

Beschreibung: O concreto de cimento Portland é um dos materiais mais usados no mundo inteiro, entretanto, devido a sua estrutura ser muito complexa, torna-se imprescindível estudar suas propriedades com bastante profundidade. O concreto é produzido a partir de uma argamassa, de areia e cimento, com adição de agregados graúdos, sendo que suas propriedades estão basicamente suportadas nessa argamassa de constituição. O objetivo deste trabalho foi estudar a variação da rigidez de duas argamassas de composições com razão cimento:areia de 1:2 e 1:3 em função do tempo de cura, tendo como parâmetro a variação do módulo de Young. Os resultados mostraram que o módulo de Young cresce até atingir o valor máximo no oitavo dia, sendo que nos três primeiros dias esse crescimento é mais acentuado. A análise dos resultados indica que grande parte do processo de hidratação do cimento, com formação das ligações químicas responsáveis pela rigidez da argamassa, acontece nos primeiros dias de cura. Concrete produced with Portland cement is one of building materials most widely used worldwide. However, due to its highly complex structure, its properties require in-depth studies. Concrete is a mortar consisting of a mixture of cement, sand and coarse aggregates, and its properties are represented basically by the mortar base. The aim of this work was to study the change in stiffness of two mortar compositions cured at 25 ºC with a cement-to-sand ratio of 1:2 and 1:3, as a function of curing time using the variation of Young modulus as the measuring parameter. The results showed that Young modulus increases up to a maximum value on the 8th day, and that this increase is more pronounced during the first three days. An analysis of the results indicates that a large part of the cement hydration process, involving the formation of chemical bonds that are responsible for the mortar stiffness, takes place in the early days of curing.

Beschreibung: A síntese de zeólitas com o intuito de utilizá-las posteriormente como materiais adsorventes exige rigoroso controle das variáveis de processamento. Para cada tipo diferente de zeólita, existem variáveis de processo distintas para obtenção do tipo específico desejado. Neste trabalho os objetivos foram obter zeólita NaA partindo de caulim, para posteriormente obter zeólita 5A por meio de troca iônica com esta zeólita anteriormente sintetizada. Estas zeólitas, por sua vez, podem ser usadas como adsorventes altamente seletivos para adsorver, por exemplo, metais pesados de efluentes industriais. Os resultados obtidos foram satisfatórios, a metodologia utilizada mostrou-se eficiente. A partir do metacaulim comercial utilizado, obteve-se com sucesso zeólita tipo NaA, e por meio de trocas iônicas obteve-se zeólita 5A. A porcentagem de sódio trocada na zeólita final foi 61,4%. Zeolites synthesis as adsorbing materials requires accurate control of the variables. There are distinct process variables for obtaining specific desired types depending on each different kind of zeolite to be synthesized. This paper was aimed at obtaining NaA zeolites from kaolin in order to obtain zeolites A afterwards through ionic exchange with the previously synthesized zeolite. These zeolites can then be used as highly selective adsorbents to adsorb, for instance, heavy metals in industrial effluents. The results obtained were satisfactory, the methodology was efficient. From the commercial metakaolin used NaA zeolite was obtained successfully, and through ionic exchanges 5A zeolite was obtained. The exchangeable sodium percentage in the final zeolite was 61.4%.

Beschreibung: É descrita em detalhes a montagem de um equipamento simples e de baixo custo para a medida da resistência ao desgaste de materiais cerâmicos. Para demonstrar a aplicação deste equipamento foram realizadas medidas de desgaste em amostras de alumina e zircônia parcialmente estabilizada com ítria. A resistência ao desgaste das amostras de zircônia foi medida antes e depois da formação de um recobrimento de ZrC, mediante tratamento térmico a 1600 ºC, com a peça envolta por carbono, em atmosfera de argônio. Foi observado que a formação de ZrC proporciona uma resistência ao desgaste similar à da alumina, aproximadamente 50% superior à da zircônia. The assembly of a simple, low cost equipment for the measurement of the wear coefficient of ceramic materials is described in some detail. This equipment was applied to the determination of the wear coefficient of alumina and yttria-partially stabilized zirconia. The wear resistance of zirconia was measured before and after the formation of a ZrC coating on the surface, as the result of a thermal treatment at 1600ºC with the sample wrapped in a carbon powder bed in an argon atmosphere. It was observed that the formation of ZrC provides a surface wear resistance similar to that obtained for alumina, almost 50% higher than that of bulk zirconia.

Beschreibung: Foi investigado o efeito da adição do carbono na evolução de segundas-fases e na densificação do AlN com 4% em massa de Y2O3. A mudança de composição da segunda-fase do AlN com Y2O3 foi induzida pela adição de 0,5% e 1,0% em massa de carbono. A sinterização sob atmosfera de nitrogênio foi realizada em forno com elemento resistivo de tungstênio entre 1650 ºC e 1850 ºC. A evolução de segunda-fase mostrou uma tendência para formar fases mais ricas em ítrio com o aumento do teor de carbono, o que atrasou a densificação do AlN com Y2O3 devido ao aumento da temperatura de formação de fase líquida. O efeito prejudicial causado pela adição de carbono diminuiu com o aumento da temperatura de sinterização, pois todas as amostras atingiram quase completa densificação após sinterização a 1800 ºC. A adição de carbono induziu uma evaporação significativa de compostos durante a sinterização, mas o comportamento de densificação foi pouco influenciado pela redução na fração de fase líquida existente na temperatura de sinterização e pelo gás aprisionado no interior dos poros fechados. The effect of carbon addition on the second-phases evolution and on the densification of AlN with 4wt.%.Y2O3 was investigated. The change of second-phase composition of AlN with Y2O3 was induced by the addition of 0.5wt.% and 1.0wt.% carbon. Sintering under nitrogen atmosphere was performed in tungsten heated furnace between 1650 ºC and 1850 ºC. The second-phase evolution had a tendency to form Y-richer phases with increasing carbon content, which delayed the densification of AlN with Y2O3 due to the increase of liquid-phase formation temperature. The harmful effect caused by the addition of carbon was diminished with increasing sintering temperature, since all samples achieved almost full densification after sintering at 1800 ºC. The addition of carbon induced significant evaporation of compounds during sintering, but the densification behavior was little influenced by the reduction in liquid-phase fraction formed at sintering temperature or the entrapped gas inside the closed pores.

Beschreibung: O capeamento pulpar é uma medida importante e muito usada no cotidiano da prática odontológica e, quando realizado de forma consciente, baseado em um bom diagnóstico da condição pulpar no momento da exposição, pode prevenir o dente de sofrer uma intervenção endodôntica. Além do hidróxido de cálcio, outros materiais vêm sendo testados quanto a sua ação em promover o reparo pulpar pela formação de ponte de dentina, após capeamento pulpar direto. Uma das alternativas de materiais viáveis para o capeamento pulpar são as cerâmicas à base de fosfatos de cálcio, destacando-se a hidroxiapatita (HAp) e o fosfato tricálcico (β-TCP). Estes materiais não promovem a formação de área necrótica, característica da utilização do hidróxido de cálcio, são biocompatíveis e favorecem o reparo do tecido pulpar. Para avaliar os efeitos desses materiais no capeamento pulpar foi realizada esta revisão de literatura, abordando desde a resposta do tecido pulpar, até o protocolo para o uso clínico. Pulp capping is an important measure and one with a high rate of use in daily dental practice, and when it is conscientiously performed, based on good diagnosis of the pulp condition at the time of its exposure, it may prevent the tooth from requiring endodontic intervention. In addition to calcium hydroxide, other materials have been tested with regard to their action in promoting pulp repair by the formation of a dentin bridge after direct pulp capping. Some of the feasible alternative materials for pulp capping are calcium phosphate-based ceramics, with hydroxyapatite (HAp) and tricalcium phosphate (β-TCP) being outstanding. These materials do not promote formation of a necrotic area, characteristic of the use of calcium hydroxide, are biocompatible and favor pulp tissue repair. To evaluate the effects of these materials on pulp capping, this literature review was conducted, the approach being wide ranging in scope, from pulp response through to the protocol for clinical use.

Beschreibung: A literatura indica diversos tipos de ensaios e diferentes métodos de avaliação de dano por choque térmico. Adicionalmente sabe-se que, em determinadas aplicações, esse tipo de dano é um dos principais responsáveis pela degradação do revestimento refratário. Neste contexto e buscando a melhor forma de reproduzir as condições em serviço do revestimento refratário, o presente trabalho foi realizado visando analisar qual tipo de ensaio de choque térmico e método de avaliação do dano são os mais adequados para avaliar o desempenho destes materiais. Essa análise foi baseada em uma revisão bibliográfica e resultados obtidos em laboratório, em que se comparou e avaliou as vantagens e desvantagens dos métodos mais relevantes encontrados na literatura. Por fim, com o auxilio da ferramenta SWOT foi possível verificar se o método adotado pelos autores desse trabalho é adequado para auxiliar na seleção do refratário para aplicação em calcinadores de leito fluidizado. The literature shows different tests and techniques for evaluating the thermal shock damage. Additionally, it is known that, for certain applications, this type of wear mechanism is one of the main causes of fluid flash calciner refractory degradation. Within this context and in order to find the best way to reproduce the refractory lining service conditions, this work was carried out to point out which thermal shock test and damage assessment method are more suitable to evaluate these materials. This analysis was based on a literature review and laboratory experiments, comparing and evaluating the advantages and disadvantages of the most important methods available. Finally, with the support of the SWOT tool it was possible to evaluate whether the method adopted by the authors of this work is appropriated for helping the selection of the refractories for calciners application.

Beschreibung: No sudeste de Santa Catarina existem inúmeras minas de exploração de argilas destinadas à indústria cerâmica da região. Para o conhecimento desta matéria prima foi realizada a caracterização em detalhe de uma frente de lavra em atividade. A exploração é realizada em terrenos sedimentares da Formação Rio do Rasto (Permiano Superior) na Bacia do Paraná que afloram como morros testemunho. Foram coletadas quatorze amostras representativas dos níveis desta mina composta de argilitos com intercalação de siltitos de pequena espessura. As amostras foram analisadas por difratometria de raios X pelo método do pó na rocha total e na fração 〈 4 µm. A composição química foi determinada por fluorescência de raios X. Foram realizadas observações ao microscópio eletrônico de varredura (elétrons secundários) de fragmentos das amostras e microanálises por microssonda eletrônica de lâminas delgadas. Os resultados mostraram uma grande variação vertical da mineralogia, tendo sido identificados três níveis diferentes. Até 2,00 m há predomínio de esmectita. Entre 2,00 m e 5,50 m a esmectita é o principal argilomineral, mas com quantidade significativa de ilita/mica, e acima de 5,50 m há grande aumento do feldspato potássico e mica detrítica. Estudos de detalhe por difratometria de raios X (determinação do parâmetro b) e microanálises WDS por microssonda eletrônica permitiram identificar como montmorilonita a espécie argilomineral do grupo das esmectitas. In the southeastern part of Santa Catarina state, Brazil, many mines of clays used as raw material for the ceramic industry are found. A detail study of this material was developed in a mine in activity. The exploitation of clays is held in sedimentary rocks of Rio do Rasto Formation (Upper Permian) in the Paraná Basin. The outcrops are in hills testimonies. Fourteen samples were collected and represent the levels of this mine which consisted of argillites with intercalation of slim siltite layer. These samples were analyzed by X-ray diffraction using the powder method and in the fraction 〈 4 µm. The chemical composition was determined by X-ray fluorescence spectrometer. Petrographic observations in thin section were also performed. Scanning electron microscope images was obtained in samples fragments by secondary electron method. Electron microprobe microanalysis was performed in one thin section. The results showed large vertical variation in the mineralogy and it has been identified three different levels. Up to 2.00 m there is a predominance of smectite. Between 5.50 m 2.00 m the smectite is the main clay mineral, but with significant amounts of illite/mica and above 5.50 m occurs large increase in K-feldspar and detrital mica. Studies in detail by X-ray diffraction (determination of the b-parameter) and microanalysis by wavelength dispersive X-ray spectroscopy have identified montmorillonite clay mineral as the smectite mineral specie.

Beschreibung: Bone china é um tipo especial de porcelana que foi primeiramente desenvolvida no Reino Unido e é caracterizada pela alta resistência mecânica, grande alvura e translucidez. É fabricada com uma mistura de matérias-primas composta por aproximadamente 50% de cinza de ossos bovinos calcinados (OBC) e 25% de fundentes, 25% de caulim ou argilas plásticas. A modificação das proporções e tipos das matérias-primas originais, ou seja, a substituição de Cornish stone por feldspato para a fabricação de bone china acarreta numa alteração das proporções óxidos fundentes/SiO2. Quando fabricada com Cornish stone, a composição é de 50:25:25 (OBC:caulim:Cornish stone). A fabricação de bone china nesta proporção com OBC:caulim:feldspato já apresenta uma maior fundência e uma temperatura de sinterização inferior, mas muito próxima, da composição original inglesa. A modificação para a composição 60:20:20 faz com que ocorra um aumento da relação fundentes/SiO2, que leva a uma facilitação da sinterização devido à redução da viscosidade do vidro formado durante o processo. Nesta composição o material sinteriza a 1200 ºC, que é cerca de 80 ºC abaixo da temperatura de queima da composição inglesa original, e apresenta uma microestrutura final muito homogênea e de baixa porosidade. Bone china is a type of high quality porcelain body first developed in Britain in which calcined cattle bone (bone ash) is a major component (50%), but with also Cornish stone (25%) and kaolin (25%). Whiteness, strength and high translucency are the characteristic features of this ware. Cornish stone acts as a flux in the bone china, melting first and acting as a solvent for the other constituents. In this work Cornish stone was substituted by feldspar as a flux and the mixtures 50:25:25, 50:30:20 and 60:20:20 (Bone Ash:feldspar:kaolin) were sintered from 1000 to 1300 ºC (50 ºC steps). The samples were characterized by X-ray diffraction, mercury porosimetry, scanning electron microscopy, X-ray fluorescence and dilatometry. All samples sintered at temperatures lower than that of original bone china and the 60:20:20 composition presented complete densification at 1200 ºC, 80 ºC lower than the British pottery, and show a homogeneous microstructure.

Beschreibung: Concretos refratários alumina-magnésia são comumente ligados por cimentos de aluminato de cálcio. Estes materiais apresentam, em temperaturas elevadas, uma reação de caráter expansivo decorrente da espinelização in-situ (MgAl2O4). Quando ligados por cimentos, reações adicionais (formação de CA2 e CA6) contribuem para a expansão. Uma alternativa para controlar a estabilidade volumétrica é a substituição do cimento tipicamente utilizado (~30%-p CaO) por outro de menor teor de cálcio (~20%-p CaO) ou por alumina hidratável. Tais substituições podem afetar as propriedades dos concretos, como a resistência mecânica a frio, a hidratação da magnésia e as propriedades durante e após a sinterização. Deste modo, o objetivo deste trabalho é avaliar o impacto destes ligantes no processamento de concretos alumina-magnésia. Sendo assim, pretende-se utilizar a fonte de ligante como uma ferramenta para a obtenção de concretos refratários com expansão engenheirada, visando-se aumentar a flexibilidade na seleção de materiais aplicados em panelas de siderurgia. The usual binder of alumina-magnesia castables is the calcium aluminate cement. Due to in-situ spinel (MgAl2O4) formation at high temperatures, these materials present an expansive behavior. When bonded with cement, further reactions (CA2 and CA6 formation) also contribute to the overall expansion. Changing the most common cement used (~ 30 wt.% CaO) for other containing less calcia (~ 20 wt.% CaO) or for hydratable alumina are suitable alternatives for controlling the castables' volumetric stability. Nevertheless, the binder replacement may affect castables properties, such as cold mechanical strength, MgO hydration degree and properties during and after sintering. Therefore, the objective of the present paper is to analyze the effects of these binders on the alumina-magnesia castables processing. As a result, the binder systems can be used as a tool for designing the alumina-magnesia castables expansion, increasing the flexibility on the selection of steel ladles linings.

Beschreibung: In the production of wall and floor ceramic tiles, mixtures of raw materials from several origins with different physical and chemical characteristics are used. Those changes of raw materials alter the quality of the finished product, what implicates in the constant reformulation in the composition of the ceramic mass through try and error, consuming time and materials. This configures the ideal circumstance to apply the techniques of experiments design, often used in many areas to model properties of such ceramic bodies. In the present study, 21 formulations of six raw materials, namely talc, quartz, calcareous, phyllite, dolomite and clay were selected and used as control factors in the experiments design. Those formulations were processed under conditions similar to those used in the ceramics industry: powder preparation (wet grinding, drying, granulation and drying), green body preparation (pressing and drying), firing (at 1180 ºC) and characterization. With the experimental results, regression models were calculated, relating bending strength, linear firing shrinkage and water absorption. After statistical analysis and verification experiments, the significance and validity of the models were confirmed, and one technique for optimization of ceramic bodies was developed: a mathematical expressions denominated loss of quality function. The regression models and the developed technique of the loss quality can then be used for the best combination of those six raw materials to produce a ceramic body with specified properties. Na produção de revestimentos cerâmicos para parede e piso, são usadas misturas com matérias-primas de diversas regiões com características físicas e químicas diferentes. Essas mudanças de matérias-primas alteram as qualidades do produto final, o que implica em constante reformulação na composição de massas cerâmicas através de tentativas e erros, consumindo tempo e material. Isso configura a circunstância ideal para aplicar as técnicas de projeto de experimentos, freqüentemente usadas em outras áreas para modelar as propriedades mecânicas de corpos cerâmicos. No presente estudo, 21 formulações foram desenvolvidas a partir de seis matérias-primas utilizadas como fator de controle no projeto de experimento: talco, quartzo, calcário, filito, dolomita e argila. Essas misturas foram processadas em condições semelhantes aquelas usadas na indústria cerâmica: preparação da massa (moagem a úmido, secagem, granulação) preparação do corpo verde (prensagem e secagem) aquecimento (a 1180 ºC) e caracterização. Com os resultados experimentais foram calculados os modelos de regressão relacionando resistência à flexão, retração linear e absorção de água. Depois da análise estatística e verificação dos experimentos, o nível de significância e validades dos modelos foram confirmados, e uma técnica para otimização dos corpos cerâmicos foi desenvolvida, com expressões matemáticas denominadas função perda de qualidade.Os modelos de regressão e a técnica desenvolvida de perda de qualidade podem então ser usados para a melhor combinação daquelas seis matérias-primas para produzir um corpo cerâmico com propriedades específicas.

Beschreibung: A mulita é uma fase cerâmica obtida pela reação entre alumina e sílica em temperaturas elevadas e amplamente utilizada em refratários devido as suas excelentes propriedades. Muitos trabalhos na literatura estudaram e analisaram a síntese de mulita, bem como sua incorporação em refratários, que pode ser feita pela adição do pó pré-formado ou pela obtenção in-situ. Esta revisão une os principais trabalhos publicados sobre síntese de mulita focando principalmente aspectos da cinética da reação, como a ocorrência de fase líquida metaestável durante a mulitização, etapa inevitável para o processo. O trabalho traz também um panorama geral das diversas fontes silico-aluminosas precursoras e das características e propriedades da mulita obtida a partir de cada uma delas. O estudo sugere que a utilização de sílicas e aluminas de alta reatividade favorece a mulitização reduzindo a temperatura de obtenção e a quantidade de fase líquida residual. Mullite is a ceramic phase currently applied in the refractory industries due to its excellent properties, high refractoriness and it is formed by the reaction of silica and alumina at elevated temperatures. In the literature, many works analyze its synthesis and reactions, as well as the in-situ formation or addition as pre-reacted powder. This review gathers the main works involving mullite synthesis, focusing on the mullitization kinetics, such as the formation of a metastable liquid phase. It also brings about a general view of the many different sources of silica and alumina, analyzing their characteristics and the properties of the resulting mullite. The study suggests that the use of high reactive alumina and silica favors the mullitization by reducing its formation temperature and the amount of residual liquid phase on the final product.

Beschreibung: Apresentamos neste trabalho os resultados de ensaios preliminares para avaliar o uso de técnica de eletro-osmose para a remoção de contaminantes orgânicos em estruturas porosas cerâmicas, como filtros ou similares. A técnica consiste em forçar a migração de contaminantes retidos na estrutura interna ou na superfície dos poros por meio da aplicação de tensão controlada em célula eletroquímica projetada para este fim. As moléculas absorvidas na superfície cerâmica estarão sujeitas as ações cisalhantes de uma camada aquosa difusa móvel, e uma vez na condição iônica, migram na direção do campo de carga oposta, sendo posteriormente removidas. Nos ensaios de avaliação da técnica, escolhemos o fenol como contaminante padrão e os testes realizados em membranas vítreas microporosas imersas em solução aquosa. Os dados foram obtidos em função do tempo de aplicação da carga por medidas de densidade ótica e concentração de hidrogenação. Os resultados indicam remoções proporcionais a 70% do contaminante em estado diluído após 120 min de aplicação de carga. In this study the preliminary results of the use of electro-osmosis technique for the removal of organic contaminants in porous ceramic structure is presented. The method consists in provoke the migration of chemicals retained in the structure or adsorbed on the pores surfaces by application of a controlled tension in an electrochemical cell. The adsorbed molecules underwent shear stress due to a diffuse moving layer, which once in ionic state, the specimens are dragged and move towards the opposite charged electrode. Phenol was chose as standard contaminant and the tests carried out in vitreous porous membranes. The testes were performed in function of charge application and concentration assessed by optical densities. The results show a proportional removal of 70% of the contaminant in diluted condition after 120 min of charge application.

Beschreibung: A grande propagação da nanotecnologia nos tempos atuais requer estudos cada vez mais específicos para entender a evolução desses materiais. A obtenção de boas propriedades em nanocompósitos polímero/argila faz com que estudos mais aprofundados sejam realizados sobre a estabilidade térmica dos surfactantes nas temperaturas de processamento destes materiais. Neste trabalho, a estabilidade térmica de quatro sais quaternários de amônio, tais como brometo de hexadeciltrimetil amônio, cloreto de alquildimetilbenzil amônio, cloreto de estearildimetil amônio e cloreto de hexadeciltrimetil amônio foi avaliada, visando sua posterior intercalação em argilas bentoníticas nacionais, com o propósito de torná-las organofílicas para uso em nanocompósitos poliméricos. Os sais foram caracterizados termicamente por calorimetria exploratória diferencial e termogravimetria sob Ar e N2. Os resultados indicaram que os sais à base do ânion cloreto se degradaram em temperaturas similares e o sal à base do ânion brometo se degradou em temperatura superior. Além disso, este estudo indicou que o sal cloreto de estearildimetil amônio provavelmente terá sucesso na utilização como surfactante para o uso em nanocompósitos. The large propagation of nanotechnology in modern times requires more studies to meet their specific development. For obtaining good properties of polymer/clay nanocomposites more comprehensive studies on the thermal stability of surfactants in the processing temperatures of these materials are necessary. In this work, the thermal stability of four quaternary ammonium salts such as hexadecyltrimethyl ammonium bromide, alkyldimethylbenzyl ammonium chloride, esthearildimethyl ammonium chloride and hexadecyltrimethyl ammonium chloride was evaluated for their intercalation into national bentonite clay, with the aim to enable organophilic for using in polymer nanocomposites. The salts were thermally characterized by differential scanning calorimetry and thermogravimetryunder Ar and N2. The results indicate that the salts based on chloride ion degraded at similar temperatures and the based on the bromide anion degraded at higher temperature. Besides, these studies indicated that the esthearildimethyl ammonium chloride salt may be successful in obtaining as surfactant for the use in nanocomposite.

Beschreibung: O resíduo sólido (lodo) gerado durante o tratamento de efluentes de lavanderias industriais foi utilizado na fabricação de blocos cerâmicos de vedação em escala real, nas proporções de 0 (referência) e 20% de lodo em relação à massa cerâmica. Após a queima, em escala industrial, estes blocos cerâmicos foram avaliados com relação aos ensaios de resistência mecânica e absorção de água. Os blocos cerâmicos de vedação fabricados com lodo de lavanderia apresentaram uma diminuição na resistência mecânica com relação aos blocos de referência. Já o teor de absorção de água aumentou ao se adicionar lodo de lavanderia na fabricação destes blocos. No entanto, os resultados mostraram que o lodo de lavanderia pode ser aproveitado para incorporação em massa cerâmica na fabricação de blocos cerâmicos de vedação até 20%. The solid residue (sludge) generated in the treatment of effluents from industrial laundries was used for the full-scale production of ceramic sealing blocks, in the proportions of 0% (reference) and 20% with respect to the ceramic body. After firing in industrial scale, the mechanical strength and water absorption properties of the ceramic blocks were determined. The ceramic blocks produced with laundry sludge showed lower mechanical strength than the reference blocks. On the other hand, the amount of absorbed water increased when the sludge was added to the blocks. The results showed that the sludge from industrial laundries may be incorporated in the ceramic body, up to 20%, for the production of ceramic sealing blocks.

Beschreibung: The bonding system in low cement castables is achieved by the use of calcium aluminate cement, microsilica and reactive alumina. The lime/silica ratio critically impacts the liquid phase formation at high temperatures and subsequently the corrosion resistance and the mechanical and physical properties of the refractory. In the current study, the effects of microsilica and cement contents on the corrosion resistance and the physical and mechanical properties of Andalusite Low Cement Castables (LCCs) refractories were investigated. Alcoa Cup test was used to evaluate the corrosion resistance of the castables at 850 ºC and 1160 ºC. The study showed that an increase in the microsilica/cement ratio improves the physical and mechanical properties of the castable, but at the expense of the corrosion resistance. When a fixed amount of BaSO4 was added to the base refractory material, barium celsian along with glassy phase formation was observed to increase with the increase in the microsilica/cement ratio in the refractory. The presence of the glassy phases was noted to lower the positive effect of Ba-celsian formation on improving the corrosion resistance of the refractory. The observed results were validated using thermodynamic calculations which indicated that Ba-celsian phase was more resistant than Ca-anorthite for applications involving contact with molten aluminum. O sistema de ligantes em concretos de baixo cimento é produzido com o uso de cimento de aluminato de cálcio, microsílica e alumina reativa. A razão cálcia/sílica tem importância crucial na formação de fase líquida a altas temperaturas e posteriormente na resistência a corrosão e nas propriedades mecânicas e físicas do refratário. Neste trabalho foram investigados os efeitos do teor de microsílica e de cimento na resistência à corrosão e nas propriedades mecânicas e físicas de refratários de baixo teor de cimento Andalusita (LCC). O teste da Alcoa foi usado para avaliar a resistência à corrosão dos concretos a 850 ºC e 1160 ºC. O estudo mostrou que um aumento na razão microsílica/cimento melhora as propriedades mecânicas e físicas do concreto, mas às custas da resistência à corrosão. Quando um teor fixo de BaSO4 foi adicionado ao material refratário base, observou-se um aumento de barium celsian junto com a formação de uma fase vítrea com o aumento da razão microsílica/cimento no refratário. Foi observado que a presença de fases vítreas diminui o efeito positivo da formação Ba-celsian na melhora da corrosão à resistência do refratário. Os resultados observados foram validados por meio de cálculos termodinâmicos que indicaram que a fase Ba-celsian era mais resistente que a Ca-anortita para aplicações envolvendo contato com alumínio líquido.

Beschreibung: O intemperismo, como fenômeno natural, atinge não somente materiais produzidos pelo homem, como também construções feitas de rochas naturais. No entanto, a evolução intempérica geralmente ocorre em ritmo muito lento em relação à duração dos empreendimentos humanos. Contudo, há situações em que este se acelera, afetando as obras de engenharia, sobretudo as obras de arte, monumentos históricos e fachadas de igrejas consideradas patrimônio da humanidade. O presente trabalho investigou o efeito da adição de fibra de carbono em compósitos cimentícios de resíduos de esteatito visando à recuperação de peças confeccionadas com este mineral, popularmente conhecido como "pedra-sabão". As propriedades físico-mecânicas tais como, densidade volumétrica e resistência mecânica à flexão foram investigadas neste experimento. Concluiu-se que a adição de fibra de carbono aumenta significativamente a resistência mecânica dos compósitos além da redução de seu peso específico, permitindo o reaproveitamento de um maior percentual de resíduos de esteatito no compósito final. Weathering is a natural phenomenon that affects both the engineering materials and natural rocks used for construction. The weathering evolution generally occurs at a slow pace when compared with the overall durability of the construction elements. However, in some cases the weathering may develop much quicker, affecting the engineering constructions and also historical buildings such as monuments and churches. This work investigated the effect of carbon fibre addition into cementitious composites made with residues of steatite, a mineral, also known as soapstone, for restoration of craftwork elements. The material's properties, such as bulk density and flexural strength were investigated. It is possible to conclude that the carbon fibre addition increases the flexural strength of the composites and reduces the specific weight, allowing for the use of a significant percentage of steatite in the formulation of the composites.

Beschreibung: Este trabalho apresenta um estudo das propriedades físico-mecânicas de massas cerâmicas com a incorporação de resíduos de cinza de lenha, lodo de estação de tratamento de água e cinza de casca de arroz, visando a sua futura utilização na produção de blocos. Os procedimentos metodológicos consistiram na caracterização química e mineralógica, na análise granulométrica e no delineamento de misturas com argila e resíduos por meio da técnica de planejamento. Foram produzidos corpos de prova por prensagem, com variações de composições no intervalo de 0 a 50% de resíduo e 50 a 100% de argila. A queima foi realizada em forno tipo mufla. As propriedades físico-mecânicas avaliadas foram absorção de água e módulo de ruptura à flexão. Como resultados principais, concluiu-se sobre a viabilidade em se utilizar composições com até 25% de resíduo nas temperaturas de 800, 900 e 1000 ºC. This paper presents a study of the physical and mechanical properties of ceramic mass with the incorporation of waste ash wood, sludge from water treatment and rice husk ash to determine whether its future use manufacture of bricks. The procedures consisted in the chemical and mineralogical characterization, particle size analysis and design of mixtures with clay and waste through planning technique. Bodies were produced by uniaxial pressing, with variations of compositions in the range of 0 to 50% waste and 50 to 100% clay. The burning was carried out in muffle furnace. The physical and mechanical properties evaluated were water absorption and modulus of rupture strength. The main result, it was concluded on the feasibility of using compositions with up to 25% of waste at temperatures of 800, 900 and 1000ºC.

Beschreibung: In this work the sessile drop technique was used in order to evaluate the melting temperature of synthetic and industrial slags, and their contact angle as a function of time and temperature on substrates of an Al2O3-SiO2-SiC-C castable containing 10 wt.% of carbon or its matrix. The best experimental conditions for the evaluation of the wetting behavior of refractory castables were attained when 25 x 25 x 10 mm³ matrix substrates and cylindrical slag pellets of 3 mm diameter and 5 mm high were used. This substrate - slag set resulted in contact angle values with good reliability. Small differences between the contact angle behavior on ground and polished matrix surfaces for synthetic slags were also detected. Additionally, industrial slags containing various oxide components, showed high values of contact angles and lower liquid spreading when compared with synthetic slags. This difference can be associated to the interaction liquid-solid at the material interface. Besides that, the wetting experiments were presented as a good alternative for measuring the melting temperatures of slags, as their values are difficult to determine due to the high oxide variety in the industrial slag compositions and the interaction between the slag and the substrate. Neste trabalho a técnica da gota séssil foi usada na avaliação da temperatura de fusão de escórias sintéticas e industriais e de seus ângulos de contato, em função do tempo e da temperatura, sobre substratos de um concreto Al2O3-SiO2-SiC-C que contém 10%-p de carbono ou sobre somente sua matriz. As melhores condições experimentais para a avaliação do comportamento de molhamento dos concretos refratários foram obtidas quando utilizados substratos da matriz de 25 x 25 x 10 mm³ e cilindros das escórias com 3 mm de diâmetro e 5 mm de altura. O uso deste conjunto substrato-escória proporcionou a obtenção de valores de ângulo de contato com boa reprodutibilidade. Pequenas diferenças entre o comportamento do ângulo de contato de escórias sintéticas sobre amostras da matriz com superfície retificada ou polida também foram verificadas. Adicionalmente, as escórias industriais que continham diversos óxidos em suas composições mostraram maiores valores de ângulo de contato e menor espalhamento dos líquidos quando comparados com as escórias sintéticas. Esta diferença pode estar associada à interação entre o líquido-sólido na interface destes materiais. Além disso, os experimentos de molhabilidade foram apresentados como uma boa alternativa para medir a temperatura de fusão de escórias, uma vez que estes dados são difíceis de serem determinados devido à grande variedade de óxidos presentes nas composições das escórias industriais e a possível interação entre escória e substrato.

Beschreibung: Bioactive materials possess properties that allow them to interact with natural tissues to induce reactions that favor the development and regeneration of those tissues. In this study, silica was prepared by the sol-gel method, using tetraethylorthosilicate as the precursor. The calcium and phosphor sources used here were calcium ethoxy and phosphoric acid, respectively, in ethanol solvent. The solid obtained was dried at 50 ºC. In vitro bioactivity assays were performed by soaking the materials in simulated body fluid (SBF). The samples were characterized by transmission electron microscopy (TEM), thermal analysis and photoluminescence. TEM images of the samples before contact with SBF revealed amorphous aggregates and after 12 days in SBF showed two phases, one amorphous with large quantities of Si and O, and the other a crystalline phase whose composition contained Ca and P. The electron diffraction pattern showed a planar distance of 2.86 Å, corresponding to 2θ = 32.2º. This was ascribed to hydroxyapatite. The Eu III was used as structural probe. The relative band intensity correspondent the transition 5D0 → 7F2 / 5D0 → 7F1 showed a high symmetry surrounding the Eu III ion. These materials, produced by the sol-gel route, open up new possibilities for obtaining bioactive biomaterials for medical applications. Os materiais bioativos apresentam propriedades que permitem a sua interação com um tecido de origem natural podendo induzir a sua regeneração. Neste estudo, o método sol-gel foi utilizado para a preparação de sílica dopada com íons cálcio e fósforo, partindo dos precursores tetraetilortosilicato, etóxido de cálcio e ácido fosfórico em etanol como solvente. O sólido obtido foi seco a 50 ºC. Ensaios de bioatividade foram realizados in vitro em uma solução que simula o fluido corpóreo (SBF). As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (MET), análise térmica e fotoluminescência. As imagens de MET das amostras antes do contato com SBF revelou a presença de aglomerados amorfos. Depois de 12 dias em SBF a amostra apresentou duas fases, uma amorfa com grande quantidade de silício e oxigênio, e outra cristalina contendo cálcio e fósforo. A difração de elétrons mostrou uma distância planar de 2,86 Å, correspondendo a 2θ = 32,2º. Esse ângulo foi atribuído ao principal pico da hidroxiapatita. O íon Eu III foi usado como sonda estrutural, apresentando em seu espectro de emissão uma intensidade relativa entre as transições 5D0 → 7F2 / 5D0 →7F1 que indica um ambiente de alta simetria para este íon. Estes materiais obtidos pelo método sol-gel a baixa temperatura apresentam possibilidade de se obter biomateriais bioativos para aplicação em medicina.

Beschreibung: A superfície de porcelanatos polidos foi investigada através da Microscopia de Força Atômica (AFM). Ênfase foi dada à investigação dos parâmetros de rugosidade e brilho que estão relacionados com a evolução do processo de polimento da superfície do porcelanato. A rugosidade da superfície é uma característica que interfere em diversas propriedades de interesse do produto, às vezes negativamente, sendo interessante a aplicação de resinas poliméricas que tendem a nivelar as irregularidades superficiais. Neste sentido, devido à possibilidade de obtenção de imagens tridimensionais no AFM, foi possível realizar medidas topográficas para a obtenção dos principais parâmetros que interferem no acabamento superficial do porcelanato, de forma a contribuir para um melhor entendimento do processo de polimento nas características estéticas do produto. Os resultados obtidos revelaram que a diminuição da rugosidade ocorreu mais visivelmente nas etapas de polimento com abrasivos de grãos maiores, passando de 0,650 μm a 0,192 μm entre os estágios de grit 80 e 1000 na área de varredura de 80 x 80 μm², enquanto os abrasivos constituídos de grãos menores interferiram pouco na rugosidade superficial, sendo os principais responsáveis pelo brilho final das peças, cujo valor aumentou de 29,3 a 42,2 UB (unidades de brilho) entre os estágios de grit 800 e 1500. O recobrimento da superfície com a resina polimérica reduziu significativamente o brilho do produto, sem causar alterações bruscas na rugosidade superficial. The surface of polished porcelain stoneware tile surface was investigated through Atomic Force Microscopy (AFM). Emphasis was given to the investigation of the roughness and gloss parameters which are related with the polishing process evolution of the porcelain stoneware tile surface. The surface roughness is a characteris-tic that intervenes in different interest properties of the product, sometimes negative, being interesting the application of the polymeric resins that tends to level the surface irregularities. In this way, due to possibility of three-dimensional images attainment in AFM, topographical measures was made for the attainment to the main parameters that intervenes in finishing of porcelain stoneware tile surface, on form to contribute for a better agreement of the polishing process in the aesthetic product characteristics. The results achieved disclose that the roughness reduction occurred more visibly in the polishing stages with larger grains, going from 0.650 µm to 0.192 µm between the stages of grit 80 and 1000 in the scanning area of 80 x 80 µm², while the abrasives consisted of smaller grains intervene poorly in superficial roughness, being the main responsible for the samples final gloss, whose value increase from 29.3 to 42.2 GU (gloss units) between the stages of grit 800 and 1500. The surface covering with the polymeric resin reduced significantly the product gloss, without it causes brusque alterations in superficial roughness.

Beschreibung: A indústria de rochas ornamentais gera grandes quantidades de resíduos sólidos na forma de pós finos. Estes resíduos, quando descartados no ambiente, provocam impacto ambiental negativo. Foi feito um estudo sobre a influência de um resíduo de rocha ornamental nas propriedades e microestrutura de piso cerâmico vitrificado. Foi preparada uma série de massas cerâmicas contendo até 30% em peso de resíduo de rocha ornamental. Peças cerâmicas foram preparadas por prensagem uniaxial e sinterizadas entre 1190 e 1250 ºC em um ciclo de queima rápida. As seguintes propriedades tecnológicas foram determinadas: retração linear, absorção de água, massa específica aparente, e tensão de ruptura a flexão. A evolução da microestrutura e a análise de fases foram acompanhadas por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os resultados mostraram que adições de até 30% em peso de resíduo de rocha ornamental causaram variações significativas na generalidade das propriedades tecnológicas da massa cerâmica de referência. A microestrutura das peças cerâmicas também foi influenciada com a incorporação do resíduo estudado. Os resultados também mostram que a substituição de feldspato sódico por resíduo de rocha ornamental nas massas cerâmicas tende a melhorar a qualidade do piso cerâmico. The ornamental rock industries generate huge amounts of solid wastes (fine powders). These wastes as disposed in the environment generate negative environmental impacts. In this work a study was done on the influence of an ornamental rock waste in the technological properties and microstructure of vitrified floor tile. A series of ceramic pastes were prepared with additions of up to 30 wt% of waste. Ceramic pieces were prepared by uniaxial pressing and sintered between 1190 and 1250 ºC using a fast-firing cycle. The following technological properties were determined: linear shrinkage, water absorption, apparent density, and flexural strength. The microstructure and phase analysis evolution were accompanied by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The experimental results showed that the addition of up 30 wt% of WTS caused significant variations in the technological properties of the ceramic paste used as reference. The microstructure of the floor tile pieces also was influenced by the ornamental rock waste added. The results also showed that the replacement of sodic feldspar by ornamental rock waste tends to improve the quality of the vitrified floor tiles.

Beschreibung: Electrical conductivity of tetragonal β-phase (Bi2O3)1-x(Eu2O3)x (0.01 ≤ x ≤ 0.10 %mol) ceramic systems were investigated. The temperature and doping concentration dependences of the electrical conductivity were studied by four-point probe technique. The electrical conductivity increases with the increasing doping concentration and temperature. The highest value of the electrical conductivity is 0.013 Ω-1cm-1 (x = 0.05, 750 ºC) for the β-phase at 670 ºC and 0.57 Ω-1cm-1 (x=0.05, 800 ºC) in binary systems at 690 ºC. The phase transition which manifests itself by the jump in the conductivity curves was seen and verified by differential thermal analysis measurements. The activation energies of the samples were found to be about 0.71-1.57 eV. Foi estudada a condutividade elétrica de sistema cerâmicos da fase β tetragonal (Bi2O3)1-x(Eu2O3)x (0,01 ≤ x ≤ 0,10 mol%). A dependência da condutividade elétrica da temperatura e da concentração de dopantes foi estudada pela técnica das quatro pontas de prova. A condutividade elétrica aumenta com o aumento da concentração de dopantes e da temperatura. O maior valor da condutividade elétrica é 0,013 Ω-1cm-1 (x = 0,05, 750 ºC) para a fase β a 670 ºC e 0,57 Ω-1cm-1 (x = 0,05, 800 ºC) em sistema binários a 690 ºC. A transição de fase que se verifica pelo salto nas curvas de condutividade elétrica foi confirmada por medidas de análise térmica diferencial. As energias de ativação para as várias amostras está na faixa 0,71-1,57 eV.

Beschreibung: A avaliação do emprego de concretos refratários nanoligados em aplicações onde ocorre desgaste por erosão é de importante interesse devido aos estudos recentes que indicam esta rota como uma alternativa à substituição do cimento de aluminato de cálcio. Neste trabalho, os resultados de resistência à erosão a frio de formulações de concretos refratários de alta alumina ligados por sílica coloidal e a combinação deste aditivo com alumina hidratável, foram comparadas a um concreto refratário aluminoso de uso comercial, ligado por cimento de aluminato de cálcio, especificado pelo fabricante para uso em aplicações de desgaste por erosão. Os resultados mostraram um desempenho superior dos concretos nanoligados, indicando que a utilização deste agente ligante é muito promissora no desenvolvimento de produtos onde se requer alta resistência ao desgaste por erosão. A razão entre o valor do módulo de ruptura a quente e o volume erodido também se mostrou relevante como técnica de seleção de refratários para tais aplicações. Nanobonded refractory castables for erosion wear applications is of important interest based on recent publications that suggest the use of this route as an alternative to substitute the calcium aluminate cements. In this work, the cold erosion resistance of high-alumina refractory castables containing colloidal silica and a blend of colloidal silica and hydratable alumina as bonding agents were comparated to commercial calcium aluminate cement containing alumina refractory castable, specified by the producer as a suitable material for erosion wear applications. The results showed higher performance for the colloidal silica bonded castables, suggesting the use of this bonding system in the development of refractory castables for erosion wear applications. The ratio between the hot modulus of rupture and the eroded volume has also been shown as a relevant technique for the refractories selection in such environments.

Beschreibung: Revestimentos refratários são severamente solicitados pela erosão causada por partículas que se movem pneumaticamente através de vasos e dutos em calcinadores de leito fluidizado. Esse tipo de desgaste constitui um fator chave para a degradação do revestimento desse equipamento. Consequentemente, o desempenho desses refratários tem um efeito imediato no lucro da empresa, uma vez que paradas para reparos tem um impacto direto no cronograma operacional e nos custos de manutenção da unidade produtiva. Apesar da temperatura de operação dos calcinadores variar entre 200 e 1250 ºC, a resistência a erosão, que é uma das principais propriedades selecionadas para avaliar materiais usados nessa aplicação, geralmente é medida somente à temperatura ambiente. Porém, esse tipo de avaliação não representa fielmente as condições de operação. Portanto, é necessário um estudo mais realista na tentativa de encontrar alguma relação entre a severidade de erosão e a temperatura. Visando alcançar esse objetivo, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento e aplicação de um equipamento de erosão à quente para avaliação de concretos refratários para calcinadores de leito fluidizado. Refractory linings are heavily damaged by the erosion caused by particles moving pneumatically through vessels and pipes in fluid flash calciners. This sort of wearing constitutes one of the key factors for equipment lining degradation. Consequently, the performance of materials has an immediate effect on a company's profit, as each maintenance call has a direct impact on the operational schedule and costs. Although the operation temperature of the calciners ranges from 200 up to 1250 ºC, the erosion resistance, which is one of the main properties selected to evaluate the materials used in this application, is mostly measured only at room temperature. Nevertheless, this sort of evaluation does not represent the actual working environment. Therefore, it is worth studying this subject in more depth in order to find out some relationship between the severity of erosion and the temperature. In order to reach this target, the present work comprises the development and application of hot erosion equipment concerning the evaluation of refractory castables for fluid flash calciners.

Beschreibung: Incorporação de Ce3+ ou Ce4+ em filmes finos de SnO2 depositados via sol-gel-dip-coating aumenta drasticamente a resistividade elétrica. No primeiro caso, temos comportamento aceitador do dopante, levando a matriz à alta compensação de carga. Por outro lado, para Ce4+, verifica-se aumento na largura da região de depleção do contorno de grão, resultando em maior espalhamento de elétrons. Medidas de caracterização elétrica sob pressão ambiente levam à barreiras de potencial mais altas do que as medidas sob vácuo, devido a adsorção de oxigênio na superfície das partículas. A presença de Ce3+ aumenta a transmitância no infravermelho, o que significa menor quantidade de elétrons livres. Dados de XANES confirmam que o tratamento térmico a 550 ºC dos filmes, ainda que promova oxidação parcial para Ce4+, preserva uma quantidade significativa (em torno de 60%) no estado Ce3+. Espectroscopia Raman mostra a evolução dos modos de vibração intra-grãos de SnO2 com o aumento da temperatura de tratamento térmico. Incorporation of Ce3+ or Ce4+ in sol-gel dip-coating SnO2 thin films increases drastically its electrical resistivity. In the first case, it is due the acceptor-like nature of the doping ion, leading the matrix to high charge compensation. On the other hand, for Ce+4 doped samples, it is verified a broadening of the grain boundary depletion layer. Measurements under room pressure leads to higher intergrain potential barriers when compared to measurements carried out under vacuum conditions, due to oxygen adsorption at particles surface. The presence of Ce3+ increases the infrared transmittance, which means a lower free electron concentration. XANES data confirms that the thermal annealing at 550 ºC of thin films, although promotes oxidation to Ce4+, still keeps a significantly amount (about 60%) of ions in the oxidation state Ce3+. Raman spectroscopy data show the evolution of the SnO2 bulk vibration modes with increasing thermal annealing temperature.

Beschreibung: O cromito de lantânio (LaCrO3) é o material mais estudado para a produção de interconectores para células a combustível de óxido sólido (SOFC). Devido a complexidade das microestruturas e geometrias das SOFCs, freqüentemente são necessárias, técnicas de processamento coloidal, os quais têm recebido maior atenção nos últimos anos por permitirem a obtenção de partes complexas com microestrutura controlada e reprodutíveis. Nos últimos anos, muito esforço tem sido direcionado ao processamento dos eletrólitos e eletrodos, mas aos componentes como o interconector, pouca atenção tem sido dada. Este artigo apresenta o estudo reológico e de conformação em moldes de gesso do cromito de lantânio para a produção de interconectores para SOFCs. A composição La0,80Sr0,20Cr0,92Co0,08O3, obtida por reação de combustão, foi utilizada. As suspensões aquosas foram preparadas com conteúdo de sólidos variando de 8 a 17,5% vol. utilizando-se, poliacrilato de amônia (PAA) como polieletrólito/dispersante e hidróxido de tetrametilamônio (HTMA) como provedor de alcalinidade. A influência da concentração dos aditivos e o tempo em moinho de bolas foram estudados. Os resultados indicam que o tempo 24 h de homogeneização em moinho de bolas, com 3% e 1%, em massa, de PAA e HTMA respectivamente, proporcionam as melhores condições para colagem em moldes de gesso, sendo possível obter peças após sinterização com densidades relativas elevadas. Lanthanum chromite (LaCrO3) is the most studied material for SOFC's interconnectors' production. The complexity of microstructures and geometries of SOFC devices often requires the use of colloidal processing techniques, which have received increased attention in the last years for obtaining complex parts with controlled microstructure and high reliability. Much effort has been devoted to the processing of electrodes and electrolytes but the other layers, such as that of interconnecting material, have received scarce attention. This paper deals with the rheology and casting behaviour of lanthanum chromite based materials to produce interconnectors for SOFCs. A powder with the composition La0.80Sr0.20Cr0.92Co0.08O3 was obtained by combustion synthesis. Aqueous suspensions were prepared to solids loading ranging from 8 to 17.5 vol.%, using ammonium polyacrylate (PAA) as polyelectrolyte/dispersant and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to assure basic pH. The influence of the additives concentrations and suspension ball milling time were studied. Suspensions prepared with 24 h ball milling, with 3 wt.% and 1 wt.%, of PAA and TMAH respectively, yielded the best conditions for successful slip casting, leading to relatively dense sintered materials.

Beschreibung: Compostos condutores protônicos de BaZr0,8Y0,2O3-δ, preparados por síntese de estado sólido, foram compactados e sinterizados com ZnO e B2O3 como aditivos. Os corpos cerâmicos sinterizados foram analisados por difração de raios X e espectroscopia de impedância. Superfícies polidas e atacadas termicamente foram observadas em microscópio de varredura por sonda. As medidas de densidade mostraram que a maior densificação foi obtida com óxido de zinco nas proporções de 2 e 5 peso%, atingindo aproximadamente 95% da densidade teórica. As medidas de resistividade elétrica evidenciaram a menor resistividade elétrica do composto cerâmico BaZr0,8Y0,2O3-δ com 5 peso% de ZnO. Os aditivos de sinterização, óxido de boro e óxido de zinco, foram eficientes para obter compostos com menores valores de resistividade elétrica que os obtidos em compostos sinterizados sem aditivos. BaZr0.8Y0.2O3-δprotonic conductors, prepared by the ceramic route, were pressed and sintered with ZnO and B2O3 sintering aids. The sintered pellets were analyzed by X-ray diffraction and impedance spectroscopy. Polished and thermally etched surfaces of the pellets were observed in a scanning probe microscope. The highest values of apparent density, 95%T.D., were obtained with 2 and 5 wt.% ZnO. The lowest value of electrical resistivity was evaluated in the yttrium-doped barium zirconate compounds with 5 wt.% ZnO. Boron oxide and zinc oxide sintering aids were efficient to improve the apparent density as well as the electrical conductivity of BaZr0.8Y0.2O3-δprotonic conductors.

Beschreibung: Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da incorporação do coque de petróleo nas propriedades físicas e mecânicas de cerâmica vermelha. Composições foram preparadas com 0%, 1%, 2% e 4% em peso de coque de petróleo incorporado numa massa argilosa caulinítica. Corpos-de-prova retangulares foram obtidos por extrusão para queima a 850 ºC e 1050 ºC. As propriedades físicas e mecânicas determinadas foram: tensão de ruptura à flexão e absorção de água. A microestrutura das cerâmicas queimadas foi avaliada por microscopia ótica. Os resultados mostraram que o resíduo de coque de petróleo pode contribuir significativamente para a redução do consumo de energia durante a etapa de queima. Entretanto, incorporações devem ser realizadas em quantidades ao redor de 1% em peso para não prejudicar a absorção de água da cerâmica. This work has as its objective the evaluation of the effect of incorporation of petroleum coke in the physical and mechanical properties of red ceramic. Compositions were prepared with 0%, 1%, 2% and 4 wt.% of petroleum coke incorporated into a kaolinitic clayey body. Rectangular specimens were formed by extrusion to fire at 850 ºC and 1050 ºC. The determined physical and mechanical properties were flexural rupture strength and water absorption. The microstructure of the fired ceramics was evaluated by optical microscopy. The results show that the petroleum coke waste can significantly contribute to reduce the energy consumption during the firing stage. However, incorporations must be done in amounts around 1 wt.% to avoid deleterious effect on the water absorption of the ceramic.

Beschreibung: A viabilidade da utilização de importantes argilas tais como os caulins em processos de adsorção, pode ocorrer mediante a modificação química através de intercalação em suas estruturas filitosas. Amostras de caulin da região do nordeste do Brasil, um branco e outro cinza de uma porção da região borborema-seridó no estado da Paraíba foram intercalados com dimetilsulfóxido, ácido oxálico e ácido cítrico. Na caracterização das amostras naturais e modificadas foram utilizadas técnicas de difração de raios X, análise térmica e espectrometria de absorção na região do infravermelho. The feasibility of using major clays such as kaolin in the adsorption processes, can occur through chemical modification by intercalation in their structures phyllite. Samples of kaolin in the region of northeast Brazil, one white and one gray of a portion of the region Borborema-served in the state of Paraiba, were interspersed with dimethylsulfoxide, oxalic acid and citric acid. The characterization natural and modified techniques were used X-ray diffraction, thermal analysis and absorption spectroscopy in the infrared.

Beschreibung: Este trabalho tem como objetivo o estudo do efeito da composição de misturas de argilas bentoníticas organofílicas na reologia de fluidos de perfuração base orgânica. As composições foram estudadas por meio de delineamento de misturas, viscosidade aparente, plástica e limite de escoamento e dos testes recomendados pelo Instituto Americano de Petróleo, API (peso específico, estabilidade elétrica e volume de filtrado). Os resultados foram comparados aos obtidos com fluido padrão utilizado pela Petrobrás. Dentre as composições desenvolvidas, duas apresentaram potencial de utilização em fluidos de perfuração base orgânica, atendendo a maioria das propriedades. Foram desenvolvidas composições contendo as argilas de qualidade "inferior" (Bofe e verde-lodo) em maior quantidade e o mínimo da argila Chocolate UBM, considerada como a melhor argila da região das minas de Boa Vista, PB, para uso em fluidos de perfuração. This paper aims to study the effect of compositions of bentonite organoclays for drilling fluids containing organic base. The compositions were studied using the mixture design of experiment methodology and their performance evaluated by rheological behavior (flow curves, the initial gel, final gel apparent viscosity, plastic, and flow limit) and the tests recommended by API (specific gravity, electrical stability and filtrate volume). Results were compared to those obtained with standard fluid used by Petrobrás. The results showed that among the developed compositions, two compositions showed promising potential for use in organic drilling fluids, achieving most of the limits of the normalization. Compositions containing high amount of low quality clays (Bofe and verde-lodo) and a minimum of high quality clay (Chocolate) of the mines of Boa Vista PB were developed for using in drilling fluids operation.

Beschreibung: HIZEN celadon glazes produced in 1630's to 1790's (Edo period, Japan) have been investigated by means of X-ray absorption spectra (XAS) near a Fe-K edge by using synchrotron radiation and a Mössbauer spectrum. The XAS suggest that the local structure around Fe2O3 fine powders is slightly different between the Izumiyama ceramics of mainly the Quartz-SiO2 and Ohkawachi ceramics of mainly the feldspar of (K,Na)Si3O8 (Sanidine), and that the glazes of the HIZEN celadons include the Fe2O3 fine powders in the glassy state, though the X-ray diffraction patterns of the glassy celadon glazes do not show any peaks of the Fe2O3 structure. The Mössbauer spectrum suggests that the celadon glaze of Seiji (m) includes only Fe3+ ions, but not Fe2+ ions. This indicates the existence of Fe2O3 in the celadon glaze. It is interpreted that the colored brightness of the HIZEN celadons is induced by the structural properties of the used raw celadon ceramics and the other transition-metal ions of Cr, Cu, Zn in the celadon glazes, but not by the chemical reaction from Fe2O3 to FeO under the deoxidizing thermal treatment at higher temperature in a kiln. Esmaltes de celadon Hizen produzidos dos anos 1630 a 1790 (período Edo, Japão) foram investigados por meio de espectros de absorção de raios X (XAS) próximos da linha Fe-K usando radiação síncrotron e espectro Mossbaues. Os resultados de XAS sugerem que a estrutura local em pós finos de Fe2O3 é levemente diferente entre as cerâmicas Izumiyama principalmente o quartzo e cerâmicas Ohkawachi principalmente do feldspato (K,Na)Si3O8 (Sanidine), e que os esmaltes dos celadons Hizen incluem finos pós de Fe2O3 no estado vítreo, embora os difratogramas de raios X dos esmaltes celadon não mostrem picos da estrutura do Fe2O3. O espectro Mossbauer sugere que os esmaltes celadon de Seiji (m) incluem somente íons Fe3+, mas não Fe2+. Isto indica a existência de Fe2O3 no esmalte celadon. É feita a interpretação que o brilho nas cores dos celadons Hizen é induzido pelas propriedades estruturais das cerâmicas básicas de celadon e os outros metais de transição Cr, Cu, Zn nos esmaltes celadon, mas não pela reação química entre Fe2O3 para FeO sob tratamento térmico desoxidante em forno a altas temperaturas.

Beschreibung: Temperatures in excess of 110 ºC result in phase transformations of cement, significantly decreasing its compressive strength. This effect is referred to as strength retrogression. It is frequently observed in cement sheaths of heavy oil wells submitted to steam injection. The present study evaluated the mechanical behavior of Special Class Portland Oilwell Cement (SCPOC) slurries containing silica flour to prevent retrogression. A factorial statistical planning was used to assess the effect of the main variables on the mechanical behavior of cement slurries, i.e., mechanical testing temperature (30, 100, 120, 180 and 230 ºC); contents of silica flour replacing cement (0-18 and 36%) and curing time for rupture (12 h and 7 days). The results revealed that slurries containing 18% of silica flour tested at 230 ºC depicted an increase in compressive strength up to 30% after curing for 12 h and 10% after curing for 7 days, indicating retrogression. On the other hand, testing slurries containing silica flour at temperatures up to 180 ºC revealed strength increase of just 10%, suggesting the mechanical stability of the SCPOC, which prevents retrogression. Such behavior was probably related to the relatively low content of C3A and low specific area of the material. Therefore, strength retrogression at typical bottom hole temperatures of up to 180 ºC can be controlled by small additions of silica flour, economically contributing to the use of SCPOC cementing. Temperaturas superiores a 110 ºC provocam mudanças de fase nos cimentos, reduzindo de forma significativa sua resistência à compressão. Isto é observado com frequência em bainhas de cimento em poços de petróleo pesado, que são submetidos a injeção de vapor. O presente estudo avaliou o comportamento mecânico de pastas para cimentação preparadas com um cimento portland Classe especial contendo silica flour para prevenção da regressão de resistência. Um planejamento fatorial foi usado para verificar o efeito das principais variáveis referentes ao comportamento mecânico de pastas de cimento, ou seja, variação da temperatura do ensaio mecânico (30, 100, 120, 180 e 230 ºC); concentração de silica flour (0%, 18% e 36%) e tempo de cura até a ruptura (12 h e 7 dias). Os resultados revelaram que as pastas contendo 18% de silica flour a 230 ºC provocaram uma redução na resistência à compressão de 30% após cura de 12 h e 10% após cura de 7 dias, indicando, portanto, regressão de resistência. Por outro lado, pastas contendo silica flour submetidas a temperaturas superiores a 180 ºC revelaram redução de resistência de apenas 10%, sugerindo que o SCPOC apresenta estabilidade diante de temperaturas elevadas, o que é um indício de prevenção à regressão de resistência. Este comportamento provavelmente deve estar relacionado ao baixo teor de C3A do SCPOC e à sua baixa superfície específica. Entretanto, a regressão de resistência de anulares de poços submetidos à temperaturas superiores a 180 ºC geralmente é combatida, com adições de silica flour, o que significa dizer que o SCPOC é um material interessante para combater a regressão de resistência em temperaturas abaixo de 180 ºC sem a necessidade da inclusão de silica flour.

Beschreibung: Adhesion is a physical-chemical parameter able to render innovations to Portland cement-based materials. However, this concept still lacks experimental evidence to underlie further developments in this subject. This work has demonstrated how distinct substances can impart different adhesion forces after evaluating the hydration degree and the mechanical strength of non-reactive cementitious materials. The substances capable of making tridimensional hydrogen bonds, such as water, for instance, were the most effective in providing cementitious samples with improved bending strength. It implies that water is not only important because of its role in cement hydration, but also because it develops adhesion between hydrated cementitious surfaces. More than speculating the fundamental understanding on adhesion in Portland cement-based materials, the present paper intends to stimulate thinking on how to take the benefits of the water confined between the hydrated cementitious surfaces as an in-built nanoadhesive, so far little explored, but at the same time so prone to yield high performance materials. Adesão é um parâmetro físico-químico que pode promover inovações em materiais à base de cimento Portland. Este conceito, entretanto, ainda requer evidência experimental para propiciar mais desenvolvimentos neste assunto. Este trabalho tem demonstrado como diferentes substâncias podem promover diferentes forças de adesão após a avaliação do grau de hidratação e a resistência mecânica de materiais cementícios não reativos. As substâncias capazes de produzir ligações de hidrogênio tridimensionais como, por exemplo, a água, foram as mais eficazes para produzir amostras cementícias com melhor resistência mecânica. Isso significa que a água não é importante somente por causa de seu papel na hidratação do cimento, mas também porque ela desenvolve adesão entre as superfícies cementícias hidratadas. Mais que especular sobre o entendimento fundamental na adesão de materiais cementícios à base de cimento Portland, este artigo tem a intenção de estimular a discussão como aproveitar a água confinada entre as superfícies cementícias hidratadas como um nanoadesivo interno, até agora pouco explorado, mas ao mesmo tempo com tendência de fornecer materiais de alto desempenho.

Beschreibung: As argilas, quando misturadas com água, adquirem a propriedade chamada plasticidade que tem papel fundamental durante o seu processamento. As técnicas empregadas na caracterização da plasticidade muitas vezes não revelam resultados quantitativos que permitam sua aplicação em modelos matemáticos do processo de conformação das argilas. Este trabalho teve por objetivo desenvolver um modelo matemático para cálculo da pressão média de extrusão, avaliando a plasticidade através de ensaios de compressão. Em seguida, os resultados teóricos da pressão de extrusão foram comparados aos resultados experimentais, sendo encontrado um bom acordo entre eles. Foi possível observar uma correlação entre tensão efetiva de compressão e pressão de extrusão. Para a equação que modela o processo de extrusão, a tensão efetiva obtida pelo ensaio de compressão foi um parâmetro significativo que revela o comportamento da argila durante o seu processamento. The clays when mixed with water acquire the property known as plasticity, which plays a key role during processing. The techniques used to characterize the plasticity often do not show quantitative results that allow its application in mathematical models of the forming process of clays. This study aimed to develop a mathematical model for calculating the average pressure of extrusion, evaluating the plasticity through compression tests. Then, the theoretical results of the extrusion pressure were compared to experimental results and a good agreement was found between them. It was possible to observe a correlation between effective stress of compression and extrusion pressure. For the extrusion process modeling equation, the effective stress obtained by compression test was a significant parameter that reveals the behavior of the clay during processing.

Beschreibung: HIZEN celadons produced at Arita and Imari areas in Japan from 1630's to 1790's (Edo period) have been investigated by means of X-ray fluorescence analysis, and X-ray diffraction and X-ray absorption spectra using synchrotron radiation. It is found that, in the HIZEN celadons, the color brightness of the celadon glazes depends on the structural property of the raw basic ceramics taken at Imaizumi (Arita) and Ohkwachi (Imari), where the former is mainly Quartz-SiO2, and the later is Sanidine ((K,Na)Si3O8). It is confirmed that CaCO3 of natural wood ash added artificially into the raw celadon ceramics makes a glassy glaze on the surface of the basic body of the HIZEN celadons. Transition-metal ions (Cr, Cu, Zn) of very small amount are detected in the celadon glazes, in addition to Fe and Mn of small amount. It is considered that Cu and Cr are related to the color brightness of green-brown and blue-green in the HIZEN celadon glazes, respectively. Celadons Hizen produzidos nas áreas de Arita e Imari no Japão nos anos de 1630 a 1790 (período Edo) foram investigados por meio de análise de fluorescência de raios X, difração de raios X e espectros de absorção usando radiação síncrotron. Foi descoberto que nos celadons Hizen o brilho na coloração dos esmaltes celadon depende da propriedade estrutural da matéria-prima cerâmica extraída em Imaizumi (Arita) e Ohkwachi (Imari), onde a primeira é principalmente quartzo-SiO2, e a última é um feldspato ((K,Na) Si3O8). Foi confirmado que CaCO3 da cinza da madeira natural adicionada artificialmente na matéria-prima cerâmica celadon produz um esmalte vítreo na superfície do corpo básico dos celadons Hizen. Uma quantidade muito pequena de íons de metal de transição (Cr, Cu, Zn) foi detectada nos esmaltes de celadons, alem de pequeno teor de Fe e Mn. Considera-se que Cu e Cr estão relacionados com o brilho na coloração verde-marron e azul-verde nos esmaltes do celadon Hizen, respectivamente.

Beschreibung: The crystalline composition of Portland cement clinker is commonly established by Bogue's equations, which are based on a series of assumptions that seldom apply to oilwell cements. This is probably due to the presence of additional oxides and phase reconversion upon cooling of the clinker from the calcination temperature. Important differences are therefore observed between the numerical values yielded by the mathematical equations and image analysis quantification. In this study, the concentration of crystalline phases in oilwell cement was determined using Taylor's procedure, which consists in a system of linear equations corresponding to each one of the four main clinker phases. The results revealed an adequate relationship between this method and phase quantification by optical micrography, especially concerning the contents of aluminate and ferrite. A composição cristalina das fases do clínquer de cimento Portland é comumente avaliada pelas equações de Bogue, que se baseiam em alguns princípios que podem ser aplicados aos cimentos para cimentação de poços de petróleo. Isto se deve provavelmente à presença de diversos óxidos e reconversões de fase durante o resfriamento do clínquer levado à altas temperaturas. Entretanto, diferenças importantes são observadas entre os valores numéricos obtidos nas equações e a quantificação de fases por imagem. Neste estudo, a quantidade das fases cristalinas do clínquer de um cimento especial para poço de petróleo foi determinada empregando o procedimento de Taylor, que consiste na resolução de um sistema de equações lineares correspondente a cada uma das quatro principais fases do clínquer. Os resultados revelam uma adequada inter-relação entre este método e a quantificação das fases por microscopia ótica, principalmente no que se refere à determinação dos teores de alumínio e ferro.

Beschreibung: Este estudo avalia a eficiência, viabilidade e espontaneidade de processos de adsorção do íon nitrato em caulinita sem tratamento e modificada com uréia, empregando como material de partida o rejeito de processamento de caulim do rio Jari. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X, fluorescência de raios X e espectroscopia IV (DRX, FRX e FTIR). As medidas de pH de equilíbrio foram efetuadas por potenciometria e as concentrações de equilíbrio (Ce) de nitrato medidas por cromatografia iônica. Quantidades adsorvidas no equilíbrio (qe), constantes de distribuição (Kd=qe/Ce), fator de separação (R L) e variação de energia livre de Gibbs (ΔGº), foram calculados com base nos dados experimentais de adsorção. Os resultados de DRX e FTIR confirmaram a formação do complexo caulinita-uréia a partir do tratamento efetuado no rejeito de caulim. Os seguintes dados foram obtidos nos processos de adsorção de nitrato, no rejeito de caulim natural e tratado com uréia: q max= 18,17 e 14,1 mmol kg-1; Kd=0,7-2,2 e 0,45-1,5 L Kg-1; R L= 0,35-0,85 e 0,25-0,80; ΔGº= -9,3 a -5,8 e -9,1 a -5,4 kJ mol-1, respectivamente. Os valores de Kd, ΔGº e R L são típicos de processos de adsorção física (fisissorção), viáveis e espontâneos e os de q max indicam que a retenção de nitrato em rejeito de caulim natural é mais eficiente do que em rejeito modificado com uréia. This study evaluates the the efficiency, feasibility and spontaneity of the adsorption of nitrate ion in natural and modified kaolinite with urea, using as starting material kaolin waste processing from Jari River. The materials were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, Fourier transform IR spectroscopy (XRD, XRF and FTIR, respectively). The equilibrium pH measurements were performed by potentiometry and the equilibrium concentrations (Ce) nitrate was measured by ion chromatography. Amounts adsorbed at equilibrium (qe), distribution constant (Kd = qe / Ce), separation factor (R L) and variation of Gibbs free energy (ΔG °) were calculated based on experimental data adsorption. The results of XRD and FTIR confirmed the formation of the kaolinite-urea from treatment carried out on kaolin waste. The following data were obtained from the adsorption of nitrate on natural kaolin waste and treated with urea: qmax = 18.17 and 14.1 mmol kg-1; Kd = 0.7 to 2.2 and 0.45 - 1.5 L kg-1; R L = 0.35 to 0.85 and 0.25 to 0.80; ΔG ° = -9.3 to -5.8 and -9.1 to -5.4 kJ mol-1, respectively. The values of Kd , ΔGº and R L are typical of physisorption processes, feasible and spontaneous and those qmax indicate that the retention of nitrate on natural kaolin waste is more efficient than on kaolin waste modified with urea.

Beschreibung: Na indústria petroquímica a unidade de craqueamento catalítico fluidizado de petróleo é um importante equipamento para aplicação de concretos refratários devido à necessidade de se obter produtos especializados. Normalmente, a seleção destes materiais é baseada na análise química e em medidas de densidade aparente, resistência mecânica por compressão uniaxial e erosimetria a frio. Para avaliação dos requisitos de seleção usuais, cinco concretos de alta alumina, sendo três de baixo teor de cimento e dois convencionais de uso comercial, foram avaliados por resistência à compressão e erosimetria a frio. Testes complementares que atualmente não são utilizados no processo de seleção também foram realizados, tais como: resistência ao choque térmico, módulo de ruptura a quente e exposição em atmosfera de CO. A análise mostrou que as especificações vigentes são baseadas principalmente na experiência com a utilização de produtos não originalmente projetados para esta aplicação e que o desenvolvimento de produtos mais adequados é inibido pelas restrições das especificações atuais. Também se verificou que a seleção é limitada pela falta de ensaios que avaliem o desempenho em condições mais próximas das de uso. Neste sentido, o teste de resistência à deposição de carbono pela exposição em atmosfera de CO mostrou-se interessante por contribuir para uma melhor seleção dos concretos refratários densos antierosivos. In the petrochemical industry the fluidized catalytic cracking unit is an important vessel for refractory castables application due the necessity of obtaining specialized products. Usually, the selection of these materials is based on the chemical analysis, apparent density, cold crushing strength and cold erosion test. For the evaluation of the present selection requirements, five high-alumina castables, being three of low cement and two conventional of commercial use, were characterized under cold crushing strength and cold erosion tests. Additional tests that are actually not used in the selection were also performed, such as: thermal shock cycling, hot modulus of rupture and carbon deposition by CO atmosphere exposure. The analysis showed that the present specifications are mainly based in the experience with the use of products not designed for this application and that the development of more suitable castables is inhibited due to the close restrictions of the present specifications. It is also verified that the materials selection is limited by the absence of tests for the performance evaluation next to in-service conditions. In this sense, the carbon deposition test by CO atmosphere exposure was interesting in order to provide the better selection of dense antierosive refractory castables.

Beschreibung: As regiões do Rio Capim e do Rio Jari são os principais distritos caulinitícos da Região Amazônica, detentores das maiores reservas brasileiras de caulim de alta qualidade para aplicações como cobertura de papel. O caulim é lavrado e beneficiado por três grandes companhias que são responsáveis pela geração de aproximadamente 500 mil de toneladas anuais de um resíduo decorrente da etapa de centrifugação. Esse resíduo, na forma de polpa, é depositado em lagoas de sedimentação que ocupam grandes extensões de áreas. O objetivo da pesquisa foi investigar as características físicas, químicas e mineralógicas dos resíduos processados da Região do Jari e do Capim, de modo a avaliar se atendem aos requisitos como matéria-prima para a produção de uma pozolana de alta reatividade, o metacaulim, adição mineral que incorporada ao cimento Portland proporciona alto desempenho às misturas de concreto e argamassas. Os resíduos foram caracterizados por difração de raios X, análise térmica, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios X e difração a laser. Ambos os resíduos são constituídos por no mínimo 92% de caulinita de baixa granulometria, cujas áreas superficiais específicas são superiores a 8 m²/g e os diâmetros médios de partículas inferiores a 1 µm. Os teores de sílica livre (quartzo) não foram superiores a 3%. O alto grau de concentração de caulinita destes resíduos dispensa os rígidos parâmetros de controle de remoção de impurezas, normalmente empregados na produção deste tipo de pozolana. O caulim do Rio Jari, com quantidade de defeitos na estrutura cristalina superior ao da caulinita do Rio Capim, proporcinou maior grau de desidroxilação a uma temperatura mais baixa quando calcinado, indicando a possibilidade de redução de gastos com energia para a produção da adição mineral. Os resultados das análises foram convergentes e apontam ambos os caulins estudados como excelentes matérias-primas para a produção do metacaulim de alta reatividade. Capim and Jari are the two most important kaolin mining districts of the Brazilian Amazon region. They encompass the major Brazilian reserves of high quality kaolin for the paper coating industry. The kaolin is mined and processed by three major companies responsible for about 500,000 ton of a residue mainly composed of kaolinite. The wastes come mainly from the centrifugation phase of the kaolin beneficiation process and their final destinations are huge sedimentation basins that occupy large areas. The main purpose of this work is to evaluate the physical, chemical and mineralogical characteristics of the kaolin wastes processed from the Capim and Jari region, in order to obtain metakaolinite, a high reactive pozzolan for the cement industry. When incorporated to ordinary Portland cement such pozzolans increases the concrete and mortars performance. All the residues studied in this work were characterized by means of: X-ray diffraction analysis, differential thermal analysis, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray fluorescence spectrometry and laser diffraction. Both residues are mainly constitutes by at least 92% of low granulometry kaolinite with specific surface area above 8 m²/g and mean diameter below 1 µm. Free silica (quartz) contents are below 3%. The high concentration of kaolinite in these residues dispenses rigid control parameters for removal of impurities usually employed in pozzolan production. The Jari kaolin exhibits high disordered kaolinite in comparison with the high ordered kaolinite of the Capim region and gives rise to higher desidroxilation degree at lower temperatures. It points to energy saving and reducing costs during the production of a pozzolan. The results are satisfactory and reveal that both kaolin wastes are excellent raw material for the production of high reactive metakaolin.

Beschreibung: O compósito Al2O3-YAG possui alta resistência à corrosão e à fluência em ambientes agressivos, o que permite vislumbrar aplicações bastante atrativas, tais como aletas de motores a jato e de turbinas a gás. Este compósito também apresenta elevada dureza e alta resistência à abrasão possibilitando o seu emprego em blindagens balísticas. Nesse estudo os pós precursores de Al2O3, Y2O3 e Nb2O5 foram homogeneizados em moinho de bolas planetário por 4 h, secados em estufa a 120 ºC por 48 h, desaglomerados e peneirados. O compósito Al2O3-YAG foi produzido a partir das misturas de Al2O3-Y2O3 a 1300 ºC por 2 h. Foram produzidas amostras de Al2O3-YAG, Al2O3-YAG com Nb2O5 e Al2O3 com Nb2O5. Posteriormente os pós foram prensados uniaxialmente a 70 MPa. A sinterização foi feita a 1400 e 1450 ºC. Os pós como recebidos e os processados foram caracterizados quanto à área de superfície específica e ao tamanho médio de partícula. Os materiais sinterizados foram caracterizados por densidade e porosidade aparente pelo método de Arquimedes e avaliados quanto à retração e à perda de massa. Os resultados mostraram que são necessários ainda ajustes nas condições de sinterização da composição Al2O3-YAG com Nb2O5 para melhorar a densificação e a retração, que foram baixas, da ordem de 60 e 3%, respectivamente. O Al2O3 aditivado com Nb2O5, por sua vez, apresentou uma densificação satisfatória, de 96% e uma retração em torno de 15%. The Al2O3-YAG composite exhibits high corrosion and creep resistance in aggressive environments, which provides quite glimpse attractive applications such as jet engine vanes and as gas turbines. This composite also shows high hardness and wear resistance allowing its use in ballistic armor. In this study, precursor powders of Al2O3, Y2O3 and Nb2O5 were homogeneously mixed in a planetary ball mill for 4 h, dried in an oven at 120 ºC for 48 h, sieved and deagglomerated. The Al2O3-YAG composite was produced from mixtures of Al2O3-Y2O3 at 1300 ºC for 2 h. Samples of Al2O3-YAG, Al2O3-YAG with Nb2O5 and Al2O3 with Nb2O5 were produced. Each powder composition was uniaxially pressed at 70 MPa. Sintering was performed at 1400 and 1450 ºC. The powders as received and as processed were characterized for specific surface area and particle size. The sintered materials were characterized by apparent density and porosity by the Archimedes method and evaluated for shrinkage and loss of mass. The obtained results showed that further adjustments are needed in the sintering conditions of Al2O3-YAG composition with Nb2O5 in order to improve the densification and shrinkage, which were low, 60% and 3%, respectively. The Al2O3 with Nb2O5 addition, on the other hand, presented a satisfactory densification of 96% and shrinkage around 15%.

Beschreibung: Encontrar aplicações sustentáveis para o resíduo de bauxita tem se mostrado um dos principais desafios da indústria do alumínio na atualidade. Com esse propósito, a geopolimerização pode se tornar uma solução interessante, uma vez que essa técnica seria capaz de tirar proveito de algumas das características mais típicas desse resíduo, como sua elevada alcalinidade e o seu significativo teor de compostos de silício e alumínio, produzindo materiais sólidos semelhantes em propriedades às cerâmicas tradicionais. Neste trabalho, o processamento, as propriedades e as possíveis aplicações dos geopolímeros compostos por resíduo de bauxita foram analisados. Além dos ensaios de porosidade aparente e resistência mecânica, as amostras preparadas também foram submetidas a um ensaio de lixiviação, de modo a já realizar uma avaliação prévia dos potenciais riscos ambientais decorrentes da utilização de um possível produto, e de quais procedimentos favoreceriam a sua passivação. Entre os principais resultados obtidos, verificou-se que a queima a 800 °C permitiu a algumas das composições desenvolvidas alcançarem valores de resistência à compressão da ordem de até 30 MPa, além de uma resistência à lixiviação muito próxima à de um tijolo de argila prensado comum, o que já permite considerar a construção civil como um dos setores mais favoráveis para a aplicação dos geopolímeros com resíduo de bauxita, principalmente pela enorme capacidade de consumo desse setor e da sua crescente demanda por produtos mais sustentáveis. Finding sustainable applications for the bauxite residue is one of the leading challenges in the aluminium industry. For this purpose, the geopolymerization could become an interesting alternative, because this technique could make use of some of the typical characteristics of the bauxite residue, such as its alkalinity and expressive silicates and aluminates contents, resulting in solid materials with similar properties to usual traditional ceramics. In this work, the properties, processing and possible applications of such materials were analyzed. Besides the apparent porosity and the mechanical resistance tests, the obtained samples were also submitted to a leaching test, aiming to a preliminary evaluation of the potential environmental risks of application that a supposed product would represent, and which procedures could favour its passivation. As the main results, it was possible to verify that firing at 800 °C allowed some compositions to reach compression resistance values up to 30 MPa, and a leaching resistance closer to a common pressed clay brick, which makes the building materials a potential area of application for the bauxite residue geopolymers, based on the enormous consumption capacity of this area and its increasing demand for more sustainable products.

Beschreibung: In this work the use of "thin" red clay from south-eastern Brazil (Campos dos Goytacazes, RJ) as raw material for the manufacture of wall tile was investigated. A wide range of characterization techniques was employed, including X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), grain-size analysis, and thermogravimetric analysis. The wall tile body was prepared by the dry process. The tile pieces were uniaxially pressed and fired between 1080 - 1180 ºC using a fast-firing cycle. The following technological properties were determined: linear shrinkage, water absorption, apparent density, and flexural strength. The development of the microstructure was followed by SEM and XRD analyses. It was found that the "thin" red clay is kaolinitic type containing a substantial amount of quartz. The results also showed that the "thin" red clay could be used in the manufacture of wall tiles, as they present properties compatible with those specified for class BIII of ISO 13006 standard. Neste trabalho foi investigada a utilização de argila vermelha "magra" do sudeste do Brasil (Campos dos Goytacazes, RJ) como matéria-prima para a fabricação de revestimento poroso. Uma vasta gama de técnicas de caracterização foi utilizada, incluindo difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise granulométrica e análise termogravimétrica. A massa cerâmica para revestimento poroso (azulejo) foi preparada por via seca. As peças de revestimento poroso foram preparadas por prensagem uniaxial e queimadas entre 1080 - 1180 ºC usando um ciclo de queima rápido. As seguintes propriedades tecnológicas foram determinadas: retração linear, absorção de água, densidade aparente e tensão de ruptura à flexão. O desenvolvimento da microestrutura foi acompanhado por MEV e DRX. Verificou-se que a argila vermelha "magra" é tipicamente caulinítica contendo uma quantidade substancial de quartzo. Os resultados também mostraram que a argila vermelha "magra" pode ser usada na fabricação de revestimento poroso, cujas propriedades obtidas são compatíveis com as especificadas para a classe BIII da norma ISO 13006.

Beschreibung: Com o grande crescimento tecnológico e a necessidade de melhoria, um dos materiais que ganhou uma grande gama na área da engenharia mecânica é a cerâmica, pois possui vantagens físico-químicas e propriedades mecânicas significativas sobre o aço. Entretanto, sua usinagem é um processo difícil e delicado, que requer ainda uma grande atenção em relação ao seu estudo. Assim, o processo de retificação é um dos métodos que tem apresentado bons resultados, porém um grande problema acerca de tal processo é o uso excessivo de fluidos de corte, o que se tornou uma preocupação mundial, já que os fluidos apresentam graves problemas socioambientais, além disso, o fluido de corte é responsável por uma grande parte do custo final do processo, provocando, desse modo, um grande interesse em pesquisas referentes a métodos alternativos de forma a reduzir o consumo e melhorar as características do fluido de corte utilizado. Este trabalho visa comparar duas técnicas de lubri-refrigeração, o método convencional e a Lubrificação Otimizada. O uso do método otimizado é uma alternativa à diminuição do volume de fluido utilizado, já que este tem como princípio a aplicação de uma menor quantidade de fluido de corte com uma alta velocidade, localmente aplicada, ou seja, com essa redução benefícios ambientais e socioeconômicas são obtidos. A análise do trabalho será feita a partir da avaliação das variáveis de saída do processo de retificação plana tais como o comportamento rugosidade e desgaste do rebolo, já que por elas é possível avaliar o processo em relação a qualidade da peça versus custo. Com essas analises, pretende-se avaliar se a técnica otimizada é viável a substituição da refrigeração convencional na retificação plana de cerâmicas. The great technological growth and the improvement needs, a material that has gained a wide range in mechanical engineering is the ceramics because of its advantages beyond steel, having chemical and mechanical better properties. However, its machining is a difficult and delicate process, which requires a careful attention to their study. Moreover, the grinding process is one of the methods which is producing good results but, there is a big problem around this, which is the excessive use of cutting fluids that becomes a global concern, since this fluids generate serious social and environmental problems, causing, in this way, a great interest in research on alternative methods to reduce consumption and improve the performance of cutting fluid used. This work aims to compare two techniques of lubrification and cooling in the grinding process, the conventional and the optimized methods. The second one is an option to decrease the volume of fluid used, using the application principle of a smaller amount of cutting fluid applying locally a high speed flow, obtaining environmental and socioeconomic benefits. The analysis of the work will be done based on the evaluation of the output variables of the flat grinding process such as the behavior of the roughness and grinding wheel wear, whereas they can evaluate the process making a relationship between part quality versus cost. With this analysis, we intend to evaluate if the optimized method is a viable substitute to conventional method in the flat grinding process.

Beschreibung: Transformações mineralógicas e cristaloquímicas foram investigadas em amostras de argilas cauliníticas ferruginosas aquecidas a temperaturas de 800, 1000 e 1200 °C. As análises de difração de raios X e térmica diferencial e gravimétrica mostraram ser a caulinita o argilomineral predominante nas amostras naturais. Os resultados da espectroscopia Mössbauer mostraram que o alto conteúdo em Fe (22,5% em peso), determinado por fluorescência de raios X, é relacionado à presença de goethita (18% em peso) e hematita (16% em peso). Entretanto um resíduo deste elemento (Fe3+ e Fe2+) foi constatado após a extração do ferro usando solução de ditionito-citrato-bicarbonato, e possivelmente se deve à presença de ferro na estrutura da caulinita. O processo de sinterização mostra uma desestruturação da caulinita, assim como a transformação da goethita em hematita, cujo tamanho dos cristais cresce com o incremento da temperatura. O tamanho do cristal de hematita a 1200 °C é 5 vezes maior do que na amostra natural. A mulita formada a 1000 °C é constituída da solução sólida de Fe2O3, com Al2O3, o que resulta em produto resistente e de maior estabilidade térmica. Mineralogical and crystallochemical transformations of representative ferruginous kaolinitic clay samples were investigated in specimens burned at 800, 1000 and 1200 °C. X-ray diffraction and differential thermal and thermogravimetric analyses showed that kaolinite was the predominant mineral in the raw samples. The Mössbauer spectroscopy results showed that the high iron content (22.5 wt.%), as determined by X-ray fluorescence, is related to the presence of goethite (18 wt.%) and hematite (16 wt.%). However, after Fe was extracted using a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate, a residue of this element (Fe3+ and Fe2+) was found in the structure of the kaolinite. The sintering process showed the destruction of kaolinite, as well as the transformation of the goethite into hematite, the crystals growing as the temperature increases. The hematite crystal size at 1200 °C is five times larger than in the raw sample. The mullite formation at 1000 °C is comprised of a solid solution of Fe2O3 and Al2O3, which results in a resistant product with a higher thermal stability.

Beschreibung: O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de bauxita, contudo pouco se conhece sobre as características químicas e mineralógicas desse mineral. Assim sendo, este trabalho tem por objetivo dar prosseguimento à caracterização de bauxita, estudando as transformações ocorridas nesse material quando submetido à ativação ácida e ao tratamento térmico. Os resultados demonstraram que a bauxita "in natura" é composta basicamente pelo mineral gibbsita, seguido de semicristalitos de goethita e óxido de silício, apresentando característica de sólido com ausência de mesoporosidade, com baixos valores de área superficial total, diâmetro e volume de poros. As modificações químicas e físicas que ocorrem no material durante a calcinação são governadas, principalmente, pela desidratação das fases de hidróxidos de alumínio presentes, levando à formação das fases boehmita, hematita e alfa alumina, além de resultar em aumento na porosidade e na área superficial da bauxita. As bauxitas ativadas em meio ácido mostraram que as transformações sofridas no sólido estão diretamente relacionadas com a concentração da solução ácida utilizada e resultam em aumento da área superficial total, diâmetro e volume de poros. Brazil is one of the world's leading producers of bauxite. Little is known, however, about the chemical and mineralogical characteristics of Brazilian bauxite. The objective of this paper is to characterize bauxite in both natural and thermally and chemically activated forms. The transformations occurring during these two processes are described. The results show that the raw bauxite is basically composed of the mineral gibbsite, followed by semicrystalites of goethite and silicon oxide. Its characteristics are those of a solid without mesoporosity, with small total surface area and pore diameter and volume. The chemical and physical modifications that occur in the material during the calcination process are governed mainly by the dehydration of the aluminum hydroxides phases, leading to the formation of the boehmite, hematite and alpha alumina phases. Calcination results in an increase in the porosity and surface area of the bauxite as well as the appearance of the characteristics of mesoporous and thermally stable materials. The activation of bauxites in an acid medium showed that the transformations in the solid are directly related to the concentration of the acid solution used and result in an increase in the total surface area and pore diameter and volume.