Resumo em Português:

A região Norte do Estado do Rio de Janeiro é responsável pela produção de cerca de 75% do petróleo nacional (Bacia de Campos-RJ). Na etapa de extração/separação do óleo bruto é gerada considerável quantidade de resíduo oleoso, normalmente denominado borra de petróleo. O aproveitamento deste resíduo em massas argilosas é de alto interesse tecnológico, econômico e ambiental. O objetivo deste trabalho é caracterizar e avaliar o comportamento de massas argilosas contendo borra de petróleo visando sua aplicação em cerâmica estrutural. Foram estudadas massas com os seguintes percentuais de borra de petróleo: 0, 5, 10, 15 e 20% em peso. São apresentados os resultados das análises de difração de raios X, granulometria e limites de Atterberg, bem como a determinação de propriedades físico-mecânicas em função da temperatura de queima e percentual de borra adicionada. Os resultados revelaram que a adição do resíduo altera as características físico-química-mineralógicas e propriedades da massa argilosa pura. As massas contendo borra têm uso provável em cerâmica estrutural.

Resumo em Inglês:

The Northern Region of Rio de Janeiro State is responsible for the production of about 75% of the Brazilian Petroleum (Campos Basin). In the crude oil extraction/separation step, a considerable amount of oil waste is originated, usually named oil sludge waste. The use of this waste as a component of clayey masses is of high interest, as much from an economic and technological as from an environmental perspective. The purpose of this work is to characterize and evaluate some properties of waste containing clayey bodies, aiming its application on structural ceramics. Masses containing 0, 5, 10, 15 and 20 wt% waste were investigated. Results of X-ray analysis, granulometry and Atterberg limits, as well as physical-mechanical properties as a function of waste addition are presented. The results revealed that waste additions modified the physical-chemical-mineralogical characteristics and properties of the masses. The ceramic bodies containing waste are adequate for the structural ceramic field.

Resumo em Português:

Filtros cerâmicos devem apresentar alta permeabilidade e eficiência de retenção de inclusões sólidas, além de uma boa resistência mecânica. No entanto, estas propriedades variam de modos distintos para uma determinada estrutura celular. Poros grandes aumentam a permeabilidade, mas diminuem a eficiência de retenção das inclusões. Em relação ao desempenho do filtro, a porosidade aparente apresenta alta relevância, uma vez que a resistência mecânica diminui e a permeabilidade aumenta para valores de porosidade elevados. Neste trabalho investigou-se a relação entre a resistência mecânica e a permeabilidade para filtros do sistema Al2O3-SiC de 10 ppi (poros por polegada linear). A quantidade da suspensão impregnada na esponja, durante a fabricação do filtro, foi escolhida como variável de controle, pois por meio desta modifica-se a porosidade e o tamanho de poro do filtro. Os resultados obtidos foram comparados aos de filtros de 8 a 90 ppi.

Resumo em Inglês:

Ceramic filters must present not only high permeability and particle trapping efficiency, but also suitable mechanical strength. However, these parameters are influenced in different ways by the cellular structure. Large pores favor permeability, but lower removal efficiency of small particles. Small pores, on the other hand, enhance particle collection, although the filter pressure drop increases. The porosity is also essential for determining ceramic foam performance. Mechanical strength generally decreases with increasing porosity, even though permeability is improved. In this work, the relationship between mechanical strength and permeability has been investigated for 10 ppi (pores per linear inch) Al2O3-SiC filters. The amount of slurry impregnated on the organic struts walls during processing has been chosen as the control variable. The results have been compared with those obtained from cellular structures where the pore count variation ranged from 10 to 90 ppi.

Resumo em Português:

Um dos principais fatores limitantes na utilização dos concretos refratários é a necessidade de longos ciclos de secagem, uma vez que taxas de aquecimento elevadas podem ocasionar explosão, principalmente quando são utilizadas baixas temperaturas de cura (<21 ºC). Neste trabalho, estudou-se a influência da temperatura de cura na resistência à explosão de concretos refratários de alta alumina com ultrabaixo teor de cimento. Os resultados indicaram que a ocorrência de explosão nos concretos curados em baixas temperaturas não pode ser atribuída unicamente à desidratação das fases do cimento, uma vez que a água livre se mostrou como a principal responsável pela pressurização da estrutura durante a secagem.

Resumo em Inglês:

One of the main limiting factors in the processing of refractory castables is the long drying schedule required, since high heating rates can cause mechanical damage or even the explosion of the refractory, especially when low curing temperatures (<21 ºC) are employed. In this work, the influence of the curing temperature on the explosion tendency of high-alumina ultra-low cement refractory castables is evaluated. The results show that the explosion during the drying process of castables cured at low temperatures cannot be associated only to the dehydration of low-density cement phases, since the free water appeared to be the main responsible for the pressurization of the structure.

Resumo em Português:

O objetivo deste trabalho foi analisar a relação entre a permeabilidade e a secagem de concretos refratários de alta alumina contendo ultrabaixo teor de cimento, preparados segundo diferentes ajustes granulométricos. Alterações nas distribuições acumulada e na discreta de partículas foram efetuadas variando-se respectivamente o coeficiente de distribuição de Andreasen (q) e o diâmetro máximo de partícula da distribuição (Dmax), resultando em concretos com diferentes características porosas e fluidodinâmicas. As diferenças foram associadas a parâmetros de empacotamento de partículas no concreto. Os resultados indicaram que o aumento da distância de separação entre as partículas da matriz (IPS) e a diminuição da distância entre as partículas de agregado (MPT) foram responsáveis pelo aumento exponencial observado para as constantes de permeabilidade k1 e k2 e pela redução linear no tempo de secagem dos concretos. Formulações com distribuição acumulada tendo maior coeficiente de Andreasen (q = 0,31) e distribuição discreta com tamanho máximo de grão de Dmax = 4,75 mm foram as mais permeáveis e tiveram o menor tempo de secagem.

Resumo em Inglês:

In this work, the relationship between permeability and drying parameters was evaluated for high-alumina ultra-low cement refractory castables prepared according to different particle size distributions. Variations in the cumulative and discrete distributions were carried out by changing respectively the Andreasen's coefficient (q) and the maximum grain size (Dmax). The performance of 9 different compositions were related to particle packing parameters, such as the separation distances between the fine matrix particles (IPS) and between the coarse aggregate grains (MPT). Results revealed that the simultaneous increase in IPS and reduction in MPT were the causes of an exponential increase in the permeability constants k1 and k2 of Forchheimer's equation and also of a linear decrease in the drying time. The formulation with higher Andreasen's coefficient (q = 0,31) and the maximum grain size (Dmax) of 4,75 mm were the most permeable and with the lowest drying time.

Resumo em Português:

A partir do uso de matérias-primas convencionais e não convencionais, foram formuladas diversas séries de massas cerâmicas para revestimentos gresificados (isto é, sem carbonato), obtendo seus diagramas de gresificação (absorção de água e retração linear em função da temperatura). As alterações mineralógicas e microestruturais das massas devidas ao processo de queima foram acompanhadas por Microscopia Eletrônica de Varredura. Os resultados mostram que a partir de diferentes tipos de matérias-primas, não só é possível obter massas cerâmicas de grés porcelânico, como também a diminuição da temperatura máxima de queima, mantendo a estabilidade dimensional.

Resumo em Inglês:

Starting from the use of conventional and non-conventional raw materials, several series of ceramic bodies were formulated for vitrified ceramic tiles (that is, without carbonate), obtaining vitrification curves (water absorption and linear shrinkage as a function of temperature). The mineralogical and microstructural alterations due to the firing process were accompanied by Scanning Electron Microscopy. The results show that starting from different types of raw materials, not only it is possible to obtain ceramic bodies for porcelain tiles, but also the decrease of the maximum firing temperature, maintaining the dimensional stability.

Resumo em Português:

Neste trabalho são descritas a montagem e a calibração de um sistema de medidas elétricas com o controle da pressão parcial de oxigênio. Este sistema permite a realização de medidas elétricas desde a temperatura ambiente até 1000 °C em ampla faixa de pressões parciais de oxigênio entre 10-6 e 1 atm. O sistema utiliza as propriedades eletroquímicas dos eletrólitos sólidos à base de zircônia estabilizada para produzir e detectar pressões parciais de oxigênio com boa precisão. As calibrações e testes realizados, compreendendo a verificação das leis de Nernst e de Faraday, evidenciaram o bom funcionamento dos dispositivos construídos. A montagem apresentada neste trabalho, utilizada em conjunto com um sistema de medidas de espectroscopia de impedância, permite a realização de diversos estudos acerca das propriedades elétricas de materiais. Também são apresentados neste trabalho dois exemplos destes estudos, que consistem na investigação das propriedades elétricas de eletrólitos sólidos à base de zircônia e de varistores à base de óxido de estanho.

Resumo em Inglês:

The set-up and calibration of a system for electrical measurements under controlled oxygen partial pressure is described. The system allows for the electrical characterization of materials from room temperature to 1000 ºC over a wide range of oxygen partial pressures ranging from 10-6 to 1 atm. The system takes advantage of the electrochemical properties of the zirconia based solid electrolytes to produce and detect controlled oxygen partial pressures with accuracy. The calibrations and tests, and also the experimental verifications of both Nernst and Faraday laws, assure that the whole experimental arrangement works properly. Such a set-up along with an impedance spectroscopy measurement system provides a useful tool to study the electrical properties of different materials. In this work, two examples concerning the electrical characterization of zirconia based electrolytes and tin oxide varistors are also presented

Resumo em Português:

Foi estudada a retenção de cromo (III) de águas residuais por meio de Al-bentonitas modificadas. Foi usada uma bentonita da província de San Juan, Argentina. As bentonitas-Al forma preparadas colocando-as em contato com soluções (0,10 M Al) hydrolizadas de OH-Al durante 24 horas. As bentonitas-Al modidicadas foram obtidas por meio de: a) tratamento com cloreto de sódio 0,5 M; b) com cloreto de sódio 0,5 M sodium com pH ajustado para 8; e c) tratamento com uma solução de hexametafosfato após a adição de sódio. As amostras foram então secas a 100 °C e aquecidas a 500 °C. A retenção do cromo (III) pelas amostras foi feita em lotes colocando o material em contato em diferentes tempos com um resíduo contendo 2000 ppm de cromo. O cromo retido foi caracterizado por meio de análise do sobrenadante usando espectroscopia UV-visível. As diferentes retenções de cromo foram correlacionadas com características estruturais dos sólidos.

Resumo em Inglês:

Retention of chromium (III) from a tanning wastewater by modified Al-bentonites was studied. One bentonite from San Juan province, Argentina, was used. Al-bentonite was prepared by contact of bentonite with hydrolyzed OH-Al solutions (0.10 M in Al) for 24 hours. The modified Al-bentonites were obtained by: a) treatment with 0.5 M sodium chloride; b) with 0.5 M sodium chloride adjusted at pH 8; and c) treatment with an hexametaphosphate solution after sodium addition. Then, the samples were dried at 100 °C and heated at 500 °C. The chromium (III) retention by samples was carried out in batch system putting in contact the material with a 2000 ppm Cr tannery waste at different times. The retained chromium was characterized by analyzing the supernatant using UV-visible spectroscopy. The different chromium retention was correlated with structural characteristics of the solids.

Resumo em Português:

Soluções sólidas de céria com terras raras são conhecidas pelo seu potencial em aplicações como sensores de oxigênio e células à combustível com eletrólito óxido sólido (SOFC). A substituição do Ce4+ por íons trivalentes das terras raras, promove a introdução de vacâncias aniônicas para manter o equilíbrio de cargas. Neste trabalho, soluções sólidas de céria - u% mol de ítria foram preparadas, com u variando entre 0 e 12, por reações em estado sólido. As soluções sólidas obtidas apresentam uma estrutura cubica tipo fluorita nas quais o parâmetro de rede está diretamente relacionado com a composição química de acordo com a lei de Vegard. As alterações do parâmetro de rede foram estudadas por difratometria de raios X e relacionadas com modelos existentes.

Resumo em Inglês:

Ceria-rare earth solid solutions are known as solid electrolytes with potential applications in oxygen sensors and solid oxide fuel cells. Trivalent rare earth ions enter into solid solution introducing anion vacancies for charge compensation. These oxygen vacancies are quite mobile giving rise to a comparatively high ionic conduction. In this study ceria-u mol% yttria solid solutions with u ranging from 0 to 12 were prepared by solid state reactions. These solid solutions exhibit a fluorite-type structure with composition-dependent lattice parameters. The variation of the lattice parameter was studied and correlated with existing empirical equations and with an equation based on the ion packing model. The effect of an effective ionic radius of Y3+ in eightfold coordination is also discussed.

Resumo em Português:

Neste trabalho são apresentados os procedimentos de preparação de materiais cerâmicos de SiO2, SnO2 e Al2O3 e, também, suas propriedades catalíticas nas reações de reforma do metano e do metanol. As análises dos resíduos de carbono, após testes catalíticos, sugerem que a modificação estrutural dos catalisadores pode minimizar os efeitos de sua desativação.

Resumo em Inglês:

This work presents the procedures for preparing SiO2, SnO2 and Al2O3 ceramic materials and also their catalytic properties for the reforming reactions of methane and methanol. The analyses of the carbonaceous residues suggest that the structural modification of the catalyst can minimize the deactivation effect upon them.

Resumo em Português:

A difusividade térmica é uma propriedade física do material importante em todos os problemas envolvendo cálculos de transferência de calor no estado não estacionário, sendo um parâmetro decisivo na resposta de materiais sujeitos a choques térmicos. Neste trabalho é feito um estudo relacionando a influência das transições de fase no comportamento da difusividade térmica em função da temperatura, nas transformações de fase do SiO2. A técnica experimental empregada foi a técnica de pulso de energia, e as medidas foram feitas desde 100 ºC até aproximadamente 1200 ºC. Verificou-se uma forte dependência da difusividade térmica com as formas em alta e baixa temperaturas das fases quartzo e cristobalita.

Resumo em Inglês:

Thermal diffusivity is a material physical property important in all problems involving non-steady state heat transfer calculations, being a decisive parameter in the response of materials subjected to thermal shock. In this work it is presented a fundamental study related to how the phase transitions may influence the thermal diffusivity behaviour as a function of temperature in the phase transforming SiO2. The experimental technique employed was the flash thermal diffusivity technique, and measurements were carried out from 100 ºC up to approximately 1200 ºC. It was found a strong dependence on the thermal diffusivity with the high and low temperature forms of the quartz and cristobalite phases.