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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/7775
Tipo: | Dissertação |
Título: | Avaliação das propriedades mecânicas e termomecânicas em compósitos cerâmicos refratários utilizando cinza de casca de arroz e lodo de estação de tratamento de água |
Autor(es): | Cardoso, Camila Vargas |
Primeiro Orientador: | Tier, Marco Antonio Durlo |
Coorientador: | Marangon, Ederli |
Resumo: | De forma a minimizar os impactos ambientais, a utilização de resíduos agroindustriais para produção de novos materiais vêm sendo amplamente estudada nas últimas décadas. Visando desenvolver compósitos cerâmicos refratários (CCRs) mais sustentáveis a partir da utilização da cinza da casca do arroz (CCA) como fonte de sílica do lodo de estação de tratamento de água (LETA) como fonte de alumina e sílica, este estudo objetivou desenvolver e avaliar o desempenho de CCRs utilizando substituição parcial da argila caulim, em massa, por porcentagens de 10% de CCA e variações de 5%, 10% e 15% de LETA. Para caracterização das matérias-primas realizou-se os ensaios de fluorescência de raios X e granulometria à laser. A caracterização dos CCRs antes e após a queima foi realizada por difração de raios X. Foram avaliadas as propriedades físicas através de ensaios de retração linear de queima e variação de massa, densidade de massa aparente, porosidade aparente e absorção de água. O comportamento mecânico foi verificado através de ensaios de resistência à compressão e resistência à tração na flexão em três pontos. Para verificar o comportamento termomecânico, foi efetuado o ensaio de choque térmico. As fases químicas determinadas antes e após a sinterização corroboraram com os resultados de fluorescência de raios X. Foram encontradas fases típicas do sistema Al-Si, sendo que as substituições utilizadas contribuíram para formação de cristobalita, mulita, sillimanite e tridimita, bem como, com a diminuição da intensidade dos picos de quartzo. Em relação às propriedades mecânicas, a composição com 100% de argila caulim resultou em maior resistência à compressão e à tração na flexão. Dentre as composições utilizando substituição, o pior desempenho ocorreu para cerâmica com 10% de CCA enquanto o melhor desempenho ocorreu para cerâmica com 10% de CCA e 10%de LETA, sendo que em ambos os casos as misturas menos porosas foram as que demonstram melhor desempenho mecânico. No que tange à resistência ao choque térmico (RCT), o uso de LETA demonstrou ser benéfico, em especial a composição com 10% de CCA e 10% de LETA. A utilização de CCA e LETA demonstrou potencial para utilização com precursor cerâmico no desenvolvimento de refratários, sendo fontes sustentáveis de SiO2 e Al2O3. De modo geral, todos os novos refratários encontram-se dentro da faixa de utilização, demonstrando que são viáveis de utilização na indústria siderúrgica contribuindo com o desenvolvimento sustentável do país do ponto de vista técnico, ambiental e econômico. |
Abstract: | In order to reduce environmental impacts, the use of agro-industrial waste to produce new materials has been widely studied in recent decades. Aiming to develop more sustainable refractory ceramic composites (RCCs) using rice husk ash (RHA) as a source of silica from water treatment plant sludge (WTPS) as a source of alumina and silica, this study aimed to develop and evaluate the performance of CCRs using partial replacement of kaolin clay, in mass, by percentages of 10% of RHA and variations of 5%, 10% and 15% of WTPS. To characterize the raw materials, X-ray fluorescence and laser granulometry tests were carried out. The characterization of RCCs before and after firing was performed by X-ray diffraction. The physical properties were evaluated through tests of linear firing shrinkage and mass variation, bulk density, apparent porosity and water absorption. The mechanical behavior was determined from tests of compression strength and three-point bending tensile strength. To verify the thermomechanical behavior, the thermal shock test was performed. The chemical phases determined before and after sintering corroborated the X-ray fluorescence results. Typical phases of the Al-Si system were found, and the replacements used contributed to the formation of cristobalite, mullite, sillimanite and tridymite, as well as to the decrease in the intensity of quartz peaks. Regarding the mechanical properties, the composition with 100% kaolin clay resulted in greater compressive and tensile strength in bending. Among the replacement compositions, the worst performance occurred for ceramics with 10% RHA while the best performance occurred for ceramics with 10% RHA and 10% WTPS, and in both cases the less porous mixtures were the ones that showed better mechanical performance.Regarding to thermal shock resistance (TCR), the use of WTPS proved to be beneficial, especially the composition with 10% RHA and 10% WTPS. The use of RHA and WTPS showed potential for use as a ceramic precursor in the development of refractories, being sustainable sources of SiO2 and Al2O3. In general, all of the new refractories are within the range of use, demonstrating that they are viable for use in the siderurgy industry, contributing to the sustainable development of the country from a technical, environmental and economic point of view. |
Palavras-chave: | Engenharia Cinza da casca de arroz Água - Estações de tratamento Propriedades mecânicas Propriedades termomecânicas Compósitos cerâmicos Engineering Rice husk ash Water - Treatment stations Mechanical properties Thermomechanical properties Ceramic composites |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal do Pampa |
Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
Campus: | Campus Alegrete |
Curso: | Mestrado Acadêmico em Engenharia |
Citação: | CARDOSO, Camila Vargas. Avaliação das propriedades mecânicas e termomecânicas em compósitos cerâmicos refratários utilizando cinza de casca de arroz e lodo de estação de tratamento de água. Orientador: Marco Antonio Durlo Tier. 2022. 102p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2022. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/7775 |
Data do documento: | 25-Out-2022 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia |
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