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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Avaliação da Utilização do Pó da Casca de Arroz e Hidróxido de Alumínio na Produção de Materiais Cerâmicos a Base de Argila Enriquecida com Alumina
Autor(es): Campos, Felipe Carvalho de
Primeiro Orientador: Garcia, Ana Paula
Coorientador: Oliveira, Marcelo de Jesus Dias de
Resumo: O arroz é um dos grãos mais produzidos e consumidos no mundo fazendo parte da cultura e da economia de muitos países. Dentre esses países, o Brasil é considerado um grande produtor do cereal, em especial a região sul do país. O cultivo do arroz gera resíduos de degradação lenta e em grande quantidade e por isso, os mesmos vêm sendo incorporados no desenvolvimento de novos materiais. A casca de arroz é um dos resíduos gerados em porção significativa pela indústria e vem recebendo atenção de diversas pesquisas na última década por ser um material rico em sílica. A sílica é um composto extensamente empregado nas mais diversas indústrias, sendo metalúrgica, química, aeroespacial e construc ̧ao civil alguns exemplos delas. A utilização de um resíduo rico neste mineral uma estratégia interessante e viável para agregar valor a um subproduto de um processo que seria descartado. A indústria cerâmica é uma das grandes responsáveis por absorver a sílica em seus produtos, principalmente na manufatura de materiais cerâmicos refratários e isolantes. Tendo em vista esse cenário, a presente pesquisa teve como objetivo avaliar as propriedades físicas, químicas, mecânicas e termomecânicas de materiais cerâmicos compostos por argila artificial enriquecida com óxido de alumínio, pó da casca do arroz e hidróxido de alumínio. A composição ̧ao dos corpos de prova constituiu-se na substituição parcial da argila por pó da casca de arroz, na porcentagem de 5% em massa e adição de hidróxido de alumnio em peso estipulado através da análise de dados de FRX. Os corpos de prova cerâmicos foram prensados a 35,0 MPa e tratados termicamente a 1000 °C por 1 e 3h. As propriedades mecânicas foram investigadas por meio dos ensaios de resistência à compressão e de tração na flexão de três pontos. O desempenho termomecânico foi avaliado através do ensaio de resistência ao choque térmico. As propriedades físicas foram verificadas através dos ensaios de retração linear de queima, variação de massa, porosidade aparente, absorção de água e densidade de massa aparente. Os resultados referentes às propriedades físicas demonstram que os CPs com substituição de argila pelo pó da casca de arroz (formulação ACA) e substituição pelo pó da casca de arroz e hidróxido de alumínio (formulação ACAH) causa um aumento na variação de massa, diminuição da retração linear de queima, aumento da porosidade e absorção de água para esses CPs em comparação com formulação de argila sem substituição (formulação A). A substituição dos materiais na matriz resultou em um decréscimo da resistência à compressão e um aumento da resistência a flexão. Houve uma melhora no desempenho dos corpos de prova, que resistiram a mais ciclos de choque térmico nas composições com substituiç̧ão da argila. A composição química das amostras apresentou fases do sistema Al-Si, mulita primária, bem como corundum, óxido de alumínio e alumino silicato. A produção de material cerâmico com substituição de pó da casca de arroz e hidróxido de alumínio possui potencial por apresentar características que se assemelham a refratários isolantes. Palavras-chave: compósitos cerâmicos, cerâmica sílico-aluminosa, pó da casca de arroz.
Abstract: Rice is one of the most produced and consumed grains in the world, being part of the culture and economy of many countries. Among these countries, Brazil is considered a major producer of rice, especially in the southern region of the country. Rice cultivation generates large quantities of slowly degrading residues, which have been incorporated into the development of new materials. Rice husk is one of the significant residues generated by the industry and has been the focus of several research studies in the last decade due to its high silica content. Silica is a compound extensively used in various industries, including metallurgy, chemistry, aerospace, and construction. The utilization of a residue rich in this mineral is an interesting and viable strategy to add value to a byproduct of a process that would otherwise be discarded. The ceramic industry is one of the major consumers of silica in its products, particularly in the manufacturing of refractory and insulating ceramic materials. Considering this scenario, the present research aimed to evaluate the physical, chemical, mechanical, and thermomechanical properties of ceramic materials composed of clay enriched with aluminum oxide, rice husk powder, and aluminum hydroxide. The composition of the ceramic samples consisted of partial replacement of clay with rice husk ash powder, at a mass percentage of 5%, and the addition of aluminum hydroxide at a predetermined weight based on XRF data analysis. The samples were pressed at 35.0 MPa and heat treated at 1000°C for 1 and 3 hours. Mechanical properties were investigated through compression strength and three-point flexural strength tests. Thermomechanical performance was evaluated through thermal shock resistance test. Physical properties were assessed through linear shrinkage, mass variation, apparent porosity, water absorption, and bulk density tests. The results related to physical properties demonstrate that the specimens with clay replacement by rice husk powder (ACA formulation) and clay replacement by rice husk powder and aluminum hydroxide (ACAH formulation) caused an increase in mass variation, decrease in linear shrinkage, increase in porosity, and water absorption for these samples compared to clay formulation without replacement (A formulation). The replacement of materials in the matrix resulted in a decrease in compression strength and an increase in flexural strength. There was an improvement in the performance of the samples that resisted more cycles of thermal shock in the compositions with clay replacement. The chemical composition of the samples showed phases of the Al-Si system, primary mullite, as well as corundum, aluminum oxide, and aluminum silicate. The production of ceramic material with rice husk powder and aluminum hydroxide replacement has the potential to exhibit characteristics similar to insulating refractories. Keywords: ceramic composites. silico-aluminous ceramics. rice husk powder.
metadata.dc.subject: Engenharia civil
Compósitos cerâmicos
Cerâmica sílico-aluminosa
Pó da casca de arroz
Civil engineering
Ceramic composites
Silico-aluminous ceramics
Rice husk powder
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
metadata.dc.identifier.citation: CAMPOS, Felipe Carvalho. Avaliação da Utilização do Pó da Casca de Arroz e Hidróxido de Alumínio na Produção de Materiais Cerâmicos a Base de Argila Enriquecida com Alumina. Orientador: Ana Paula Garcia. 2023. 50p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia civil) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Civil, Alegrete, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/8560
metadata.dc.date.issued: 13-Jun-2023
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