Desenvolvimento e caracterização de materiais cerâmicos com adição de cinzas pesadas de carvão mineral

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Desenvolvimento e caracterização de materiais cerâmicos com adição de cinzas pesadas de carvão mineral

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Título: Desenvolvimento e caracterização de materiais cerâmicos com adição de cinzas pesadas de carvão mineral
Autor: Kniess, Cláudia Terezinha
Resumo: As cinzas pesadas de carvão mineral são subprodutos originados da combustão do carvão mineral em usinas termelétricas. As características físicas, químicas e mineralógicas das cinzas pesadas são compatíveis com várias matérias-primas utilizadas nas indústrias cerâmicas de revestimento, o que indica uma possibilidade de substituição parcial ou integral destas matérias-primas por este subproduto. A metodologia de superfícies de resposta aplicada à técnica de planejamento de experimentos tem sido muito utilizada em várias áreas da ciência e tecnologia. A consideração importante é que uma determinada propriedade depende das proporções dos componentes que constituem um material. Os materiais cerâmicos têm suas propriedades definidas pela composição química e microestrutura que apresentam. A quantificação das fases amorfas e cristalinas é uma etapa fundamental na determinação da estrutura, propriedades e aplicações de um material cerâmico. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de materiais cerâmicos com adição de cinzas pesadas de carvão mineral, visando à utilização industrial deste subproduto como matéria-prima de baixo custo e alto valor agregado, adaptável aos processos de fabricação de revestimentos cerâmicos. Busca-se a aplicação da metodologia de delineamento de misturas para a formulação das massas cerâmicas; e a determinação quantitativa das fases amorfas e cristalinas dos materais desenvolvidos utilizando a técnica de difração de raios X, através dos métodos propostos por Rietveld (1969) e Ruland (1961). Para a formulação das massas cerâmicas utilizou-se o planejamento experimental {3,3}, originando dez formulações dos três componentes (dois diferentes tipos de argilas e cinza pesada de carvão mineral). Foram realizados ensaios tecnológicos nos corpos-de-prova a seco e após a sinterização. A análise estatística mostrou que todos os modelos de regressão obtidos relativos às propriedades físicas dos materiais cerâmicos são significantes, não apresentam falta de ajuste e que os erros são aleatórios, com média tendendo a zero e variância praticamente constante. A metodologia proposta de utilização do método de Rietveld para a quantificação relativa das fases cristalinas em conjunto com o método de Ruland utilizado para determinação da cristalinidade dos materiais, mostrou-se bastante adequada e eficiente. Os materiais cerâmicos sinterizados, desenvolvidos com adição de cinzas pesadas de carvão mineral, apresentaram valores mais adequados de retração linear, densidade aparente, absorção de água e módulo de resistência à flexão, comparados com um material cerâmico industrial padrão desenvolvido com a utilização de matérias-primas convencionais.
Descrição: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
URI: http://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/102317
Data: 2005


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