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Type: Dissertação
Title: Avaliação do reaproveitamento de membranas cerâmicas de alta pureza produzidas a partir de α - Al2O3 para incorporação em cerâmica vermelha
Authors: Heron Viterbre Debique Sousa
First Advisor: Wander Luiz Vasconcelos
First Co-advisor: Débora Guimarães da Silva
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Denilson José do Carmo
First Referee: Tânia Nogueira Fonseca Souza
Second Referee: Ioná Macedo Leonardo Machado
Abstract: A indústria da cerâmica vermelha é um ramo de fundamental importância para o setor da construção civil. Sendo assim, produtos com qualidade elevada são cada vez mais exigidos, de tal maneira a desempenharem com excelência a função na qual devem exercer e também terem os requisitos mínimos requeridos pelas normas para poderem ser comercializados. Uma das formas que vem sendo utilizada para se obter produtos com melhores propriedades, é a utilização de aditivos que são incorporados na argila (matéria-prima da cerâmica vermelha). Muitas vezes, esses aditivos são resíduos originados a partir de processos industriais, o que faz eles terem uma grande variedade na composição química, vide as várias etapas a qual podem ser processados. Nessa perspectiva, o trabalho teve como proposta avaliar a incorporação de resíduos de membranas cerâmicas produzidas a partir de a - Al2O3 de alta pureza em cerâmicas vermelhas, com o intuito de conter as variáveis que seriam causadas pela instabilidade da composição química de resíduos industriais. Os procedimentos experimentais consistiram na caracterização química e mineralógica da argila e do resíduo e caracterização físico-mecânica dos produtos produzidos a partir das matérias primas mencionadas. Foram confeccionados corpos de prova por extrusão, feitos em uma extrusora com pressão de 4 MPa, com vácuo mantido entre 380 e 400 mmHg. As variações na composição da massa cerâmica foram de 2 %, 4 % e 6 % de adição de a - Al2O3 em relação à quantidade de argila, sendo que foi preparada uma mistura sem a incorporação do resíduo. As massas argilosas foram sinterizadas em forno tipo cadinho e em temperaturas diferentes: 800 °C, 900 °C e 1000 °C. A caracterização das matérias-primas foi feita a partir de granulometria por peneiramento, fluorescência de raios X, difração de raios X, análises termogravimétrica. As propriedades físico-mecânicas avaliadas foram: absorção d’água, retração linear de secagem, retração linear de queima, porosidade aparente, massa específica aparente, perda ao fogo e resistência mecânica à flexão. Foi realizada análise por microscopia eletrônica de varredura nas superfícies de fratura dos corpos de prova. Os resultados mostraram que a argila caulinítica com quartzo e o resíduo de alumina, ambos de granulometria grosseira, interagem bem durante a mistura e conformação. A temperatura de sinterização foi crucial, afetando a absorção de água, retração linear, e propriedades mecânicas dos produtos. A adição de até 6 % de resíduo de alumina melhorou modestamente a resistência mecânica sem alterar significativamente as propriedades gerais. Este achado sugere que a utilização de resíduos de alumina é viável, oferecendo benefícios ambientais e econômicos, além de contribuir para práticas sustentáveis na indústria cerâmica.
Abstract: The red ceramic industry is a fundamentally important sector for the construction industry. Therefore, products of high quality are increasingly demanded, in such a way that they perform excellently in their intended function and also meet the minimum standards required for commercialization. One of the methods being used to obtain products with better properties is the use of additives that are incorporated into the clay (the raw material of red ceramics). Often, these additives are residues originating from industrial processes which mean they have a wide variety in chemical composition, considering the various stages they can be processed through. In this perspective, the study aimed to evaluate the incorporation of ceramic membrane residues produced from high-purity α - Al2O3 in red ceramics, with the intention of containing the variables that would be caused by the instability of the chemical composition of industrial residues. The experimental procedures consisted of the chemical and mineralogical characterization of the clay and the residue, and the physical-mechanical characterization of the products produced from the mentioned raw materials. Test specimens were made by extrusion, using an extruder with a pressure of 4 MPa, with a vacuum maintained between 380 e 400 mmHg. The variations in the composition of the ceramic mass were 2 %, 4 % and 6 % addition of α - Al2O3 relative to the amount of clay, and a mixture was prepared without the incorporation of the residue. The clay masses were sintered in a crucible furnace at different temperatures: 800 ◦C, 900 ◦C and 1000 ◦C. The characterization of the raw materials was done using particle size by sieving, X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermal analyses. The evaluated physical-mechanical properties were: water absorption, drying linear shrinkage, firing linear shrinkage, apparent porosity, apparent specific mass, loss on ignition, and mechanical flexural strength. Scanning electron microscopy analysis was performed on the fracture surfaces of the test specimens. The results showed that kaolinitic clay with quartz and alumina residue, both of coarse granulometry, interact well during mixing and shaping. The sintering temperature was crucial, affecting water absorption, linear shrinkage, and the mechanical properties of the products. The addition of up to 6 % alumina residue modestly improved mechanical strength without significantly altering the overall properties. This finding suggests that the use of alumina waste is viable, offering environmental and economic benefits, as well as contributing to sustainable practices in the ceramic industry.
Subject: Materiais
Ciência dos materiais
Alumina
Sustentabilidade
Cerâmica
Resíduos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/73506
Issue Date: 15-Dec-2023
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