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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9EAGF4| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Geopolímero a partir de resíduos oriundos da indústria de alumínio para reutilização e coprocessamento |
| Authors: | Nilton Freixo Nagem |
| First Advisor: | Herman Sander Mansur |
| First Referee: | Antonio Eduardo Clark Peres |
| Second Referee: | Mauricio Leonardo Torem |
| Third Referee: | Otavio Luiz do Nascimento |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Alexandra Ancelmo Piscitelli Mansur |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Andréia Bicalho Henriques |
| Abstract: | O desenvolvimento sustentável leva à busca de novas aplicações para resíduos industriais. Dentro do ciclo produtivo do alumínio encontram-se vários subprodutos. Os três principais abordados no estudo são a lama vermelha, o ESPdust e o SPL (revestimento gasto de cuba, do inglês Spent Pot Lining). Durante a produção da alumina pelo processo Bayer de baixa temperatura, o subproduto gerado é conhecido como lama vermelha. A taxa anual de geração de lama vermelha é de 120 milhões de toneladas ao ano no mundo. Outro subproduto é gerado durante a calcinação do hidróxido de alumínio Al(OH)3(s) que são os finos de alumina. Estes finos são então coletados nos precipitadores eletrostáticos (ESPdust) e são destinados, quando não comercializados para o lago de resíduos. O terceiro subproduto gerado pelo processo de produção de alumínio é o revestimento gasto de cuba (conhecido como SPL). Quando a cuba eletrolítica chegar ao final de vida útil, seu revestimento que é feito a base de materiais inertes ao ambiente e passam a ser classificados como resíduos perigosos classe I, principalmente devido ao cianeto presente. O objetivo do estudo foi desenvolver aplicações dos resíduos (ESPdust, lama vermelha e SPL) oriundos da indústria de alumínio, baseados na técnica de geopolimerização. Para isto, foi avaliado o efeito do tipo e da concentração dos aditivos (trissilicato de sódio, caulinita e metacaulinita) para a formação do geopolímero a partir do ESPdust. Além disso, foi avaliada a formação de um agregado alcalino (geopolímero) a base de lama vermelha com SPL incorporado. Avaliaram-se vários sistemas como, por exemplo, temperaturas de 40 e 60oC em sistemas aberto ou fechado. As melhores condições obtidas para o ESPdust foram a temperatura de cura de 40oC em sistema fechado. Os aditivos: trissilicato de sódio, caulinita e metacaulinita apresentaram melhoria nas propriedades mecânicas, a faixa foi de 6 a 9MPa. Contudo, não foi observada via FTIR uma geopolimrização quando utilizada a caulinita como aditivo. O geopolímero obtido a partir da lama vermelha com o trissilicato de sódio apresentou uma resistência mecânica compatível com a literatura, na ordem de 3,5MPa, com ensaio de compressão 1 dia após a secagem. Após a lixiviação alcalina o SPL pode ser utilizado como material de enchimento na lama vermelha até 50% em peso, apresentando resistência mecânica de 4,5MPa. Houve melhoria das propriedades mecânicas após a sinterização a 1000oC independentemente do tipo de atmosfera. Obteve-se magnetita a partir da redução dos óxidos/hidróxidos de ferro contidos na lama vermelha pelo SPL. |
| Abstract: | Sustainable development leads to the search for new applications for industrial waste. Within the productive cycle of aluminum are several byproducts. The three main issues addressed in the study are the red mud, ESPdust and SPL (from English Spent Pot Lining). During the production of alumina by the low temperature Bayer process, the byproduct generated is known as red mud. The annual generation of red mud is 120 million tons per year worldwide. Another by-product is generated during the calcination of aluminum hydroxide Al(OH)3(s) which are the fine alumina. These fines are then collected in electrostatic precipitators (ESPdust) and, when it not sold the disposal is in the waste lake. The third by-product generated during the production of aluminum is known as spent pot lining (referred to as SPL). When the electrolytic pot reach the end of life, its lining which is made of inert materials to the environment, now are classified as Class I hazardous waste, mainly due to cyanide present. The aim of the study was to develop applications of waste (ESPdust, red mud and SPL) from the aluminum industry, based on the geopolimerization technique. For this, we measured the effect of type and concentration of additives (sodium trisilicate, kaolinite and metakaolin) to form the geopolimer from ESPdust. In addition, we evaluated the formation of an alkali aggregate (geopolimer) based on red mud incorporated with SPL. The study evaluated several systems such as, for example, temperatures of 40 and 60°C in closed or open systems. The additives: sodium trisilicate, kaolinite and metakaolin showed improvement in mechanical properties, the range was 6 to 9MPa. The geopolimer obtained from red mud with sodium trisilicate presented a mechanical strength consistent with the literature in the order of 3.5MPa, compression test 1 day after drying. After the alkaline leaching of SPL, it could be used as filler in red mud geopolimer with 50% by weight, it presented a mechanical strength of 4.5MPa. There was an improvement of mechanical properties after sintering at 1000oC regardless of the type of atmosphere. Magnetite was obtained from the reduction of the oxides / hydroxides of iron contained in the red mud SPL. |
| Subject: | Engenharia metalúrgica Resíduos industriais Aspectos ambientais Ciência dos materiais |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9EAGF4 |
| Issue Date: | 30-May-2013 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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