Faculdade de Engenharia de Materiais - FEMAT/CANAN

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Acesso aberto (Open Access)
Análise do uso de resíduo de caulim intercalado com acetato de potássio em compósito de matriz polimérica
(2024-06-11) SANTOS, Jenniffer Cristina Pena dos; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; orcid logo https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
Devido ao aumento no volume de resíduos industriais, busca-se por novas alternativas, como o reaproveitamento desse material para a produção de novas tecnologias através de materiais compósitos. O presente estudo tem como objetivo a realização da modificação química do resíduo de caulim visando sua aplicação como carga mineral de reforço na produção de materiais compósitos de matriz poliéster. O resíduo in natura e o resíduo tratado foram caracterizados através da técnica de difratometria de raios X e da análise térmica, para verificar sua composição mineralógica, e foi realizada a técnica de picnometria para determinar a massa especifica do resíduo tratado. Posteriormente, uma solução estequiometricamente elaborada de resíduo in natura, acetato de potássio e água destilada foi agitada por 8 horas em temperatura ambiente. Após 24 horas, o material foi filtrado e colocado em estufa à 60 °C por 6 horas. As placas dos compósitos foram confeccionadas pelo método hand lay-up associado à compressão, e os valores de frações mássicas foram de 0% (Resina Plena – RP), 10% (Resíduo de Caulim Tratado 10 – RCT-10) e 20% (Resíduo de Caulim Tratado 20 – RCT-20). Posteriormente aos ensaios, foi constatado que a incorporação de carga mineral tratada quimicamente resultou em mudanças estatisticamente satisfatórias em suas propriedades físicas (absorção de água, porosidade aparente e massa especifica aparente) e atribuiu características relevantes devido resistência a propagação de chama, principalmente para RCT-10, embora os resultados de Limite de Resistência à Tração (LRT) registraram uma certa diminuição em relação a resina plena. Pode-se dizer que a pesquisa alcançou resultados satisfatórios, conforme demonstrado na literatura, além da considerável importância do reaproveitamento de resíduos para contribuir na diminuição de impactos ambientais.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da incorporação do rejeito de minério de cobre em massas argilosas para a produção de cerâmica vermelha
(2018-12-05) CARDOSO, Altair Costa; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375
Atualmente, as matérias-primas estão se tornando cada vez mais escassas e os rejeitos gerados se transformaram em graves problemas ao meio ambiente com gerenciamento complexo. Sabe-se que rejeitos industriais são problemas no mundo todo, e que a reutilização destes pode garantir um menor impacto ambiental. Em vista destes problemas, este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da incorporação do rejeito proveniente da mineração de cobre em massas argilosas, em diferentes percentuais, visando à produção de cerâmica vermelha. A argila e o rejeito utilizado foram caracterizados através de difração de raios X (DRX) e as formulações foram elaboradas nas seguintes proporções de rejeito de cobre: 10%, 20%, 30% e 40% em peso. Os corpos cerâmicos foram conformados por prensagem uniaxial e sinterizados a 850 ºC, 950 °C e 1050 °C com um patamar de queima de 2 horas. As propriedades tecnológicas analisadas foram retração linear, massa especifica aparente, porosidade aparente, absorção de água e resistência mecânica, essa última obtida pela tensão de ruptura à flexão em três pontos. A análise microestrutural do material produzido foi avaliada utilizando-se a técnica de microscopia óptica. Foram obtidos resultados satisfatórios nas composições contendo 20 e 30% de rejeito de cobre, sem grandes perdas na resistência mecânica. A partir deste estudo verificou-se que a adição do rejeito de cobre em massas argilosas pode vir a torna-se algo atrativo para a fabricação de produtos da indústria de cerâmica vermelha.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da incorporação do rejeito do processo bayer em formulações com argila do município de Acará-Pa visando a produção de cerâmica vermelha
(2023-12-05) VAZ NETO, Josias de Souza; COSTA, Augusto Fernando de Freitas; http://lattes.cnpq.br/8507174218750706; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
O estado do Pará tem se consolidado como uma potência no sentido de abertura de novas frentes de aproveitamento e beneficiamento de matérias-primas e dado espaço para uma crescente no setor de mineração e metalurgia, contudo, essa crescente no desenvolvimento resulta também na geração de toneladas de resíduos e rejeitos, que em determinados aspectos impactam diretamente o ambiente e o entorno destes centros industriais. Tendo isto em vista, este estudo concentrou-se na produção de cerâmica vermelha, utilizando rejeitos provenientes do processo Bayer, especificamente a lama vermelha. Uma análise detalhada das formulações e dos parâmetros de processamento, tal como o patamar e tempo de queima foi conduzida com a proposta de reintroduzir este rejeito, agregando-o valor, também visando a produção com foco na redução do consumo de matérias-primas, ao mesmo tempo em que se mantém a conformidade com as normas técnicas. Para alcançar esse objetivo, este estudo baseou-se em metodologias já empregadas na inserção de lama vermelha na produção de cerâmicas, empregando ao todo três formulações distintas LA8020 (80% de Rejeito e 20% de Argila), LA6040 (60% de Rejeito e 40% de Argila) e LA100 (100% de Argila) como comparativo, além de três temperaturas de queima 900, 1000 e 1100 °C. Foram adotadas as normas relacionadas ao desenvolvimento de cerâmica vermelha ABNT NBR 15270/2017 e ABNT NBR 15310/2005, que classificam produtos cerâmicos em categorias específicas, como blocos de vedação, blocos estruturais e telhas cerâmicas, como parâmetro para avaliar a qualidade dos materiais produzidos e classificação de utilização. Os resultados obtidos indicaram que em determinados parâmetros as formulações testadas cumpriram os requisitos estabelecidos pelas normas. Isso pode ser alcançado com variações do tempo de queima e temperatura, resultando em economia significativa nos custos de produção e em uma utilização mais eficiente das matérias-primas. Além disso, os resultados demonstraram viabilidade na produção de materiais com desempenho comparável aos produtos convencionais disponíveis no mercado. É importante destacar a formulação LA6040 como a mais promissora para os fins deste estudo, pois exibiu um perfil de propriedades que sugere um alto potencial para emprego no desenvolvimento de cerâmica vermelha, tornando-a adequada para a fabricação de blocos ou tijolos de vedação.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação das propriedades de adsorção de materiais micáceos sintetizados a partir de Caulim flint
(2019-12-02) ROCHA, Jéssica Brito; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
Atualmente, os estudos sobre adsorção e a busca por adsorventes alternativos aumentaram. A adsorção é uma operação de transferência de massa, a qual estuda a habilidade de certos sólidos em concentrar na sua superfície determinadas substâncias existentes em fluidos líquidos ou gasosos, possibilitando a separação dos componentes desses fluidos. As micas são aluminossilicatos, pertencentes à subclasse dos filossilicatos, que se caracterizam por uma estrutura lamelar ou em folhas, podendo apresentar uma boa propriedade adsortiva, em função do seu arranjo estrutural. A mica utilizada nesse trabalho foi produto de síntese a partir de Caulim Flint “in natura” e calcinado. O presente estudo teve como objetivo a avaliação da propriedade adsortiva desses materiais micáceos. Essa síntese foi dividida em duas etapas, uma no período de 24h e a outra no período de 48h, resultando em quatro amostras adsorventes para avaliação: MSC24.15 (Mica sintetizada a partir do caulim calcinado 24h a 150 °C), MSC48.15 (Mica sintetizada a partir do caulim calcinado durante 48h a 150 ºC), MSCN24.15 (Mica sintetizada a partir do caulim “in natura” durante 24h a 150°C) e a MSCN48.15 (Mica sintetizada a partir do caulim “in natura” durantes 48h a 150°C) Para melhor análise, foi realizado também o ensaio de adsorção no caulim Flint “in natura” (CDIN) e calcinado (CDC) a 700 °C por 2 h, para parâmetros comparativos. Nessa avaliação foi utilizado soluções aquosas com concentrações bem definidas na faixa de 10 a 200 mg/L de corante azul de metileno, através do método de batelada. Respondendo satisfatoriamente ao objetivo, os materiais de síntese demonstraram boa adsorção, a amostra MSC48.15 atingiu uma quantidade máxima de adsorção (Q0) de 78,12 mg/g, enquanto os materiais CDIN e CDC atingiram uma faixa de 5,71 a 7,63 mg/g.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização física e mineralógica de argilas do Pólo Cerâmico de Moju no Estado do Pará
(2023-10-17) NASCIMENTO, Gabriella da Silva; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
Materiais cerâmicos desempenham um papel essencial em diversas aplicações industriais e do cotidiano. Nesse contexto, a análise realizada neste estudo se concentra em uma categoria específica de materiais cerâmicos conhecida como “cerâmica vermelha” ou “tradicional”. Esses materiais são produzidos em uma região onde a indústria ceramista está em desenvolvimento, no município de Moju, situado no estado do Pará. No decorrer deste estudo, a abordagem metodológica abrangeu tanto experimentos em laboratório quanto pesquisa de campo, foram aplicadas metodologias qualitativas e de revisão bibliográfica, a fim de buscar um melhor desempenho na compreensão das análises realizadas. O objetivo desta pesquisa é fornecer uma análise do cenário cerâmico local, com destaque para a relação entre as matrizes argilosas empregadas e a formulação de novos “blends”. Para alcançar esse propósito, foram conduzidas análises nas composições mineralógicas das argilas utilizadas, em suas propriedades tecnológicas e em suas características físicas. Logo, investigou-se as implicações decorrentes da formulação de dois “blends” desenvolvidos com essas matérias-primas. Para caracterizar as propriedades tecnológicas, os corpos de prova foram submetidos a ensaios padronizados de acordo com as normas da ABNT/NBR e de autores de referência na área. Ademais, observou-se que o “blend” proposto exibe características notáveis, indicando um potencial significativo e apontando para um cenário promissor.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de um protótipo de uma máquina para realização de ensaios de resistência à flexão
(2024-09-26) VIANA, Luiz Guilheme Mareco; RIBEIRO, Pedro Paulo Guimarães; http://lattes.cnpq.br/2884179586239062; https://orcid.org/0009-0000-6811-1012; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
A evolução dos materiais na indústria tem sido constante ao longo da história, com períodos dedicados à pesquisa de novos materiais e suas possíveis aplicações. Nesse contexto, a realização de ensaios mecânicos desempenha um papel fundamental para compreender as propriedades mecânicas visando a melhor aplicação em projetos de engenharia. O presente trabalho teve como objetivo projetar e construir um protótipo de uma máquina de ensaios mecânicos portátil e de baixo custo, voltada para a realização de ensaios de resistência à flexão de 3 pontos em materiais cerâmicos, com finalidades didáticas. O protótipo foi projetado por meio de software de modelagem 3D (SketchUP), e na confecção de seus componentes estruturais utilizou-se em sua maioria produtos reutilizados, oriundos de oficinas mecânicas, “ferro velho” dentre outros, com intuito de tornar o projeto mais acessível economicamente. Utilizando o princípio de momento, foram calculadas todas as medidas e massas necessárias para garantir a geração da força mínima exigida para os ensaios de resistência à flexão em materiais cerâmicos, mais precisamente cerâmicas vermelhas (telhas e tijolos), conforme estabelecido pelas Normas ABNT NBR 15310/2009 e ABNT NBR 15270/2017. Os corpos de prova empregados na validação dos resultados do equipamento e o método de ensaio foram baseados na norma ASTM C674-13/2018, que estabelece os parâmetros para a realização de ensaios de flexão em corpos de prova cerâmicos. Para validar os resultados do protótipo, foram comparados os resultados de ensaios do protótipo com o de uma máquina universal de ensaios comercial, InterMetric modelo iM50. A Análise de Variância (ANOVA) foi a ferramenta estatística utilizada para verificar se houve diferenças significativas nas médias entre os grupos, seguida pelo teste de Tukey com um nível de confiança de 95%. Os resultados mostraram que esse trabalho alcançou seus objetivos em projetar e construir um protótipo de máquina de ensaios de Resistência à Flexão (MRF) de 3 pontos, atendendo os objetivos do projeto com uma margem de erro de 2,34% a 7,64%. A comparação dos ensaios indicou que o protótipo é capaz de gerar dados úteis para fins didáticos.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da capacidade adsortiva do rejeito de caulim visando a aplicação na remoção de contaminantes orgânico em meio aquoso
(2018-12-05) MATOS, Cintia da Silva; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375
A região amazônica dispõe de grandes e valiosos depósitos de caulim. Só no Estado do Pará estão localizadas três grandes indústrias de beneficiamento de caulim. Pesquisas revelam que o rejeito originado a partir do beneficiamento deste minério é rico em sílicio-aluminatos, tornando-se assim um material com grande potencial para o estudo de adsorção. O presente estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de adsorção do rejeito de caulim gerado durante a etapa de processamento visando sua aplicação como material adsorvente de baixo custo. O rejeito foi calcinado a 700 ºC por 2 horas e, em seguida, ativado com ácido sulfúrico, clorídrico e nítrico. As amostras foram caracterizadas por Difração de Raio X (DRX) e Fluorescência de Raios X (FRX). A capacidade das amostras para remover o corante azul de metileno de soluções aquosas foram avaliadas através do método de batelada, cujos dados foram calculados pelos modelos de Langmuir e Freundlich. Os valores revelam que as amostras de caulim ‘’in natura’’ e calcinada, ativadas com ácido clorídrico, sulfúrico e nítrico podem ser consideradas um material de elevado potencial para uso tecnológico. Contudo as amostras que melhor se adequaram ao modelo de Langmuir neste trabalho foram os rejeitos ‘’in natura’’ ativada com ácido nítrico (RCN-HNO3), e calcinadas ativadas com ácido nítrico (RCC-HNO3), onde a capacidade de adsorção atingida pelo (RCC-HNO3) foi de 15,847 mg.g-1 e para o (RCN-HNO3) foi de 8,665 mg.g-1.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da incorporação de resíduo industrial de caulim em compósitos de matriz polimérica
(2021-02-10) TAVARES, Jamylle Feitosa de Souza; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375
A busca cada vez maior por materiais com propriedades específicas, fez com que pesquisadores demonstrassem um maior interesse na área de materiais compósitos. Resíduos industriais que muitas vezes possuem descarte inadequado vêm sendo bastante utilizados como cargas para esses materiais. O presente trabalho tem como objetivo analisar as propriedades físicas, mecânica e de resistência à chama de compósitos poliméricos reforçados com resíduo de caulim. Estes materiais compósitos foram produzidos com matriz poliéster isoftálica e resíduo de caulim in natura e calcinado, variando as frações em massa de 5 % e 10 % de resíduo. Os corpos de prova foram confeccionados utilizando o método hand lay-up (manual) em molde metálico. Foram realizados ensaios físicos de absorção de água, porosidade aparente e massa específica aparente, ensaio de tração e de flamabilidade de acordo com as normas ASTM D 570, ASTM D 2734, ASTM D 792, ASTM D-3039 e ASTM D 635, respectivamente. De acordo com os resultados obtidos nos ensaio físicos, os compósitos exibiram aumento de AA, PA e MEA comparado a resina plena. Com relação ao ensaio de tração, o compósito RCI-10 apresentou aumento de 12,18 % comparado à resina plena, com um limite de resistência à tração de 21,92 MPa. No ensaio de flamabilidade os compósitos apresentaram resultados bem menores que os exigidos pelas normas. Em relação ao CONTRAN os compósitos RCI-5 e RCI-10 obtiveram redução da taxa de propagação de 77,42% e 76,15%, respectivamente. E relação o que determina ASTM D 635 os compósitos apresentaram diminuição da taxa em 43,55 % e 40,37 %, respectivamente. Os compósitos não apresentaram variações significativas da taxa de propagação de chama comparado à resina plena. De modo geral, a pesquisa realizada apresentou resultados viáveis, considerando a incorporação de um resíduo industrial como carga mineral, sendo importante ressaltar que o reaproveitamento desse resíduo contribui para a diminuição dos impactos ambientais gerados no seu processo de armazenamento e também diminui custo do produto final, tendo em vista que parte do volume do polímero está sendo substituído por um material de menor valor.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo visando a aplicação de caulim duro como matéria-prima para obtenção de micas sintéticas
(2019-11-29) SERRÃO, Fernanda Thamiles de Jesus; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
O Brasil é referência na produção de caulim, especialmente na região Amazônica com ênfase no Pará, Amapá e Amazonas. A elevada produção resulta em uma quantidade significativa de rejeitos, que sem um destino adequado pode causar problemas sociais e ambientais. Recentemente, estudos estão sendo elaborados para utilização dos rejeitos industriais, como material de partida na síntese de materiais nanoestruturados. Portanto, o estudo de materiais nanométricos tem ganhado significativa importância, dentre elas os aluminossilicatos do grupo das micas, o estudo desses materiais particulados possui propriedades ligadas ao processo e as condições de síntese. Este trabalho visa utilizar o caulim duro, considerado como estéril e inviável para indústria de papel, avaliando a possibilidade do seu uso como matéria-prima na síntese de filossilicatos do tipo 2:1 do grupo das micas. O material de partida e as fases formadas como produto reacional foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia dispersiva de energia (EDS) e espectroscopia de infravermelho (FTIR). As reações de síntese foram realizadas através do método hidrotérmico, com o gel reacional composto por: caulim duro in natura/caulim duro calcinado, hidróxido de potássio e nitrato de manganês, com a utilização de autoclaves a 150 ºC e 160 °C em 24 e 48 horas. Os resultados demonstram que com a metodologia desenvolvida é possível obter argilominerais micáceos dentro das condições estudadas de tempo e temperatura, e que o tempo e temperatura de síntese possuem influência no grau de cristalinidade do material.
Acesso aberto (Open Access)
Síntese e caracterização de argilominerais micáceos a partir de rejeito do processamento do caulim
(2019-11-29) BRITO, Carlos Eduardo Costa; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
A região amazônica apresenta grandes depósitos de caulim. No processo de beneficiamento são gerados resíduos que sem destinação correta podem acabar tornando-se um problema ambiental. Além disso, a constante preocupação com o meio ambiente e os avanços na busca por novas tecnologias, fez-se desenvolver os estudos em diversas áreas das ciências dos materiais, tais como a reutilização de materiais e de nanotecnologia. Um exemplo disso são as pesquisas sobre argilas especiais e nanoargilas. O presente trabalho refere-se à síntese e caracterização de material sintetizado a partir de rejeito de caulim, proveniente de uma indústria que realiza o beneficiamento de caulim para cobertura de papel instalada na região Amazônica. O rejeito de caulim foi submetido à caracterização por difração de raios X (DRX) e fluorescência de raios X (FRX), sendo em seguida, calcinado a 700 ºC por duas horas. Para a obtenção do gel de síntese foram utilizados rejeito “in natura” e calcinado, sulfato de manganês e hidróxido de potássio. O gel passou por processo de síntese hidrotermal nos períodos de 24 e 48 horas permanecendo constante a composição molar reacional e a temperaturas variadas (150 e 160 ºC). Os produtos de síntese foram caracterizados por DRX, ensaio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), por Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e Espectroscopia no Infravermelho (FTIR). Os resultados dos ensaios mostram que com a metodologia empregada nas reações de síntese é possível produzir argilominerais micáceos, a partir de metacaulinita, proveniente de rejeito de caulim, assim como do próprio rejeito na sua forma “in natura”, o que representa uma economia do ponto de vista do custo energético do processo de síntese.

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