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Título: Estruturas celulares de mulita sintetizadas a partir da cinza da casca de arroz
Título(s) alternativo(s): Mullite cellular structures synthesized from the rice husk ash
Autor(es): Oliveira, João Victor Marcondes de
Orientador(es): Souto, Pollyane Márcia de
Palavras-chave: Mulita
Silica
Resíduos agrícolas
Mullite
Silica
Agricultural wastes
Data do documento: 1-Jul-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Referência: OLIVEIRA, João Victor Marcondes de. Estruturas celulares de mulita sintetizadas a partir da cinza da casca de arroz. 2019. 66 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019.
Resumo: A casca de arroz por não apresentar valores nutricionais e comerciais, acaba sendo consumida pelas próprias beneficiadoras como fonte de energia para processos internos, culminando na geração de um resíduo danoso ao ambiente, a cinza da casca de arroz. Por ser constituída de elevados teores de sílica e teores ínfimos de outros óxidos alcalinos, a cinza da casca de arroz tem se demonstrado com grande potencial de reaproveitamento. Inúmeros estudos são conduzidos para explorar as possíveis aplicações desse resíduo como material precursor para sínteses de mulita, única fase estável do sistema Al2O3-SiO2 em condições atmosféricas e que, devido às suas de propriedades térmicas, acaba sendo de grande interesse tecnológico e industrial. Diante disso, o presente estudo buscou abordar a utilização da cinza da casca de arroz como material precursor para a confecção de estruturas celulares de mulita, amplamente empregadas como filtros, catalisadores e refratários em aplicações que demandam elevadas temperaturas de trabalho. As estruturas celulares foram confeccionadas empregando o método de réplica e, para isso, foram elaboras suspensões de 55% em peso de sólidos precursores. Ainda, as suspensões precursoras tiveram pH distintos de 4,9, 7,2 e 9,8 para verificar a influência da aglomeração de partículas na formação de mulita. Como materiais para a formulação das suspensões precursoras, empregou-se a cinza da casca de arroz, alumina e carboximetilcelulose (CMC). Os resultados indicaram que foi possível obter estruturas celulares de mulita por sinterização reativa à 1600ºC por duas horas, empregando a cinza da casca de arroz juntamente com alumina. Todavia, algumas fases residuais foram observadas nas estruturas celulares obtidas, possivelmente devido ao tempo de sinterização não ter sido suficiente para conduzir à total mulitização ou até mesmo devido à perda de reatividade da sílica, relacionada a processos de cristalização. Não foi possível realizar a verificação da influência do pH na formação dos aglomerados, e consequentemente, na formação de mulita, uma vez que os comportamentos reológicos se apresentaram distintos do esperado e a incerteza do comportamento do potencial zeta da sílica conduziu a imprecisão quanto às interações dos sólidos precursores.
Abstract: The rice husk does not present nutritional and commercial values, so it ends up being consumed by the rice producers as energy source for internal processes, culminating in the generation of a harmful residue to the environment, the rice husks ash. Due to high silica content and small amounts of other alkali oxides, the rice husk ash has been shown with great potential for reuse. Numerous studies are conducted to explore the possible applications of this residue as a precursor material for synthesis of mullite, the only stable phase of the system Al2O3-SiO2 under atmospheric conditions and that, due to its illustrious thermal properties, ends up being of great technological and industrial interest. Therefore, the purpose of this study was to report the use of rice husk ash as a precursor material for the fabrication of mullite cellular structures, widely used as filters, catalysts and refractory materials in applications that demand high working temperatures. The cell structures were made using the replica method and, for this purpose, suspensions with 55% by weight precursor solids content was prepared. Also, the precursor suspensions had pH of 4,9, 7,2 and 9,8 to verify the influence of particle agglomeration on mullite formation. As materials for preparing the precursor suspensions, were the rice husk ash, alumina and carboxymethylcellulose (CMC). The results indicated that it was possible to obtain mullite cellular structures by reactive sintering at 1600ºC for two hours, using the rice husk ash together with alumina. However, some residual phases were observer in the final cell structures, possibly because the sintering time was not sufficient to lead to the total mulitization or even due to the loss of silica reactivity related to the crystallization processes. It was not possible to perform a verification of the influence of the pH on the formation of agglomerates and, consequently, on the formation of mullite, since the rheological behavior was not as expected and due uncertainty to behavior of zeta potential of the silica, lead to inaccuracy in the interactions of the solid precursors.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12163
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