Formulação de materiais vitreos a partir de cinza pesada resultante da queima de carvão mineral

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaVários estudos sobre cinzas pesadas provenientes da combustão do carvão mineral, em usinas termelétricas, tem demonstrado a possibilidade de serem usadas no desenvolvimento de materias vítreos e vitrocerâmicos, devido a presença de elevadas concentrações de alumino silicatos. Porém, no seu uso necessitam de óxidos modificadores de rede vítrea como agentes na redução de temperatura de fusão vítrea. Diante desta necessidade, o presente trabalho faz um estudo de pesquisa de efeitos de fundentes e melhor combinação entre , e na formulação de vidros a partir de cinzas. Os vidros foram obtidos pela combinação de 85% cinza pesada com 15% fundente. Os fundentes foram todos usados e combinados, de maneira que completem 15% da mistura total de produção do vidro. Fazendo o uso de um planejamento experimental de mistura com ponto central foi possível a obtenção de uma combinação que torna a temperatura de fusão e a temperatura de amolecimento baixa (em torno de 950ºC). Escolheu-se o modelo cúbico especial para representar os valores experimentais dos efeitos parciais e combinados dos fundentes, onde se concluiu que o aumento na fração mássica de na composição conduz a maiores valores de Temperatura de Amolecimento e Temperatura de fusão vítrea, e que o efeito combinado entre e foi o mais significativo de todos, e a melhor combinação foi dada na composição de VD6 (7,25 % de ; 7,25 % de e 85% cinza pesada). Os valores das propriedades características dos vidros demonstraram-se favoráveis quando comparados a dos outros vidros comerciais. A cinética de fusão de vidros mostrou-se também favorável ao VD6, visto que no seu mecanismo de fusão, apresentou somente três (3) etapas de transformação térmica (sinterização, amolecimento e fusão), enquanto que as outras amostram apresentaram um percurso longo de transformação (sinterização, amolecimento, ponto de meia esfera e fusão).Several studies about bottom ash from the combustion of coal in power plants, has shown the possibility of being used to develop glass-ceramic and vitreous material, due to the presence of high concentrations of aluminum silicate. However, in their processing need glass network modifier oxides as agents to reduce the melting temperature of glass. Faced with this need, this work makes a research study of effects of fluxes and best combination between , and in the formulation of glasses from ashes. The glasses were obtained by combining 85% ash at 15% flux. The fluxes were all used and combined to complete 15% of the total mixture in the production of glass. Making use of the experimental design with center point of the mixture was possible to obtain a combination that makes the melting temperature and low softening temperature (around 950 °C). The special cubic model was chosed to represent the experimental values and partial effects of combinations of flux, where was concluded that the increase in the fraction of CaO by weight in the composition leads to higher values of softening temperature and melting point glass, and the combined effect of and was the most significant effects than other, and the best combination was given the composition of VD6 (7,25 % of ; 7,25 % of and 85% of bottom ash). The values of the characteristic properties of the glass proved to be favorable when compared to other commercial glasses. The kinetics of melting glass was found to be in some way favorable to VD6, since its mechanism of fusion showed only three (3) thermal step of treatment (sintering, softening and melting), while the other samples showed a long route processing (sintering, softening, half sphere and the point of fusion)