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Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:29:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_HiasmimRohemGualberto.pdf: 5925450 bytes, checksum: 5664925d5794adfa0878b0930eea7a3a (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_HiasmimRohemGualberto.pdf: 5925450 bytes, checksum: 5664925d5794adfa0878b0930eea7a3a (MD5) Previous issue date: 2019-01-21 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The reuse and recycling of end-of-life products are crucial when considering the environmental problems caused by generated waste. Glass-ceramics can be produced from the controlled crystallization of the glass. In this dissertation, glass-ceramics are obtained from glass powder from discarded windshields. In addition to this glass powder, different concentrations of niobium pentoxide were used to act as a nucleating agent and to facilitate crystallization. Four compositions were obtained: without Nb2O5 and with 5%, 10% and 15% of Nb2O5. In the production process, two sintering temperatures, 700°C and 800°C, and two sintering times, 1 h and 3 h, were adopted. It was carried out a study of the microstructural properties, mechanical and electrical, besides the properties of density, porosity and water absorption of the material produced. In addition, the characteristics of the glass powder used for glass-ceramic production were evaluated. To characterize the glass powder, wet particle size analysis, X-ray fluorescence and TG and DTA thermal analyzes were performed. As for glass ceramics, the following were performed: XRD, Archimedes Method, SEM, Linear Retraction of the Diameter, Biaxial Flexural Strength and Diametral Traction. The Dielectric Constant and Electric Conductivity of the produced glass ceramics were also determined. It was found that the use of particles smaller than 1.2 μm, considered too small, would hinder the densification of the material, while the large size distribution favored the packaging of the particles. The use of higher sintering temperatures and longer sintering time increase porosity and reduce density. In contrast, the temperature of 800°C allows crystallization without the use of nucleante agent. The addition of Nb2O5 promoted the crystallization of the material already at 700°C, fact that does not occur without its addition at this temperature. It also allowed the formation of the Isoleucita, perosviskite structure that presents good ferroelectric properties. Thus, the glass ceramics with the highest concentrations of this pentoxide obtained the highest dielectric constants and electrical conductivities, being 63,597 and 4,283 μS / m, respectively, both found in glass-ceramics produced with 15% of Nb2O5, sintered at 700°C for 1 h. On the other hand, there was loss of mechanical resistance in both biaxial flexion and diametral traction, with a decrease of 34.83 MPa to 14.34 MPa in resistance to biaxial flexion. In spite of this, the glass-ceramics produced still present superior resistance to that of structural concretes. In relation to the standard deviation of the mechanical properties, there was an expressive reduction with the addition of the nucleating agent. The obtained results allowed to conclude that the production of glass-ceramics from the windscreen glass is viable, and satisfactory mechanical and electrical properties were obtained. A reutilização e a reciclagem de produtos em final de vida útil são cruciais quando se consideram os problemas ambientais causados pelos resíduos gerados. Vitrocerâmicas podem ser produzidas a partir da cristalização controlada do vidro. Nesta dissertação, vitrocerâmicas são obtidas a partir de pó de vidro oriundo de para-brisas descartados. Adicionalmente, junto a esse pó de vidro, foram utilizadas diferentes concentrações de pentóxido de nióbio para atuar como agente nucleante e facilitar a cristalização. Foram obtidas quatro composições: sem Nb2O5 e com 5%, 10% e 15% de Nb2O5. No processo de produção foram adotadas duas temperaturas de sinterização, 700°C e 800°C, e dois tempos de sinterização, 1 h e 3 h. Foi realizado um estudo das propriedades microestruturais, mecânicas e elétricas, além das propriedades de densidade, porosidade e absorção de água do material produzido. Adcionamelte, foram avaliadas as características do pó de vidro utilizado para sua produção. Para caracterização do pó de vidro, foram feitas a Análise Granulométrica via úmido, a Fluorescência de Raios X e as análises térmicas TG e DTA. Já para as vitrocerâmicas foram realizadas: DRX, Método de Arquimedes, MEV, Retração Linear do diâmetro, Resistência à Flexão Biaxial e Tração Diametral. Também foram determinadas a Constante Dielétrica e a Condutividade Elétrica das vitrocerâmicas produzidas. Constatou-se que o uso de partículas menores que 1,2 μm, consideradas muito pequenas, prejudica a densificação do material, enquanto que a distribuição de tamanhos larga favoreceu o empacotamento das partículas. A utilização de maiores temperaturas de sinterização e de maior tempo de sinterização aumentam a porosidade e reduzem a densidade. Em contrapartida, a temperatura de 800°C permite a cristalização sem o uso de agente nuclenate. A adição de Nb2O5 promoveu a cristalização do material já em 700 °C, fato que não ocorre sem sua adição a esta temperatura. Ele também permitiu a formação da Isoleucita, estrutura perosviskita que apresenta boas propriedades ferroelétricas. Assim, as vitrocerâmicas com as maiores concentrações desse pentóxido obtiveram as maiores constantes dielétricas e condutividades elétricas, sendo de 63,597 e 4,283 μS/m, respectivamente, ambas encontradas nas vitrocerâmicas produzidas com 15% de Nb2O5, sinterizadas em 700°C por 1 h. Por outro lado, houve perda de resistência mecânica tanto na flexão biaxial quanto na tração diametral, sendo observada uma queda de 34,83 MPa para 14,34 MPa na resistência à Flexão biaxial. Apesar disso, as vitrocerâmicas produzidas ainda apresentam resistências superiores a de concretos estruturais. Em relação ao desvio padrão das propriedades mecânicas, houve redução de forma expressiva com a adição do agente nucleante. Os resultados obtidos permitiram concluir que é viável a produção de vitrocerâmicas a partir do vidro de para-brisas, tendo sido obtidas propriedades mecânicas e elétricas satisfatórias.

Industry sector is of great importance for economic development in every country. However, increasing discussions about environmental impacts led to strategies to minimize its effects, optimize production and technology, in a search for a process capable of superior production and lesser impact on nature. This thesis proposes development and analysis of supports for production of ceramic plates of a semi-porous kind (BIIb class), with water absorption between 6 -10%, and porcelain plates, with water absorption smaller than 0.5%. Inside the supports, we incorporated solid residues from the primary treatment of brine to be electrolyzed for production of caustic soda, hydrogen, and chlorine, using dry technology. The study was conducted from a partnership between industries from thermoplastic resin and ceramic plates production. Nowadays, Solid Residue from Brine Treatment (SRBT) is reinjected in salt mines which, although environmentally adequate, might not be the best solution. Therefore, we believe that SRBT incorporation at ceramic plate´s support is a viable alternative for better destination of this chemical residue that allows lower consumption of nature´s non-renewable resources and brings advantages to the support. This study generated 954 test subjects to verify the influence of different temperatures and SRBT concentrations in processing and densification using different tests. We test apparent density, linear retraction, water absorption, flexure strength, extraction expansion, black-heart formation, humidity expansion, thermal dilation coefficient and water loss in high temperatures. After the subject characterization, we gather that SRBT did not alter the main features of the material before burning, as presented by apparent density and mechanical strength tests. In all tested concentrations, rejects brought specific gains to mechanical strength especially for subjects of BIIb class. We infer that SRBT application in ceramic plates support is viable if one takes cautionary measures regarding homogenization of the material. O setor industrial é de grande importância para o desenvolvimento econômico em todos os países. No entanto, discussões crescentes sobre os impactos ambientais levaram a estratégias para minimizar seus efeitos, otimizar a produção e a tecnologia, em busca de um processo capaz de produzir com qualidade superior e menor impacto sobre a natureza. Esta tese propõe o desenvolvimento e análise de suportes para produção de placas cerâmicas semi-porosas (classe BIIb), com absorção de água entre 6-10% e placas de porcelana, com absorção de água menor que 0,5%. Dentro dos suportes, incorporamos resíduos sólidos do tratamento primário de salmoura a ser eletrolisado para produção de soda cáustica, hidrogênio e cloro, utilizando tecnologia seca. O estudo foi realizado a partir de uma parceria entre indústrias de resinas termoplásticas e produção de placas cerâmicas. Atualmente, o Resíduo Sólido de Tratamento de Salmoura (RSTS) é reinjetado em minas de sal que, embora ambientalmente adequadas, podem não ser a melhor solução. Por isso, acreditamos que a incorporação da RSTS no suporte de placas cerâmicas é uma alternativa viável para melhor destinação desse resíduo químico que permite menor consumo dos recursos não renováveis da natureza e traz vantagens ao suporte. Este estudo gerou 954 corpos de teste para verificar a influência de diferentes temperaturas e concentrações de RSTS no processamento e densificação usando diferentes testes. Testamos densidade aparente, retração linear, absorção de água, resistência à flexão, expansão de extração, formação de coração negro, expansão de umidade, coeficiente de dilatação térmica e perda de água em altas temperaturas. Após a caracterização, concluímos que o RSTS não alterou as principais características do material antes da queima, como apresentado pelos testes de densidade aparente e resistência mecânica. Em todas as concentrações testadas, os rejeitos trouxeram ganhos específicos para a resistência mecânica, especialmente para corpos da classe BIIb. Infere-se que a aplicação da RSTS em placas cerâmicas de suporte é viável, caso se tomem medidas de cautela quanto à homogeneização do material.

A indústria de injeção plástica é de fundamental importância para a economia nacional, pois é responsável pela produção de insumos primários para várias indústrias de eletroeletrônicos. Estas empresas geram efluentes procedentes das unidades de pintura por jateamento e aspersão. Este resíduo necessita de tratamento especial para sua separação, armazenagem e destino final. Este trabalho estuda uma forma alternativa de utilização deste resíduo na indústria de cerâmica vermelha, avaliando parâmetros que influenciam em propriedades importantes nos artefatos fabricados com argila vermelha como: densidade, porosidade e resistência à flexão, avaliados para misturas de 2%, 5% e 10% em peso de resíduo, em relação a argila utilizada, os resultados mostram que há influência deste material nas reações de estado sólido podendo haver melhora nas propriedades citadas. The plastic injection industry has a fundamental importance to the national economy because it is responsible for the production of primary inputs for many industries from electronics. These companies produce effluents coming from units of paint by blasting and spraying. This waste requires special treatment for their separation, storage and disposal. This paper studies an alternative way to use this waste in the red ceramic industry, evaluating parameters that influence important properties of artifacts made of red clay as density, porosity and bending strength, measured for mixtures of 2%, 5% and 10 % by weight of waste, for the clay used, the results show that there is influence of this material in solid state reactions and can improve the properties cited.