Banca de DEFESA: ANA RITA DAMASCENO COSTA

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : ANA RITA DAMASCENO COSTA
DATA : 27/10/2023
HORA: 14:00
LOCAL: Sala virtual do PPEC
TÍTULO:

MODELAGEM TERMODINÂMICA DA CLINQUERIZAÇÃO PARA DOSAGEM E ANÁLISE DO EFEITO DE IMPUREZAS DO COPROCESSAMENTO DE MATÉRIAS-PRIMAS NA PRODUÇÃO DE CIMENTOS

PALAVRAS-CHAVES:

Modelagem termodinâmica. Clínquer. Coprocessamento. Método de dosagem. Cimento. Impurezas. Gestão de resíduos.

PÁGINAS: 180
RESUMO:

A valorização de resíduos ou subprodutos industriais na produção do clínquer Portland é uma alternativa  promissora para o desenvolvimento de cimentos sustentáveis. A complexidade das reações químicas durante a clinquerização exige um método de dosagem adequado que considere o efeito das impurezas das matérias-primas para maximizar a potencial substituição de recursos naturais por resíduos ou subprodutos, garantindo os requisitos de reatividade do clínquer. Este estudo investigou o efeito de impurezas de matérias-primas alternativas coprocessadas na produção do clínquer Portland convencional e alternativos aplicando a modelagem termodinâmica. Na primeira etapa foi desenvolvido um método de dosagem e otimização da farinha crua por modelagem termodinâmica visando o coprocessamento de resíduos ricos em alumina e a maximização da reatividade do clínquer Portland. Em seguida, o método foi aplicado para coprocessar o resíduo de catalisador de craqueamento catalítico (SFCC), avaliando-se experimentalmente o efeito das suas impurezas no clínquer. Na terceira etapa, a modelagem foi utilizada para investigar o efeito de algumas das principais impurezas do SFCC (lantanídeos) na produção do clínquer. A etapa seguinte avaliou o efeito de metais alcalinos na fabricação do clínquer belítico utilizando a modelagem termodinâmica validada com dados experimentais da literatura. A última etapa investigou a influência do SFCC coprocessado no clínquer Portland rico em ferrita (HFPC). O método de dosagem proposto otimizou a composição das farinhas, promovendo clínqueres com mais silicato tricálcico (potencialmente mais reativos) e limitando o teor de aluminato tricálcico. As amostras dosadas produziram clínqueres com mais de 50% de Ca5SiO3, mesmo quando 15% de SFCC foi coprocessado na farinha crua. A otimização da combinação química das impurezas do resíduo, a maximização da reatividade do cimento, a redução do consumo de calcário e argila naturais e a destinação adequada do SFCC são implicações positivas do método proposto para a dosagem do clínquer. A modelagem termodinâmica demonstrou que o coprocessamento de lantanídeos promoveu a formação de novos compostos, principalmente a perovskita cúbica contendo Al e O. No entanto, o Ce2O3 permaneceu em suas formas cristalinas puras. O aumento do teor de lantanídeos geralmente estabilizou cálcio aluminoferrita, sugerindo que esses elementos podem ser aplicáveis para produzir cimentos com alto teor de ferrita e resistentes ao ataque por sulfatos. Os cálculos termodinâmicos permitiram simular as reações de formação do clínquer belítico e corroboraram os achados de estudos experimentais prévios. O Ca3(Al,Fe)O6 foi desestabilizado no clínquer dopado com Na, resultando em aluminato tricálcico ortorrômbico e fases minoritárias. Para amostras dopadas com K, observou-se o aumento do Ca2(Al,Fe)O5 e silicatos de potássio como fases minoritárias. A modelagem do coprocessamento do SFCC no HFPC diferiu dos resultados experimentais para as fases CaO-Al2O3-Fe2O3, principalmente devido à simulação de novos compostos contendo dopantes não quantificados pelo método experimental. A modelagem termodinâmica ampliou o entendimento sobre a evolução das fases, a estabilização das soluções de cálcio aluminoferrita, mudanças na viscosidade da fase fundida e no volume das fases ao longo das simulações. A técnica demonstrou ser uma ferramenta importante para otimizar processos industriais e a produção ambientalmente segura de clínqueres contendo matérias-primas residuais.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 2652701 - JARDEL PEREIRA GONCALVES
Externo ao Programa - 2362069 - RAILDO ALVES FIUZA JUNIOR - UFBAExterna ao Programa - 3495808 - KAREN VALVERDE PONTES VATER - UFBAExterna ao Programa - 1677204 - ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE - UFBAExterno à Instituição - WAGNER VIANA BIELEFELDT - UFRGS
Externo à Instituição - ERICH DAVID RODRIGUEZ MARTINEZ
Externa à Instituição - ANA PAULA KIRCHHEIM - UFRGS