Desenvolvimento de material vitrocerâmico através da vitrificação e cristalização de areia descartada de fundição e lodo de eta

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Santos, Luis Fernando dos [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Areia descartada; Lodo; Vidro; Vitrocerâmico; Cinética; Discarded sand; Sludge; Glass; Glass-ceramic; Kinetics
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/311077

Numa perspectiva de economia circular, a recuperação e reutilização de resíduos desempenha um papel fundamental. As fundições compram milhões de toneladas de areias siliciosas todos os anos para criar moldes que dão forma às peças fundidas. Essas areias, após diversos ciclos de uso, tornam-se resíduos conhecidos como areias descartadas de fundição, que precisam ser recuperadas ou encaminhadas para aterros industriais. Esta pesquisa mostrou resultados do desenvolvimento de um material vitrocerâmico pertencente ao sistema ternário CaO-Al2O3-SiO2 utilizando dois resíduos sólidos, areia de descartada de fundição e lodo de estação de tratamento de água. A areia foi submetida a uma análise granulométrica para remoção de partículas indesejáveis e caracterizada por técnicas como FRX, DRX, TG e MEV. Já o lodo da estação de tratamento foi avaliado por FRX e DRX. Uma composição foi preparada com o objetivo de obter um vidro que, após o processo de cristalização, apresentou a fase wollastonita como único componente cristalino. Os vidros produzidos foram analisados por DRX, DSC e FRX, tratados termicamente para a formação do material vitrocerâmico e posteriormente caracterizados por técnicas como DRX, espectroscopia de micro-Raman, microdureza, MEV e ensaios tecnológicos. Para compreender os mecanismos de cristalização, foi realizado um estudo cinético utilizando os métodos de Kissinger, Augis Bennett, Matusita Sakka e Kazumasa Matusita. A energia média de ativação foi de 538,5 kJ/mol com n = m = 2 indicando que o mecanismo de cristalização é controlado por interface e o crescimento de cristais são bidimensionais. Os resultados obtidos por DRX confirmaram a formação da fase wollastonita, desejada no material final. Os dados da espectroscopia de micro-Raman identificaram modos vibracionais característicos das ligações Ca-O e Si-O, confirmando a presença da wollastonita. Os ensaios de microdureza revelaram um aumento da resistência mecânica nos materiais vitrocerâmicos, com valores variando de 5,7 - 7,1 GPa em função da temperatura de tratamento térmico. Os resultados demonstram que o material vitrocerâmico obtido apresentou dureza e absorção de água próximo aos de pedras naturais - granito e mármore - que são utilizadas como revestimentos em aplicações internas e externas na construção civil.