Resumo Vitrocerâmicas do sistema LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) com elevada resistência ao choque térmico foram obtidas com sucesso com o uso de um concentrado de espodumênio brasileiro como principal matéria-prima (80%-70% em massa). Duas composições (Li2O.Al2O3.nSiO2) foram produzidas com n= 2 e 4, próximas às composições estequiométricas das fases eucriptita-β e espodumênio-β. A determinação das temperaturas características dos precursores vitrocerâmicos (vidros) foi realizada por dilatometria de contato, calorimetria de varredura diferencial e microscopia de aquecimento. O mecanismo de cristalização e o efeito do agente nucleante (TiO2.2ZrO2) necessário para promover a cristalização volumétrica das matrizes vítreas foram investigados. As alterações microestrutural e estrutural com a variação da temperatura foram também avaliadas por microscopia óptica e difração de raios X. As vitrocerâmicas obtidas apresentaram coeficientes de expansão térmica linear entre -0,370.10-6 e 4,501.10-6 °C-1 no intervalo de 22 a 700 °C.

Abstract Glass-ceramics in the LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) system with high thermal shock resistance were successfully obtained using Brazilian spodumene concentrate as the main raw material (80-70 wt%). Two compositions (Li2O.Al2O3.nSiO2) were produced with n= 2 and 4, near to the stoichiometric compositions of β-eucryptite and β-spodumene. The characteristic temperatures of parent glasses were determined by contact dilatometry, differential scanning calorimetry and heating microscopy. The crystallization mechanism and the effect of the nucleating agent (TiO2.2ZrO2) required to promote volume crystallization in the parent glasses were investigated. Microstructural and structural changes with temperature were also evaluated by optical microscopy and X-ray diffraction. The obtained glass-ceramics presented coefficients of thermal expansion between -0.370x10-6 and 4.501x10-6 °C-1 in the 22 to 700 °C range.

Resumo O conforto térmico em edifícios residenciais tornou-se um fator importante para o desempenho e aplicação funcional de materiais em sistemas construtivos. Neste cenário, adota-se também alguns conceitos relacionados à sustentabilidade, como a reciclagem de resíduos industriais. Muitos destes materiais, como a cinza de casca de arroz, tornam-se alternativas minerais interessantes para a produção de blocos de cerâmica estrutural e/ou de vedação com propriedades isolantes. Neste trabalho, amostras cerâmicas de composições formuladas constituídas de matérias-primas naturais (argilas) e cinza de casca de arroz (8 a 20% em massa), como fonte mineral alternativa, foram preparadas, extrudadas e na sequência, após processo de secagem a 110 °C, queimadas a 965 °C durante 2 h. Os resultados mostraram a viabilidade da adição de cinza de casca de arroz na produção de blocos cerâmicos com porosidades entre 16 e 32%, resultando em considerável redução de sua condutividade térmica (até 27%).

Abstract Thermal comfort of residential buildings has become an important factor for the performance and functional application of materials in constructive systems. In this scenario, it also takes some concepts related to sustainability, such as the recycling of industrial wastes. Many of these materials, such as rice husk ash (RHA), become interesting mineral alternatives for production of structural and/or sealing ceramics blocks with insulating properties. In this paper, ceramic samples of formulated compositions constituted of natural raw materials (clays) and rice husk ash (8 to 20 wt%) as an alternative mineral source, were appropriated prepared, extruded and then, after drying process at 110 °C, fired at 965 °C for 2 h. The results showed the feasibility of adding rice husk ash in the production of ceramic blocks with porosities in the 16 to 32% range, resulting in a considerable reduction of their thermal conductivities (up to 27%).

Resumo Composições contendo dois diferentes tipos de resíduos, vidro de garrafas transparentes, VGT (50-70%), e lodo de estação de tratamento de efluentes, ETE (30-50%), e formador de poros, CaCO3 (2-10%), foram preparadas para a produção de isolantes térmicos para fins estruturais. As matérias-primas das composições formuladas foram, em uma etapa posterior, misturadas, compactadas uniaxialmente a 40 MPa e, após secagem (110 °C/2 h), queimadas entre 750 e 1000 °C com patamares de 15 a 60 min. As matérias-primas e os materiais obtidos foram caracterizados do ponto de vista de suas propriedades químicas, físicas e microestruturais. Os resultados obtidos mostraram que é possível produzir isolantes térmicos, a partir de composições otimizadas contendo 70% de VGT, 30% de lodo de ETE e 5% de CaCO3, queimados entre 750 e 1000 °C/60 min, os quais apresentaram porosidades entre 3 e 62% com condutividades térmicas entre 1,25 e 0,5 W/m.K e com resistência à compressão entre 8,7 e 5,4 MPa. Os materiais obtidos são fortes candidatos em aplicações estruturais tais como painéis para isolamento térmico, os quais requerem uma combinação adequada de condutividade térmica, porosidade e resistência mecânica.

Abstract In this work compositions containing two different wastes, transparent glass bottles, TGB (50-70%), and sludge from sewage treatment plants, STP (30-50%), and pore forming, CaCO3 (2-10%), were prepared for the production of thermal insulators. The mixed raw materials of the formulated compositions were uniaxially pressed (40 MPa) and the powder compacts were dried (110 °C/2 h) and fired in the temperature range between 750 and 1000 °C with holding times from 15 to 60 min. The raw materials and obtained materials were characterized in terms of their chemical, physical and microstructural properties. The results showed that it is possible to produce thermal insulators from optimized compositions containing 70% TGB, 30% STP and 5% CaCO3 and fired between 750 and 1000 °C for 60 min. The fired materials showed porosities between 3 and 62% with thermal conductivities between 1.25 and 0.5 W/m.K and compressive strength ranging from 8.7 to 5.4 MPa. On the basis of the obtained results it can be said, in general terms, that obtained porous materials are strong candidates for structural applications such as panels for thermal insulation which require an adequate combination of thermal conductivity, porosity and mechanical strength.

ResumoO desenvolvimento de atividades de valorização de resíduos sólidos pode viabilizar a produção de produtos industriais com elevado potencial de reaproveitamento como fonte alternativa mineral. Atualmente, os resíduos sólidos industriais tornaram-se uma importante linha de pesquisa na área de Engenharia. Apesar disso, poucos estudos têm sido realizados com interação efetiva de parâmetros ambientais, econômicos e sociais que demonstram aplicações destas matérias-primas pela indústria de transformação. Neste trabalho são apresentados e discutidos os resultados de investigação relacionados à valorização de um resíduo sólido industrial (casca cerâmica) gerado no processo de fundição de precisão por cera perdida. Este material apresenta características muito interessantes e adequadas à produção de filtros cerâmicos refratários. Desta forma, cerâmicos porosos foram obtidos através do processo da réplica poliméricae o seu desempenho testado industrialmente na filtragem de ferro fundido no estado líquido (1,76 kg/s). Os componentes metálicos produzidos apresentaram excelente acabamento superficial.

AbstractThe activities development of valorization of solid waste can facilitate the production of industrial products with high reuse potential as mineral alternative source. Currently, the industrial solid wastes have become an important line of research in Engineering. Nevertheless, few studies have been conducted with effective interaction of environmental, economic and social parameters that demonstrate applications of these raw materials in the manufacturing industry.In this paper are presented and discussed the research results related to the valorization of a solid industrial waste (ceramic shell) generated in the investment casting by lost-wax process.This material has very interesting features and suitable for the production of refractory ceramic filters.Thus, porous ceramics were obtained by the method of the replica polymeric and their performance tested in industrial filtering of cast iron liquid (1.76 kg/s). The produced metals components showed excellent surface finish.

A mesorregião centro-norte do Estado de Mato Grosso do Sul oferece um grande potencial de uso por transformação industrial de areias de quartzo. Depósitos sedimentares coluvionares e fluviais de quartzo foram caracterizados a partir de 100 amostras analisadas do ponto de vista de suas propriedades químicas, físicas e mineralógicas.Os resultados revelaram teores relativamente elevados de sílica (SiO2) e reduzidos de óxido de ferro (Fe2O3). Assim, 70% das amostras apresentaram mais que 90% de SiO2 e 63% menos que 1% de Fe2O3. As análises de tamanho de partículas indicaram tamanho médio entre 150 e 500 µm para 90% das amostras. Desta forma, a viabilidade de utilização das areias de quartzo caracterizadas é discutida para a produção industrial de vidros.

The north-central region of the State of Mato Grosso do Sul, Brazil, offers great potential for the efficient and sustainable use of quartz sand, taking into account their occurrence in colluvial and fluvial sedimentary deposits and also its versatility in terms of abundance and mineral properties. Thus, 100 drilling points were defined and the samples characterized in terms of their chemical, physical and mineralogical properties. The main results showed that the characterized sands have relatively high contents of silica (SiO2) and low iron oxide (Fe2O3), that is, 70% of samples containing more than 90% SiO2 and 63% of samples containing less than 1% Fe2O3. Particle size analysis revealed an average particle size between 150 and 500 µm for 90% of samples. Thus, the feasibility of using quartz sand for the production of glass is presented and discussed.

Suspensões cerâmicas em meio aquoso foram preparadas a partir de precursor vitrocerâmico (pó vítreo) do sistema LZSA (LiO2-ZrO2-SiO2-AlO2). As condições de processamento foram estabelecidas através das características do precursor vitrocerâmico e do estudo reológico das suspensões formuladas. A partir da caracterização granulométrica do pó vítreo, variou-se a concentração de sólidos entre 30-40% (em volume), de dispersante poliacrilato de amônia entre 1,0-3,0% (PAA) e de ligante polialcoolvinílico (PVA) entre 0,1-0,5% (com base na massa de sólidos da suspensão). Considerando-se a influência da concentração dos adjuvantes reológicos, assim como as características desejadas para os corpos cerâmicos a verde (elevada densidade), as suspensões foram processadas por colagem de barbotina. Os resultados revelaram que suspensões processadas com 40% de sólidos, 2% de PAA e 0,3% de PVA, proporcionaram as melhores condições para colagem de barbotina do sistema LZSA.

Aqueous ceramic suspensions were prepared from a parent glass powder belonging to the LZSA (LiO2-ZrO2-SiO2-AlO2) glass-ceramic system. The processing conditions were established by the physical and chemical characteristics of the parent glass powder and by the rheological study of the formulated suspensions. Knowing the characteristics of the glass powder, such as the particle size, the solid content was varied on the suspensions. The solid content was varied from 30 to 40 vol.% and the additives added were ammonium polyacrylate as dispersant (PAA) and polyvinyl alcohol (PVA) as binder from 1.0 to 3.0% and 0.1-0.5% (based on solid weight in the suspension), respectively. Considering the influence of the additives on the rheological behavior as well as the desired characteristics for ceramic green bodies (high density) the suspensions were processed by slip casting. The results showed that suspensions processed with 40% solids, 2% PAA, 0.3% PVA, provided the best conditions for slip casting of LZSA glass powders.

Este trabalho relata a caracterização de compósitos baseados em matriz vitrocerâmica do sistema Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 (LZSA) reforçados com partículas de ZrSiO4. As propriedades físicas/mecânicas e químicas típicas das bateladas de vidros e dos compósitos foram medidos. Uma composição com 60% em peso de ZrSiO4 foi inicialmente selecionada por ter demonstrado elevados valores de resistência à flexão (190 MPa) e resistência à abrasão profunda (51 mm³). Para esta mesma composição foi adicionado 7% em peso de bentonita a fim de se obter um comportamento de plasticidade adequado para extrusão. As amostras sinterizadas (1150 ºC por 10 min) apresentaram uma retração térmica linear de 14% e valores de resistência à flexão de 220 MPa.

This work reports on the characterization of ZrSiO4 particulate-reinforced Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 (LZSA) glass-ceramic matrix composites. The typical physical/mechanical and chemical properties of the glass batches and the composites were measured. A composition with 60 wt.% ZrSiO4 was preliminarily selected because it demonstrated the highest values of bending strength (190 MPa) and deep abrasion resistance (51 mm³). To this same composition was given a 7 wt.% bentonite addition in order to obtain plasticity behavior suitable for extrusion. The sintered samples (1150 ºC for 10 min) presented a thermal linear shrinkage of 14% and bending strength values of 220 MPa.