https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39438
metadata.dc.type: | Tese |
Title: | Coprocessamento do resíduo catalítico (SFCC) na produção de clínqueres para cimentos especiais: cimento classe g e cimentos contendo ye’elimita |
metadata.dc.creator: | Matos, Samile Raiza Carvalho |
metadata.dc.contributor.advisor1: | Gonçalves, Jardel Pereira |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Kirchheim, Ana Paula |
metadata.dc.contributor.referee1: | Gonçalves, Jardel Pereira |
metadata.dc.contributor.referee2: | Andrade, Heloysa Martins Carvalho |
metadata.dc.contributor.referee3: | Cabral, Elaine Christine de Magalhães |
metadata.dc.contributor.referee4: | Fiuza Junior, Raildo Alves |
metadata.dc.contributor.referee5: | Peixoto, Ricardo André Fiorotti |
metadata.dc.description.resumo: | O processo de craqueamento catalítico de leito fluidizado é o mais utilizado no mundo para refino do petróleo, e o catalisador gasto (SFCC) é o principal resíduo deste processo. Esse resíduo é potencialmente perigoso, pois contém metais de alta reatividade e não inertes em sua composição. Dada a projeção de crescimento desse setor, faz-se necessária a busca por uma solução ambiental eficiente para destino desse resíduo. Neste sentido, o coprocessamento de resíduos em fornos de cimentos pode ser uma alternativa pois as condições de clinquerização favorecem a imobilização e solidificação de metais. Diante disso, este trabalho teve como objetivo avaliar o coprocessamento do resíduo catalítico (SFCC) como fonte de Al2O3 e SiO2 na farinha dos clínqueres para a produção de cimentos especiais, Portland Classe G, e cimentos contendo Ye’elimita (YCC). Para isso, foi realizada a dosagem e produção destes cimentos em laboratório. Foram formulados 8 clínqueres Portland Classe G e 6 clínqueres YCC. Os clínqueres foram avaliados por análises física, química e mineralógica. A hidratação das pastas foi avaliada utilizando as técnicas de calorimetria isotérmica, Difratometria de raio X (DRX) in situ, DRX e termogravimetria (TG) com 3 e 28 dias. Os resultados dos cimentos classe G mostraram que o método de produção adotado foi adequado, pois os clínqueres e cimentos produzidos atendem aos requisitos normativos. Ao comparar o teor das fases potencialmente formadas por Bogue e a quantificação por Rietveld dos clínqueres G, notou-se que o teor de C3S foi o que mais se aproximou do esperado, enquanto o teor de C3A+ C4AF foi abaixo do esperado em todas as formulações. Os clínqueres classe G produzidos apresentaram teores de fases não cristalinas ou cristalinas não identificadas (ACn) variando de 11 a 19%. Em três das formulações avaliadas, verificou-se que os clínqueres com SFCC estabilizaram proporcionalmente mais C3S-M1 do que os clínqueres de referência. Com relação a cinética de hidratação, nota-se que os clínqueres com SFCC apresentaram redução do tempo de pega e antecipação do ponto de depleção de sulfatos. Ao analisar os produtos de hidratação, observa-se que foi possível incorporar até 7,3% de SFCC na síntese do clínquer G e obter resultados comparáveis com os clínqueres de referência. Com relação aos clínqueres YCC o método de produção utilizado foi adequado para sua síntese, pois as principais fases cristalinas foram formadas. A análise quantitativa dos clínqueres pelo método de Rietveld mostrou que os clínqueres com SFCC estabilizaram mais C4AF do que os clínqueres de referência. No geral, nos sistemas estudados foi possível incorporar até 20,81% do resíduo, resultando em cimentos com maior reatividade nas primeiras idades. Possíveis variações nos produtos de hidratação entre os clínqueres classe G e YCC com e sem SFCC podem ser atribuídas ao teor de ACn, a presença de elementos minoritários e ao estado de oxidação e baixa cristalinidade da alumina oriunda do SFCC. Destaca-se, pois, que coprocessar o SFCC na síntese dos cimentos especiais pode ser uma alternativa viável à redução do impacto ambiental da cadeia do cimento, promovendo a minimização da extração de matéria prima natural para a produção destes cimentos. |
Abstract: | The fluidized bed catalytic cracking process is the most used in the world for oil refining, and the catalyst (SFCC) is the main residue of this process. This waste is potentially dangerous, as it contains highly reactive metals and is not inert in its composition. Given the growth projection of this sector, it is necessary to search for an efficient environmental solution for the destination of this waste. In this sense, the co-processing of residues in cement kilns can be an alternative since the clinkerization conditions favor the immobilization and solidification of metals. Therefore, this study aimed to evaluate the co-processing of catalytic residue (SFCC) as a source of Al2O3 and SiO2 in clinker flour to produce special 8 Type G Portland cements, and 6 cements containing Ye'elimita (YCC). For this, the dosage of these types of cement was carried out in the laboratory. Clinkers were evaluated by physical, Chemical, and mineralogical analyses. The hydration was evaluated using isothermal calorimetry, X-ray diffraction (XRD) in situ, XRD and thermogravimetry (TG) at 3 and 28 days. The results of class G cements showed that the adopted production method was adequate since the clinkers and cements produced meet the normative requirements. Comparing the content of the phases potentially formed by Bogue and the quantification by Rietveld of the G clinkers, it was noted that the content of C3S was the closest to what was expected. In contrast, the content of C3A+ C4AF was lower than expected in all formulations. The class G clinkers produced showed noncrystalline or unidentified crystalline phases (ACn) ranging from 11 to 19%. In three of the evaluated formulations, it was shown that the SFCC clinkers stabilized proportionally more C3S-M1 than the reference clinkers. Concerning hydration kinetics, it should be noted that the clinkers with SFCC showed a reduction in setting time and anticipation of the sulfate depletion point. When analyzing the hydration products, it was observed that up to 7.3% of SFCC can be incorporated in the synthesis of type G clinker obtaining comparable results with the reference clinkers. YCC clinkers' production method was suitable for its synthesis, as the main crystalline phases were formed. The quantitative analysis of the clinkers by the Rietveld method showed that the SFCC clinkers stabilized more C4AF than the reference clinkers. In general, in the studied systems, it was possible to incorporate up to 20.81% of the residue, resulting in cements with greater reactivity in the first ages. Possible variations in the hydration products between class G and YCC clinkers with and without SFCC can be attributed to the ACn content, the presence of minor elements, the oxidation state and low crystallinity of the alumina derived from the SFCC. It is, therefore, noteworthy that co-processing SFCC in synthesizing special cements can be a viable alternative for reducing the environmental impact of the cement chain, promoting the minimization of the extraction of natural raw materials to produce these cements. |
Keywords: | Ecat, DRX, CSAB, Clínquer, hidratação |
metadata.dc.subject.cnpq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
metadata.dc.language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA |
metadata.dc.publisher.initials: | UFBA |
metadata.dc.publisher.department: | EDUFBA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PPEC) |
metadata.dc.rights: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39438 |
Issue Date: | 17-Mar-2023 |
Appears in Collections: | Tese (PPEC) |
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