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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO - UNINOVE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC
RELATÓRIO QUADRIMESTRAL (3) DO PROJETO:
OBTENÇÃO EM ESCALA PILOTO DE MATERIAIS CERÂMICOS COM ADIÇÃO
DE CINZAS PESADAS DE CARVÃO MINERAL
NÚMERO ANEEL: PD-0403-0036/2013
COORDENADOR DO PROJETO (UNINOVE): Profa. Dra. Cláudia Terezinha Kniess
GERENTE DO PROJETO (TRACTEBEL): Eng. Liliana Dutra dos Santos
São Paulo, agosto de 2015.
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SUMÁRIO
1. IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO ................................................................................. 4
1.1. Entidades Participantes ................................................................................................ 5
1.2. Equipe do Projeto ......................................................................................................... 5
1.3. Alterações na Equipe do Projeto .................................................................................. 6
2. ETAPAS REALIZADAS NO SEGUNDO QUADRIMESTRE DO PROJETO ............ 7
3. METODOLOGIA ADOTADA NO DESENVOLVIMENTO DAS ETAPAS .............. 8
3.1. Pesquisa na Base Internacional de Patentes ................................................................. 8
3.1.1. Introdução .................................................................................................................... 8
3.1.2. Busca e Mapeamento Tecnológico na Base de Patentes ............................................. 9
3.1.3. Métodos e Ferramentas .............................................................................................. 10
3.2. Caracterização da Cinza de Carvão Mineral .............................................................. 11
3.2.1. Difração de Raios X ................................................................................................... 11
3.2.2. Distribuição do Tamanho de Partículas ..................................................................... 11
3.3. Estudo de Formulações dos Materiais Cerâmicos com Adição de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral. .................................................................................................................... 12
4. EQUIPAMENTOS ADQUIRIDOS E CONTRATAÇÕES .......................................... 13
5. RESULTADOS ALCANÇADOS ................................................................................. 13
5.1. Pesquisa na Base Internacional de Patentes ............................................................... 13
5.1.1 Evolução no Número de Patentes .............................................................................. 13
5.1.2 Aplicação das Cinzas na Produção de Vidro ............................................................. 15
5.1.3 Uso de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral na Obtenção de Vidros Utilizando Cálcio
como Fundente ......................................................................................................................... 16
5.1.4 Uso de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral na Obtenção de Vidros Utilizando Sódio
como Fundente ......................................................................................................................... 17
5.1.5 Uso de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral na Obtenção de Cerâmica por Extrusão 18
5.1.6 Tecnologias Utilizadas na Produção de Cerâmicas “Adoquim” ............................... 19
5.1.7 Principais Matérias-Primas ........................................................................................ 21
5.2 Caracterização da Cinza Pesada de Carvão Mineral.................................................. 35
5.2.1 Análise Mineralógica da Cinza Pesada de Carvão Mineral ....................................... 36
5.2.2 Curva de Distribuição de Tamanho de Partícula da Cinza ........................................ 41
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5.3 Estudo de Formulações dos Materiais Cerâmicos com Adição de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral ..................................................................................................................... 42
6 REUNIÕES, PALESTRAS E CURSOS REALIZADOS (INTERNOS E EXTERNOS) 45
7 VIAGENS REALIZADAS ........................................................................................... 46
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1. IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO
O Projeto intitulado Obtenção em Escala Piloto de Materiais Cerâmicos com Adição de
Cinzas Pesadas de Carvão Mineral - Número Aneel: PD-0403-0036/2013 - tem como objetivo
principal a obtenção de protótipos em escala de piloto de materiais vítreos e cerâmicos
estruturais com a adição de cinzas pesadas de carvão mineral por meio de uma planta piloto
instalada no complexo termelétrico Jorge Lacerda (Capivari de Baixo – SC).
O prazo de execução do projeto é de 24 (vinte e quatro) meses, com início oficial em
07/07/14. O projeto contempla a realização das seguintes etapas:
a) Revisão do estado da arte da temática abordada;
b) Caracterização das matérias-primas e do subproduto industrial cinza pesada de carvão
mineral;
c) Planejamento experimental envolvendo o estudo de formulações dos materiais vítreos
e cerâmicas estruturais;
d) Obtenção dos materiais vítreos e cerâmicas estruturais em escala de laboratório;
e) Caracterização dos vidros e cerâmicas estruturais obtidos com a adição de cinzas
pesadas de carvão mineral;
f) Projeto da planta piloto do processo de obtenção dos materiais vítreos e cerâmicas
estruturais "ecológicos" (unidade de demonstração);
g) Montagem da planta piloto do processo de obtenção dos materiais vítreos e cerâmicas
estruturais "ecológicos" (unidade de demonstração);
h) Obtenção dos materiais vítreos e cerâmicos estruturais em escala piloto;
i) Caracterização dos materiais vítreos e cerâmicas estruturais, obtidos em escala piloto;
j) Estudo da viabilidade econômico-financeira da obtenção dos materiais a partir de
resíduos industriais. Análise do ciclo de vida dos produtos;
k) Produção dos materiais em escala industrial com o apoio das empresas parceiras.
Parceria da empresa Cerâmica Rozani para a produção das cerâmicas estruturais em
escala industrial.
l) Caracterização dos materiais vítreos e cerâmicas estruturais, obtidos em escala
industrial;
m) Elaboração do relatório final;
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n) Articulação de mecanismos para a transferência de tecnologia;
o) Divulgação dos Resultados: i) Setor Acadêmico, por meio da participação em eventos
e congressos científicos nacionais e internacionais; ii) Setor Energético (equipe da
Tractebel), por meio de seminários semestrais na empresa, com a apresentação dos
resultados do projeto.
1.1. Entidades Participantes
As entidades participantes do projeto são:
a) Tractebel Energia S. A.
b) Universidade Nove de Julho - Executora
c) Universidade Federal de Santa Catarina - Executora
d) Fundação de Ensino e Engenharia de Santa Catarina
e) Cerâmica Rozani Indústria e Comércio LTDA
1.2. Equipe do Projeto
A equipe do projeto está descrita a seguir:
a) EQUIPE TRACTEBEL:
• Eng. Liliana Dutra dos Santos – Gerente do Projeto
• Eng. Marcelo Delpizzo Caneschi – Pesquisador
b) EQUIPE UNINOVE:
• Profa. Dra. Cláudia Terezinha Kniess – Coordenadora do Projeto
• Prof. Dr. Emerson Antonio Maccari
• Ms. André Moraes dos Santos
c) EQUIPE UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA:
• * Prof. Dr. Humberto Gracher Riella - Pesquisador
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• Prof. Dr. Nivaldo Cabral Kuhnen - Pesquisador
• Dr. Geraldo Jorge Mayer Martins - Pesquisador
• Quim. Patricia Bodanese Prates - Pesquisador
• Fábio Rosso
• Anderson Rosso
• ** Ms. Camila Gonçalves
• *** Artur Traldi Bezerra
d) EQUIPE CERAMICA ROZANI
• Charles Nuermberg da Silva
* O prof. Humberto Gracher Riella foi reintegrado no projeto no mês de junho de 2015.
**A pesquisadora Camila Gonçalves foi incluída na equipe do projeto em junho de 2015, em
substituição a pesquisadora Marla Mateus.
*** O aluno de iniciação científica Artur Traldi Bezerra foi incluído na equipe do projeto em
junho de 2015.
1.3. Alterações na Equipe do Projeto
Conforme descrito no relatório anterior, no mês de dezembro de 2014 houve o
desligamento do Prof. Humberto Gracher Riella, da equipe do projeto TRACTEBEL n. PD-
0403-0036/2013, em função do não cumprimento das atividades que estavam sob a sua
responsabilidade.
Neste sentido, foi realizada uma reunião no dia 09/02/15, no Departamento de Inovação
Tecnológica da Universidade Federal de Santa Catarina (DIT - UFSC), em que estavam
presentes os professores Jamil Assreuy (Pró-reitor de Pesquisa - UFSC), Rozangela Pedrosa
(Diretora do DIT - UFSC), Claudia Kniess (coordenadora do projeto TRACTEBEL n. PD-
0403-0036/2013) e o representante do Jurídico do DIT-UFSC, André Oliveira. Na ocasião da
reunião foram apresentados os fatos que justificaram o desligamento do prof. Humberto Riella.
No mês de abril de 2015 foi realizada uma reunião na sede da Tractebel Energia, em
Florianópolis, com a presença de representantes da Universidade Federal de Santa Catarina,
Universidade Nove de Julho e Tractebel Energia. Na ocasião, foram apresentadas as
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justificativas referentes ao desligamento prof. Humberto Riella do projeto. O prof. Riella se
comprometeu a sanar as pendências e dar continuidade as atividades sob sua responsabilidade
dentro do prazo estabelecido. Neste sentido, o prof. Riella foi reintegrado a equipe do projeto,
a partir do mês de junho de 2015.
Os desdobramentos descritos anteriormente resultaram em um atraso no cronograma
inicial do projeto, principalmente nas atividades previstas para execução na UFSC. Será
necessário um pedido de prorrogação, estimado em oito meses, fato este já discutido com a
Tractebel Energia na reunião realizada.
2. ETAPAS REALIZADAS NO SEGUNDO QUADRIMESTRE DO PROJETO
Além das etapas descritas a seguir, no terceiro quadrimestre foram realizadas algumas
alterações no projeto em relação a equipe e adaptações em procedimentos internos das
instituições executoras para a operacionalização das atividades do projeto.
Destaca-se como atividades previstas no projeto e realizadas neste período de avaliação:
a) Avaliação do projeto como um todo, para o alinhamento das atividades, entregáveis e
cronograma;
b) Reuniões com a equipe do projeto para acompanhamento as atividades realizadas;
c) Revisão do estado da arte da temática abordada;
d) Levantamento na base internacional de patentes sobre tecnologias;
e) Caracterização da cinza pesada de carvão mineral;
f) Estudo de formulações dos materiais cerâmicos (cerâmica e vidro) com adição de cinzas
pesadas de carvão mineral.
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3. METODOLOGIA ADOTADA NO DESENVOLVIMENTO DAS ETAPAS
A metodologia adotada no desenvolvimento das etapas está descrita a seguir: (i)
pesquisa na base internacional de patentes; (ii) caracterização da cinza de carvão mineral; e (iii)
estudo de formulações dos materiais cerâmicos com adição de cinzas pesadas de carvão
mineral.
3.1. Pesquisa na Base Internacional de Patentes
Este relatório tem como objetivo descrever a pesquisa na base internacional de patentes
sobre tecnologias nos seguintes temas:
a) Uso de cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros;
b) Uso de cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros, utilizando cálcio
como fundente (carbonato de cálcio ou óxido de cálcio);
c) Uso de cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros, utilizando sódio
como fundente (carbonato de sódio ou óxido de sódio);
d) Uso de cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de cerâmica por extrusão (tipo
de cerâmica denominada ADOQUIM).
3.1.1. Introdução
As cinzas resultantes da combustão do carvão mineral podem ser reaproveitadas em
diversos setores como, por exemplo, fabricação de cimento, concreto, materiais vitro-
cerâmicos, preenchimentos estruturais, estabilização de solos e síntese de zeólitos para
catalizadores (YAO et al., 2015). Mesmo com grande potencial de aplicação, somente 30% das
cinzas de carvão produzidas mundialmente são reaproveitadas (JAYARANJAN; VAN
HULLEBUSCH; ANNACHHATRE, 2014). Neste estudo, nosso objetivo foi obter maior
conhecimento sobre as possibilidades de reaproveitamento das cinzas de carvão por meio do
levantamento de patentes relacionadas ao tema. O presente estudo vem complementar o
mapeamento da produção científica, realizado no âmbito do projeto vigente.
A combustão do carvão resulta em dois tipos principais de cinzas: leves e pesadas. As
cinzas leves são largamente reaproveitadas para a fabricação de cimento, podendo alcançar
misturas de até 1:1 (JAYARANJAN; VAN HULLEBUSCH; ANNACHHATRE, 2014;
SIDDIQUE, 2013). As cinzas pesadas podem ser utilizadas na composição para
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preenchimentos estruturais na área de engenharia civil, concretos, cimentos geotécnicos
(geopolímeros), produção de tijolos e blocos de cimento e materiais vitro-cerâmicos
(CHAIPANICH; WONGKEO, 2014; KNIESS et al., 2007). Recentemente, pesquisas também
apontam o uso das cinzas pesadas na produção de materiais absorventes, para a despoluição de
soluções aquosas (DEL VALLE-ZERMEÑO et al., 2014; MITTAL et al., 2014).
Neste estudo focou-se o uso das cinzas pesadas, por ser objeto do projeto em
desenvolvimento.
3.1.2. Busca e Mapeamento Tecnológico na Base de Patentes
Uma forma de obter informações para compreender o contexto tecnológico e estratégico
de uma área é por meio dos dados de registros de patentes. As patentes podem ser excelentes
fontes para apoiar o desenvolvimento tecnológico, formulação de políticas públicas, estratégias
empresariais e análise do desenvolvimento científico-tecnológico (JEONG; YOON, 2014;
TEKIC et al., 2014). Como fonte de informação, a patente contém a descrição necessária para
a reprodução daquilo que está sendo patenteado, além de informações sobre famílias de
patentes, conhecimentos prévios, aplicação geográfica, entre outros indicadores (ABBAS;
ZHANG; KHAN, 2014). Também, independente da língua do país depositário, a patente possui
registro bibliográfico na língua inglesa, tornando seu conteúdo internacionalmente disponível
(QUONIAM; KNIESS; MAZZIERI, 2014). Além disso, as patentes possuem grande relevância
no processo de inovação e interação universidade-indústria, pois refletem a força competitiva
da ciência e da tecnologia, o nível da capacidade de inovação tecnológica e o grau de
desenvolvimento dos mercados técnicos. Também despertam a visão para aspectos importantes
da propriedade intelectual e da capacidade das competências centrais de uma empresa
(BARROSO; QUONIAM; PACHECO, 2009; XU, H., 2010).
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3.1.3. Métodos e Ferramentas
Como ferramenta para a extração de dados, foi utilizado o software Patent2Net. A
escolha ocorreu por ser um programa de código aberto e que possui as seguintes funcionalidades
(REYMOND; QUONIAM, 2014):
a) Busca a lista de patentes num formato que permite a construção de consultas complexas,
utilizando um nome de arquivo colocado como parâmetro para formar a lista de
resultados;
b) Utiliza o resultado obtido na busca para fornecer os dados bibliométricos (inventores,
datas, pais, classificação e status);
c) Possui algoritmos que possibilita uma rede temporal de entrada bibliográficas
associadas as patentes e seus atributos que permite a manipulação e exploração das
informações colhidas de cada patente, criando um gráfico completo dos dados.
Por ser um software de código aberto, baseado em Python, o Patent2Net pode receber
melhorias em suas funcionalidades de tratamento e filtragem das informações, colhidas na base
de dados de patentes. A expectativa é que este software, não só ajude na busca das patentes
existentes, mas contribua na análise dos vários fatores envolvidos no processo de P&D. A
implementação de mecanismo de triangulação dos dados pode fornecer informações como a
disseminação do conhecimento, dinâmica regional e bases tecnológica. O software Patent2Net
também permite recuperar informações dos relacionamentos de rede em uma base de patentes,
como co-inventores e co-agentes e suas sub-redes, buscando obter com isso os cruzamentos
tecnológicos, interesse nacional protegido (tecnologia), Inventor e Tecnologia, Inventor e
Empresas (Inventor-Agent).
Para a análise dos dados foi utilizado o software Gephi, um poderoso aplicativo para a
análise de redes, que também possui código aberto e de livre distribuição (BASTIAN et al.,
2009).
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3.2. Caracterização da Cinza de Carvão Mineral
3.2.1. Difração de Raios X
A técnica de difratometria de raios X foi empregada neste trabalho com o objetivo de
identificar as fases mineralógicas presentes no subproduto industrial e das matérias-primas
argilomineriais.
As análises de difração de raios X dos materiais desenvolvidos foram obtidas num
difratômetro Philips, modelo X´Pert, com radiação cobre Kα (λ = 1,54 Å), monocromador na
ótica secundária, potência de 40 kV e 30 mA, e fenda de divergência de 1/4o. As matérias-
primas foram moídas em almofariz, peneirado e separadas as frações com granulometria
inferior a 45 µm. As condições de análise foram: passo de 0,02o, tempo de passo de 2s e
intervalo de medida, em 2θ, de 10 a 90o. Para identificação das fases presentes, utilizou-se os
bancos de dados ICSD (2013).
A quantificação das fases cristalinas presentes na cinza pesada de carvão mineral foi
realizada através do método de Rietveld.
3.2.2. Distribuição do Tamanho de Partículas
Foi efetuado o ensaio de distribuição de tamanho de partículas via úmido da cinza
pesada de carvão mineral de acordo com o seguinte procedimento:
a) Utilizou-se uma amostra de 120 g seca em estufa por 24 horas a uma temperatura de
100 oC, com isto obteve-se o percentual de umidade da amostra que foi de 35,18%;
b) Para o destorramento da amostra, esta foi inserida em um recipiente com água e em
seguida foi passada por uma peneira com a abertura entre suas malhas de 8 # com a
ajuda de água corrente proveniente de uma torneira;
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c) Em seguida o processo foi sendo repetido obedecendo a sequência de peneiras de 20,
48, 60, 100, 140, 200, 270 e 325 #;
d) As frações de cinza retidas em cada peneira foram submetidas a secagem em estufa a
100 oC durante 24 h e posteriormente pesadas em balança com sensibilidade de 0,1 g.
Para o cálculo do percentual retido em cada peneira, malha, utilizou-se a Equação 1.
% ������ = ���� ����� .���
���� ����� Equação (1)
3.3. Estudo de Formulações dos Materiais Cerâmicos com Adição de Cinzas Pesadas
de Carvão Mineral.
Para os estudos de formulação dos materiais vítreos, está em desenvolvimento um
programa que comtempla a realização de simulações considerando os percentuais e
composições químicas das matérias-primas utilizadas. Os resultados preliminares serão
apresentados no decorres do relatório.
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4. EQUIPAMENTOS ADQUIRIDOS E CONTRATAÇÕES
No período deste relatório (Abril/15 – Julho/15) não houve aquisição de equipamentos.
No entanto, os equipamentos previstos no projeto estão em fase de especificação e cotação para
posterior aquisição.
Em relação a equipe do projeto, foi solicitado o desligamento da pesquisadora Marla
Mateus, que será substituída pela pesquisadora Camila Gonçalves, doutoranda do Programa de
Pós-graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de Santa Catarina.
5. RESULTADOS ALCANÇADOS
5.1. Pesquisa na Base Internacional de Patentes
A pesquisa foi realizada na base de dados Espacenet (EUROPEAN PATENT OFFICE,
[S.d.]), que reúne as principais bases regionais e internacionais de patentes. A busca foi feita
em junho de 2015 e utilizou-se a expressão de busca ((ta="coal ash*" or ta="coal bottom ash*")
and (ta=ceramic* or ta=glass*)). Ao total, foram recuperadas 657 patentes, cobrindo um
período desde 1951 até 2015. Ao todo, foram recuperados mais de 50Mb de dados e o tempo
total para a extração foi de 36 horas.
5.1.1 Evolução no Número de Patentes
Na Figura 1, é possível observar o crescimento no número de patentes depositadas sobre
o tema, com destaque especial para o ano de 2014, o qual registrou um índice histórico de 118
patentes, quase quatro vezes maior do que qualquer outro período anterior.
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Figura 1 - Evolução do número de Patentes
O geomapeamento, ilustrado na Tabela 1, indica que a China é detentora de mais de
60% das patentes pesquisadas.
Tabela 1- Patentes depositadas por país (1951-2015).
País Patentes AT 1 CA 1 CN 439 CZ 1 DE 2 EA 1 EP 2 GB 4 GR 1 JP 141 KR 25 MX 1 RU 17 TW 1 US 9 WO 11
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Ao fazer o cruzamento os dados geográficos com a evolução temporal, identificou-se
que o crescimento ocorrido nos últimos anos foi motivado principalmente pela atividade
patentária chinesa, conforme Figura 2.
Figura 2- Patentes e países depositantes (1951-2015).
5.1.2 Aplicação das Cinzas na Produção de Vidro
O uso de cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros pode ser observado
nas patentes classificadas nos códigos C03B – Manufatura, moldagem ou processos
suplementares – e C03C – Composição química, tratamento de superfície, etc. Na Figura 3,
identificou-se os grupos relacionados, indicados com o traçado vermelho.
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5.1.3 Uso de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral na Obtenção de Vidros Utilizando
Cálcio como Fundente
Para determinar as patentes relacionadas ao uso do cálcio, no reaproveitamento de
cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros, refinou-se a busca para incluir o termo
“calcium”. A busca, formada pela expressão ((ta = "coal ash*" or ta = "coal bottom ash*") and
(ta = ceramic* or ta = glass*)) and (ta = calcium)), resultou em 86 patentes.
Os resultados apresentaram um grande número de patentes, nas quais o produto final
era um material de preenchimento estrutural ou composto, no qual o vidro era apenas um dos
elementos e não o produto em si. Desta forma, restringiu-se a busca para as patentes que
Figura 3- Patentes sobre uso de cinza de carvão mineral
na produção de vidros e cerâmicas.
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continham a classificação C03, que diz respeito a manufatura e composição de produtos vítreos.
Com o filtro, obteve-se apenas três patentes, conforme Tabela 2.
Tabela 2. Patentes sobre o uso de cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros,
utilizando cálcio como fundente.
Titulo Número Ano Classificação
METHOD FOR EXTRACTING ALUMINUM OXIDE FROM COAL ASH
CN103936045 (A) 2014-07-23
C01F7/02 C01F7/44 C03C3/087 C04B7/24
FULL-SOLID WASTE HIGH-STRENGTH GLASS CERAMIC AS WELL AS PREPARATION METHOD AND APPLICATION THEREOF
CN103864306 (A) 2014-06-18
C03C10/00
CRYSTALIZED GLASS-CERAMICS USING A COAL BOTTOM ASH AND PREPARING PROCESS THEREOF
KR20100079652 (A); KR101068237 (B1)
2010-07-08
C03C3/076 C03C3/087
5.1.4 Uso de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral na Obtenção de Vidros Utilizando Sódio
como Fundente
Para determinar as patentes relacionadas ao uso do cálcio no reaproveitamento de cinzas
pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros, refinou-se a busca para incluir o termo
“sodium”, além de especificarmos a classificação no nível 02 como C03. A busca, formada pela
expressão ((ta = "coal ash*" or ta = "coal bottom ash*") and (ta = ceramic* or ta = glass*)) and
(ta = calcium) and (ai=C03)), resultou em 5 patentes, conforme Tabela 3.
Tabela 3. Patentes sobre o uso de cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vidros,
utilizando sódio como fundente.
Titulo Número Ano Classificação
ENVIRONMENT-FRIENDLY GLASS CERAMIC UTILIZING WASTE MATERIALS
CN104140212 (A) 2014-11-12
C03C10/00 C03C6/10
METHOD FOR PREPARING DECORATIVE GLASS FROM LIQUID INDUSTRIAL WASTE
CN102951843 (A) 2013-03-06
C03C6/10
SLAG GLASS CERAMIC PIPE AND PREPARATION METHOD THEREOF
CN102173588 (B); CN102173588 (A)
2011-09-07
C03C10/10 C03B32/02
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METHOD FOR RECOVERY OF STAINLESS STEEL TAILINGS AND COAL ASH
CN101838108 (B); CN101838108 (A)
2010-09-22
C03C10/14 C03B5/16
C03B25/00 C03B32/02 C03C6/10
CRYSTALIZED GLASS HAVING NEPHELINE AS MAIN CRYSTAL USING A COAL BOTTOM ASH
AND PREPARING PROCESS THEREOF
KR101061463 (B1); KR20100079648 (A)
2010-07-08
C03C3/00
5.1.5 Uso de Cinzas Pesadas de Carvão Mineral na Obtenção de Cerâmica por Extrusão
A produção de peças de cerâmicas por extrusão para a pavimentação tem alcançando
popularidade, tanto no meio científico quanto industrial. Este tipo de pavimento, comumente
denominado de adoquim (Figura 4), tem características mecânicas similares à pavimentação
tradicional, sendo aplicável a calçadas, zonas de pedestres, pátios e jardins (CANDIDO et al.,
2013).
Figura 4- Pavimento adoquim.
Com o objetivo de identificar aplicações do uso da cinza pesada de carvão na produção
de adoquins, pesquisou-se a base de patentes por invenções relacionadas ao tema. Inicialmente,
tentou-se definir os termos que pudessem identificar invenções relacionadas a produção de
cerâmica adoquim, na língua inglesa. Utilizou-se as expressões tile, pave e brick (“Block
paving”, 2015). Desta forma, a expressão de busca, refinando a busca geral, foi ((ta = "coal
ash*" or ta = "coal bottom ash*") and (ta = ceramic*)) and ((ta = tile* or ta = pave*) or
ta = brick*). Foram encontradas 56 patentes relacionadas ao tema, listadas no Apêndice II.
A maior concentração destas patentes está na China, seguida pela Rússia. Algumas
poucas invenções estão registradas na Europa, mais precisamente Inglaterra e Alemanha, e
outras no Japão, como observa-se na Figura 5.
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Figura 5- Geolocalização patentes "adoquim".
5.1.6 Tecnologias Utilizadas na Produção de Cerâmicas “Adoquim”
As patentes estão relacionadas a diferentes métodos de produção, bem como
composições de matérias primas. Aparatos para produção dos adoquins também foram
encontrados. A Figura 6, referente a patente CN103113088 (A), ilustra a utilização de um
moinho vertical para cimento na produção de adoquins.
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Figura 6- Ilustração de patente para uso de moinho vertical
no processo de produção de adoquim.
As patentes também versam sobre a produção de argamassa, destinada a aplicação em
tijolos e revestimentos cerâmicos. As tecnologias de produção de adesivos compreendem o uso
da cinza de carvão com a adição de outros materiais como vidro, borracha, plásticos, além de
outros agentes retardantes, emulsificantes etc. Estas invenções estão cobertas pelas patentes
CN103880344 (A), CN104211357 (A) e CN104355577 (A).
Também foi realizada uma análise do conteúdo textual das patentes com o software
Iramutec (CAMARGO; JUSTO, 2013). Foi aplicada a técnica de “Análise de similitude” que
possibilita identificar as co-corrências entre as palavras e a conexidade entre elas, auxiliando
na identificação de estruturas tecnológicas. O grafo resultante permitiu identificar que as
principais tecnologias estão concentradas na composição dos materiais cerâmicos e suas
propriedades (Figura 7).
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Figura 7- Análise de similitude.
5.1.7 Principais Matérias-Primas
Com relação específica a produção de tijolos ou ladrilhos cerâmicos, semelhantes ao
“adoquim”, a principal tecnologia de produção consiste na mistura e queima das matérias
primas, resultando no produto final. Diferentes composições e insumos foram identificados,
tendo como base a cinza de carvão. Ao todo, nas patentes pesquisadas, foram encontradas mais
de oitenta matérias primas diferentes, utilizadas para a confecção de tijolos cerâmicos com
cinzas de carvão, listadas a seguir (o número entre parênteses indica a quantidade de patentes):
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abalone (1) diopside (1) polystyrene (2)
acrylamide. (1) dolomite (6) polyvinyl alcohol (3)
Al-Fe(III) silicate (1) feldspar (2) pyroclastic rock mixture (1)
aluminum (5) fly ash (1) quartz sand (7)
anti-freezing agent (4) foaming agent (1) rare-earth (1)
attapulgite (5) glass (5) rice husk (1)
barium carbonate (1) glass fiber (1) rock (2)
bauxite (1) glass fibre (1) sand (3)
beads (1) granite (1) sepiolite (1)
betonite (1) gypsum (2) shale (3)
bicarbonate (1) hydroxypropyl methyl cellulose
(3)
silica sand (1)
bismuth (1) hydroxypropyl methyl cellulose
sodium (1)
slag (5)
borax (2) kaolin (2) sludge (1)
boron (1) lachatelierite (1) sodium diacetate (1)
calcium bicarbonate (5) lignocellulose (3) sodium hexametaphosphate (1)
calcium hydroxide (2) lime (3) sodium silicate (1)
carboxymethyl cellulose (2) magnesium chloride (1) sodium tripolyphosphate (1)
cement (13) magnesium oxide (1) soil (3)
ceramic (12) mica (1) steel (1)
ceramisite (4) mud (4) stone (4)
chitosan (1) nepheline (1) sulphite-alcohol wash (1)
chromic slag (1) other (15) synthetic zeolite (1)
cinder (1) oxyparaffin soap (1) timber (1)
clay (13) perlite (1) triethanolamine lime (3)
coal ash (34) phosphogypsum (1) vinyl (1)
coal gangue (1) plastic (1) water (5)
coke (1) polyacrylic resin (1) wood (2)
diatom (1) polypropylene (1)
Os materiais mais comumente utilizados, descritos nas patentes (Figura 8), foram a
argila (clay), cimentos (cement), reuso de cerâmicas (ceramic), areia (sand, quartz sand) e
diferentes tipos de sedimentos.
•
23
Figura 8 – Matérias-primas utilizadas em tijolos cerâmicos.
A seguir, apresenta-se uma breve descrição de cada elemento identificado, bem como
as respectivas patentes que o utilizam.
a) Abalone
O abalone é um molusco da família Haliotis. Sua carne é consumida por humanos e sua
concha também é aproveitada para fins decorativos (“Abalone”, 2015). Na produção cerâmica,
aplica-se a concha triturada, em diferentes granulometrias. Patente relacionada: CN104211322
(A).
Figura 9- Concha de Abalone.
coal ash
15%
cement
6%
clay
6%
ceramic
5%
sands
5%dolomite
2%aluminum
2%attapulgite
2%
calcium
bicarbonate
2%
glass
2%
slag
2%
water
2%
Outros
49%
•
24
b) Acrylamide
A acrilamida ou propenamida é a amida derivada do ácido acrílico ao se substituir o -
OH da carboxila pelo -NH2 (“Acrylamide”, 2015). Sua fórmula química é C3H5NO (10).
Acrilamida é um monômero amplamente utilizado para produção de polímeros não rígidos
como: Polímeros de adição, látex, agentes floculantes, auxiliares de resistências e afins. Seu
polímero é a poliacrilamida, a qual é empregada no tratamento de água potável e águas de reuso
para remover partículas e outras impurezas. É também utilizada na produção de colas, papel,
cosméticos e ainda em construção, nas fundações de represas e túneis (AGÊNCIA NACIONAL
DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA, [S.d.]).
Figura 10- Molécula de Acrilamida
c) Alumínio
O alumínio geralmente é empregado puro, na forma de pó, ou em compostos minerais,
como os silicatos. Ver também bauxita. Patentes: DE3403943 (A1)JP4998694 (B2);
JP2008127259 (A)CN102875066 (A); CN102875066 (B)CN102875071 (B); CN102875071
(A)CN102875071 (B); CN102875184 (B); CN102875184 (A).
d) Attapulgite
A atapulgite, também conhecido como Palygorskite, é um tipo de silicato composto de
magnésio e alumínio, (Mg,Al)2Si4O10(OH)·4(H2O), geralmente encontrado em solo argiloso.
Patentes: CN102863204 (A)CN102875066 (A); CN102875066 (B)CN102863204 (A)
CN102875184 (B); CN102875184 (A).
e) Barium carbonate
O carbonato de bário (BaCO3), também conhecido como Witherita, é um mineral com
aplicações na produção de cimentos, materiais cerâmicos, aço, vidro, esmaltes, entre outras
aplicações (“Witherite”, 2015). Patentes: CN102875066 (A); CN102875066 (B).
•
25
f) Bauxite
A Bauxita é uma espécie de minério de alumínio, composta principalmente por alumina
(óxido de alumínio, Al2O3), mas também por sílica, óxido de ferro, dióxido de titânio, silicato
de alumínio e outras impurezas em quantidades menores. É a matéria-prima mais usada na
produção de alumina em escala comercial. Patente: CN103435363 (A)
g) Bentonite
Bentonita ou bentonite é a designação dada a uma mistura de argilas geralmente impura,
de grãos muito finos. Existem alguns tipos de bentonitas e seus nomes dependem dos elementos
predominantes, tais como K, Na, Ca, e Al. Patente: CN102863204 (A)
h) Bicarbonate
Bicarbonatos são sais que contêm o ânion HCO3-. O bicarbonato mais importante é o
bicarbonato de sódio. Patentes: CN102875066 (A); CN102875066 (B)
i) Bismuth
O bismuto é um elemento químico geralmente empregado em ligas metálicas para
soldas, fabricação de termopares e dispositivos para detectar fogo. Compostos de bismuto,
livres de chumbo, são usados em cosméticos e em procedimentos médicos. Patente:
CN104211322 (A)
j) Borax
O bórax (Na2B4O7·10H2O), também conhecido como Borato de sódio ou Tetraborato
de sódio é um mineral. Entre suas aplicações está a fabricação de esmaltes para porcelanas, e
vidros resistentes a elevadas temperaturas. Patentes: CN102875066 (A); CN102875066
(B)CN102875184 (B); CN102875184 (A).
k) Boron
O boro é um elemento químico geralmente obtido a partir do Borax ou Kernita. Na
produção cerâmica foi identificado o uso de escória de boro. Patente: CN102875071 (B);
CN102875071 (A).
•
26
l) Cálcio Carbonato de Cálcio, Bicarbonato de Cálcio, Hidróxido de Cálcio
Carbonato de cálcio é uma substância química de fórmula CaCO3. É o principal
componente de rochas como os calcários. O bicarbonato de cálcio existe somente em solução
que contém o cálcio dos íons (Ca2+), dióxido de carbono dissolvido (CO2), bicarbonato (HCO3),
e carbonato (CO3). O hidróxido de cálcio, também conhecido como cal hidratada, cal apagada
ou ainda cal extinta, é um composto químico de fórmula Ca(OH)2. Apresenta-se quando puro
como um sólido branco e inodoro. Patentes: CN102875066 (A); CN102875066
(B)CN102875071 (B); CN102875071 (A)CN102875184 (B); CN102875184 (A);
CN101200366 (A), RU2495846 (C1)
m) Carboxymethyl cellulose
A carboximetilcelulose (CMC), normalmente apresentada na forma sódica (sal de
sódio), como carboximetilcelulose de sódio, é um polímero aniônico derivado da celulose,
muito solúvel em água, tanto a frio quanto a quente, na qual forma tanto soluções propriamente
ditas quanto géis. Patentes: RU2495846 (C1), CN101200366 (A)
n) Cement
O cimento é um material cerâmico que, em contato com a água, produz reação
exotérmica de cristalização de produtos hidratados, ganhando assim resistência mecânica. É o
principal material de construção usado como aglomerante. Bastante utilizado na confecção de
tijolos cerâmicos. Patente: CN101705731 (A)CN101705732 (A)CN101705733
(A)CN102875071 (B); CN102875071 (A)CN102875184 (B); CN102875184
(A)CN103848608 (A) CN103880344 (A)CN104150815 (A)CN1109451 (A)CN1724444
(A)JP2008247728 (A); JP4962915 (B2)CN101200366 (A).
o) Ceramic
Geralmente são empregados resíduos, sobras e reaproveitamento de material cerâmico
na fabricação de tijolos cerâmicos. Geralmente são empregados sob a forma de pó ou em
fragmentos. Patentes: JPH07315951 (A); JP3109382 (B2); CN1109451 (A); KR101424990
(B1)JP2001181019 (A); JP3392089 (B2)JP2008247728 (A); JP4962915 (B2)CN102875066
(A); CN102875066 (B)CN102875071 (B); CN102875071 (A)CN102875184 (B);
CN102875184 (A)CN104150815 (A)CN101761171 (A)JP2007197295 (A)CN101761171 (A).
•
27
p) Ceramsite
A ceramsite, também conhecida como "cerasite", "ceraxite", "cerasand", "ceramic
foundry sand" e "sunpearl” é um tipo de areia artificial, caraterizada por ser um composto
agregado de baixo peso (Figura 9). É constituída principalmente por argila, “mudstone”, ganga,
cinza de carvão, xisto, lodo e outros resíduos industriais sólidos. É processada em grânulos de
diferentes especificações e queimada (XU, G. R.; ZOU; LI, 2007) (Figura 10). É bastante
utilizada em indústrias de fundição e exploração de petróleo. Patentes: CN101705731
(A)CN101705733 (A)CN101705732 (A)CN103848608 (A).
Figura 9- Diferentes apresentações de Ceramsite.
Figura 10- Linha de produção para Ceramsite.
•
28
q) Chitosan
A Quitosana, também chamada de quitosano, é um polissacarídeo catiônico produzido
por meio da deacetilação da quitina, um polissacarídeo encontrado no exoesqueleto de
crustáceos, por meio de um processo de alcalinização sob altas temperaturas (“Chitosan”,
2015). Patentes CN102875071 (B); CN102875071 (A).
r) Chromic slag
A escória é o subproduto da fundição de minérios para purificar os metais. As escórias
são geralmente usadas como uma maneira de remover impurezas na fundição de metal. No
entanto, devido à sua constituição, também podem cumprir outras funções tais como assistir no
controle de temperaturas de fusão e na minimização da reoxidação do produto final. Patente:
CN102875066 (A); CN102875066 (B).
s) Cinder
Cinder são rochas piroclásticas, resultantes de erupções vulcânicas. Patente CN1724444
(A). (Figura 11).
Figura 11- Fragmento de cinder
t) Clay
A argila é formada pela alteração de rochas, como as que contêm feldspato, a argila
pode ser encontrada próxima de rios, muitas vezes formando barrancos nas margens. Apresenta-
se em diversas cores (branca, amarelada ou avermelhada) e constitui uma família de minerais
filossilicáticos hidratados aluminosos de baixa cristalinidade e diminutas dimensões (partículas
menores do que 1/256 mm ou 4 µm de diâmetro), como a caolinita, esmectita, montmorillonita,
illitas, etc. Geralmente, apresenta-se estável nas condições termodinâmicas e geoquímicas da
superfície terrestre ou de crosta rasa. Patentes: CN104211322 (A)RU2369578 (C1)RU2371418
•
29
(C1)RU2387619 (C1)RU2387620 (C1)RU2410357 (C1)RU2411214 (C1)RU2444497
(C1)RU2495846 (C1)RU2500649 (C1)DE3403943 (A1)CN1065650 (A); CN1042829
(C)CN1070177 (A).
Figura 12- Argila.
u) Coal ash
As cinzas resultantes da combustão do carvão mineral resultam em dois tipos principais
de cinzas: leves e pesadas. As cinzas leves são largamente reaproveitadas para a fabricação de
cimento, podendo alcançar misturas de até 1:1 (JAYARANJAN; VAN HULLEBUSCH;
ANNACHHATRE, 2014; SIDDIQUE, 2013). As cinzas pesadas podem ser utilizadas na
composição para preenchimentos estruturais na área de engenharia civil, concretos, cimentos
geotécnicos (geopolímeros), produção de tijolos e blocos de cimento e materiais vitro-
cerâmicos (CHAIPANICH; WONGKEO, 2014; KNIESS et al., 2007). Recentemente,
pesquisas também apontam o uso das cinzas pesadas na produção de materiais absorventes para
a despoluição de soluções aquosas (DEL VALLE-ZERMEÑO et al., 2014; MITTAL et al.,
2014). Todas as patentes selecionadas neste relatório envolvem o uso de cinzas de carvão.
v) Diopside
Diópsido é um silicato de fórmula CaMgSi2O6. Patentes CN102701716 (A);
CN102701716 (B).
x) Dolomite
Dolimita é um mineral de carbonato de cálcio e magnésio CaMg(CO3)2, muito
abundante na natureza na forma de rochas dolomíticas, utilizado como fonte de magnésio,
•
30
sobretudo para a fabricação de materiais refratários. Patentes: RU2371418 (C1)RU2387619
(C1)RU2387620 (C1)RU2410357 (C1)RU2411214 (C1)RU2444497 (C1).
y) Feldspar
Feldspato é o nome de uma importante família de minerais, do grupo dos tectossilicatos,
constituintes de rochas que formam cerca de 60% da crosta terrestre. Os feldspatos possuem
numerosas aplicações na indústria, devido ao seu teor em álcalis e alumina. Patentes:
CN102701716 (A); CN102701716 (B)
z) Glass, Glass Fiber
Os resíduos de vidro são utilizados na composição de tijolos cerâmicos, geralmente sob
a forma de pó ou fragmentados. Patentes: RU2387619 (C1)RU2369578 (C1)RU2410357
(C1)RU2411214 (C1)JP2001181019 (A); JP3392089 (B2)CN101200366 (A)CN1316397 (A).
aa) Granite
O granito é um tipo comum de rocha ígnea de grão fino, médio ou grosseiro, composta
essencialmente por quartzo, mica e feldspato, tendo como minerais acessórios mica (presente
praticamente sempre), hornblenda, zircão e outros minerais. Suas partes decompostas pela
exposição às intempéries dão origem a argila e outros sedimentos, utilizados na produção de
cerâmica. Patente: JP2007197295 (A).
bb) Gypsum
O gesso é um mineral aglomerante produzido a partir do aquecimento da gipsita, um
mineral abundante na natureza, e posterior redução a pó da mesma. É composto principalmente
por sulfato de cálcio hidratado (CaSO4.2H2O) e pelo hemidrato obtido pela calcinação desse
(CaSO4•½H2O). Patentes CN102875071 (B); CN102875071 (A)CN102875184 (B);
CN102875184 (A).
cc) Hydroxypropyl methyl celulose
Hipromelose (INN), abreviatura para hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), é um
polímero semi-sintético, inerte e viscoelástico. Possui aplicação na construção civil como
agente retentor de água. Patentes: CN103880344 (A)CN102875184 (B); CN102875184
(A)CN102875066 (A); CN102875066 (B)CN102875071 (B); CN102875071 (A).
•
31
dd) Kaolin
A caulinita ou caolim (em inglês) é um argilo-mineral de alumínio hidratado. A
caulinita é utilizada na fabricação de porcelana, cerâmica, comprimidos e, se apresentar um
grau de pureza muito alto, apresenta uma coloração muito alva (clara), o que possibilita seu uso
pela indústria de papel. CN104211322 (A) JP2007197295 (A).
ee) Lachatelierite
Lachatelierite é um tipo de vidro de sílica, formado naturalmente por grandes pressões
e temperaturas como raios, choques de meteoros com a crosta terrestre. Patentes: CN1070177
(A)
ff) Lignocellulose
Lignocellulose é um termo genérico para descrever os principais componentes presentes
na maioria das plantas, ou seja, celulose, hemicelulose e lignina. Patentes: CN102875066 (A);
CN102875066 (B) CN102875071 (B); CN102875071 (A)CN102875184 (B); CN102875184
(A).
gg) Lime
A cal, também conhecida como óxido de cálcio, é obtida por decomposição térmica de
calcário a 900°C. Também chamada de cal viva ou cal virgem, é um composto sólido branco.
Patentes: CN102875066 (A); CN102875066 (B) CN102875071 (B); CN102875071 (A);
CN102.
hh) Magnesium chloride and oxide
Cloreto de magnésio é um composto químico de fórmula MgCl2 e seus variantes
hidratos MgCl2(H2O)x. Patente: CN1316397 (A)
II) Mica
O grupo de minerais mica inclui diversos minerais proximamente relacionados, do
grupo dos filossilicatos, que incluem biotita, moscovita, lepidolita, flogopita, zinnwaldita,
margarita, jeffersita. Patentes: CN102875184 (B); CN102875184 (A).
•
32
jj) Mud
Lama ou lodo, é uma mistura é uma mistura heterogênea de terra (areia, argila, etc) e
água. Diferentes elementos podem estar presentes na mistura, dando origem a diversas
caracterizações. Patentes: CN103435363 (A); CN101200366 (A); RU2371418 (C1).
kk) Perlite
Perlite é um tipo de vidro vulcânico. Suas partículas são adicionadas a mistura para
fabricação de tijolos cerâmicos. Patente: CN104150815 (A).
ll) Plastic
Materiais plásticos como poliestireno, poliestireno expandido (isopor), polipropileno,
vinil, etc. São adicionados a mistura para fabricação de tijolos cerâmicos. Patentes: CN1109451
(A) CN104211322 (A) CN101200366 (A) CN104150815 (A). KR101424990 (B1).
mm) Polyvinyl alcohol
Álcool polivinílico (algumas vezes abreviado como PVOH, PVA, ou PVAL, do inglês
polyvinyl alcohol) é um polímero sintético hidrossolúvel. Patentes CN101200366 (A);
CN102875066 (A); CN102875066 (B); CN102875184 (B); CN102875184 (A).
nn) Sand
A Areia é um conjunto de finas partículas de rochas ou minerais degradados. O
constituinte mais comum da areia em ambientes continentais interiores e em ambientes
costeiros não tropicais é a sílica (dióxido de silício, ou SiO2), usualmente na forma de quartzo,
o qual, devido a sua inércia química e elevada dureza (7,0 na escala de Mohs), é o mais comum
dos minerais resistentes ao solo. Patentes: CN103880344 (A)RU2369578 (C1)RU2371418
(C1)RU2387620 (C1)RU2444497 (C1)RU2495846 (C1)RU2500649 (C1) CN101705731
(A)CN103848608 (A) CN1724444 (A), JP2007197295 (A).
oo) Sepiolite
Sepiolite é um mineral argiloso, composto por silicato de magnésio,
Mg4Si6O15(OH)2·6H2O. Patente: CN102875071 (B); CN102875071 (A).
pp) Shale
•
33
O Xisto é o nome genérico de vários tipos de rochas metamórficas facilmente
identificáveis por serem fortemente laminadas (Figura 13). Uma forma específica, o xisto
betuminoso, é utilizado como fonte combustível. Patentes: CN103113088 (B); CN103113088
(A)CN102875184 (B); CN102875184 (A)CN1800082 (A)
Figura 13- Shale (xisto)
qq) Slag
A Escória é resultante do processo de purificação de minérios pela sua fundição. Durante
a fundição, quando o minério é exposto a temperaturas elevadas, as impurezas são separadas
do metal fundido formando a escória. Patentes: DE3403943 (A1)RU2387620
(C1)CN101761171 (A)CN101705733 (A)GB653070 (A).
rr) Sludge
O lodo possui aspecto semelhante a lama mas o termo é utilizado para descrever o
material resultante de processos industriais, diferente da lama, que ocorre naturalmente.
Patentes: JP2001181019 (A); JP3392089 (B2).
ss) Sodium diacetate
Diacetato de sódio é um composto com fórmula NaH(C2H3O2)2, sendo uma forma de
sal do ácido acético. Patente: CN102875184 (B); CN102875184 (A).
tt) Sodium hexametaphosphate
•
34
O hexametafosfato de sódio, cuja fórmula é (NaPO3), é utilizado como um dispersante
químico em análise de solos argilosos, limpeza de calcário, sequestrante, entre outras. Patente:
CN102875066 (A); CN102875066 (B).
uu) Sodium silicate
O silicato de sódio é um composto de fórmula Na2SiO3. Tem aplicação em cimentos,
proteção passiva ao fogo, refratários, produção de têxteis e madeira. Patentes: CN102875066
(A); CN102875066 (B).
vv) Sodium tripolyphosphate
O tripolifosfato de sódio (TPF) ou tripolifosfato pentassódico ou ainda trifosfato de
sódio é um composto de fórmula química Na5P3O10. É utilizado como agente de flotação,
dispersante, emulsificante, estabilizante de solos e sequestrante. Patente: CN104211322 (A)
xx) Soil
O solo é um composto de elementos minerais, matéria orgânica, gases, líquidos e
organismos biológicos. Podem apresentar diferentes composições e são especificadas regiões
ou sua caracterização para o registro patentário. Patentes: CN101761171 (A)CN102701716
(A); CN102701716 (B)JP2008247728 (A); JP4962915 (B2).
yy) Stone
Rocha é um agregado sólido que ocorre naturalmente e é constituído por um ou mais
minerais ou mineraloides. Diversos tipos de rochas podem ser utilizados na construção de
tijolos cerâmicos, geralmente sob a forma de fragmentos ou pó. Patentes: CN102701716 (A);
CN102701716 (B)CN101200366 (A)CN102863204 (A)JP2008247728 (A); JP4962915
(B2)CN1724444 (A)CN102875184 (B); CN102875184 (A)CN102875066 (A); CN102875066
(B).
zz) Triethanolamine
A Trietanolamina é um composto químico orgânico de fórmula C6H15NO3. Ela é utiliza
como emulsificante e surfactante. Tem aplicações em diversos setores que vão desde a
fabricação de cimento até medicina e cosméticos. Patentes: CN102875071 (B); CN102875071
(A)CN102875184 (B); CN102875184 (A)CN102875066 (A); CN102875066 (B).
•
35
aaa) Wood
A madeira também é utilizada na composição de tijolos cerâmicos sob a forma de pó ou
pequenos fragmentos (serragem grossa ou cavacos). Patentes: CN103113088 (B); N103113088
(A) RU2495846 (C1).
A pesquisa de mapeamento tecnológico em patentes demonstrou a existência de
compostos, métodos e tecnologias aplicadas a produção de vidro e cerâmica a partir das cinzas
pesadas de carvão. Os resultados obtidos auxiliarão no presente projeto, fornecendo
conhecimento para a implementação dos objetivos propostos.
5.2 Caracterização da Cinza Pesada de Carvão Mineral
Foram selecionadas duas argilas do mercado para serem incorporadas à cinza pesada de
carvão mineral, conforme descrito no relatório do quadrimestre anterior. Com base nos
resultados obtidos em escala laboratorial, deve-se estabelecer os limites mínimos (20%) e
máximo (40%) de cinza pesada na massa cerâmica.
Com objetivo da continuidade da caracterização da cinza pesada, analisou-se dois
diferentes tipos:
AMOSTRA 1: Cinza Pesada diretamente da fornalha 7 da Usina Termelétrica Jorge
Lacerda. Esta amostra apresenta ótimas características, uma vez que tem uma uniformidade no
tamanho de partículas, não necessitando de moagem para ser utilizada no processo.
AMOSTRA 2: Cinza Pesada das lagoas de decantação da Usina Termelétrica Jorge
Lacerda. As fotos (Figuras 14 e 15) demonstram a necessidade de moagem prévia para a
incorporação na massa cerâmica.
•
36
Figura 14 - Cinza pesada de carvão mineral retida na malha 8 mesh.
Figura 15 - Cinza pesada passante na malha 8 proveniente da lagoa de contenção.
5.2.1 Análise Mineralógica da Cinza Pesada de Carvão Mineral
A Figura 16 apresenta o difratograma de Raios X da cinza pesada de carvão mineral. As
fases cristalinas presentes foram indentificadas utilizando o banco de dado ICSD (ICSD, 2013).
A análise do difratograma mostra que a cinza pesada é formada pelas fases cristalinas descritas
na Tabela 4. As duas primeiras fases são majoritárias e as demais são minoritárias.
A identificação dos picos foi feita por meio do software Philips High Score, com base
no ICSD (2013).
•
37
Tabela 4 - Fases cristalinas da cinza pesada de carvão mineral identificadas por meio de
difração de raios X.
No. Ref. JPCDS Nome Composto Fórmula Química
1 01-089-8935 Silicon oxide - $-alpha SiO2
2 01-088-2049 Aluminium silicon oxide -
supercell Al5SiO9.5
3 00-001-1305 Aluminum Oxide Al2O3
4 01-085-0987 Iron(III) oxide Fe2O3
A quantificação relativa das duas fases majoritárias foi feita pelo método de Rietveld, e
os resultados estão apresentados na Figura 17 e Tabelas 5 e 6.
Figura 16 - Difratograma de raios X da cinza de carvão mineral em estudo.
•
38
Figura 17 - Difratograma com fases quantificadas pelo método de Rietveld.
Tabela 5 - Índices estatísiticos obtidos pelo método de Rietveld
Índices estatísiticos obtidos pelo método de Rietveld
R-expected 26,10795
R profile 30,52342
Weighted R profile 41,00517
D-statistics 0,78240
Weighted D-statistics 0,94287
Goodness of Fit 2,46679
•
39
Tabela 6 - Parâmetros refinados pelo Método de Rietveld
Name Value Global Parameters Zero Shift [°2Theta] 0.085505 Wavelength [Å] 1.540.598 Background Polynomial Flat background -7.937.117 Coefficient 1 1.359.944 Coefficient 2 0.047324 Coefficient 3 -0.002978 Coefficient 4 0.000024 Coefficient 5 0.000001 41146-ICSD Al5 Si O9,5 Scale factor 0.000001 Prefered Orientation 1.116.950 B overall 0.033916 Unit Cell a [Å] 5.778.460 b [Å] 30.262.160 c [Å] 7.715.481 alpha [°] 90.000.000 beta [°] 90.000.000 gamma [°] 90.000.000 Profile Parameters U 0.000000 V 0.000000 W 0.023042 Anisotropic Broadening 0.000000 Asymmetry (Rietveld) 0.000000 Peak Shape 1 1.315.994 Peak Shape 2 0.000028 Peak Shape 3 0.000000 89277-ICSD SiO2 Scale factor 0.000304 Prefered Orientation 1.007.129 B overall 2.137.489 Extinction 0.000000 Unit Cell a [Å] 4.931.523 b [Å] 4.931.523 c [Å] 5.417.697 alpha [°] 90.000.000 beta [°] 90.000.000
•
40
gamma [°] 120.000.000 Atomic coordinates Profile Parameters U 0.000000 V 0.046191 W 0.028230 Anisotropic Broadening 0.000000 Asymmetry (Rietveld) 0.000000 Peak Shape 1 0.718381 Peak Shape 2 0.000000 Peak Shape 3 0.000000
A cristalinidade da amostra, 52% de fase amorfa, foi calculada pelo método da integral, e está
apresentada na figura 18.
Figura 18. Difratograma com cristalinidade da amostra.
•
41
5.2.2 Curva de Distribuição de Tamanho de Partícula da Cinza
A Tabela 7 apresenta a distribuição do tamanho de partícula da cinza pesada.
Tabela 7 - Distribuição de tamanho de partícula da cinza pesada.
Malha (mesh #) Percentual (%)
8 4,57
20 18,31
48 53,86
60 3,60
100 4,06
140 4,61
200 2,91
270 1,18
325 1,05
Fundo 5,84
Com os resultados expressos na Tabela 7 foi gerado gráfico explicitado na Figura 18.
8 # 20 # 48 # 60 # 100 # 140 # 200 270 # 325 # Fundo(%) 4,57 18,31 53,86 3,6 4,06 4,61 2,91 1,18 1,05 5,84
0
10
20
30
40
50
60
Pe
rcen
tual
ret
ido
(%
)
Figura 19 - Distribuição de tamanho de partícula da cinza pesada.
•
42
5.3 Estudo de Formulações dos Materiais Cerâmicos com Adição de Cinzas Pesadas de
Carvão Mineral
O projeto em andamento está subdividido em dois grupos de pesquisa:
a) Grupo de Materiais Cerâmicos
O presente grupo tem o objetivo fundamental de desenvolver peças cerâmicas para
serem produzidas em escala piloto na planta a ser implantada na Usina Termelétrica Jorge
Lacera – SC pela rota extrusão.
O grupo de materiais cerâmicos está especificando e projetando uma unidade piloto para
a produção de blocos cerâmicos com características especiais para uso em pavimentação de
áreas públicas, denominados de ADOQUINS. O ADOQUIN é conhecido como paver
intertravado ou bloqueto cerâmico, muito utilizado em países da Europa e da América Latina
com tradição cerâmica. Paralelo aos testes pilotos, os estudos serão avaliados virtualmente em
softwares 3D e prototipados para avaliações formais. Durante o decorrer do projeto, serão
descobertos os benefícios do ADOQUIN comparado ao paver de cimento, largamente utilizado
no Brasil. Ainda não se sabe qual será mais caro, mas na Espanha o ADOQUIN cerâmico tem
maior valor do que o paver cimentício e mesmo assim seu uso é defendido em função da maior
durabilidade da matéria prima, beleza e estética.
A unidade de produtos cerâmicos deverá conter os seguintes equipamentos:
a) Moinho de bolas para moagem da cinza pesada;
b) Misturador da cinza pesada com argilas do mercado da região de Tubarão/SC;
c) Laminador da massa cerâmica;
d) Extrusora com diferentes boquilhas para avaliação de formatos das peças cerâmicas;
e) Forno de queima para temperatura de até 1300oC.
Atualmente está sendo realizada a especificação desses equipamentos e realizando
cotações no mercado brasileiro para solicitar autorização da Tractebel para realocação dos
equipamentos previstos anteriormente.
•
43
b) Grupo de Materiais Vítreos para Embalagens
O objetivo do grupo é estruturar uma unidade piloto de fabricação de embalagens de
vidro que utilizam a cinza pesada de carvão mineral como matérias-primas.
Observa-se que é possível fabricar embalagens de vidro na cor marrom, isto é, com a
cinza pesada com elevado teor de ferro e embalagens de coloração esverdeada com baixo teor
de ferro na cinza pesada. Para reduzir o teor de ferro na cinza pesada a equipe do projeto está
realizando testes com desferrizadores magnéticos do LABMAC/UFSC.
Está sendo desenvolvido pela equipe do projeto, um programa para a formulação dos
materiais vítreos com a simulação utilizando diferentes tipos e percentuais de matérias-primas
e cinza pesada (Figura 20).
•
44
Figura 20 – Programa para formulação de materiais vítreos.
Composição: 15.07.2015 Descorante: para 100 kg de areia 1U$= R$
Embalagens utilizando Cinza Pesada Sol Sólida c/Calcita a 5%:20 g deNiO+20gCoO 3,20
ref: 15.07.2015
Peso das Mat Primas:kg 225
%para cálculo a partir Tractebel Peso dos Óxidos : kg 202,1
das Matéria Primas : Fator Gerador Óxidos: 0,898
Óxidos Preço do Vidro R$/kg: 0,216
OXIDOS % em Massa Mol % Peso Específico: 2,541
% em Massa Coef de Dilatação Cúbica: 136,30 (Winkelmann)
SiO2 66,50 68,43 66,55 Coef de Dilatação Linear: 59,08 (Appen)Al2O3 5,63 3,40 6,32 Indice de Refração: 1,533B2O3 7,30 6,41 6,53 Tensão Superficial: 333,69Na2O 3,92 3,80 3,31 Dureza Absoluta: 3,90K2O 2,27 1,44 2,98 Resistência a CompressãoCaO 13,13 14,48 12,92 Resitência a Tração:MgO 1,13 1,65 1,12 Calor Especifico:BaO 0,00 0,35 Condut Térmica a 273_oK:PbO 0,00 0,00 Condut Térmica a 373_oK:C2O3 0,00 0,00 Variação da TemperaturaAs2O3 0,00 0,00 Para Viscosidades:ºC ref ºC f( ref)
TiO2 0,00 0,00 X13=recozimento550 3,0 553
ZnO 0,00 0,00 0,17 X8,6=fim da moldagem 900 -3,3 897
Cr2O3 0,00 0,00 X4=trabalho1250 -24,7 1225
Fe2O3 0,11 0,04 0,1 X3=refino1450 -7,3 1443
ZrO2 0,00 0,00 X4-X8,6 dt ºC -4,0Total 99,99 100,00 100 Fator älcalis: 0,2295Matérias Primas kg R$/kg Fator Silicio: x 1,2657Areia 100 0,1 Moles Teóricos de Silicio: 54,07Hidróxido de Aluminio 0 Moles Prático de Silicio: 68,44
Alcalis Teórico: 27,00Bórax Deca Alcalis Prático: 6,20
Fator Silicio 1/x: 0,7901ÓXIDO DE ZINCO 4,5 Mistura para Fritas-Vidres jul/15Barrilha Densa 1,26 Matéria Prima kg Embalagem tracNitrato de Sódio Areia 44,4 100 38,8Nitrato duplo de Na e K 15 1 Caulim 0 7Feldspato Potássico 13 0,21 Nitrato duplo de 0Calcita 0,14 Sódio e Potássio 6,7 15 2,8Dolomita 9 0,1 Feldpato Potássico 5,8 13 19,4Fluorita 0 Calcita 15 15Silicato de Zircônio 3,50 Dolomita 4 4 4Caulim 0,30 Ulexita 13,8 12 12Feldspato sódico 0,15 Pó Coletor 0 1Óxido de Titanio IV 0,21 Resíduo com 60%Pirita (oxido ferroso) Calcita e 40% Cau- 0ULEXITA 31 1,3 lim => 25,3 57Hexafluorsilicato de Sódio 187 Total 100 225 100Oxido Férrico 0,1 RIP R$/kg Frita R$/kgPó Coletor 15.07.2015 Cinza Pesada 0,15 0,308Criolita 0 0,18 0,317Residuo Ind Papel 57 0,15 0,2 0,322
Total 225
•
45
6 REUNIÕES, PALESTRAS E CURSOS REALIZADOS (INTERNOS E
EXTERNOS)
No terceiro quadrimestre foram realizadas diversas reuniões com a equipe do projeto,
tanto na forma presencial como por meio de videoconferência. Dentre as principais reuniões
destacam-se:
a) Mês de abril de 2015: reuniões com membros da equipe UFSC do projeto para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos.
b) Mês de abril de 2015: reuniões com membros da equipe UNINOVE do projeto para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos.
c) Mês de abril de 2015: reunião com membros da TRACTEBEL, UNINOVE e UFSC
sobre o desligamento de membros da equipe do projeto e os atrasos ocasionados no
desenvolvimento das atividades do projeto.
d) Mês de Maio de 2015: reuniões com membros da equipe UFSC do projeto para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos.
e) Mês de Maio de 2015: reuniões com membros da equipe UNINOVE do projeto para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos.
f) Mês de Junho de 2015: reuniões com membros da equipe UFSC do projeto para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos.
g) Mês de Junho de 2015: reuniões com membros da equipe UNINOVE do projeto para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos e com o departamento financeiro
da instituição, para acompanhamento do fluxo de pagamentos e prestação de contas.
h) Mês de Julho de 2015: reunião com membros da equipe UFSC do projeto, para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos.
•
46
i) Mês de Julho de 2015: reuniões com membros da equipe UNINOVE do projeto para
acompanhamento das atividades realizadas e prazos e com o departamento financeiro
da instituição, para acompanhamento do fluxo de pagamentos e prestação de contas.
7 VIAGENS REALIZADAS
Foram realizadas as seguintes visitas técnicas/viagens no segundo quadrimestre do
projeto:
a) No mês de abril de 2015 houve visita da coordenadora do projeto Cláudia Kniess a
Universidade Federal de Santa Catarina, para a realização de reuniões com a equipe
UFSC do projeto e a equipe da Tractebel Energia.
b) No mês de maio de 2015 houve a visita do prof. Humberto Riella a Uninove para a
realização de reuniões com a equipe UNINOVE do projeto.
c) No mês de junho de 2015 houveram visitas da coordenadora do projeto Cláudia Kniess
a Universidade Federal de Santa Catarina, para a realização de reuniões com a equipe
UFSC do projeto.
d) No mês de junho de 2015 houve a visita do prof. Humberto Riella a Uninove para a
realização de reuniões com a equipe UNINOVE do projeto.
e) No mês de julho de 2015 houve visita da coordenadora do projeto Cláudia Kniess a
Universidade Federal de Santa Catarina, para a realização de reuniões com a equipe
UFSC do projeto.
•
47
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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em: <https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Abalone&oldid=671355017>. Acesso em: 23
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Disponível em: <https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Acrylamide&oldid=671458615>.
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BASTIAN, M. et al. Gephi: an open source software for exploring and manipulating networks.
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48
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_sintering_temperature_on_sludge_ceramsite/links/54e671840cf277664ff598bc.pdf>. Acesso
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XU, H. A Regional University-Industry Cooperation Research Based on Patent Data Analysis.
Asian Social Science, 00004, v. 6, n. 11, 2010.
•
49
APENDICE I - FICHA DE PATENTES DE INTERESSE
USO DE CINZAS PESADAS DE CARVÃO MINERAL NA OBTENÇÃO DE
VIDROS UTILIZANDO CÁLCIO COMO FUNDENTE
METHOD FOR EXTRACTING ALUMINUM OXIDE FROM COAL ASH
Page bookmark CN103936045 (A) - Method for extracting aluminum oxide from coal
ash
Inventor(s): SUN QI; WANG BAODONG; MA TONGSUO +
Applicant(s): SUN QI; WANG BAODONG +
Classification:
- international: C01F7/02; C01F7/44; C03C3/087; C04B7/24
- cooperative:
Application number: CN20141128644 20140401
Priority number(s): CN20141128644 20140401
Abstract
The invention relates to a method of extracting aluminum oxide from coal ash and
particularly relates to an integrated method for extracting aluminum oxide from a large quantity
of coal ash discharged by an industrial solid waste coal-fired power plant and co-producing
ultra clearglass and a calcium magnesium silicate material serving as a fireproof insulating
material. The successfully developed method can thoroughly solve the problem that an ash
storage field of the power plant occupies a large area and coal ash causes pollution, so that the
comprehensive utilization ratio of coal ash is improved. The problem of resource shortage of
bauxite is solved, so that safe supply of aluminum sources is effectively increased. The method
solves the problems that extraction of aluminum from coal ash is high in cost, single type of
product is generated, and secondary pollution is caused. The method solves the problem of rare
raw materials for ultra clear glassproduction, so that the production cost of the ultra clear glass is
greatly lowered.
•
50
FULL-SOLID WASTE HIGH-STRENGTH GLASS CERAMIC AS WELL AS
PREPARATION METHOD AND APPLICATION THEREOF
Page bookmark CN103864306 (A) - Full-solid waste high-strength glass ceramic as well
as preparation method and application thereof
Inventor(s): LIU LIQIANG; ZHANG QUANPENG; LI HANG; NIU WENHE;
XING RUIPING; ZHANG SHENGBIN; NI YUNHAO +
Applicant(s): UNIV SHANDONG JIANZHU +
Classification:
- international: C03C10/00
- cooperative:
Application number: CN2014184270 20140310
Priority number(s): CN2014184270 20140310
The invention provides full-solid waste high-strength glass ceramic as well as a
preparation method and application thereof. The preparation method comprises the following
steps: grinding and drying 30%-60% of pulverized coal ash, 5%-30% of calcium carbide sludge,
0-35% of steel slag, 5%-40% of red mud and 0-40% of black mud which are used as raw
materials until the mass percent of containing water is less than or equal to 10%, and then a
high-temperature melting method is used for preparing the full-solid waste high-
strength glass ceramic. The preparation method has the advantages that the strength of
the glass ceramic is greatly improved, the utilization rate of solid waste is 100%, and the
pollution of the solid waste such as the pulverized coal ash, the calcium carbide sludge, the steel
slag, the red mud and the black mud to environments can be effectively solved. The bending
strength of the full-solid waste high-strength glass ceramic prepared by the method can reach
above 200Mpa; the full-solid waste high-strength glass ceramic can be used for production of
building decoration materials, industrial wear-resistant corrosion-resistant materials and
artware; the full-solid waste high-strength glass ceramic has reliable quality, good texture and
wide market prospect and is high in added value.
•
51
CRYSTALIZED GLASS-CERAMICS USING A COAL BOTTOM ASH AND
PREPARING PROCESS THEREOF
Page bookmark KR20100079652 (A) - CRYSTALIZED GLASS-CERAMICS USING
A COAL BOTTOM ASH AND PREPARING PROCESS THEREOF
Inventor(s): KANG SEUNG GU [KR]; KIM YOO TAEK [KR]; LEE KI GANG
[KR]; KIM JUNG HWAN [KR]; KIM WOO HYOUNG [KR] +
Applicant(s): UNIV KYONGGI IND & ACAD COOP [KR] +
Classification:
- international: C03C3/076; C03C3/087
- cooperative:
Application number: KR20080138189 20081231
Priority number(s): KR20080138189 20081231
Also published as:
KR101068237 (B1)
PURPOSE: A method for manufacturing crystallized glass using coal bottom ash is
provided to have gold color or silver color by effectively using the bottom ash which is
discharged from a heat power plant and to easily manufacture glass-ceramic having uniform
microstructure and excellent physical properties. CONSTITUTION: A method for
manufacturing crystallized glass using bottom ash comprises the following steps: decarbonizing
the bottom ash by heating the bottom ash; adding lithium oxide(Li_2O), calcium oxide(CaO),
and titanium dioxide(TiO_2) to the bottom ash; and obtaining the glass-ceramic through
thermal treatment and crystallization. The additive quantity of the titanium dioxide is 0wt%-
10wt%.
•
52
USO DE CINZAS PESADAS DE CARVÃO MINERAL NA OBTENÇÃO DE VIDROS
UTILIZANDO SÓDIO COMO FUNDENTE
ENVIRONMENT-FRIENDLY GLASS CERAMIC UTILIZING WASTE
MATERIALS
Page bookmark CN104140212 (A) - Environment-friendly glass ceramic utilizing waste
materials
Inventor(s): ZHANG HAOLIANG +
Applicant(s): QINGDAO XIANGHAI ELECTRONIC CO LTD +
Classification:
- international: C03C10/00; C03C6/10
- cooperative:
Application number: CN20141365616 20140730
Priority number(s): CN20141365616 20140730
The invention discloses environment-friendly glass ceramic utilizing waste materials.
The environment friendly glass ceramic utilizing the waste materials is characterized by
comprising, by weight, 25 to 41 parts of pyrophyllite, 30 to 38 parts of sericite, 10 to 45 parts
of sodiumfluosilicate, 3 to 17 parts of chromium hemitrioxide, 1 to 14 parts of kosmochlor, 34
to 59 parts of coal ash, 1 to 36 parts of red mud, 37 to 49 parts of steel slag, 1 to 18 parts of
monoammonium phosphate, 5 to 21 parts of trumpet shell powder, 10 to 30 parts of
hydroxyapatite and 12 to 41 parts of spinel. The environment friendly glass ceramic utilizing
the waste materials has the advantages that the utilization ratio of solid waste is improved,
pollution to the environment by the mentioned solid waste is lowered, consumption of resources
is reduced, and the intensity of the glass ceramic is improved at the same time, the environment
pollution problem is solved, waste materials are changed into things of value, and the benefits
of environment protection and economy are achieved.
•
53
METHOD FOR PREPARING DECORATIVE GLASS FROM LIQUID
INDUSTRIAL WASTE
Page bookmark CN102951843 (A) - Method for preparing decorative glass from liquid
industrial waste
Inventor(s): XU YING; HAN YIHUA; LU XIANG +
Applicant(s): UNIV HEBEI UNITED +
Classification:
- international: C03C6/10
- cooperative:
Application number: CN20121442568 20121030
Priority number(s): CN20121442568 20121030
The invention relates to glass which belongs to inorganic nonmetallic material,
belonging to the field of glass. The decorative glasscontains the following ingredients, in
percentage by weight: 24-33 percent of CaO, 42-56 percent of SiO2, 10-14 percent of Al2O3,
4-8 percent of MgO and 4 percent of (NaO2+K2O), and is prepared by taking melted liquid
furnace slag as base material, iron tailings and coal ash as auxiliary materials
and sodium carbonate as fluxing agent. The preparation process is that liquid blast-furnace slag
is poured on the auxiliary materials and then through the process of heat treatment, the
decorative glass can be directly prepared. The decorative glassprepared through the method has
the physical properties of rupture strength being equal to or greater than 20Mpa, acid resistance
being less than or equal to 1%, alkali resistance being less than or equal to 1% and water
adsorption ratio being less than or equal to 0.1%. The service performance of the
decorative glass prepared through the method is superior to the service performance of similar
products like ordinary ceramic tiles and marbles and can fully satisfy the performance
requirement of general building materials. According to the process system for preparing
decorative glass from liquid blast-furnace slag, a high-temperature drop-bottom heating furnace
is designed. The invention achieves the aim of directly preparing the decorative glass by
pouring high-temperature melted blast-furnace slag on the iron tailings and the coal ash, and
solves the problem of uneven smelting of the decorative glass and the problems of saving
energy and reducing consumption.
•
54
SLAG GLASS CERAMIC PIPE AND PREPARATION METHOD THEREOF
Page bookmark CN102173588 (A) - Slag glass ceramic pipe and preparation method
thereof
Inventor(s): BAOWEI LI; XUEFENG ZHANG; CHAO LI; XIAOWEI LI;
XIAOLIN JIA +
Applicant(s): UNIV INNER MONGOLIA SCI & TECH +
Classification:
- international: C03B32/02; C03C10/10
- cooperative:
Application number: CN2011157464 20110310
Priority number(s): CN2011157464 20110310
Also published as:
CN102173588 (B)
The invention relates to a glass ceramic pipe and a preparation method thereof.
The glass ceramic pipe is prepared from the following raw materials in percentage by weight:
20 to 40 percent of coal ash, 20 to 50 percent of slag obtained by separating Baiyunebo tailings
again, 0 to 40 percent of blast furnace slag or steel slag, 15 to 30 percent of quartz sand, 2 to 5
percent of sodium carbonate, 2 to 7 percent of borax, 0 to 5 percent of dolomite or lime stone,
and 0 to 6 percent of albite or potash feldspar; and the preparation method comprises the
following steps of: measuring the raw materials according to the ratio and then adding into a
ball-milling mixing machine and mixing uniformly and melting the mixture at the temperature
of between 1,350 and 1,450 DEG C; and performing centrifugal casting and molding;;
annealing, coring and crystallizing the molded pipe, and reducing the temperature at a speed of
1 to 5 DEG/min to the temperature of less than 100 DEG C and then discharging. The product
has good performance, the abrasive resistance of the product is three times higher than that of
a glass-ceramic tube, the weight of the product is only one third that of a glass-
ceramic composite tube, the service life of the product is 3 to 5 times that of the glass-
ceramic composite tube, and the cost performance of the product is high. The utilization rate of
industrial waste residue in the raw materials is more than and equal to 70 percent, and the pipe
is energy-saving and environment-friendly, has low production cost, is suitable for large-scale
industrial production and has a wide application range.
•
55
METHOD FOR RECOVERY OF STAINLESS STEEL TAILINGS AND COAL
ASH
Page bookmark CN101838108 (A) - Method for recovery of stainless steel tailings and
coal ash
Inventor(s): YOULIN DENG; JUNHU LI; YONGLIN SHI; WENCHENG YE;
GUILAN YI +
Applicant(s): SHANXI TAIGANG STAINLESS STEEL +
Classification:
- international: C03B25/00; C03B32/02; C03B5/16; C03C10/14; C03C6/10
- cooperative:
Application number: CN20101154436 20100422
Priority number(s): CN20101154436 20100422
Also published as:
CN101838108 (B)
The invention relates to a method for recovery of stainless steel tailings and coal ash,
which comprises the following steps: first, the preparation of a base glass sample: I, mixing:
mixing the following materials to be even; 33-42 stainless steel tailings, 10-23 coal ash, 25-35
quartz sand, 3-6 sodium carbonate and 3-5 barium oxide; II, melting: heating the mixture up to
1,400-1,500 DEG C until the mixture turns to glass metal, and preserving heat for 1.5-3h; III;
pouring and annealing: pouring the glass metal into a stainless steel mould which is preheated
to 600-700 DEG C, annealing for 1-2h under 650-700 DEG C; cooling along with the furnace,
taking the mould out of the furnace and demolding the glass metal to the base glass sample; 2,
nucleation and crystallization: heating the glass sample to 80-1030 DEG C for crystallization
and then cooling the glass sample along with the furnace until the glass sample turns to a
microcrystal glass sample; and 3, processing the microcrystal glass sample to be a finished
product. The method makes use of the stainless steel tailings and the coal ash to produce
microcrystal glass and thereby provides a novel approach for the recovery of stainless steel
tailings.
•
56
CRYSTALIZED GLASS HAVING NEPHELINE AS MAIN CRYSTAL USING
A COAL BOTTOM ASH AND PREPARING PROCESS THEREOF
Page bookmark KR20100079648 (A) - CRYSTALIZED GLASS HAVING
NEPHELINE AS MAIN CRYSTAL USING A COAL BOTTOM ASH AND PREPARING
PROCESS THEREOF
Inventor(s): KANG SEUNG GU [KR]; KIM YOO TAEK [KR]; LEE KI GANG
[KR]; KIM JUNG HWAN [KR]; JANG SEOK JU [KR] +
Applicant(s): UNIV KYONGGI IND & ACAD COOP [KR] +
Classification:
- international: C03C3/00
- cooperative:
Application number: KR20080138184 20081231
Priority number(s): KR20080138184 20081231
Also published as:
KR101061463 (B1)
PURPOSE: A method for manufacturing crystallized glass using coal bottom ash is
provided to make nepheline main crystal phase by controlling the kinds and composition ratio
of additives and to improve micro hardness of the crystallized glass by growing crystals on the
surface and on the inner part of the glass. CONSTITUTION: A method for manufacturing
crystallized glass in which nepheline is main crystal phase using coal bottom ash comprises:
obtaining the bottom ash having a constant particle size using plasticized coal bottom ashas a
base material and sieving the plasticized bottom ash into the constant particle size; polishing
the bottom ash by adding a plasticizer,sodium oxide(Na_2O), lithium oxide(Li_2O), and
titanium dioxide(TiO_2) to the obtains bottom ash; and melting the bottom ash and molding
the bottom ash at a constant temperature lower than a glass transition temperature.
•
57
ANEXO I – PANTENTES “ADOQUIM”
Title Publication
number International classification
Date of application
Adhesive mortar for ceramic tile CN104355577 (A)
C04B28/00 C04B18/12
20141024
Improved low-alkaline ceramic tile adhesive CN104211357 (A) C04B28/06 20140826
Encaustic brick CN104211322 (A)
C04B26/04 C04B14/10 C04B14/36 C04B18/08
20140821
Refractory aggregate of long-life blast-furnace tapping sand hole
CN104150919 (A) C04B35/66 20140721
Light body brick for building and manufacturing method thereof
CN104150815 (A)
C04B28/00 C04B14/18 C04B18/08 C04B18/16 C04B38/02
20140425
PREPARATION METHOD OF ECO-FRIEND CLAY BRICK WITH WASTING VINYL SLUDGE AND ECO-FRIEND CLAY BRICK MADE THEREBY
KR101424990 (B1)
C04B14/10 C04B18/08 C04B18/14
20140526
Interface treating agent for ceramic brick CN104016637 (A) C04B28/04 20140604
Ceramic tile adhesive CN103880344 (A)
C04B28/00 C04B14/06 C04B18/08
20131111
Concrete wallboard CN103848608 (A)
C04B28/06 C04B111/40
20121205
Welding repair material for repairing coking furnace and method for repairing coking furnace
CN103449831 (A)
C04B35/66 F27D1/16
20130829
RAW MIX TO MANUFACTURE FACING ASH-CERAMIC TILES
RU2500649 (C1)
C04B33/135 C04B33/16
20120703
Ceramsite concrete block convenient for wiring CN203334514 (U) E04C1/39 20130228
High-strength light-weight clay brick for lime kiln CN103435363 (A) C04B35/66 20130823
CRUDE MIXTURE FOR MAKING ASH-CERAMIC FACING TILES
RU2495846 (C1) C04B33/135 20120703
MIXTURE FOR MAKING CERAMIC TILE RU2487846 (C1); RU2011150606 (A)
C04B33/00 B82B3/00
20111212
Technical method for producing ceramic brick raw materials by using vertical roller mill used for producing cement raw materials
CN103113088 (B); CN103113088 (A)
C04B33/132 20130228
•
58
Production process of energy-saving and thermal-insulating brick
CN103113051 (A)
C04B28/00 C04B18/30 C04B41/65
20111117
Method for preparing decorative glass from liquid industrial waste
CN102951843 (A) C03C6/10 20121030
Oil shale residue aerated brick and preparation method thereof
CN102875184 (B); CN102875184 (A)
C04B38/02 C04B18/30 C04B28/14
20120825
Boron slag aerated brick and preparation method thereof
CN102875071 (B); CN102875071 (A)
C04B28/00 C04B38/02
20120825
Chromic slag aerated brick and preparation method thereof
CN102875066 (A); CN102875066 (B)
C04B28/00 C04B18/30 C04B38/02
20120825
Attapulgite coal ash ceramicite insulating brick CN102863204 (A)
C04B33/22 C04B33/132
20121027
Polyurethane composite-type waterproof thermal-insulation decorative board, and production method
CN102828594 (A)
E04F13/075 B28B1/00 C04B26/16
20110616
Embedded connection type ridge tile CN202577769 (U) E04D1/30 20120430
Coal ash sintered brick and sintering process CN102718548 (A); CN102718548 (B)
C04B38/02 20120622
Coal ash ceramic brick and manufacturing method thereof
CN102701716 (A); CN102701716 (B)
C04B35/14 B09B3/00 C04B35/622
20120613
RAW MIXTURE FOR MAKING ASH-CERAMIC FACING TILES
RU2411214 (C1) C04B33/135 20091214
RAW MIXTURE FOR ASH-CERAMIC FACING TILE MANUFACTURING
RU2410357 (C1)
C04B33/132 C04B33/135
20091214
CRUDE MIXTURE FOR MAKING ASH-CERAMIC FACING TILES
RU2444497 (C1) C04B33/132 20101013
Facing tile CN201588334 (U)
E04C1/39 E04F13/072 E04F15/022
20091216
RAW MIX FOR FACING ASH-CERAMIC TILE FABRICATION
RU2387620 (C1) C04B33/138 20090416
RAW MIX FOR FACING ASH-CERAMIC TILE FABRICATION
RU2387619 (C1) C04B33/135 20090416
Baking-free bricks and production method thereof CN101761171 (A) E04C1/00 20090417
Lightweight ceramisite concrete external wallboard and preparation method thereof
CN101705733 (A)
E04C2/04 C04B14/02 C04B28/00
20090930
•
59
Lightweight ceramisite concrete external wallboard and preparation method thereof
CN101705732 (A)
E04C2/04 C04B14/02 C04B28/00
20090930
Lightweight ceramisite concrete external wallboard and preparation method thereof
CN101705731 (A)
E04C2/04 C04B14/02 C04B28/00
20090930
RAW MIXTURE FOR MAKING FACING SLAG-CERAMIC TILES
RU2371418 (C1) C04B33/132 20080507
RAW MIXTURE FOR MANUFACTURING FINISH ASH CERAMIC TILE
RU2369578 (C1) C04B33/132 20080507
METHOD FOR PRODUCING WATER-RETENTIVE BLOCK
JP2008247728 (A); JP4962915 (B2)
C04B28/02 B09B3/00 B28B3/20 C02F11/00 C04B7/02 C04B7/04 C04B18/06 C04B18/10 C04B18/14 C04B18/16 C04B18/30 E01C5/06 E01C11/24
20071211
CERAMIC FIRED BODY AND ITS MANUFACTURING METHOD
JP4998694 (B2); JP2008127259 (A)
C04B33/13 B09B3/00 C01B39/22 C04B33/02 C04B33/132 C04B33/135
20061122
METHOD OF PRODUCING ARTIFICIAL CLAY FOR ROOF TILE
JP2007197295 (A)
C04B33/135 B28C1/16 C01B33/40
20060306
TILE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP2001181019 (A); JP3392089 (B2)
B09B5/00 C02F11/00 C04B33/13 C04B33/132 E04F13/14 C04B33/13 B09B5/00 E04F13/14
19991227
PRODUCTION OF WATER-PERMEABLE PAVEMENT MATERIAL
JPH07315951 (A); JP3109382 (B2)
C04B38/00 C04B30/00 C04B33/13 C04B33/135 C04B38/00 C04B33/13
19940523
Ceramic product and method of making the same GB653070 (A) C04B33/02 19480401
Process for producing coarse-ceramic mouldings DE3403943 (A1)
C04B32/00 C04B38/08
19840204
•
60
C04B18/06 C04B38/00
Polyphenyl granule heat-preservation thermal insulating slurry containing rear-earth catalyst
CN101200366 (A)
C04B28/18 C04B16/06 C04B16/08 C04B18/08 C04B22/06 C04B22/14 C04B24/38
20071229
Ceramic wall floor tile CN101164962 (A)
C04B35/00 C04B33/13 C04B35/14
20061017
Shale insulated ceramic surface tile production process
CN1800082 (A)
C04B33/13 C04B33/02 C04B33/34
20050107
Light energy-saving thermal preservation building material and it procucing method
CN1724444 (A)
C04B18/16 C04B14/04 C04B18/08 C04B18/10
20050615
Toughened ceramic tile and preparation technology thereof
CN1229068 (A)
C04B28/32 C04B35/82
19980317
Foaming plastic ceramic coals ash cement light wall material
CN1109451 (A)
C04B16/04 C04B18/06 C04B28/02 C04B28/02 C04B16/04 C04B18/06
19940329
Method for manufacturing ceramic facing bricks using powdered coal ash
CN1070177 (A)
C04B33/16 C04B33/16
19910902
FORMULATION OF YELLOW OR RED SOIL AND PULVERIZED COAL ASH BRICK
CN1065650 (A); CN1042829 (C)
C04B18/08 C04B33/13 C04B33/13
19910929
MANUFACTURING METHOD OF GLAZED CEMENT PRODUCT
CN1061211 (A)
C04B41/68 C04B41/68
19901108
Duplexing airflow separator sets CN2704425 (Y)
B07B7/00 B07B7/01 B07B7/00 B07B7/01
20030508
High-strength ceramic-like light powdered coal ash tile
CN1316397 (A)
C04B14/42 C04B18/08 C04B18/24 C04B28/32 C04B18/08 C04B14/42 C04B18/24 C04B28/32
20010421
