Engenharia de Materiais (Belo Horizonte - Nova Suiça)

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Análise comparativa dos métodos de granulometria úmida e a vácuo para produtos que contenham cerâmicas ultrafinas
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-16) Costa, Francisco Martins Matos; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; http://lattes.cnpq.br/1370339504435258; http://lattes.cnpq.br/9259124296736461; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Palhares, Luciana Boaventura; Lopes, Rafael Vasconcelos Silva
A granulometria é uma propriedade fundamental para o desempenho de massas refratárias, influenciando diretamente características como empacotamento de partículas, escoamento e aplicação do material. Este trabalho teve como objetivo comparar os métodos de peneiramento por via úmida e por via a vácuo na caracterização granulométrica de quatro massas refratárias contendo frações ultrafinas. Foram analisados quatro produtos distintos, em triplicata, por meio de um planejamento experimental aleatorizado baseado em Design of Experiments (DoE), totalizando 24 ensaios granulométricos. Complementarmente, realizaram-se análises químicas por fluorescência de raios X (FRX) e ensaios de fluidez. Os resultados demonstraram que ambos os métodos foram capazes de diferenciar as distribuições granulométricas dos materiais avaliados. Na peneira de 0,075 mm, os percentuais passantes variaram de 38,01% a 49,80% no peneiramento por via úmida e de 32,21% a 42,22% no peneiramento a vácuo, evidenciando maior dispersão de aglomerados pelo método úmido. A análise química identificou diferenças composicionais entre os materiais avaliados, as quais foram consideradas na interpretação dos resultados granulométricos e dos fenômenos observados durante os ensaios. Os ensaios de fluidez forneceram informações complementares sobre o comportamento dos materiais e possibilitaram a comparação entre suas características granulométricas e seu desempenho em aplicação. Embora o peneiramento por via úmida tenha apresentado maiores percentuais passantes, o método a vácuo demonstrou maior repetibilidade experimental e menor dispersão dos resultados. Dessa forma, conclui-se que o peneiramento a vácuo mostrou-se uma alternativa mais adequada para o controle de qualidade de materiais refratários contendo frações ultrafinas, em função da maior estabilidade e consistência dos resultados obtidos.
Concentração de sílica a partir de resíduo arenoso de minério de ferro por lixiviação ácida: avaliação dos parâmetros de processo e do efeito da calcinação
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-15) Freitas, Eyshila Samara Andrade; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; http://lattes.cnpq.br/1370339504435258; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Nascimento, Mayra Aparecida; Xavier, Rômulo Pereira
O minério de ferro é um dos principais recursos minerais do Brasil, e seu beneficiamento gera expressivos volumes de resíduos arenosos ricos em sílica, cujo reaproveitamento representa uma alternativa sustentável alinhada aos princípios da economia circular. Este trabalho avaliou a purificação de sílica a partir do resíduo arenoso do Complexo Metamórfico Bação por meio de lixiviação ácida, investigando a influência do tipo de agente lixiviante, do tempo de reação e da calcinação prévia a 800 °C sobre a eficiência de remoção de impurezas. A caracterização do resíduo por fluorescência e difração de raios X revelou uma matriz predominantemente quartzosa contendo impurezas associadas à hematita e à microclina. Na lixiviação com ácido nítrico (HNO₃), o tempo de 60 minutos apresentou o melhor desempenho, promovendo reduções de 58,7% de Fe₂O₃, 22,8% de Al₂O₃ e 18,9% de K₂O. Para a mistura ácida composta por HCl, H₂SO₄ e HNO₃, o tempo de 30 minutos apresentou o melhor desempenho, alcançando remoção de 58,7% de Fe₂O₃, porém com menor eficiência na remoção das demais impurezas quando comparado ao sistema nítrico. O pré-tratamento térmico a 800 °C mostrou-se prejudicial em ambos os sistemas, reduzindo a remoção de Fe₂O₃ de 58,7% para 28,1% no sistema nítrico e de 58,7% para 3,8% na mistura ácida, este último resultado atribuído à formação de gel de sílica passivante induzido pelo H₂SO₄. Ademais, avaliou-se o efeito da calcinação a 1200 °C sobre o produto da lixiviação, verificando-se que o tratamento térmico promoveu desidroxilação superficial, reorganização estrutural e redução expressiva da área superficial específica, resultando em material de maior estabilidade química e térmica. Concluise que a lixiviação direta por 60 minutos com HNO₃, sem pré-tratamento térmico, constitui a rota mais eficiente para o enriquecimento de sílica a partir do resíduo arenoso de minério de ferro, por promover remoção mais equilibrada das impurezas e utilizar um sistema lixiviante menos agressivo que a mistura ácida.
Estudo da reutilização de poeira de aciaria elétrica para produção de adoquim
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-17) Costa, Rafael Pereira; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; http://lattes.cnpq.br/1370339504435258; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Lamoglia, Marcela Silva; Leal, Rafael Elias Gomes
O presente trabalho aborda o reaproveitamento de resíduos industriais, focando na incorporação do pó de balão, oriundo de Fornos Elétricos a Arco (FEA), na fabricação de adoquins cerâmicos. O objetivo principal foi avaliar a viabilidade técnica dessa adição em matrizes de argila Terracota e Branca. Para isso, foram preparadas sete amostras para cada condição de substituição da argila pelo pó de balão. As formulações contemplaram desde a matriz pura (100% argila) até diferentes proporções de mistura, como 25% argila branca ou terracota e 75% pó de balão, além de combinações intermediárias. Cada conjunto de amostras foi submetido aos mesmos processos de conformação e sinterização à 1100 °C, garantindo a comparabilidade dos resultados. A caracterização dos corpos de prova envolveu análises físicas (absorção de água, porosidade aparente e densidade aparente) e avaliações mecânicas por meio do ensaio de resistência à flexão. Os resultados revelaram que a adição de pó de balão em teores iguais ou superiores a 50% é inviável, ocasionando fraturas, colapso estrutural e intensa vitrificação das peças durante a queima, devido à forte ação fundente do resíduo e à geração de gases internos. Por outro lado, concentrações menores apresentaram comportamento estável para o produto. O desempenho mecânico mais viável foi obtido na formulação composta por 90% de argila Branca e 10% de pó de balão, alcançando uma resistência à flexão de 8,3 MPa, valor de estabilidade muito próximo ao da sua matriz pura (8,7 MPa). Conclui-se que a incorporação do resíduo siderúrgico em baixas proporções podem ser tecnicamente aplicável para a produção de pavimentos cerâmicos. Essa alternativa pode promover uma destinação ambientalmente adequada para o pó de balão, reduzindo o passivo em aterros e alinhando-se aos princípios da economia circular no setor industrial.
Influência da adição de carbeto de silício (SiC) nas propriedades mecânicas de porcelanatos cerâmicos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-15) Castro, Amanda Cristina Lopes de; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Xavier, Rômulo Pereira; http://lattes.cnpq.br/1370339504435258; http://lattes.cnpq.br/7269465929722110; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Xavier, Rômulo Pereira; Santos, Carlos Eduardo dos; Lopes, Rafael Vasconcelos Silva
O Brasil ocupa uma posição de destaque no mercado mundial de revestimentos cerâmicos, sendo o porcelanato um dos materiais mais valorizados devido à sua baixa absorção de água e elevada resistência mecânica. Porém, a busca por melhorias nas propriedades funcionais tem levado à incorporação de reforços cerâmicos de alto desempenho. Este trabalho teve como objetivo investigar a influência da adição de Carbeto de Silício (SiC) nas propriedades mecânicas de porcelanatos cerâmicos. A metodologia consistiu na preparação de cinco formulações com diferentes teores de SiC (0%, 1%, 2%, 5% e 10% em massa), que foram conformadas por prensagem uniaxial e sinterizadas a 1200 °C. As matérias-primas e os corpos de prova foram caracterizados por granulometria a laser, Fluorescência de Raios X (FRX), Difração de Raios X (DRX) e ensaios físicos de absorção de água, porosidade e densidade aparente, além de ensaios de resistência à flexão em três pontos e desgaste po abrasão (Roda de Borracha). Os resultados da análise granulométrica revelaram uma discrepância entre a matriz (diâmetro médio de 13,34 µm) e o aditivo de SiC, que apresentou partículas mais grosseiras (diâmetro médio de 65,65 µm), fator que dificultou o empacotamento eficiente e elevou a porosidade nas composições com maiores teores de reforço. A amostra de referência CP1 (0% SiC) apresentou o melhor desempenho mecânico, com resistência à flexão de 54,57 MPa, valor significativamente acima do mínimo normativo de 35 MPa para porcelanatos, e com a menor perda de massa no ensaio de desgaste abrasivo (0,054%), reflexo de sua microestrutura densa e elevado grau de vitrificação. Entre as composições com adição de SiC, a formulação CP5 (10% em massa) exibiu tendência de recuperação da resistência à flexão (33,65 MPa) e a formulação CP4 (5% em massa) registrou a menor perda relativa de massa ao desgaste entre os compósitos (0,123%), indicando que em teores mais elevados as partículas de SiC passam a contribuir mais efetivamente como fase dispersa de alta dureza.
Influência do teor de ativador alcalino no desempenho de sistemas álcali-ativados binário e ternário contendo escória de altoforno, argila calcinada e calcário
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-16) Veiga, João Pedro de Araújo; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; http://lattes.cnpq.br/1370339504435258; http://lattes.cnpq.br/7218189092107364; Paiva, Paulo Renato Perdigão de; Palhares, Luciana Boaventura; Lopes, Rafael Vasconcelos Silva
Os cimentos álcali-ativados destacam-se como uma alternativa promissora aos ligantes convencionais devido ao seu potencial de redução das emissões de dióxido de carbono associadas à produção de cimento Portland. O presente trabalho avaliou a influência do teor de ativador alcalino no desempenho de sistemas álcali-ativados binários e ternários contendo escória granulada de alto-forno, argila calcinada e calcário. Foram estudadas formulações binárias compostas por escória e argila calcinada e formulações ternárias contendo escória, argila calcinada e calcário, variando-se o teor de ativador alcalino entre 15% e 20% em massa. Como referência, utilizou-se um sistema composto exclusivamente por escória ativada. As matérias-primas foram caracterizadas por diferentes técnicas de análise física e química, incluindo fluorescência de raios X (FRX), perda ao fogo, picnometria a gás, granulometria por difração a laser, área superficial específica pelo método de Blaine, índice de finura e ensaio de solubilidade. Enquanto o comportamento das misturas foi avaliado por meio dos ensaios de mini-slump, calorimetria isotérmica e resistência à compressão aos 1, 3, 7 e 28 dias. Os resultados mostraram que a incorporação de argila calcinada reduziu a trabalhabilidade das misturas e alterou significativamente a cinética de reação, diminuindo o calor total liberado, enquanto a adição de calcário contribuiu para melhorar a fluidez do sistema e reduzir o fluxo de calor. A resistência à compressão apresentou forte dependência da alcalinidade do sistema. Nos sistemas binários, observou-se aumento contínuo da resistência com o incremento do teor de ativador, alcançando 60,1 MPa aos 28 dias e superando o desempenho da formulação de referência. Nos sistemas ternários, foi identificado um teor ótimo de ativação de 19,12%, associado a uma resistência máxima estimada de 58,26 MPa. Os resultados demonstram o potencial dos sistemas estudados para o desenvolvimento de ligantes cimentícios de baixo carbono, evidenciando a importância da dosagem do ativador alcalino no controle das propriedades reológicas, cinéticas e mecânicas desses materiais.

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