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Título: Estudo de compósitos de resíduos de minério de manganês obtidos por sinterização ao ar natural.
Autor(es): Ribeiro, Affonso Henrique Alves
Orientador(es): Lima, Margarida Márcia Fernandes
Membros da banca: Lima, Margarida Márcia Fernandes
Queiroz, Rhelman Rossano Urzêdo
Teles, Vinícius Carvalho
Souza, Henor Artur de
Palavras-chave: Compósitos - materiais
Alumínio
Sinterização
Minérios de manganês
Recuperação de resíduos
Minas e mineração
Data do documento: 2021
Referência: RIBEIRO, Affonso Henrique Alves. Estudo de compósitos de resíduos de minério de manganês obtidos por sinterização ao ar natural. 2021. 74 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Resumo: O Brasil é um país reconhecidamente rico em recursos naturais, tanto sobre o solo, em termos de biodiversidade, quanto abaixo dele, em recursos hídricos e minerais. Empresas que atuam no setor de mineração estão presentes por todo o território nacional, gerando uma quantidade enorme de resíduos de pouco ou nenhum valor agregado, que são depositados em barragens. O presente trabalho busca estudar uma forma de destinar resíduos para uma aplicação sustentável e mais segura, utilizando-os no desenvolvimento de materiais compósitos com matriz de alumínio reforçados com partículas dispersas em proporções mássicas de 5, 10 e 15% de resíduos de minério de manganês provenientes de Morro da Mina, em Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais. Os pós foram homogeneizados manualmente em gral de ágata, por 60min e, posteriormente, fez-se a compactação da mistura com pressão de compactação de 173,48MPa. As amostras compactadas foram sinterizadas ao ar natural, nas temperaturas de 550ºC e 600ºC, com taxa de aquecimento de 5ºC/min, permanecendo nos respectivos patamares por 2h. Os compósitos sinterizados foram caracterizados por perda de massa, densidade geométrica, difração de raios X, área superficial BET, MO, MEV/EDS, análise de imagem e ensaios de compressão. A resistência mecânica de todos os compósitos foi superior à do alumínio puro. Todas as amostras, tanto as de alumínio puro quanto as reforçadas com finos de minério de manganês, apresentaram ganho de massa e de volume após a sinterização. Os maiores valores de resistência mecânica foram observados nas amostras com 10% de reforço de resíduos de minério de manganês. Observou-se uma redução nos valores de densidade geométrica das amostras sinterizadas, quando comparadas às amostras a verde. As amostras mais densas foram aquelas contendo 10% de finos, seguidas pelas amostras com 15% de finos. Como observado em outros compósitos com matriz de alumínio reforçados com partículas cerâmicas, as amostras que continham maior proporção de reforço apresentaram maior porosidade, além de uma pior interface matriz/reforço. A porosidade das amostras aumentou continuamente com a porcentagem de reforço, chegando ao pico com 15% de finos sinterizadas a 600ºC. Comparando com as amostras de alumínio puro, os maiores aumentos nos valores de limite de escoamento foram observados nas amostras contendo 10% de finos de minério de manganês, sendo 121,8% para a sinterização a 550ºC e 116,9% quando sinterizadas a 600ºC.
Resumo em outra língua: Brazil is a country known to be rich in natural resources, as on the ground, in terms of biodiversity, as below it, in water and mineral resources. Mining industries are present throughout the country, generating an enormous amount of tailings with little or no commercial value, which is deposited in tailings dams. The present work aims to study a way to dispose of these tailings for a sustainable and safer application, using them in the manufacture of composite materials with aluminum matrix reinforced with dispersed particles, in mass proportions of 5, 10 and 15% of tailings from manganese ore. The tailings are from Morro da Mina, in Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais. The powders were manually homogenized in an agate mortar for 60min and, later, the mixture was compacted with a compaction pressure of 173.48MPa. The compacted samples were sintered in natural air, at temperatures of 550ºC and 600ºC, with a heating rate of 5ºC/min, remaining at each temperature levels for 2h. The sintered composites were characterized by mass loss, geometric density, X-ray diffraction, BET surface area, OM, SEM/EDS, image analysis and compression tests. The mechanical strength of all composites was superior to that of pure aluminum. All samples gained mass and volume after sintering. The highest values of mechanical strength were observed in samples with 10% reinforcement of manganese ore tailings. The values of the geometric density from sintered samples were lower than the green ones. The values of density of the samples containing 10% tailings were the highest, followed by samples with 15%. Samples containing more quantity of reinforcement presented more porosity, in addition a worse matrix/reinforcement interface. The samples porosity increased continuously with the percentage of reinforcement, reaching the highest values in the samples containing 15% of tailings sintered at 600ºC. The greatest values of yielding strength were observed in the samples containing 10% manganese ore tailings, values of 121.8% for sintering at 550ºC and 116.9% when sintering at 600ºC, comparing with pure aluminum.
URI: http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/3410
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