Abstract The incorporation of alternative materials in partial replacement of clinker is studied to reduce the CO2 emissions that occur in the production of Portland cement. The influence of using mesquite ash as an alternative filler in LC3 cement pastes was analyzed. The alkali content of the system was adjusted by washing the ash, thus reducing the potassium content. The filler was replaced at 0, 25%, 50%, 75%, and 100% washed ash, and the same for unwashed ash. Subsulfation was corrected by adding an extra gypsum percentage. Paste performance was assessed by rheology and compressive strength, supported by hydration kinetics and microstructural development. Mesquite ash is a potential alternative filler for application in LC3. Washed ash makes the system purer, contributing to hydration and mechanical performance, however, natural ash also brings promising results.

Resumo A incorporação de materiais alternativos em substituição parcial ao clínquer é estudada afim de diminuir a emissão de CO2 que ocorre na produção do cimento Portland. Analisou-se a influência do uso da cinza de algaroba como fíler alternativo em pastas de cimento LC3. O teor de álcali do sistema foi ajustado lavando a cinza e, assim, reduzindo o teor de potássio. O fíler foi substituído em 0, 25%, 50%, 75% e 100% de cinza lavada e o mesmo para cinza não lavada. A subsulfatação foi corrigida adicionando-se uma porcentagem de gesso extra. O desempenho da pasta foi avaliado pela reologia e resistência à compressão, sustentada pela cinética de hidratação e desenvolvimento microestrutural. A cinza de algaroba é um potencial fíler alternativo para aplicação em LC3. A cinza lavada torna o sistema mais puro, contribuindo na hidratação e desempenho mecânico, entretanto, a cinza natural também traz resultados promissores.

Abstract This study investigated the feasibility of synthesizing sodium silicate from rice husk ash (RHA) and its application to produce geopolymers. Samples were prepared at different SiO2/Al2O3 molar ratios (3.0, 3.5, and 4.0) for both sodium silicates (commercial and from RHA). They were underwater cured at 60 ºC for 1 h and then at room temperature (25 ºC in the air) until the time of the tests (7 and 28 days). The results showed that the compressive strength significantly increased along with the SiO2/Al2O3 ratio for both silicates. Geopolymers produced with sodium silicate from RHA showed higher compressive strengths for most studied samples. The highest compressive strength (6.33±0.23 MPa) was obtained for samples with SiO2/Al2O3 ratio of 4.0 at 7 days, representing a 40% increase in average values compared to commercial sodium silicate under the same conditions. XRD data and FTIR spectrum confirmed that it was possible to synthesize a geopolymer with sodium silicate using RHA.

Resumo O silicato de sódio é a fonte complementar utilizada na reação de geopolimerização. Entretanto, esse reagente é produzido em alta temperatura ou em autoclave a alta pressão, o que gera muito impacto ambiental. Visando a produção de geopolímeros mais ecológicos, produziu-se um silicato de sódio alternativo (ASW) a partir da dissolução da sílica presente na cinza de casca de arroz (CCA). Foram preparados geopolímeros nas razões molares SiO2/Al2O3 de 3,0, 3,5 e 4,0 e com concentrações de NaOH de 8 e 10 M. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de resistência à compressão (7 e 28 dias), FTIR e DRX. O desempenho mecânico dos geopolímeros produzidos com ASW foi semelhante aos produzidos com silicato de sódio comercial. A análise do comportamento mecânico e dos espectros de infravermelho sugeriu que ocorreu maior dissolução da CCA com o aumento da relação molar SiO2/Al2O3 e da concentração do álcali.

Abstract Sodium silicate is a complementary source used in the geopolymerization reaction. However, this reagent is produced at high temperature or in an autoclave at high pressure, which generates a significant environmental impact. Aiming the production of greener geopolymers, an alternative sodium silicate (ASW) from the dissolution of silica present in rice husk ash (RHA) was produced. Geopolymers were prepared at SiO2/Al2O3 molar ratios of 3.0, 3.5, and 4.0, and concentrations of 8 and 10 M NaOH. The specimens were subjected to compressive strength (7 and 28 days), FTIR and XRD tests. The mechanical performance of ASW-produced geopolymers was similar to those made with commercial sodium silicate. Analysis of the mechanical behavior and infrared spectra suggested that there was a greater dissolution of RHA with increasing SiO2/Al2O3 molar ratio and alkali concentration.

Resumo Neste artigo propõe-se a obtenção de cal hidratada a partir da cinza de lenha de algaroba (Prosopis juliflora), biomassa rica em cálcio. Devido à concentração expressiva de potássio na cinza de algaroba, uma etapa de lavagem se fez necessário uma vez que age como um fundente, impedindo a formação de estruturas de óxido de cálcio reativas na temperatura de decomposição do carbonato de cálcio. Assim, o processo de beneficiamento consistiu na coleta, peneiramento em malha ANBT NBR n° 200 (0,074 mm), lavagem em água quente (100 °C) para redução da concentração do potássio, calcinação e hidratação. A cal de cinza de algaroba produzida foi caracterizada pelas seguintes técnicas: análise granulométrica por difração a laser, fluorescência de raios X, difração de raios X e análise termogravimétrica TG/DTG. Após caracterização, os resultados da cal de cinza de algaroba foram comparados com os da cal CHI comercial e a norma ABNT. Os resultados obtidos evidenciaram que a cal de cinza de algaroba produzida apresentou propriedades físico-químicas e mineralógicas correspondentes às da cal comercial e composição química com 78% de hidróxido de cálcio (CaOH2), além de atender às especificações químicas e finura recomendada pela ABNT, sendo classificada assim como uma cal CHI do tipo cálcica.

Abstract In this paper, it is proposed to obtain hydrated lime from the woody ash of algaroba (Prosopis juliflora), rich in calcium. Due to the expressive concentration of potassium in the algaroba ash, a washing step became necessary since it acts as a flux, preventing the formation of reactive calcium oxide structures at the decomposition temperature of the calcium carbonate. Thus, the beneficiation process consisted in the collection, sieving in ANBT NBR mesh n° 200 (0.074 mm), washing in hot water (100 °C) to reduce the concentration of potassium, calcination and hydration. The lime produced from algaroba ash was characterized by the following techniques: granulometry analysis by laser diffraction, X-ray fluorescence, X-ray diffraction and TG/DTG thermogravimetric analysis. After characterizations, the results of the algaroba lime were compared to the commercial CHI lime and the ABNT standard. The results showed that the lime of algaroba had physical-chemical and mineralogical properties corresponding to commercial lime, chemical composition with 78% of calcium hydroxide (CaOH2), and chemical specifications and fineness recommended by the ABNT standard, thus being classified as a CHI lime of the calcitic type.

Oxinitreto de zinco e gálio foi sintetizado por meio da nitretação do ZnGa2O4 obtido pelo método dos precursores poliméricos (PP) e por reação no estado sólido (SSR). Foi estudada a influência do método de síntese do óxido precursor (ZnGa2O4) nas características do composto final ZnGaON. A cristalização do ZnGa2O4 foi observada após tratamento térmico a 1100 °C / 12 h para SSR e a 600 °C / 2 h para PP, sem a presença de fases secundárias em ambos os casos. Estas amostras mostraram diferenças no tamanho de cristalito e na área superficial em virtude do método de síntese empregado. Após a nitretação, em ambos os casos, foi obtida a fase oxinitreto ZnGaON com estrutura wurtzita, similar ao GaN. Entretanto esta fase se forma a temperaturas mais baixas quando PP é usado. A microestrutura e a área de superfície específica das amostras nitretadas foram fortemente influenciadas pelo método de síntese do precursor e pela temperatura de nitretação (42 m²g-1e 5 m²g-1 para óxidos obtidos por PP e SSR e tratados a 700 °C, respectivamente). A análise da composição mostrou uma grande perda de Zn para as amostras derivadas de PP, a qual é favorecida tanto pela temperatura de amonólise quanto pela área de superfície específica do precursor.

Zinc-gallium oxynitride powders (ZnGaON) were synthesized by nitridation of ZnGa2O4 oxide precursor obtained by polymeric precursors (PP) and solid state reaction (SSR) methods and the influence of the synthesis route of ZnGa2O4 on the final compound ZnGaON was investigated. Crystalline single phase ZnGa2O4 was obtained at 1100 ºC / 12 h by SSR and at 600 ºC / 2 h by PP with different grain sizes and specific surface areas according to the synthesis route. After nitridation, ZnGaON oxynitrides with a GaN würtzite-type structure were obtained in both cases, however at lower temperatures for PP samples. The microstructure and the specific surface area were strongly dependent on the oxide synthesis method and on the nitridation temperature (42 m²g-1 and 5 m²g-1 for PP and SSR oxides treated at 700 °C, respectively). The composition analyses showed a strong loss of Zn for the PP samples, favored by the increase of ammonolysis temperature and by the higher specific surface area.

The phase behavior of acidic samples of EDL-MF based on cobalt ferrite nanoparticles with controlled mean sizes was investigated at constant temperature and in absence of magnetic field. By monitoring the nanoparticle charge by pH adjustments, we constructed an experimental pH-dependent phase diagram for all samples that revealed sol, gel thixotropic or coagulated phases in different pH regions. Then, by using an extended DLVO potential we analyzed quantitatively the observed phase diagram in function of pH and nanoparticle mean size.