Neste trabalho pretendeu-se desenvolver uma metodologia para a reciclagem de cinzas volantes com o intuito de reduzir o impacto ambiental causado pelos aterros destes subprodutos industriais. O objectivo final deste trabalho foi a preparação e caracterização de vidros cerâmicos derivados de cinzas volantes para utilização como materiais de revestimento. Foram utilizadas cinzas volantes de carvão provenientes da central térmica da Tapada do Outeiro, no norte de Portugal, já extinta. Numa fase introdutória as cinzas volantes, bem como as matérias-primas baratas utilizadas na indústria vidreira (soda Solvay e calcite) e adicionadas às cinzas volantes para a sua vitrificação, foram caracterizados sob o ponto de vista químico e físico. No processo de vitrificação das cinzas, as condições de fusão foram optimizadas de forma a utilizar o maior peso destes resíduos nas cargas e obter materiais amorfos trabalháveis. Foram definidos vários esquemas de tratamento térmico com o intuito de promover a cristalização controlada dos vidros obtidos e seleccionar os programas de ceramização mais eficazes. Este processo foi monitorizado através de análise térmica diferencial, difracção de raios-X e observações microestruturais. Os vidros cerâmicos com microestruturas finas e homogéneas e, sem poros e fissuras, foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas, químicas e térmicas. Os resultados mostraram que os vidros cerâmicos caracterizados apresentam propriedades melhoradas relativamente ao vidro base e podem ser utilizados como materiais estruturais, em revestimento para paredes e pavimento.

In this work it was aimed to develop a methodology for the recycling of flyashes, hoping to contribute for the minimization of the environmental impact caused by the landfill disposal of these industrial sub-product. The final goal of this work was the preparation and characterization of fly-ashbased glass-ceramics for application as cladding materials. Coal fly ashes produced by the extinguished power plant at Tapada do Outeiro, in the north of Portugal, were used in this work. These fly-ashes, as well as cheap raw materials from the glass industry, added to the batches as fluxing sources (soda Solvay and limestone), were firstly submitted to chemical and physical characterization. In the vitrification process, the melting conditions were optimised with the criterion of producing workable amorphous materials by using the maximum amount of fly ashes in the batches. Several thermal treatment schemes were defined to promote the controlled crystallization of the obtained glasses and to select the most effective ceramization programs. Differential thermal analysis, X-ray diffraction and microstrutural observations were used to monitorize this procedure. The obtained glass-ceramics with homogeneous and fine-grained microstructures and without pores and cracks were characterized in terms of mechanical, chemical and thermal properties. The results showed that some of these glass-ceramics exhibit improved properties compared with the respective parent glass and can be used as structural materials, namely as cladding materials for walls and floors.

Mestrado em Ciência e Engenharia dos Materiais