Modelos matemáticos de transferência de calor e massa: extração de metais por membranas poliméricas e sinterização de materiais cerâmicos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: VILHENA, Mailson Batista de
• Outros Autores: https://orcid.org/0000-0003-0747-5845
• Orientador(a): MACÊDO, Emanuel Negrão
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia
• Departamento: Instituto de Tecnologia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Membrana de Inclusão de Polímeros; Resíduo de Bauxita; Agregados Sintéticos; Sinterização; Modelagem e Simulação; Modelo de Transferência de Calor e Massa; Polymer Inclusion Membrane; Bauxite Residue; Synthetic Aggregates; Sintering; Modeling and Simulation; Heat and Mass Transfer Model
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16444

O objetivo geral deste trabalho foi apresentar um estudo matemático da transferência de massa multicomponente em uma célula de extração de íons metálicos através de uma membrana polimérica plana e realizar um estudo experimental e cinético voltado para a produção de agregado sintético a partir de resíduos de bauxita. Na primeira parte do trabalho, desenvolveu-se um modelo de transferência de massa para a recuperação de íons metálicos utilizando membranas poliméricas planas. Diferentemente da maioria dos modelos existentes, que se limitam ao estudo de um único componente e não consideram a seletividade e os efeitos de múltiplos componentes na cinética de reação, propõe-se um modelo capaz de simular a extração simultânea de vários metais. Este modelo é baseado na equação de conservação de massa e foi resolvido utilizando a Abordagem das Equações Integrais Acopladas (CIEA), sendo validado com medições experimentais e simulações anteriores. Na segunda parte, foi realizado um estudo experimental e teórico utilizando um modelo cinético para a produção de agregados graúdos sintéticos a partir de resíduos de bauxita, sílica e argila. O estudo experimental incluiu a produção e caracterização dos agregados em diferentes composições. Para analisar o processo de sinterização de uma pelota em tamanho real, foi construído um pequeno forno elétrico com uma balança acoplada, permitindo o monitoramento das medidas de perda de massa em função da temperatura e do tempo. Além disso, foi realizado um estudo cinético utilizando modelos matemáticos para avaliar as principais reações de estado sólido e suas transformações de fase durante o processo de sinterização, utilizando dados experimentais de análise térmica.