Propriedades estruturais e elétricas dos carvões minerais brasileiros

• Main Author: Gonzalez Hernandez, Jesus
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: [s.n.] 1980
• Subjects: Carvão - Minas e mineração - Brasil
• Online Access: GONZALEZ HERNANDEZ, Jesus. Propriedades estruturais e elétricas dos carvões minerais brasileiros. 1980. 150f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/277446>. Acesso em: 16 jul. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/277446

Orientador: Carlos Alberto Luengo === Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin === Made available in DSpace on 2018-07-16T09:34:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GonzalezHernandez_Jesus_D.pdf: 5124451 bytes, checksum: 9d2167a062be74969b4cad3994e70697 (MD5) Previous issue date: 1980 === Resumo: A estrutura de carvões minerais brasileiros, naturais e tratados termicamente, foi estudada com as técnicas de difração de raios-X a alto e baixo ângulo. As amostras naturais inicialmente amorfas apresentaram uma evolução até um estado ordenado induzido por tratamentos térmicos a altas temperaturas (de 500 a 3000 ºC). A estrutura das amostras carbonizadas a temperaturas superiores a 2000 ºC é similar àquela que possuem os grafites policristalinos comerciais. A matriz carbonosa dos carvões tratados a várias temperaturas foi parametrizada microscopicamente em termos da teoria desenvolvida por Warren para materiais com estruturas turbostáticas. Os tamanhos de "partícula grafítica" encontrados são da ordem de 50 Þ. O material carbonoso é poroso, com diâmetros de poro da ordem de 10 Þ determinados a partir da aplicação da teoria de Guinier e com áreas superficiais internas da ordem de 100 m2/g derivadas segundo o método sugerido por Porod. Estudos das propriedades de transporte eletrônico realizaram-se em carvões naturais e tratados termicamente até 2000 ºC. A resistividade elétrica a temperatura ambiente dos carvões naturais (1010 W-cm) diminuiu até doze ordens de magnitude quando estas amostras foram carbonizadas a 2000 ºC. Este último fato foi atribuído, de acordo com os resultados das experiências de difração de raios-X a mudanças irreversíveis na estrutura do material. Medidas da resistividade elétrica em função da temperatura (entre 77 e 300 ºK) nos carvões naturais foram interpretadas em termos do modelo sugerido por Mott para a condução eletrônica de materiais que não possuem estrutura cristalina. Carvões tratados termicamente, segundo os estudos de difração, estão constituídos por pequenas partículas com estrutura grafítica isoladas pelos poros. Medidas de resistividade em função da temperatura (entre 77 e 300 ºK) nestas amostras, indicam que o mecanismo de condução para campos elétricos pequenos consiste, primeiramente, na criação de portadores termicamente ativados, envolvendo transferencia de carga entre partículas inicialmente neutras, e, depois, no arrastro dos portadores no campo elétrico aplicado. A transferencia de carga entre partículas vizinhas ocorre por tunelamento. A dependência da resistividade "r" com temperatura "T" observada nas amostras analisadas foi exponencial do tipo lnr ~ A/ÖT onde "A" é uma constante que depende da estrutura da amostra === Abstract: Inspection of X-ray diffraction patterns revealed that the amorphous structure of Brazilian natural coals evolue towards a more ordered state after heat treatment at high temperatures. The structure of samples carbonized in vacuum above 2000 ºC is similar to that of commercial graphite. The microscopic particles with graphitic structure which characterized the carbonaceous matrix of heat treated samples were parametrized in terms of Warren's theory for random layer structures. The pore diameter and Internal Surface Area were used in order to characterize the porosity of natural and heat treated samples, according with Porod's theory. Electronic transport studies were carried out on natural and carbonized coals. The room temperature electrical resistivity of natural coals (~ 1010 W-cm)decreased almost twelve orders of magnitude after heat treated in vacuum at 2000 ºC. This was attributed, as suggested by the X-ray data to irreversibles changes in the coal structure. Resistivity measurements at low temperatures (77 to 300 ºK) in natural coal samples, showed that the temperature dependence of the conductivity at low applied field was of the type predicted by Mott for non-crystalline materials. Heat treated coals, according to our diffraction data are formed by small particles(~ 50 Þ). Resistivity measurements from room temperature down to 77 ºK in these samples indicated that the conduction process at low applied fields is characterized by thermally activated charge carriers involving charge transfer between initially neutral particles and also by the drift velocity of these charges in an applied field. The mechanism of charge transfer between particles is tunneling. The temperature dependence of the electrical resistivity "r" was of the type, lnr ~ A/ÖT where "A" is a constant depending on the structure === Doutorado === Física === Doutor em Ciências