Atividade 02 - Materiais Refratarios feito

Prévia do material em texto

2° LISTA DE EXERCÍCIOS - AVALIATIVA – MATERIAIS REFRATÁRIOS 
 
Vinicius Colares Candido 
 
 
 
1) Explique as propriedades dos seguintes refratários: 
 
a. Alumina. – Obtida através da bauxita em forma de óxido, possuem 5 grandes grupos de acordo com a 
sua concentração que são: Alta alumina possuí teor de Al2O3 > 85%, Aluminoso – Teor de Al2O3 entre 
50- 85%, Sílico-aluminoso com o teor de Al2O3 entre 15-50%, Semisílica 70-90% de SiO2 e silica com o 
tero de SiO2 > 93% e são utilizadas em diversos produtos e na fabricação de refratários, na prática é 
comercialmente dividida entre alumina eletrofundida [branca (obtida por fusão de alumina calcinada 
em temperatura maior que 2040 graus em forno eletrico a arco) ou cinza (obtida através da fusão da 
bauxita calcinada)], Alumina Tabular (derivada do hidroxido de alumínio Al(OH)3 que por sua vez é 
derivado da bauxita, isso pelo processo BAYER e pode passar por sinterização e moagem) e a Alumina 
Calcinada (Obtida TAMBÉM através da bauxita pelo processo BAYER). 
 
b. Carbono. Na forma de grafita, é formada por carbono cristalizado e usada principalmente no 
seguimento de refratários na confecção de cadinhos, válvulas, tampões e refratários magnésia-carbono 
e alumina-carbetos de silício carbono, são classificados em três tipos basicamente: Tijolos queimados 
impregnados com piche, Tijolos ligados com carbono (5%), e Tijolos contendo até 30% de carbono. 
Este carbono acaba diminuindo a molhabilidade da escória, o que aumenta a resistência química deles. 
 
 
c. Magnesianos. – Obtido através da Magnesita MgCO3 e o óxido de Mg obtido da água do mar ou 
salmoura pela precipitação do hidróxido de Mg, é importante na siderúrgia na fabricação de refratários 
como o cobre, cal, cimento e vidro. Na industria refratária é usado como sínter ou grãos eletrofundidos, 
e os produtos a base de magnésia em suas diversas formas e composições tem as mais diversas 
aplicações nas industrias citadas anteriormente. Elevada refratariedade, resistência aos ataques de 
escórias básicas, elevada dilatação térmica (baixa resistência ao dano por choque termico), baixa 
refratariedade sob carga, baixa resistência à esfoliação e alto custo são algumas de suas caracteristicas 
 
d. Magnesianos com espinélio. – Obtido através da Magnesita MgCO3, a estrutura do espinélio tem 
dois cátions e um ânion, uma excelente matéria prima para a fabricação de refratários para fornos de 
cimento e ciderurgia, é obtido sinteticamente por sinterização ou por fusão, sendo que os espinélios 
mais ricos são empregados para a fabricação de fornos de cimento e os que são mais aluminosos são 
destindos para os refratários em siderurgia. 
 
 
e. Dolomíticos. É um carbonato duplo de calcio e magnésio utilizadas em massas calcarias na fabricação 
de refratários. Por serem mais magnesianos os dolomitos (19,5 – 21, 7 %. de MgO em peso) e dolomitos 
calciticos (10,8 a 19,5 %. de MgO em peso) são as rochas mais visadas pelas industrias de materiais 
refratários. Existe também uma variação do calcário que leva o nome dolomítico, o calcário dolomítico 
(2,1 -10,8 %. de MgO em peso). Elevada refratariedade, boa resistencia ao choque térmico, resistente 
aos ataques de escórias básicas são algumas de suas caracteristicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) Explique como varia a refratariedade dos refratários de argila. 
Se preferir, utilize a Figura 1. 
 
 
Figura 1 – Diagrama de Fases – SiO2-Al2O3 
 
RESPOSTA: 
 
Para explicar melhor como varia a refratariedade, dividi o diagrama em partes para que assim fique melhor limitar 
o campo da explicação a seguir: 
 
Em vermelho, temos a silica que deve possuir no máximo 7% de alumina e no gráfico podemos ver que diminuiu 
muito o ponto de fusão (em direção ao ponto eutético) conforme vai aumentando o teor de alumina o que por sua 
vez reduz também a refratariedade do material; 
Em preto, temos a semi-silica com os teores de silica entre 70-90% (alumina entre 10-30%),e também de acordo 
com o diagrama podemos notar que conforme vai aumentando a quantidade de alumina, cresce também a 
temperatura de fusão e com isso a refratariedade, e quanto maior a quantidade de alumina neste material maior 
também a quantidade de mulita neste material (o que é bom devido a estabilidade da mulita em temperaturas 
elevadas, alta refratariedade e baixa expansão térmica, como visto durante as aulas); 
Em azul, a classe dos silico-aluminosos com os teores de alumina entre 15-50%, ele engloba a classe anterior porém 
aumenta a refratariede devido essa classe possuir uma maior quantidade de Mulita. É dentro desda classe que 
encontram-se as argilas refratárias, a argila é um material natural de textura terrosa e granulação fina constituída 
essencialmente de argilominerais, sendo que os argilominerais são os minerais caracteristicos das argilas; 
quimicamente são silicato de alumínio hidratado (Al2O3.2SiO2.H2O) ou silicato de magnésio hidratado. 
Em verde, é onde encontra-se a classe dos aluminosos com teores de alumina entre 50-80%, pode-se ver que ele 
contém uma maior quantidade de alumina e engloba os refratários que podem ser considerados 100% mulita (bem 
próximo a isso); 
Em amarelo, estão os refratários de alta alumina, ou seja maiores do que 85%, engloba os refratários de maior 
refratariedade, com um ponto de fusão dos maiores valores, e quanto maior os teores de alumina, vai diminuindo a 
quantidade de mulita e por sua vez cresce também a refratariedade do material. 
 
Vale lembrar de que como existe a presença de pequemas impurezas ao longo do processo de obtenção do material 
refratário o seu potencial de refratariedade pode cair muito variando de acordo com o tipo de impureza e 
quantidade, ex: TiO2 faz com que a temperatura de início da fusão (TIF) caia para 1425 graus e no caso do K2F cair 
até 985 graus. 
 
 
 
 
3) Analise a Figura 2 e explique, de modo mais completo possível, o 
fator limitante dos refratários à base de sílica. 
 
 
Figura 2 – Curva de dilatação térmica da Sílica 
 
 
RESPOSTA: A figura 2 nos mostra a expansão volumétrica das formas cristalinas que possuem Silica em sua 
composição, que como pode ser visto, elas variam muito em função da temperatura e em função da forma da 
estrutura cristalina, e por esse motivo os refratários de silica eles não apresentam estabilidade volumétrica abaixo 
de uma temperatura entre 650-700 graus (aproximadamente na zona em vermelho), e ele também é suscetível ao 
choque térmico abaixo destas mesmas temperaturas, ou seja são indicados apenas quando o material trabalha acima 
destas temperaturas por um longo tempo e consecutivamente são aplicadas em equipamentos com o 
funcionamento contínuo e caso seja necessário realizar o resfriamento o mesmo deve ocorrer de maneira bem lenta 
para evitar tais mudanças estruturais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) Analise a Figura 3 e explique qual o problema que pode ocorrer 
em refratários Sílico-Aluminosos na presença de óxido de cálcio. 
 
 
 
Figura 3 – Diagrama de Fases - SiO2-Al2O3-CaO 
 
 
 
RESPOSTA: Neste diagrama ternario de CaO (Óxido de calcio), Al2O3 (alumina) e 
SiO2 (silica) como visto anteriormente no diagrama binário de alumina-silica 
(figura 1) e em vermelho no diagrama pode-se notar as temperaturas de fusão 
que variam de acordo com a composição do refratário, com a adição do fator CaO 
pode-se notar que em aproximadamente em 20% de CaO (área destacada em 
azul), 15% Alumina e 75% silica a temperatura dentro desta área destacada em 
verde decresce para uma margem entre 1200-1300 graus o que nos da a idéia de 
como a refratariedade pode variar de acordo com a quantidade de CaO, e em 
muitos dos casos diminuir essa propriedade do material.