Efeito da adiçÃo de borra de alumínio em composiçÃo típica de refratário aluminoso



Baixar 52.3 Kb.
Encontro26.03.2018
Tamanho52.3 Kb.


Anais do 44º Congresso Brasileiro de Cerâmica 2490

31 de maio a 4 de junho de 2000 - São Pedro – S.P.


EFEITO DA ADIÇÃO DE BORRA DE ALUMÍNIO EM COMPOSIÇÃO TÍPICA DE REFRATÁRIO ALUMINOSO


Rogério Borrozino e João B. Baldo

Universidade Federal de São Carlos/DEMA

Via Washington Luiz Km 235 – São Carlos – SP – 13565-905

e-mail- baldo@power.ufscar.br


Ref./Área: 44cbc-249/8
RESUMO
Neste trabalho foi investigado o potencial de aplicação de Borra de Alumínio (top dross) como coadjuvante em composição refratária aluminosa. O possível potencial de utilização foi avaliado através de medidas de algumas propriedades termo-mecânicas e físicas. Os resultados indicam que o material é passível de ser utilizado com bom desempenho em composições refratárias aluminosas (50-60% Al2O3).
PALAVRAS CHAVE : Reciclagem – Alumínio – Refratários – borra de Alumínio
INTRODUÇÃO
A Borra de Alumínio, conhecida em Inglês como “ Top Dross Reject”, é um rejeito metalúrgico eliminado em grande quantidade tanto no processamento do Alumínio primário como na reciclagem rotineira de produtos à base deste metal. No Brasil o rejeito é eminentemente proveniente da produção primária, uma vez que a reciclagem de containers e outros artefatos de alumínio ainda é incipiente.

A Borra de Alumínio independente se originada na fusão primária, refusão ou reciclagem do metal, é um material misto constituído pelo metal Alumínio e outros componentes não metálicos (sais, óxidos, nitretos, etc) (1). Tal material não tem ainda uma reutilização rotineira e em escala que impedisse seu acúmulo em aterros de descarte. Recentemente, tem sido enfatizado o dano ambiental especialmente ao solo, que tal descarte promove, o que vem a aumentar a preocupação com relação às elevadas quantidades pré-existentes desse resíduo.

Dentre os componentes da borra que suscitam interesse cerâmico estão o óxido de Alumínio (Al2O3) o que a priori indica uma possível aplicação refratária do material e o próprio metal Alumínio com outras indicações.

No caso específico de uma aplicação refratária, Rundgren(2) e co- autores, investigaram o uso da borra resultante da reciclagem de latas de Alumínio, tendo desenvolvido um refratário rico em fase Espinélio (MgAl2O4) de boas características termo-mecânicas e químicas. O fato do material ter a fase Espinélio é consequência da presença do elemento Magnésio em quantidade apreciável como elemento de liga no material reciclado. Neste ponto deve-se salientar que as características químicas do rejeito proveniente da fusão primária ou refusão são bastante distintas daquele vindo da reciclagem possuindo menor teor de sais e maior teor de Alumínio metálico.

Justus(3) e co-autores, por sua vez investigaram a utilização de Borra de Alumínio primário associada ao CaO, como agente de refino de gusa (dessulfurante) injetado em carro torpedo.

Neste trabalho é apresentado um estudo inicial da utilização da borra de Alumínio primário, como coadjuvante refratário numa composição típica de um refratário silico-aluminoso.

MATERIAIS E MÉTODOS
A Borra de Alumínio utilizada é proveniente do “top dros”da produção de Alumínio primário, apresentando granulometria inferior a 2mm.

O aproveitamento da Borra, In natura e após lavagem e calcinação, ocorreu em composição de tijolo refratário típicamente aluminoso (55% Al2O3). A lavagem do pó foi feita apenas com água e a calcinação ocorreu à 800oC por 2 horas.

Tanto In Natura como após lavagem e calcinação, a Borra de Alumínio foi aplicada como material coadjuvante nas composições de tijolos refratários, substituindo agregados em faixa granulométrica similar, em porcentagens variando de 5% a 20% em peso.

As misturas refratárias, com aproximadamente 1,5kg, foram prensadas na forma de placas 15x17x2.5cm, sob pressão de 150 kgf/cm2, sendo a seguir secas a 110C e sinterizadas à 1400oC por um período de 2 horas.

As placas refratárias foram cortadas em disco diamantado em seis barras de 2.5x2.5x15cm, das quais quatro sofreram ensaio de Resistência ao Dano por Choque Térmico à 600 e 900oC, medindo-se a resistência à flexão após choque. Densidade e Porosidade Aparentes foram medidas utilizando o método de imersão em água. A Resistência à Flexão em tres pontos foi medida na temperatura ambiente, utilizando 6 barras de cada uma das diversas composições..

RESULTADOS E DISCUSSÕES



Variação Dimensional Linear

A variação dimensional linear das diferentes composições utilizadas neste estudo é mostrada na Tabela 1. O tijolo padrão, que não contém borra de alumínio em sua composição, apresenta retração linear de queima, enquanto que as variações dimensionais lineares de queima para composições contendo borra de alumínio são expansivas, aumentando com o aumento da porcentagem de borra de alumínio na composição, tanto para a borra In natura como para borra lavada e calcinada. Os resultados mostram que a variação dimensional linear é diferente para as duas condições de utilização da borra de alumínio, havendo uma menor expansão para o caso da borra lavada e calcinada.




Tabela 1: Variação Dimensional Linear de Tijolos Refratários Típicos Aluminosos com e sem Borra de Alumínio em diferentes composições após sinterização à 1400oC/2h.


Condições da Borra de Alumínio

Composição

(% Borra de Al)



Variação Linear

(%)


-

Padrão

-0,16

In Natura



5

0,38

10

0,61

15

0,93

20

1,34

Lavada e


Calcinada

5

0,29

10

0,64

15

0,67

20

0,70
Densidade e Porosidade Aparentes e Resistência à Flexão antes e Após Choque térmico

Corpos de prova na forma de barras obtidos da divisão das placas refratárias, foram submetidos à um ciclo de choque térmico nas temperaturas de 600 e 900C. Isto é, o forno já se encontrava na temperatura desejada quando as amostras secas e na temperatura ambiente, eram introduzidas e mantidas por 30 minutos para estabilização da temperatura, sendo imediatamente retiradas e mergulhadas em água corrente a 23C. Após cada nível de choque térmico as amostras foram secas a 110C e ensaiadas em flexão a três pontos, avaliando-se assim suas resistências mecânicas residuais. A Figura 1 mostra a variação de resistência mecânica em função do nível de choque térmico apenas para a borra in natura, plotando-se também os valores encontrados em amostras que não foram submetidas à variação de temperatura. Isto dá uma idéia comparativa da resistência ao dano por choque térmico entre as diversas composições. Os resultados de choque térmico para adições de borra lavada e calcinada ainda não foram concluídos.



Figura 1: Variação de resistência mecânica em função do nível de choque térmico.




Pode-se notar que a inclusão da borra de alumínio in natura torna o material mais susceptível ao dano por choque térmico.

As densidades e porosidades aparentes e os resultados dos ensaios de resistência à flexão a temperatura ambiente em três pontos são mostrados na Tabela 2 para composições contendo borra de alumínio In Natura. Nota-se que as porosidades aparente apresentam resultados bastante similares para as diferentes condições de ensaio de choque térmico. Ocorre um aumento dos valores até a composição com 15% havendo uma aparente estabilização para a composição com 20% em borra de alumínio. A Figura 2 mostra a variação porosidade em função do nível de choque térmico juntamente com os resultados obtidos de amostras que não sofreram variação de temperatura. Pode-se também notar que os resultados para as diferentes composições que não sofreram choque térmico são menores que os para composições que sofreram tal efeito. Este fato indica que existe dano microestrutural decorrente dessa exposição. Um outro fato interessante é que o choque térmico de 600C é aquele que mais danifica a microestrutura. Este fato pode estar relacionado à presença de quartzo residual comumente encontrado em refratários silico-aluminosos. Os resultados referentes à inclusão de borra lavada e calcinada estão sendo concluídos.

Figura 2: Variação da porosidade em função do nível de choque térmico.

Ainda na Tabela 2 vemos que a inclusão da borra de alumínio in natura promove um aumento acentuado nas tensões de ruptura comparativamente à composição padrão, mesmo promovendo uma porosidade mais elevada. A causa desse comportamento aparentemente anômalo, está sendo investigada e será apresentada num trabalho futuro. Neste aspecto vemos que a tensão de ruptura apresenta um máximo para as barras com 10% em borra de alumínio.



Tabela 2: Densidade e Porosidade Aparentes e Tensão de Ruptura de Tijolos Refratários Típicos Aluminosos com e sem Borra de Alumínio In Natura em diferentes composições.


Temperatura

Choque Térmico

(oC)


Composição

(% Borra de Al)




Densidade Aparente

(g/cm3)



Porosidade Aparente

(%)


Tensão de

Ruptura


(kgf/cm2)

Temp. Ambiente



Padrão

2,08

19,1

53,6

5

2,00

20,4

70,3

10

1,98

20,7

90,5

15

2,07

20,9

82,9

20

2,06

20,1

81,2

600


Padrão

2,09

20,9

37,6

5

1,89

21,8

37,3

10

2,04

21,9

62,7

15

2,09

22,6

52,0

20

2,05

20,4

48,6

900


Padrão

2,08

20,2

38,5

5

2,03

21,0

28,0

10

2,06

21,6

44,1

15

2,08

21,5

33,2

20

2,05

20,5

41,1

CONCLUSÕES


Os resultados obtidos neste estudo preliminar indicam que:

- A inclusão da borra de Alumínio in natura promoveu um aumento tanto da resistência mecânica como da porosidade aparente após a queima, comparativamente à composição silico-aluminosa sem este material. A razão desta aparente contradição está sendo investigada.

- A inclusão da borra in natura aparentemente diminui a resistência ao dano por choque térmico comparativamente à composição sem este material.

- Ponderando-se sobre os resultados obtidos pode-se dizer que o material tem um potencial bastante promissor para sua utilização como coadjuvante em composições refratárias silico-aluminosas.


Agradecimentos

Os autores agradecem ao PIBIC/CNPq pela Bolsa de Iniciação científica à Rogério Borrozino.


REFERÊNCIAS

01 – Fiori, C. and Fabri, B. –“ Characterization of Refuse Powders from Aluminum Recovery Plant for Ceramic Purposes” – J. Mat. Sci. Letters 5, 1275 – 1986.

02- Rundgren, K., Eriksson, M. and Pompe, R. –“ Refractories Based on Using Dross of Aluminum Scrap” – in Proceedings of the UNITECR´97 – vol. 2 – pp. 579-585 – New Orleans – USA- november 1997.

03 – Justus, S. M., Andrade, R.M. , Nilva, S. N. , Baldo, J. B. e Longo, E. –“ Mechanism of Al2O3/SiC/Graphite Refractories Corrosion Under the Action of a Dessulfurizing Agent based on CaO and Aluminum Top Dross Reject” – submetido ao periódico internacional Interceram.


ABSTRACT
The recycling of industrial rejects is a very important issue in the present industrial world.

In this sense the recycling of aluminium smelting top dross reject has concerned people around the world, considering its undesirable environmental effects upon disposal.

In this work it was investigated the effects, on the main refractory properties, of the addition of 5 to 20wt% of aluminium top dross reject on an aluminium silicate typical refractory composition.



It was found that this route of recycling has a great potential, considering that the main refractory properties were not affected.

Key Words. Aluminum Topo Dross – Recycling - Refractories

Compartilhe com seus amigos:


©ensaio.org 2017
enviar mensagem

    Página principal