Concretos refratários contendo óxido de magnésio (MgO) apresentam grande interesse tecnológico por unir a versatilidade e a liberdade de design dos refratários monolíticos aos benefícios conferidos pelo MgO, tais como, elevada refratariedade e resistência a escórias básicas. Entretanto, o MgO é facilmente hidratado formando Mg(OH)2 e essa reação leva a uma grande expansão volumétrica do material, o que limita sua aplicação em concretos refratários. Para encontrar soluções que minimizem esse efeito, torna-se necessário uma melhor compreensão a respeito dos fatores que afetam essa reação, como a temperatura. Neste trabalho, o impacto do deslocamento de equilíbrio químico conhecido como efeito do íon comum na hidratação do MgO foi avaliado na presença de diversos aditivos (MgCl2, MgSO4, CaCl2 e KOH). Entre os aditivos, o CaCl2 comportou-se como um retardador da reação, enquanto um comportamento oposto foi obtido para o KOH. O MgCl2 e o MgSO4 apresentaram ambos os efeitos dependendo de suas concentrações na suspensão. As possíveis causas para esses comportamentos são discutidas no artigo. Os resultados foram abordados considerando-se a termodinâmica e a cinética da reação, bem como os conseqüentes danos mecânicos causados ao material.

MgO based refratory castables present a wide technological interest because they add together the versatility and the installation efficiency of the monolithic refractories to the intrinsic MgO properties, such as high refractoriness and resistance to basic slag corrosion. Nevertheless, MgO is easily hydrated by water generating Mg(OH)2 and this reaction causes a volumetric expansion that could lead to material’s breakdown and inhibit its application in refractory castables. In order to develop solutions to minimize this effect, it is necessary a better understanding of the main variables involved in this reaction, such as temperature. In this work, the impact of the chemical equilibrium shifting, known as common-ion effect, on the MgO hydration was evaluated adding several additives (MgCl2, MgSO4, CaCl2 e KOH). Among them, the CaCl2 delayed the reaction, whereas KOH showed opposite behavior. MgCl2 and MgSO4 presented similar results and both effects (reaction delay and speed up), depending of their concentration in suspensions. The possible explanation for these behaviors are discussed in this paper. The results were evaluated considering the kinetics and the thermodynamics of the reaction, and the mechanical damages caused in the materials.

O óxido de magnésio, MgO, é uma importante matéria-prima para a indústria de refratários por ser um material de elevada refratariedade (ponto de fusão próximo a 2800 °C), resistente a escórias básicas, e de custo competitivo. No entanto, em presença de água, o MgO rapidamente se hidrata formando hidróxido de magnésio, Mg(OH)2. Essa reação leva a uma expansão volumétrica de até três vezes, limitando sua aplicação em concretos refratários. Para desenvolver soluções que minimizem este problema, torna-se necessário um melhor entendimento do mecanismo pelo qual o MgO se hidrata e quais as principais variáveis envolvidas. Dois mecanismos distintos para esta reação foram propostos: a) dissolução seguida de precipitação e b) reação em uma única etapa ocorrendo diretamente na superfície das partículas. Este trabalho apresenta uma revisão crítica com relação aos mecanismos propostos e sua potencial aplicação em concretos refratários contendo MgO. Suspensões aquosas de MgO e diferentes técnicas de caracterização (ensaios reológicos oscilatórios, medidas de expansão volumétrica aparente e condutividade iônica) permitiram correlacionar os mecanismos apresentados, principalmente com respeito à cinética da reação de hidratação.

Magnesium oxide, MgO, is an important raw material for refractories industry due to its high refractoriness (melting point of approximately 2800 ºC), corrosion resistance in basic environment and competitive cost. Nevertheless, MgO presents a great tendency to react with water producing magnesium hydroxide, Mg(OH)2. This reaction generates a threefold volumetric expansion and could lead to material breakdown inhibiting its application in refractory castables. In order to develop solutions to minimize this effect, a further understanding of the magnesia hydration mechanism and the main variables involved in this reaction is required. Two different mechanisms were proposed: a) dissolution followed by magnesium hydroxide precipitation and b) reaction in a single step that occurs on the particles surface. Aqueous suspensions were used in association with different characterization techniques (oscillatory tests, apparent volumetric expansion and ionic conductivity), showing relationships between the mechanisms presented mainly related to the kinetics of hydration of magnesia.