Resumo em Português:

A técnica da célula fotoacústica aberta é uma metodologia fototérmica conhecida, baseada no monitoramento do aumento e da diminuição da temperatura das amostras foram realizadas para obter as propriedades termofísicas, difusividade térmica α e capacidade térmica específica ρC, respectivamente, para caracterizar cerâmicas vermelhas em função da temperatura de queima. Posteriormente, através de uma relação matemática simples, a condutividade térmica κ foi avaliada. Valores compreendidos entre 0,0013 cm²/s a 0,0036 cm²/s e 1,05 a 1,51 J/cm³K foram obtidos para a difusividade térmica e capacidade térmica específica, respectivamente. Fases cristalinas foram identificadas por difração de raios X, mostrando que a caulinita é a fase predominante. Além disso, a relação entre propriedades térmicas e difratograma foi apresentada e comprovada.

Resumo em Inglês:

The open photoacoustic cell (OPC) technique and another well known photothermal set up based on the measurement of the increase and decrease temperature of heated samples were carried out to obtain the thermophysical characteristics, thermal diffusivity α and specific heat capacity ρC, respectively, are arranged in order to characterize red ceramics as a function of firing temperature. Thereafter, by means of a simple mathematical relation, we could evaluate the thermal conductivity κ. Values ranging from 0.0013 cm²/s to 0.0036 cm²/s and 1.05 to 1.51 J/cm³K were obtained for thermal diffusivity and specific heat capacity, respectively. Crystalline phases were identified by X-ray diffraction, showing that kaolinite was the predominant phase. Furthermore, the relationship between thermal properties and diffractogram was presented and verified.

Resumo em Português:

As fritas cerâmicas são materiais de natureza vítrea preparadas por fusão em temperaturas elevadas (~1500 ºC), a partir de uma mistura de matérias-primas minerais. Os vidrados preparados exclusivamente a partir de fritas são utilizados principalmente em peças cerâmicas nas quais a componente estética é mais importante que a componente técnica, como no caso de azulejos, objetos decorativos e em restaurações odontológicas. Para um efeito decorativo mais eficiente, é necessário que o revestimento cerâmico seja estável o suficiente para não alterar significativamente a cor apresentada pelo pigmento e, dessa forma, possibilitar uma reprodutibilidade da cor obtida. Nesse contexto, este trabalho mostra um estudo de cor desenvolvida por pigmentos cerâmicos em fritas transparentes, obtidas a partir de feldspato da região Borborema-Seridó (PB/RN). A análise química do feldspato evidenciou que este mineral cumpre os requisitos necessários à aplicação como cerâmica (ou vidrado) de cobertura, pois apresenta teores mínimos de impurezas (minerais portadores de ferro e outros óxidos corantes) que deterioram a qualidade da frita obtida. O mineral foi caracterizado ainda por difração de raios X (albita e monoclínio) e quanto à granulometria (abaixo de 100 µm). A avaliação colorimétrica de acordo com os padrões CIElab e por medidas de refletância possibilitou caracterização da cor dos revestimentos obtidos em diferente fontes e iluminantes. Os resultados permitiram avaliar que o feldspato do Seridó apresenta potencial para aplicação como revestimento cerâmico colorido e futuramente poderia ser aplicado na área de restauração cerâmica odontológica, tendo em vista que esse mineral é um dos principais componentes das porcelanas odontológicas, porém, até o presente, todo material de restauração odontológica utilizado no Brasil é de origem estrangeira.

Resumo em Inglês:

Ceramic frits are vitreous materials prepared by melting of minerals at high temperatures (about 1500 ºC). Glazes prepared exclusively from frits are used to manufacture ceramic pieces where the aesthetic component is more important than structural features, such as in the case of tiles, decorative ceramics and dental restorations. To improve the decorative effect the ceramic tile has to be colorimetrically stable in order to preserve the color provided by the pigment. In this context, the present work presents the results obtained in a color study carried out by application of ceramic pigments in transparent frits, produced with feldspar from Borborema-Seridó (PB/RN) region, Brazil. The chemical analysis of feldspar evidenced that this mineral present the requested characteristics for the application as glaze, once its impurities content (iron and other colorant oxides) are low grade. The mineral was characterized by X-ray diffraction (albite and orthoclase) and size distribution was determined by screening (Tyler sieves), as being less than 100 µm. The colorimetric evaluation by using CIELab standards and reflectance measurements allowed characterizing the color of the ceramic tiles obtained under different light sources and illuminants. The results indicated that the feldspar from Seridó presents potential for application as colored ceramic tile and hereafter it could be applied in the area of dental restorations, since that mineral is one of the main components of the dental porcelains, however, until the present, all dental restorative material used in Brazil is of foreign origin.

Resumo em Português:

Panelas de refino secundário do aço apresentam importante papel na cadeia produtiva da indústria siderúrgica. O adequado desempenho destas está atrelado ao seu revestimento refratário, composto em sua maior parte por concretos espinelizados que protegem a carcaça metálica do contato direto com o aço fundido. No entanto, o desgaste causado pela ciclagem térmica compromete a sua vida útil, aumentando a necessidade de parada para reparo e elevando os custos operacionais. A degradação por choque térmico pode ser minimizada por meio da incorporação de mecanismos de tenacificação que dificultam a propagação das trincas. O objetivo deste trabalho é incorporar estes mecanismos nesta classe de concretos, variando-se o tamanho e a pureza dos grãos de magnésia, que é uma das matérias-primas utilizadas na formação de espinélio in-situ em concretos aluminosos. Os resultados indicam que as diferenças microestruturais na porosidade e no microtrincamento causadas pelos distintos tamanhos e purezas de MgO alteraram o dano sofrido por choque térmico.

Resumo em Inglês:

Spinel containing aluminous refractory castables are currently used in steel ladles as lining protection due to the corrosive action of molten steel. The vessel's performance is directly associated with the refractories one. However, the castables are subjected to abrupt temperature changes due to the heating and cooling cycles which most likely are one of the main causes of the working life shortening, increasing the production cost. The thermal shock resistance can be improved by toughening mechanisms which increase the work of fracture of these castables, consequently reducing the crack damage. Therefore, the objective of this work was to characterize the MgO grain size and purity effects on the microstructure of in-situ spinel castable and their consequences on damage due to thermal shock. The attained results indicated that the differences on porosity and microcracking caused by MgO grain size and purity affect the thermal shock performance.

Resumo em Português:

O desenvolvimento do setor siderúrgico está intimamente relacionado aos progressos obtidos na produção de refratários. Nas panelas de siderurgia, uma das principais exigências são revestimentos que apresentem excelentes propriedades termomecânicas para suportar os ciclos térmicos, além de uma boa resistência à corrosão e à penetração de escórias básicas. Em concretos refratários aluminosos, essas características são obtidas pela incorporação de espinélio pré-formado ou pela espinelização in-situ, onde nesta segunda rota os óxidos de alumínio e de magnésio reagem entre si em temperaturas elevadas durante o uso do revestimento. O objetivo do presente trabalho foi a análise comparativa e sistêmica destas duas classes de concretos aluminosos espinelizados, visando-se avaliar as diferenças em suas propriedades principalmente após sinterização. Foi observado que os concretos contendo espinélio in-situ apresentaram propriedades mecânicas superiores após queima a 1500 ºC, além de maior variação dimensional. Adicionalmente, o efeito da adição de frações grosseiras de espinélio pré-formado indicou a influência dos agregados sob a estabilidade volumétrica de concretos espinelizados in-situ.

Resumo em Inglês:

Considering that developments on refractories performance are of utmost importance to the steel industry advances, thermo-mechanical properties and the corrosion and slag penetration resistance of the lining material are constantly being improved to extend steel ladle working life. These benefits could be attained in high alumina refractory castable by adding pre-formed spinel or magnesia, in order to result in the latter condition in in-situ spinel during the first use of the lining. The objective of the present work was to compare between high alumina castables with pre-formed or in situ spinel in order to verify their main properties differences. In addition, pre-formed spinel was used as aggregate replacing tabular alumina in alumina-magnesia compositions to analyze the effect of coarse particles in the expansion behavior of this type of castable. The results showed higher expansion and better mechanical performance for castables with in-situ spinel after firing at 1500 ºC. Also, the use of different aggregates in the same composition resulted in distinct expansion values.

Resumo em Português:

Foram preparados cimentos do sistema binário CaO-Al2O3 por meio de uma rota que emprega o processo sonoquímico seguido de tratamento térmico. Convencionalmente estes compostos são fabricados a partir da fusão ou da sinterização de uma mistura de calcário com bauxito ou com alumina. O maior inconveniente associado a este tipo de síntese é a necessidade de temperaturas elevadas e o grande consumo de energia. Na rota sonoquímica a cálcia, juntamente com a alumina em suspensão aquosa, são introduzidas num banho de ultra-som por tempo determinado. Em seguida, após a evaporação da água, o material resultante é tratado termicamente. Quando um sistema é submetido ao processo sonoquímico, alterações na morfologia superficial das partículas podem ser induzidas pelas ondas ultra-sônicas, incluindo a redução do tamanho dessas partículas. Como conseqüência, estes materiais tornam-se mais reativos, facilitando a síntese final dos aluminatos de cálcio durante o tratamento térmico. Foi estudada a ação das ondas ultra-sônicas e a influência das condições de tratamento térmico em duas composições molares de cálcia:alumina de 1:1 e 1:2. As temperaturas empregadas foram 1000 ºC, 1200 ºC e 1300 ºC com patamares de 1 e 6 h. O material obtido foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e as fases presentes foram semi-quantificadas pelo método de Rietveld. Também foram realizados ensaios de compressão diametral para avaliar a resistência mecânica dos produtos da síntese. Foram preparadas pastas constituídas de cimento, alumina e água, utilizando como cimento os aluminatos de cálcio preparados pelo processo sonoquímico e um cimento comercial, como referência.

Resumo em Inglês:

Cements of the CaO-Al2O3 binary system were prepared through a sonochemical process at room temperature followed by heat treatment. The conventional production consists of a reaction in which a stoichiometric mixture of lime and bauxite or alumina is melted or sintered. High temperatures and energy consumption is an inconvenience associated to this type of synthesis. In the sonochemical process, the initial reagents, calcia and alumina, are put in an aqueous suspension under the action an ultrasonic bath during some time. After that, the material is heat treated, after the evaporation of water. Ultrasonic waves can induce changes in the surface morphology of the particles, including size reduction of them. Consequently, the reagent particles become more reactive and this facilitates the final synthesis of the calcium aluminates during the heat treatment. The action of ultrasonic waves and the influence of thermal treatment conditions were studied on two initials molar compositions calcia:alumina of 1:1 and 1:2. Temperatures of 1000, 1200 and 1300 ºC for 1 and 6 h were employed. SEM and X-ray diffraction were used to characterize the obtained materials and the phases were semi-quantified through Rietveld method. In addition, mechanical strength of the products was evaluated through splitting tensile tests. Pastes consisting of cement, alumina and water were prepared using the calcium aluminates prepared through the sonochemical process and commercial cement as reference.

Resumo em Português:

Duas séries de clínqueres experimentais foram sintetizadas com matérias-primas contendo rejeitos da mineração de basalto para a produção de agregados para concreto. Os clínqueres experimentais foram produzidos a partir de uma farinha crua padrão com adições de teores variáveis de materiais basálticos, sendo que o fator de saturação em cal e os módulos de sílica e alumina da farinha crua foram mantidos constantes pelo ajuste das proporções de calcário, argila e minério de ferro em relação ao teor de material basáltico adicionado. Uma das séries de clínqueres foi produzida com finos de pedreira, usados em parte como agregados finos, mas também acumulados como pilhas de rejeitos no pátio da mina. A outra série foi feita com basalto vesicular, uma variedade de basalto poroso e de baixa resistência, não aproveitada como agregado. O estudo revela que a composição dos materiais basálticos é plenamente compatível com a produção de clínquer, não sendo necessária a adição de fundentes ou outros corretivos químicos. A composição dos clínqueres experimentais produzidos foi determinada por análises químicas, por análise quantitativa de fases em microscopia óptica (contagem de pontos) e por difratometria de raios X. Os clínqueres experimentais produzidos a partir de farinhas contendo materiais basálticos são similares aos clínqueres industriais convencionais, em termos de composição química e de proporção entre fases cristalinas.

Resumo em Inglês:

Large volumes of waste materials are produced by crushing of basaltic rocks for aggregate production, which is widely used in regions that lack rocks of granitic or gneissic composition. Two types of waste materials are produced (a) quarry fines, which are in part used as fine aggregates in concrete and (b) vesicular basalt, a porous variety of basalt that is useless as aggregate. This paper presents a procedure to use basaltic mine-tailings as raw-mixtures for Portland cement by adjusting the proportion of the other raw-materials (limestone, clay, iron ore). It is demonstrated that there is no need for additional fluxes to the basalt-bearing raw-mixtures, since the setting of the chemical parameters is enough to guarantee clinker formation. Two series of experimental clinkers were synthesized with raw-mixtures containing residues from a basalt quarry that produces aggregates for concrete. Experimental clinkers were produced from raw-mixtures with similar lime saturation factors, silica and alumina modules, which were set by adjusting the proportions of limestone, clay and iron ore to the varying proportions of basaltic materials added to them. One series of clinkers was made with basalt quarry fines, which are in part used as fine aggregate, but also accumulate as mine-tailings. Other series was made using vesicular (porous) basalt, a variety not resistant enough to be used as aggregate. It is demonstrated that the basaltic composition is fully compatible with clinker production, and no addition of fluxes or other additions is required. Composition of the raw-mixtures was checked by chemical analysis. Quantitative phase analysis of the clinkers was made by optical microscopy point counting, together with qualitative X-ray diffraction. All mixtures produced clinkers with acceptable proportions of major and minor crystalline phases, inside the range of common industrial Portland clinkers.

Resumo em Português:

A vermiculita, argila da família dos aluminossilicatos 2:1 proveniente do estado de Goiás, Brasil, foi utilizada para a produção de uma argila organofílica. A vermiculita foi primeiramente submetida ao tratamento com cloreto de sódio para a obtenção de uma argila homoiônica sódica. A argila organofílica foi, então, obtida a partir da síntese com o sal de amônio quaternário, cloreto de cetiltrimetil amônio. As argilas, tratada com o sal orgânico e a não tratada, foram caracterizadas por espectrometria de fluorescência de raios X, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, difração de raios X e análise termogravimétrica. Os resultados de fluorescência de raios X evidenciaram a mudança na composição química da vermiculita após as reações de troca com NaCl e sal orgânico. Os resultados obtidos por espectroscopia de absorção na região do infravermelho mostraram a presença dos grupos característicos do sal na argila e os de difração de raios X confirmaram sua intercalação entre as camadas da argila. Os resultados de análise termogravimétrica mostraram que a argila organofílica apresentou outras faixas de decomposição, além daquelas apresentadas pela vermiculita natural, correspondentes à decomposição do sal de amônio quaternário.

Resumo em Inglês:

The vermiculite (VMT), 2:1 aluminosilicate family clay from the state of Goiás, Brazil, was used for the production of an organophilic clay. First, the VMT was treated with sodium chloride to obtain the homo-ionic sodium clay. The organophilic clay was, then, obtained from the reaction with the quaternary ammonium salt, cetyltrimethyl ammonium chloride. The clay treated with organic salt and the untreated one were characterized by X-ray fluorescence spectrometry (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA). The results of XRF evidenced the change in the chemical composition of the VMT after the exchange reactions with NaCl and the organic salt. The FTIR results showed the presence of the characteristic groups of the salt in the clay and the XRD confirmed the intercalation among the layers of the clay. The TGA results demonstrated that the organophlic clay presented other bands of decomposition, besides those presented by natural VMT, corresponding to the decomposition of the quaternary ammonium salt.

Resumo em Português:

Uma amostra de esmectita natural foi modificada por processo de organofuncionalização usando rota sintética, envolvendo a reação de 2-mercaptopirimidina com 3-cloropropiltrietoxisilano. O material resultante (S MPY) foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, análise textural e 29Si MAS-NMR. A habilidade deste material para remover As (V) a partir de solução aquosa foi investigada por series de isotermas ajustadas pela equação de Langmuir em temperatura ambiente e pH 2,0. Os parâmetros cinéticos foram analisados por modelos de Lagergren e Elovich, em que um bom ajuste foi obtido para o modelo de reação de pseudo-segunda ordem com k2 em 4,9 para 14,0 mmol-1 min-1 para S MPY. O processo de adsorção foi exotérmico (ΔintH = -4,09 to -5,79 kJmol-1) acompanhado por aumento de entropia (ΔintS = 41,29 to 61,80 JK-1mol-1) e energia livre de Gibbs (ΔintG = -22,34 to -24,19 kJmol-1). O efeito energético causado pela adsorção do cátion de arsênio foi determinado através de ensaios calorimétricos na interface que permitisse o cálculo dos valores exotérmicos e da constante de equilíbrio.

Resumo em Inglês:

A natural smectite sample has been modified by organofunctionalization process using synthetic route involved the reaction of 2-mercaptopyrimidine with 3-chloropropyltriethoxysilane. The resulting material (S MPY) was characterized by SEM, FTIR, textural analysis and 29Si MAS-NMR. The ability of this material to removed As (V) from aqueous solution was followed by series of adsorption isotherms adjusted to the Langmuir equation at room temperature and pH 2.0. The kinetic parameters analyzed by Lagergren and Elovich models gave a good fit for a pseudo-second order reaction with k2 in the 4.9 to 14.0 mmol-1 min-1 range for S MPY. The adsorption process was exothermic (ΔintH = -4.09 to -5.79 kJ.mol-1) accompanied by increase in entropy (ΔintS = 41.29 to 61.80 JK-1.mol-1) and Gibbs energy (ΔintG = -22.34 to -24.19 kJmol-1). The energetic effect caused by arsenic cation adsorption was determined through calorimetric titration at the solid-liquid interface and gave a net thermal effect that enabled the calculation of the exothermic values and the equilibrium constant.

Resumo em Português:

O uso de fundentes enérgicos "alternativos" foi investigado em uma formulação de porcelana de ossos em ciclo de queima rápida. As propriedades dos corpos-de-prova foram avaliadas em diferentes formulações, variando-se o tipo de fundente. A wolastonita, o espodumênio e o pó de vidro foram empregados, substituindo-se parcialmente um feldspato potássico. Os resultados da caracterização tecnológica, formações de fases e microestrutura foram comparados em diferentes temperaturas. Os fundentes utilizados propiciaram uma redução na temperatura final de queima e ao mesmo tempo um amplo intervalo de gresificação. Os resultados da caracterização tecnológica das peças, após a queima das formulações propostas, mostraram que as propriedades técnicas são compatíveis com os produtos porcelânicos almejados.

Resumo em Inglês:

Strong fluxes were investigated in a bone china composition by applying a fast firing cycle. The technical properties of the ceramic bodies were evaluated. The conventional flux (potash feldspar) was partially replaced by strong fluxes (wollastonite or spodumene or waste glass). A comparative analysis of the data, including technical properties, microstructure, and phase's development at different firing temperature was performed. Due to the utilization of these strong fluxes, a reduction of firing temperature and, simultaneously, a broad firing range was achieved. Then, the main technical aspects concerning the firing of these new compositions were investigated. The final properties of the pieces were considered good for the production of bone china.

Resumo em Português:

Um método para avaliar a dureza e o rendimento na moagem de matérias-primas para a fabricação de revestimentos cerâmicos por via seca foi o objetivo deste trabalho. A avaliação do potencial de uso de uma dada matéria-prima argilosa para a indústria de revestimentos cerâmicos por via seca não costuma contemplar características como a dureza e o rendimento na moagem, mas estas características afetam a durabilidade e o desempenho dos moinhos de martelos e pendulares nas indústrias, além da produtividade do processo de fabricação. Seis amostras industriais foram caracterizadas quanto à distribuição granulométrica antes e após a moagem em moinho de martelos de laboratório, sob duas condições iniciais de distribuição. As avaliações consideraram as alterações nos coeficientes de distribuição n e nos teores de material mais fino do que malha 45 (355 µm). A metodologia proposta mostrou-se útil para caracterizar as matérias-primas quanto à dureza e o rendimento na moagem.

Resumo em Inglês:

A method to evaluate the hardness and milling yield of raw materials to dry route ceramic tiles industry was the goal of this work. Evaluation of the potential of a clayish raw material to dry route ceramic tiles industry does not cover characteristics such as hardness and milling yield, but these characteristics also affect, besides durability and performance of hammer and pendular industrial mills, the productive process. Six industrial samples were characterized to grain size distribution before and after being milled in a laboratorial hammer mill, under two initial size distributions. The evaluations considered the changes in distribution coefficient modulus n and in the fractions smaller than sieve 45 (355 µm). Proposed methodology proved to be useful to characterize raw materials according to its hardness and milling yield.

Resumo em Português:

Este trabalho descreve as etapas de produção e caracterização de uma pozolana a partir de uma argila do município de Campos dos Goytacazes, RJ. A influência de diferentes temperaturas de queima em forno resistivo na atividade pozolânica da argila calcinada foi avaliada no intuito de obter uma pozolana de elevado desempenho. Além disso, quatro concretos foram confeccionados com 0, 5, 10 e 15% de substituição (em massa) de cimento Portland por uma argila calcinada selecionada (produzida a 650 ºC). Para essas misturas, ensaios de resistência à compressão foram realizados. Os resultados indicaram que argilas calcinadas pozolânicas podem ser produzidas com a argila estudada. Para todos os teores de substituição, especialmente 15%, a resistência à compressão dos concretos com a argila calcinada a 650 ºC alcançou um desempenho superior ao observado para o concreto de referência.

Resumo em Inglês:

This work describes the process of production and characterization of a pozzolan from a clay of Campos dos Goytacazes, RJ, Brazil. The influence of different calcination temperatures in an aired electric oven on the pozzolanic activity of the calcined clay was studied, in order to improve the calcined clay's performance. Moreover, four concretes were produced with 0, 5, 10 e 15% of the Portland cement (in mass) replaced by a selected calcined clay, produced at 650 ºC. For these mixtures, compressive strength tests were performed. The results indicated that pozzolanic calcined clays can be produced from the used clay. For all levels of cement replacement, especially for the 15% replacement level, the concretes containing 650 ºC calcined clay achieved superior performance in the compressive strength tests compared with the reference mixture.

Resumo em Português:

O estudo de materiais de alto desempenho e multifuncionais, como os compósitos poliméricos cimentícios, tem sido o foco de inúmeras pesquisas na indústria da construção civil. Este trabalho investiga o efeito da combinação de uma fase polimérica termorrígida, uma resina epóxi, com cimento Portland branco estrutural, seguido da avaliação da resistência à compressão e módulo de elasticidade. Este compósito, quando comparado individualmente com as suas matérias-prima originais, promove um aumento da resistência mecânica à compressão, redução da massa específica e, também uma mudança significativa do comportamento mecânico. As mudanças nas propriedades mecânicas estão associadas à hidratação da fase cimentícia na presença da resina, fato comprovado através da análise espectroscópica na região do infravermelho.

Resumo em Inglês:

The study of multi-functional materials of high performance, as the polymeric-cementitious composites, has been the focus of several researches in the industry of the civil engineering. This work investigates the effect of the combination of a thermorigid epoxy phase and the white Portland cement, followed by the evaluation of its compressive strength and modulus of elasticity. This composite, when the phases are individually compared, provides an increase of the compressive strength, a reduction of the density, and a significant change of the mechanical behaviour. The changes in mechanical behaviour are associated with the hydration of cement in the presence of resin, which was evident after infrared spectroscopy analysis.

Resumo em Português:

O processo de soldagem a arco submerso é empregado em grande escala na indústria metal-mecânica. No entanto, este processo gera enorme quantidade de resíduo de escória. Em geral, este resíduo vem sendo disposto em lixões. Nos últimos anos, a área de cerâmica tem atraído grande atenção para reciclagem de resíduos industriais. Neste trabalho foi feito um estudo objetivando avaliar a influência do resíduo de escória de fluxo de soldagem sobre as propriedades tecnológicas de argamassa de múltiplo uso e cerâmica vermelha para uso na construção civil. O resíduo de escória de fluxo de soldagem foi caracterizado em relação à composição química, difração de raios X, análise do tamanho de partículas e massa específica real. A argamassa foi preparada com a incorporação de resíduo de escória de soldagem em substituição total de areia natural (agregado miúdo tradicional). As argamassas foram caracterizadas em termos de consistência, densidade de massa no estado fresco, teor de ar incorporado e resistência à compressão. Análise microestrutural das argamassas foi feita via MEV. Foi preparada também uma série de misturas argila/resíduo contendo até 10% em peso de resíduo de escória de fluxo de soldagem. As peças cerâmicas foram preparadas por prensagem uniaxial e queimadas entre 850 ºC e 950 ºC. As peças queimadas foram caracterizadas quanto à retração linear, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e tensão de ruptura à flexão. Os resultados mostraram que o resíduo de escória de fluxo de soldagem pode substituir areia natural como agregado miúdo em argamassa de múltiplo uso. Além do mais, o resíduo de escória pode ser incorporado em cerâmica vermelha (tijolos e blocos cerâmicos) como substituto parcial de argila natural.

Resumo em Inglês:

The submerged-arc welding process is widely used in the metal-mechanic industry. However, this process generates huge amounts of slag waste. In general, this waste has been disposal in private waste deposits. In recent years, the ceramic area has attracted great attention for recycling of industrial wastes. In this work a study was done aiming evaluate the influence of the welding flux slag waste on the technological properties of multiple use mortar and red ceramics for use in civil construction. The waste sample was characterized regarding to chemical composition, X-ray diffraction, particle size analysis, and real density. The mortar was incorporated with welding flux slag waste in total substitution of natural sand (traditional small aggregate). The prepared mortars were characterized regarding to consistency, fresh state density, incorporated air content, and compressive strength. Microstructural analysis of the mortars was done via SEM. In addition, a series of clay/waste mixtures also was prepared with up to 10 wt.% of welding flux slag waste. The ceramic pieces were prepared by uniaxial pressing and fired between 850 ºC and 950 ºC. The following technological properties after firing were determined: linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, apparent specific mass, and flexural strength. The results show that the welding flux slag waste could replace the natural sand as small aggregate in multiple use mortar. In addition, the welding flux slag waste also could be incorporated into red ceramics (bricks and ceramic blocks) as partial replacement of natural red clay.

Resumo em Português:

O uso de concretos refratários alumina-magnésia ligados por cimento aluminoso (CAC) apresenta vantagens decorrentes da presença de espinélio e de CA6 (CaO.6Al2O3), ambas formadas in-situ e acompanhadas de expansão. Estas fases possuem alta resistência a escórias básicas e ao choque térmico, propriedades estas imprescindíveis para aplicação em panelas siderúrgicas. Estudos anteriores mostraram que o teor de CAC utilizado em concretos alumina-magnésia influencia a expansão do material, principalmente devido à formação de CA6. Este trabalho visa estudar a influência do teor de cimento no sistema magnésia-alumina, utilizando-se a mesma matriz de um concreto alumina-magnésia tradicional. Os resultados indicaram que o CAC influencia na estabilidade volumétrica do sistema MgO-espinélio: quanto menor o teor de CAC, menor a retração das amostras. Isso refletiu na sinterização dos concretos e, assim, nas propriedades mecânicas após queima em temperaturas elevadas.

Resumo em Inglês:

Calcium aluminate cement (CAC) bonded alumina-magnesia refractory castables present great advantages for steel ladle applications as a result of in-situ expansive formation of spinel and CA<6, which leads to high basic slag and thermal shock resistance. The CAC content in those castables strongly influences its expansive behavior mainly due to CA6 formation. In the present work, the effects of the CAC content in magnesia-alumina castables were analyzed. The results showed that calcium aluminate cement affects the volumetric stability of MgO-spinel system: the lower the CAC content, the lower the shrinkage. These effects on the sintering and in the mechanical properties after sintering at high temperatures are also presented and discussed.

Resumo em Português:

Foram estudados os efeitos da adição de polímero precursor na sinterização, microestrutura e dureza da alumina. O polímero inorgânico polifenilmetilvinilhidrogenosilsesquioxano (PPS) foi utilizado como aditivo em cerâmicas de alumina sinterizadas a 1650 ºC. Os materiais sinterizados foram caracterizados por dilatometria, determinando-se a densidade aparente por picnometria de hélio, pela análise de carbono total, por difração de raios X, por microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de energia dispersiva de raios X e por análise de indentação Vickers para determinação de dureza e tenacidade a fratura. Foram obtidas fases heterogêneas de Si2Al4O4N4 nas amostras com PPS. Dentre as amostras analisadas, a que contém 5% de PPS apresentou dureza e tenacidade à fratura superiores à da alumina pura. A preparação de compósitos cerâmicos com pequenas quantidades de polímero precursor mostrou-se um processo adequado para cerâmicas à base de alumina, sendo uma rota simples de conformação com grande potencial para a obtenção de peças com geometria complexa.

Resumo em Inglês:

The effects of the addition of precursor polymer on sintering, microstructure and hardness of alumina ceramics were studied. The linear shrinkage of cold-pressed specimens was studied by dilatometry. Polyphenylmethylvinylhidrogensilsesquioxane (PPS) polymer sintering aid was used for alumina based ceramics sintered at 1650 ºC. The sintered materials were characterized by determination of apparent density by helium picnometry, by evaluation of total carbon content, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectrometry, and by Vickers indentation analysis for determining hardness and fracture toughness. Heterogeneous Si2Al4O4 phases were obtained in specimens with PPS. The specimens with 5% of PPS presented hardness and toughness greater than the obtained for pure alumina. The preparation of ceramic composites using small amounts of precursor polymers shows a suitable process for alumina-based ceramics, a simple forming route, with high potential for the fabrication of complex shape pieces.