Resumo em Português:

No processo de monoqueima para produção de revestimentos cerâmicos, o aparecimento do "coração negro" ocorre sob determinadas condições de matérias-primas utilizadas e parâmetros do processo industrial. Neste sentido, decidimos pesquisar os efeitos de uma atmosfera enriquecida com oxigênio para minimizar defeitos como o "coração negro", com o objetivo de reduzir o ciclo de queima. Foram realizadas uma completa caracterização física e química das matérias-primas utilizadas. Os corpos de prova foram queimados em um forno de laboratório tipo câmara, eletricamente aquecido, com controle de atmosfera, e simulação do processo de queima rápida. Fluxos de uma mistura de oxigênio e/ou misturas de oxigênio foram continuamente adicionados no forno por dois diferentes métodos. A tendência da eliminação do coração negro em função da atmosfera do forno foi avaliada pela medida da relação de volumes de coração negro e volume total da amostra. Os resultados, conforme o modelo proposto, mostram que o efeito da atmosfera enriquecida com oxigênio segue as equações determinadas pelos modelos cinéticos de reação de oxi-redução, que neste caso, determina a evolução da eliminação do defeito "coração negro" em função da atmosfera modificada com oxigênio introduzida no forno. Isto indica que além de melhorar a qualidade do produto final, pode-se aumentar a produtividade, reduzindo o ciclo de queima.

Resumo em Inglês:

In the single firing process for the production of ceramic tiles, the appearance of the "black core" defect occurs under determined conditions of raw materials and parameters of the industrial process. It was then decided to investigate the effects of an oxygen enriched atmosphere for minimizing the occurrence of defects such as "black core", with the goal of reducing the firing cycle. A complete physical and chemical characterization of the used raw materials was carried out. Raw material samples were fired in an electrically heated laboratory kiln of the chamber type. It presents controlled atmosphere and is able to simulate the fast firing process. Flows of pure oxygen and/or of oxygen blends were continuously introduced into the kiln, using two different methods. The tendency for eliminating the "black core" was assessed by measuring the ratio between the "black core" volume and the overall volume of the sample. The results, obtained upon the use of the proposed method of oxygen addition, show that the effect of the oxygen enriched atmosphere follows the equations determined by the kinetic models of the oxi-reduction reactions, which in this case determines the pattern of elimination of the "black core" defect as a function of the atmosphere modified by the oxygen introduced into the kiln. This indicates that besides improving the quality of the final product, it is possible to increase the productivity, reducing the firing cycle.

Resumo em Português:

Neste trabalho o processo de reorientação dos domínios durante a polarização foi investigado em cerâmicas de PZT "puras" e dopadas com Nb2O5 ou Fe2O3 a partir de medidas do transiente de corrente elétrica e histerese ferroelétrica. Os resultados experimentais possibilitaram identificar os mecanismos responsáveis para a polarização e suas contribuições para a polarização total. A relaxação da polarização após a remoção do campo elétrico c.c. foi calculada e comparada com os resultados de envelhecimento destas cerâmicas. O processo de reorientação dos domínios mostrou ser altamente influenciado pela presença de impurezas.

Resumo em Inglês:

In this work, the process of reorientation of domains during the polarization was investigated in "pure" and Nb2O5 or Fe2O3 doped PZT ceramics through electrical current transient and ferroelectric hysteresis measurements. The experimental results enabled to identify the mechanisms responsible for the polarization and their contributions to the total polarization. The release of the polarization after removal of the dc electric field was calculated and compared with results of ageing in these ceramics. The process of domain reorientation showed to be highly influenced by the presence of impurities.

Resumo em Português:

A OXFORD fez, em seus minérios, 244 determinações de resistência a flexão, 1601 determinações da retração do minério a 110 ºC, 1508 determinações da retração após queima a 1220 ºC, 877 determinações de perda ao fogo, 1544 de absorção de água, 2288 determinações da dilatação linear a após secagem a 110 ºC e 1128 da dilatação linear após queima a 1220 ºC. Os valores médios, máximos, mínimos e as distribuições dos resultados dessas análises estão mostrados em tabelas e gráficos. Essas determinações e as observações de campo mostram que os depósitos estudados são de dois tipos, denominados Modelo Trigolândia, derivado de pegmatitos, e Modelo Floresta, derivado de rochas vulcânicas ácidas. Com exceção do minério da Mina do Turvo, as médias dos valores das propriedades físicas analisadas estão sempre dentro do intervalo de valores suportado pelo processo industrial da OXFORD. O minério verde, quase todo da Mina Turvo, e o minério marron são os que têm propriedades mais discordantes dos padrões desejados. Nas correlações entre os valores médios das propriedades físicas analisadas foi constatado que as correlações ruins são sempre devidas ao minério de Trigolândia. Considerando todos os valores analisados e não mais as suas médias, nota-se que, com exceção da correlação entre a % de retração após secagem a 110 ºC e a % de retração total, com r = 0,78, todos os outros coeficientes de correlação são muito baixos, menores que 0,60.

Resumo em Inglês:

OXFORD has made 244 determinations of modulus of rupture, 1601 determinations of dry contraction 110 ºC, 1508 determinations of fired contraction 1220 ºC, 877 determinations of ignition loss, 1544 determinations of apparent porosity, 2288 determinations of dry linear dilation (dried at 110 ºC) and 1128 determinations of fired linear dilation (fired at 1220 ºC) on their kaolin ores. The averages, maximum, minimum and the statistical distribution of these values are shown on tables and graphics. Those determinations and field observations allow to the conclusion that kaolin deposits are of two different types, named Trigolândia model, originated from pegmatites, and Floresta model, derived from acid volcanic rocks. With the exception of the ore from Turvo Mine, the average values of the analyzed physical properties are always into the intervals accepted by Oxford industrial processes, that runs to produce tableware. From Turvo Mine, the green and the brown ores have the more discordant characteristics. For the other ores, from Turvo and the other mines, the average values of their physical characteristics almost always equal the central values of intervals that characterize good ores. If correlations between average values of different physical properties of ores are made, only Trigolândia shows some bad correlations. Taking into account all the analyzed values, and no more the averages, all the correlations are bad. The exception is the correlation between dry retraction and fired retraction, with r = 0,78. All other correlation coefficients are lower than 0,60.

Resumo em Português:

A bauxita apresenta uma ampla faixa de aplicações industriais, de acordo com sua composição química e mineralógica. No setor de refratários, esta matéria-prima tem adquirido grande importância, uma vez que pode substituir parcial ou totalmente agregados de alumina eletrofundida em formados e monolíticos, devido a sua alta refratariedade e custo inferior. Entre os maiores produtores mundiais encontram-se a China, a Guiana e o Brasil. Embora seja um dos maiores produtores mundiais de bauxita refratária, no Brasil pouco se conhece de suas características químicas e mineralógicas, bem como suas propriedades em serviço a altas temperaturas. Esta seqüência de artigos apresenta uma revisão sobre as aplicações, fases cristalinas, características e propriedades a alta temperatura de bauxitas refratárias chinesas e sul-americanas. Nesta primeira parte serão consideradas as aplicações da matéria-prima, as transformações que ocorrem durante a calcinação das bauxitas e a formação de fases cristalinas.

Resumo em Inglês:

Bauxite shows a wide range of applications, according to its chemical and mineralogical composition. In the refractory industry, this raw material has partially or totally substituted fused alumina in bricks and castables, due to its high refractoriness and low cost. The major producers of refractory grade bauxite are, in this order, China, Guyana and Brazil. Although Brazil is one of the major suppliers of this raw material, very few studies have been carried out to understand its chemical, mineralogical and high-temperature properties. These papers present a review regarding the applications of South American and Chinese refractory grade bauxites, including the microchemistry of their crystalline phases and their hot properties. This first part will focus the applications of this raw material, the changes that occur during calcination of the crude mineral, and the formation of the crystalline phases.

Resumo em Português:

O desempenho dos materiais refratários, os quais são freqüentemente submetidos a elevadas temperaturas e altos esforços mecânicos, está intimamente relacionado com a evolução microestrutural durante a sua vida em serviço. Neste contexto, foi realizado um estudo da evolução microestrutural de refratários de alumina contendo diferentes teores de agregado mulita-zircônia, submetidos à tratamentos térmicos de 2, 6 e 18 dias, à 1400 ºC e 1500 ºC. Foram formulados ainda, alguns tijolos contendo microssílica afim de induzir a formação de mulita. Para comparação, esses tijolos foram submetidos ao tratamento térmico de 6 dias à 1500 ºC. Os tratamentos térmicos aplicados permitiram aproximar-se do uso do refratário considerando apenas o efeito do tempo e da temperatura. Neste trabalho, foram utilizadas a microscopia eletrônica de varredura e a difração de raios X para identificação e caracterização das fases presentes. Aplicou-se o método de Rietveld para a análise quantitativa das fases. Reações de interface entre a alumina e o agregado e entre a alumina e a microssílica, ativadas pela temperatura, puderam ocorrer, resultando na mulitização do sistema em questão. O efeito da mulitização foi especialmente notado nos resultados de módulo de ruptura para os materiais que continham microssílica.

Resumo em Inglês:

Due to the application of refractories, these materials are frequently submitted to high temperatures and loads. The performance under such hard conditions is closely related to the microstructural changes during use. This work is focused on microstructural evolution of high-alumina refractories containing mullite-zirconia aggregate in various concentrations. The materials were submitted to heat treatments at 1400 ºC and 1500 ºC, for periods of 2, 6 and 18 days to bring the characteristics of refractories in use. Some formulations incorporated microssilica, in order to induce mullitization, though reaction with alumina. These compositions were heat treated at 1500 ºC for 6 days. Scanning electronic microscopy and X-ray diffraction were applied to phase characterization. For the quantitative phase analyses Rietveld technique was used. Reaction in the interface between alumina and aggregate as well as between alumina and microsilica took place as a result of heat treatments, causing mullitization. This effect was mainly noted for results of modulus of rupture for compositions containing microsilica.

Resumo em Português:

Concretos refratários aluminosos contendo microssílica apresentam um grande potencial de aplicação tecnológica pela possibilidade de formação da fase mulita através da reação entre Al2O3 e SiO2. Porém, segundo o diagrama Al2O3 - SiO2 - CaO, seu uso é limitado a temperaturas próximas a 1300 ºC uma vez que a presença do CaO, contido no cimento de aluminato de cálcio, leva a formação de fases líquidas que prejudicam fortemente a sua resistência mecânica a altas temperaturas. Recentemente foi mostrado a possível presença de uma fase metaestável de baixo ponto de fusão inerente ao diagrama Al2O3- SiO2 que poderia ser a responsável pela redução na resistência mecânica a quente, mesmo para um concreto isento de CaO. A fim de se analisar essa hipótese, foram formulados concretos refratários aluminosos com diferentes teores de microssílica e totalmente isentos de cimento, aluminas de transição (ro-Al2O3) ou de qualquer ligante hidráulico. Os resultados obtidos confirmaram a formação dessa fase metaestável. Com intuito de melhorar o empacotamento do concreto e a reatividade de sua matriz, favorecendo a formação de mulita, foram adicionalmente preparados concretos contendo sílica coloidal e microssílica. O potencial para aplicações tecnológicas dos concretos refratários obtidos são apresentados e discutidos.

Resumo em Inglês:

High alumina castables containing microsilica exhibit a great potential for technological applications due to mullite formation resulting from the reaction of Al2O3 and SiO2. However, their use has been limited up to temperatures of approximately 1300 ºC, due to reductions in the castable's strength. This has been attributed to CaO present in cement that leads to liquid formation at high temperatures, in accordance with the Al2O3-SiO2-CaO phase diagram. Recently, it has been shown that a metastable phase in the Al2O3-SiO2 system could be responsible for strength decrease even in the absence of CaO. In order to confirm this, high alumina castables were prepared containing various amounts of microsilica; the castables were free of cement, transition aluminas (rho -Al2O3) or any hydraulic binder. In addition, castable compositions containing colloidal silica and microsilica, as a means to increase the packing density and the matrix reactivity to assist mullite formation, were prepared. Castables viability for technological uses are discussed.

Resumo em Português:

Tem sido crescente o uso de cerâmicas reticulares em processos de refino e purificação de metais fundidos, filtração de gases quentes e combustão catalítica. A aplicação depende da composição química e das propriedades físicas do material (número de poros por polegada linear (ppi), porosidade e diâmetro de poro). Há um consenso de que a melhoria das propriedades dos filamentos resulta em um melhor desempenho mecânico do filtro cerâmico. Entretanto, a análise dos valores de resistência mecânica não pode ser considerada isoladamente, uma vez que para filtros cerâmicos esta tem que estar associada à permeabilidade. Neste trabalho é feita uma análise entre as propriedades fluidodinâmicas e mecânicas de filtros cerâmicos no sistema Al2O3-SiC na faixa de 8 a 90 ppi. Os resultados obtidos permitem considerações tanto no aspecto do processamento cerâmico quanto no modelamento mecânico apresentado na literatura.

Resumo em Inglês:

Reticulate ceramics have been increasingly employed in purification of gases, liquid metals and in catalytic processes. The application area usually depends on the chemical composition and the physical properties (porosity, pore size and pore counting (ppi)). In most cases, reticulate ceramics are submitted to compression loads at high temperatures, which makes the durability of these cellular materials be ultimately related to the mechanical quality of the struts. In filtration applications, it is also important the evaluation of fluid dynamic properties of the ceramic, specifically its permeability to fluid flow. In this work, a relationship between mechanical properties and permeability constants of Al2O3-SiC ceramic foam filters with 8 to 90 ppi is presented. Results were associated with the processing technique and with the mechanical modeling presented in the literature.

Resumo em Português:

Foram produzidos 12 tipos de adsorventes de flúor a base de alumina granular seguindo duas rotas de processamento distintas. A primeira rota consistiu na precipitação de hidróxido de alumínio utilizando a técnica de sol-gel e a obtenção de microesferas por geleificação interna e externa. Utilizou-se como matéria prima nitrato de alumínio. A segunda rota consistiu na micropelotização mecânica utilizando-se hidróxido de alumínio produzido pelo processo Bayer e o uso de bauxita. Microesferas e micropelotas foram submetidas a diferentes tratamentos térmicos e avaliadas quanto ao seu desempenho no processo de adsorção de flúor em água. Os adsorventes produzidos no presente trabalho apresentaram parâmetros cinéticos e de carga de flúor superiores aos adsorventes de alumina reportados na literatura. Os adsorventes na forma de micropelotas apresentaram propriedades similares aos obtidos pela técnica de sol-gel. O maior valor relacionado à adsorção de flúor (100 h-1) foi obtido com microesferas de alumina produzidas pelo processo de geleificação interna, posteriormente calcinadas a 550 ºC. Microesferas de alumina contendo carvão ativo foram também preparadas e apresentaram capacidade de adsorção de flúor relativamente elevada (88 h-1). Micropelotas de alumina calcinadas a 400 ºC apresentaram a maior razão de flúor adsorvido por tonelada de adsorvente (27855).

Resumo em Inglês:

Twelve different types of fluorine adsorbents based on alumina granules were produced following two processing routes. The first route consisted on the precipitation of aluminum hydroxide by sol-gel technique followed by microsphere production by internal and external gelation. Aluminum nitrite was used as raw material. The second route consisted on the mechanical micro pelletization of aluminum hydroxide produced by the Bayer process, and bauxite. Microspheres and micropellets were heat treated at different conditions and their fluorine adsorption performance was evaluated. Kinetic parameters and fluorine charge determined for those adsorbents were better than the ones reported in the literature for alumina based fluorine adsorbents. Micropellet adsorbents showed similar properties when compared to the ones produced by the sol-gel technique. Alumina microspheres produced by internal gelation followed by calcination at 550 ºC showed the highest fluorine adsorption (100 h-1). Alumina microspheres containing active coal were also produced and showed relatively high fluorine adsorption (88 h-1). Alumina micropellets calcined at 400 ºC showed the highest ratio of adsorbed fluorine per ton of adsorbent (27855).