Resumo em Português:

A microestrutura e o módulo de ruptura de porcelanas aluminosas foram analisados com o aumento da temperatura de sinterização. Foi determinado que quando o teor de alumina é elevado o processo de rearranjo das partículas durante a sinterização é inibido devido à formação do esqueleto de partículas de alumina as quais são insolúveis na fase líquida. O módulo de ruptura aumenta com a quantidade de fase cristalina sendo que as partículas de alumina contribuem de forma mais efetiva para este aumento do que os cristais de mulita.

Resumo em Inglês:

The microstructure and bending strength of aluminous porcelains were analyzed at rising sintering temperatures. It was found that, in the presence of high alumina content, the particle rearrangement process during sintering is inhibited by the formation of a skeleton of alumina particles that are insoluble in the liquid phase. The bending strength increases along with the amount of crystalline phase, with the alumina particles contributing more effectively to this increase than the mullite crystals.

Resumo em Português:

O objetivo principal deste trabalho é o de avaliar do ponto de vista ambiental a possibilidade da incorporação de resíduo sólido proveniente do setor siderúrgico em massas argilosas para fabricação de cerâmica estrutural. A indústria cerâmica apresenta enorme potencial para absorver resíduos industriais poluentes. Até 3% em peso de resíduo foi adicionado em proporções graduais a uma massa argilosa. Os corpos cerâmicos foram conformados por extrusão, secados a 110 °C e queimados em forno industrial a 950 °C. Os corpos cerâmicos incorporados foram submetidos a ensaios ambientais de lixiviação e solubilidade. Além disso, foi feita a análise preliminar dos gases evoluídos durante o processo de queima. Os resultados revelaram que a utilização de massas cerâmicas contendo até 3% em peso de resíduo sólido de siderurgia, para fabricação de produtos de cerâmica vermelha, não oferece nenhum risco direto ao meio ambiente.

Resumo em Inglês:

The main objective of this work is to evaluate from an environmental viewpoint the incorporation of solid waste from the siderurgical industry into clayey masses for red ceramics. Ceramic masses containing up to 3 wt% waste were prepared. Ceramic bodies were extruded, dried at 110 °C and fired in an industrial kiln at 950 °C. Leaching and solubility tests were done on the incorporated ceramic bodies. In addition, the emission of gases was also analyzed. The results indicated that the use of up to 3 wt.% siderurgical solid waste in red ceramics does not cause significant environmental impact.

Resumo em Português:

Este artigo tem como principal objetivo caracterizar argilas esmectíticas chocolate de Boa-Vista, Estado da Paraíba (Brasil) na sua forma natural e após tratamento químico, visando a sua utilização na remoção de Pb2+ de efluentes sintéticos. Os métodos de caracterização utilizados foram fluorescência de raios X, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios X por energia dispersiva. Neste trabalho foi estabelecido o procedimento para remoção de Pb2+ a partir de um efluente inorgânico sintético, utilizando argila natural. Para avaliar a influência dos principais parâmetros, como pH, tratamento e granulometria da argila sobre a remoção do Pb2+, foi utilizado o planejamento fatorial e os melhores resultados obtidos foram: pH 4,5, granulometria entre 35 e 48 mesh, e argila natural.

Resumo em Inglês:

The main objective of this paper is to characterize the Chocolate smectite clays of Boa-Vista, State of Paraíba (Brazil), in their natural form, and after chemical treatment for their application in the removal of Pb2+ from synthetic effluents. The following methods were used: X-ray fluorescence, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. In is work the procedures for Pb2+ removal from a synthetic inorganic effluent using a natural clay were established. To evaluate the influence of the main parameters, such as pH, clay treatment and granulometry, on Pb2+ removal, factorial planning was used and the best results obtained were pH 4.5, granulometry in the range of 35 to 48 mesh and natural clay.

Resumo em Português:

O crescimento do consumo de aço e da sua tecnologia de produção tem demandado proporcional desenvolvimento dos refratários, sendo umas das principais exigências o aumento de sua vida útil e a redução do tempo de parada dos equipamentos revestidos por esses materiais. Entre as diversas classes de refratários, os concretos vêm ganhando destaque nos últimos anos, principalmente por apresentarem facilidade de aplicação e reparo. Uma vez que esses materiais são aplicados na forma fluida, problemas no processo de secagem são freqüentemente encontrados na indústria. Assim, alguns trabalhos envolvendo aditivos de secagem têm surgido como forma de reduzir a ocorrência de explosões, sem a necessidade de diminuir drasticamente a taxa de aquecimento do refratário após sua aplicação. Entretanto, informações que relacionem a secagem com variáveis intrínsecas do processamento dos concretos ainda são escassas na literatura. Estudos reportam que a variação na quantidade de água influencia significativamente a reologia, e pode facilitar, por exemplo, a adição de fibras durante a mistura. Neste contexto, este trabalho teve como principal objetivo relacionar o teor de água com o comportamento de secagem e explosão de concretos refratários. Verificou-se que a adição de maior quantidade de água durante a mistura resultou em aumento da permeabilidade e queda na resistência a explosão dos concretos.

Resumo em Inglês:

The growing technology employed on steelmaking industry resulted an equivalent development of refractories, where reductions of maintenance time and increasing working life have been one of the major requirements. The increase of monolithics consumption, especially castables, can be explained by their easy application and repair features. However, as the castables are applied in fluid form, problems with drying stage are frequently verified during this processing step. Studies in this area report the utilization of drying admixtures, which can avoid explosive spalling and optimize the drying rates. However, information about intrinsic variables, like water content, and its influence on the drying behavior of refractories castables are scarce in the technical literature. Thus, the objective of this work was to analyze the impact of water content on drying and explosive spalling behavior of refractory castables. The increase of water content resulted in castables with superior permeability and lower explosion resistance.

Resumo em Português:

A moldagem por injeção em baixa pressão (MIBP) tem constituído, nos últimos anos, uma excelente alternativa para a produção de pequenos lotes de peças cerâmicas diversificadas e com formas complexas. Esta técnica de conformação é relativamente simples e barata, mas apresenta diversos problemas na etapa de extração dos ligantes, principalmente quando o pó cerâmico é muito fino e as peças possuem grande seção transversal. Neste trabalho é descrita uma metodologia específica para a produção de peças cerâmicas por moldagem por injeção a baixa pressão de alumina submicrométrica (0,4 mim), incluindo a formulação da mistura para injeção, bem como detalhes do processo de extração dos ligantes orgânicos utilizados na moldagem. Para o desenvolvimento deste processo fez-se necessário (i) entender melhor o processo de MIBP, (ii) desenvolver a formulação da mistura de pó cerâmico e aditivos orgânicos, (iii) confeccionar moldes adequados para a injeção a baixas pressões e (iv) otimizar os parâmetros de injeção. A metodologia desenvolvida neste trabalho, possibilita a confecção de peças cerâmicas complexas, com seção transversal relativamente grande, permitindo uma produção robusta de pequenos lotes de peças cerâmicas diversificadas com ótima qualidade e excelente reprodutibilidade.

Resumo em Inglês:

In the past years, low-pressure injection molding (LPIM) has been a good alternative for the production of small batches of diversified complex shapes ceramic parts. This molding technique is relatively simple and cheap, but presents several problems related to debinding, especially for fine ceramic particle, and large cross-section ceramic pieces. In this work, we present a metodology for the production of ceramic parts based on the LPIM of submicrometer-sized alumina powder (0.4 mum). The binder formulation is described, as well as the details of the debinding stage. For the development of this process it was necessary (i) to achieve a better understanding of the LPIM process, (ii) develop the binder formulation and to find the better proportion for the binder plus ceramic powder mixture, (iii) to prepare molds suitable for LPIM and (iv) to optimize the injection parameters. The procedure here reported makes it possible to produce complex shape ceramic parts, with relatively large cross-section, allowing the robust production of small batches of diversified ceramic parts, with high quality and excellent reproducibility.

Resumo em Português:

A técnica "gelcasting", associada à aeração de suspensões cerâmicas, permite a produção de esponjas cerâmicas com uma larga faixa de porosidade. Esponjas à base de alumina foram produzidas com porosidade variando de 62 a 87 %-vol, o que corresponde a densidades relativas entre 0,13 e 0,38. Essas esponjas foram utilizadas para a verificação de modelos, tais como de Mackenzie, de Boccaccini e de Gibson e Ashby, que relacionam a porosidade ou a densidade com os módulos elásticos da cerâmica porosa. Os módulos elásticos de Young, de cisalhamento e a razão de Poisson foram caracterizados através da técnica de ressonância mecânica de barras. Essa técnica permitiu avaliar os valores dos módulos elásticos mesmo com o material tendo macroestrutura celular. Os resultados permitiram verificar qual dos citados modelos oferece melhor descrição do comportamento do módulo elástico em função da porosidade das esponjas cerâmicas.

Resumo em Inglês:

Broad porosity range can be obtained in ceramic foams employing the gelcasting technique coupled to the aeration of ceramic suspensions. Alumina based foams were produced with porosity in the range of 62 to 87 volume-%, which corresponded to relative densities between 0.13 and 0.38. Fitting models after Mackenzie, Boccaccini and Gibson and Ashby, describing the dependency of elastic moduli on density or porosity, were applied. The bar resonance technique was used to determine the values of Young's modulus, shear modulus and Poisson's ratio of these cellular material. The fitting model that best describe the dependence of elastic moduli on porosity could be identified and discussed.

Resumo em Português:

A gestão racional de resíduos industriais é um dos sérios problemas da sociedade atual. O presente trabalho tem por objetivo propor uma alternativa para o aproveitamento do resíduo de esmaltação da empresa Portinari, grupo Cecrisa S.A, por meio da utilização desse resíduo como principal componente em massas cerâmicas para obtenção de isoladores elétricos de distribuição secundária. Foram estudadas formulações contendo no mínimo 50% de resíduo e quantidades variáveis de alumina, feldspato potássico e de quartzo. O resíduo bruto foi primeiramente beneficiado e submetido às analises química, térmica e mineralógica para fins de caracterização. Adotou-se o processo de conformação plástica por torneamento para fabricação das amostras a verde, as quais foram secadas ao ar livre. As amostras obtidas foram submetidas a um ciclo térmico previamente indicado pela curva de gresificação do resíduo. Por fim, após a queima, os protótipos foram ensaiados quanto à rigidez dielétrica. Os resultados indicaram a compatibilidade técnica dos mesmos considerando o uso como isolador.

Resumo em Inglês:

Wise management of industrial wastes is one of the most serious problems in today´s society. The aim of the present work is to suggest an alternative way to reuse the enameling waste of Company Portinari Company, Cecrisa S.A, as major component in ceramic masses to the manufacturing of electric insulators. Formulations with variable amounts of alumina, potassic feldspar and quartz were used, all containing at least 50% waste. The crude waste was firstly treated and then characterized by chemical and mineralogical analysis. The plastic molding process was used in order to produce the green samples, which were left to dry. The samples were submitted to a firing cycle previously indicated by a gresification curve for the waste. After that, the produced samples were submitted to a final test in order to estimate their dielectric rupture tension. The findings suggested a good technical compatibility of the waste considering its utilization as raw material for the production of electric insulators.

Resumo em Português:

Os benefícios proporcionados pela adição de carbono em concretos refratários têm ampliado a utilização desses materiais em aplicações siderúrgicas. Contudo, um problema inerente à utilização de carbono em refratários é a sua susceptibilidade à oxidação a temperaturas superiores a 600 °C. Uma das alternativas empregada na tentativa de controlar a oxidação do carbono é o uso de antioxidantes. Dentre eles, o pó de alumínio tem mostrado bons resultados em tijolos refratários contendo carbono. Porém, sua aplicação em concretos refratários é limitada pela forte tendência que o pó de alumínio apresenta em se hidratar. Algumas técnicas de recobrimento baseadas no processo Sol-Gel têm sido empregadas como forma de impedir a reação de hidratação do pó de alumínio quando em água. Entretanto, a eficiência destes recobrimentos ainda não foi avaliada em concretos refratários. O presente trabalho se propõe a avaliar a eficiência de recobrimentos à base de SiO2 ou TiO2 em inibir a reação de hidratação do pó de alumínio em condições reais de aplicação. Estes recobrimentos foram obtidos a partir de alcóxidos metálicos e um polímero reativo fazendo uso do método Sol-Gel.

Resumo em Inglês:

The benefits promoted by the addition of carbon in refractory castables resulted the increase use of these materials in steel making industry. Nevertheless, carbon-containing refractory castables faces the problem of oxidation at temperatures above 600°C. One of the alternatives to overcome this drawback is the use of antioxidants. Among them, aluminum powder has shown good results in carbon containing refractory bricks. However, its application in refractory castables is restricted by the strong tendency of aluminum powder to react with water. Some surface treatments, based on Sol-Gel process, have been employed to generate an oxide coating in order to inhibit the hydration reaction when aluminum is exposed to water. However, the efficiency of these coatings has not been examined yet in refractory castables. The present research aimed to evaluate the efficiency of SiO2 or TiO2 based coatings on inhibiting the aluminum-water reaction when added to high-carbon-containing refractory castables. These coatings were generated by metallic alkoxides or a reactive polymer, both using the Sol-Gel technique.

Resumo em Português:

A projeção a úmido de concretos refratários consiste na aplicação do material na forma de um jato de "spray" sobre uma superfície, resultando numa elevada taxa de instalação e eficiente compactação do material. Esta técnica dispensa o uso de moldes devido à adição de aditivos aceleradores de pega e/ou coagulantes que reduzem rapidamente a fluidez do concreto projetado sobre a superfície. Usualmente, a avaliação do desempenho dos aditivos está relacionada à aderência do concreto sobre a superfície (perda por rebote). Entretanto, diferentes mecanismos de coagulação podem afetar distintamente as propriedades termomecânicas do material. Estudos reportam que características finais do concreto, como a deformação por fluência, estão relacionadas com o teor de matriz. Por estes motivos, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o impacto de aditivos coagulantes e aceleradores de pega nas propriedades termomecânicas da matriz de concretos refratários aplicados por projeção. Os resultados obtidos identificaram uma acentuada influência do tipo de aditivo em relação à resistência mecânica e à deformação por fluência em altas temperaturas da matriz. Além disso, foi identificada uma nova classe de aditivos que proporciona melhor desempenho do material quando comparado a aditivos comercialmente utilizados.

Resumo em Inglês:

Wet shotcrete is a technique that consists on spraying the castable on a surface, affording high placing rate and efficient material packing. Wet shotcrete does not require the use of molds due to the presence of accelerating admixtures or coagulants which immediately reduce fluidity of the castable sprayed on the surface. The usual evaluation of the additive performance is based on the amount of material adhered on the surface (rebound loss). However, distinct coagulation mechanisms can affect the thermomechanical properties of the material in different ways. Studies reported that final properties of castables, such as creep flow, are related to the matrix amount. Thus, the purpose of this work was to evaluate the impact of coagulants and accelerating admixtures on the thermomechanical properties of wet shotcrete refractory castables matrix. The results show a great impact of the additives on the mechanical strength and creep of the matrix. Moreover, a new class of shotcrete additives, which promotes a better performance of the material when compared to commercially used admixtures, was identified.

Resumo em Português:

A incorporação de uma argila ilítica com características fundentes em massa de cerâmica vermelha composta de argilas predominantemente cauliníticas foi avaliada em relação às alterações produzidas na microestrutura e nas propriedades físicas e mecânicas. As matérias-primas foram caracterizadas através de ensaios de difração de raios X, composição química, distribuição de tamanho de partículas e plasticidade. Foram preparadas composições, com percentuais de argila fundente de 0, 10, 20 e 30% em peso, usadas na fabricação de corpos-de-prova por prensagem uniaxial para queima em temperaturas variando de 850 ºC a 1100 ºC. As propriedades tecnológicas avaliadas foram: absorção de água, retração linear e tensão de ruptura à flexão (3 pontos). Análise microestrutural foi realizada por porosimetria de mercúrio e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que a adição de argila fundente ilítica à massa cerâmica contribuiu para redução da porosidade e, conseqüentemente, melhoria nas propriedades tecnológicas avaliadas.

Resumo em Inglês:

The incorporation of a illitic clay with flux characteristics into a red ceramic body of clays predominantly kaolinitic was evaluated with respect to the changes produced in the microstructure and mechanical and physical properties. The raw materials were characterized through X-ray diffraction, chemical composition, particle size distribution and plasticity tests. Compositions were prepared with 0, 10, 20 and 30 wt.% flux clay. Specimens were prepared by uniaxial pressing and fired at temperatures varying from 850 ºC to 1100 ºC. The evaluated technological properties were: water absorption, linear shrinkage and flexural rupture strength (three points). A microstructural analysis was carried out by mercury porosimetry and scanning electron microscopy. The results showed that the illitic flux clay addition into the ceramic body contributed to decrease the porosity and, consequently, to improve the technological properties.

Resumo em Português:

Em geral, cerâmicas policristalinas apresentam condutividade térmica mais baixa do que seus equivalentes monocristais. Por exemplo, a 300 K, a condutividade térmica teórica de monocristais de nitreto de alumínio (AlN) é 319 W/m-K, enquanto que, os valores medidos variam desde 17 W/m-K a 285 W/m-K. Esta variação é comum em cerâmicas policristalinas. A variação é fortemente dependente do grau de pureza dos materiais precursores e detalhes dos processos de sinterização. O processo de sinterização é importante porque ele influencia a microestrutura e esta o mecanismo de condutividade. Neste artigo nós apresentamos as causas desta dependência e como ela pode ser controlada.

Resumo em Inglês:

In general, polycrystalline ceramics exhibit lower thermal conductivities than their associated single crystals. For instance, at 300K, the theoretical thermal conductivity of single crystal aluminum nitride (AlN) is 319 W/m-K, whereas, the values measured for polycrystalline AlN ceramics range from 17 W/m-K to 285 W/m-K. This variation is not unusual for polycrystalline ceramics. The variability is strongly dependent upon the purity of the starting materials and the details of sintering process. The process is important since it influences the microstructure and thus influences the conduction mechanism. In this paper we present the causes of this variation and how it can be controlled.

Resumo em Português:

Este trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da incorporação de chamote, obtido de rejeitos de tijolos queimados em baixas temperaturas, em massa de cerâmica vermelha visando à obtenção de telhas. Inicialmente o chamote foi submetido a ensaios de caracterização química, física e mineralógica. Em seguida, foram feitas adições de chamote a uma argila caulinítica nas proporções de 0, 5, 10, e 20% em peso. Foram preparados corpos-de-prova por extrusão para queima em forno industrial a 970 ºC. As propriedades tecnológicas avaliadas foram: absorção de água, retração linear e tensão de ruptura à flexão. A microestrutura das composições foi avaliada através de ensaios de porosimetria de mercúrio e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que a incorporação de chamote melhorou os parâmetros de secagem da cerâmica. Após queima, a porosidade praticamente não sofreu variações significativas com a incorporação de chamote. Isto indica que a queima de chamote em temperaturas superiores àquela em que ele foi obtido, propicia sua própria sinterização e não ocasiona alterações degenerativas na microestrutura das cerâmicas queimadas.

Resumo em Inglês:

This work has for objective to evaluate the incorporation of grog, obtained from wastes of bricks fired at low temperatures, in a red ceramic body aiming at the production of roofing tiles. Initially the grog was chemical, physical and mineralogical characterized. Extruded samples were prepared for firing in an industrial furnace at 970 °C. The technological properties evaluated were: linear shrinkage, water absorption and flexural rupture strength. The microstructure of fired samples was evaluated by pore-size distribution and scanning electron microscopy. The results showed that grog addition enhanced the drying parameters of the ceramic. After firing, the porosity practically did not changed with grog addition. This indicates that the firing of grog at temperatures above the one it was obtained makes possible its own sintering and does not introduce negative changes in the microstructure of the fired ceramics.

Resumo em Português:

Neste trabalho é apresentada a possibilidade de obtenção de cerâmicas de SiC de alto desempenho a partir de matéria-prima comercial de grau técnico. Foi realizado o estudo de sinterização via fase líquida e desenvolvimento microestrutural de três composições à base de SiC tendo como aditivos de sinterização AlN e Y2O3 . Duas destas composições são à base de SiC-1000 da Alcoa, grau técnico, e a terceira, utilizada como referência, à base do UF-15 da H.C. Starck - Alemanha, pó comercial de granulometria fina. O processo de moagem do pó SiC-1000 da Alcoa foi acompanhado por medidas de distribuição granulométrica e posterior ataque químico, para remoção de impurezas. Os pós de grau técnico, após tratamento de moagem apropriado, apresentam sinterabilidade comparável à do pó de referência, em experimentos em dilatômetro. Os materiais sinterizados com matéria-prima à base de SiC da Alcoa apresentam microestrutura bastante similar aos obtidos com o pó de referência, da H.C. Starck. Foi feita análise preliminar das propriedades de dureza e tenacidade à fratura das cerâmicas desenvolvidas e os resultados obtidos para os materiais produzidos com o pó nacional são excelentes.

Resumo em Inglês:

Possibility of high performance ceramics manufactured from commercial SiC powder of technical grade has been shown. Sintering behavior and microstructure formation under conditions of liquid phase sintering (LPS) with oxynitride sintering aids (AlN-Y2O3) of three SiC-based compositions have been investigated. Two of the compositions were based on Alcoa 1000 SiC powder of technical grade, and the third one, which was used as a reference, was based on H.C. Starck UF-15 fine grade commercial powder. Milling process used for Alcoa 1000 SiC powder granulometry improvement has been investigated in detail, while chemical treatment of milled SiC powders has been used for pick-up impurities removal. Dilatometric experiments showed that SiC powder of technical grade after appropriate treatment exhibits sinterability comparable with the fine grade SiC. Microstructural investigations performed on sintered samples showed that the final microstructure of the Alcoa 1000 SiC based materials was practically identical with the H.C. Starck SiC based reference ones. Preliminary investigations of hardness and fracture toughness were carried out revealing excellent results for the materials produced from cheaper, nationally produced starting powder.

Resumo em Português:

Argilas de interesse da indústria de cerâmica estrutural foram caracterizadas. Algumas propriedades físicas de diversas massas cerâmicas, preparadas a partir de material coletado em depósitos artificiais, também foram analisadas. Todas as massas investigadas exibem alta concentração de componentes finos (< 2 mim) e considerável grau de plasticidade, o que é compatível com a presença de elevado teor de argilominerais. Corpos de prova cerâmicos foram preparados por prensagem a seco e queimados em temperaturas ao redor de 855 °C. Os parâmetros resistência mecânica à flexão, retração linear, absorção de água, cor aparente e perda de peso foram medidos. Como resultado, as aplicações industriais destas matérias primas foram analisadas e revistas, bem como novas aplicações foram propostas.

Resumo em Inglês:

Clays and ceramics of interest to the structural ceramic industry were characterized. Some physical properties of ceramic masses formulated from artificial deposits exploited by the local industry were also analyzed. All materials investigated exhibit high contents of fine components (< 2 mum) and significant plasticity that is compatible with the presence of a great amount of clay minerals. Ceramic probes were prepared by dry pressing and fired at around 855 °C. Flexural strength, linear shrinkage, water absorption, apparent color and weight loss were measured. In addition, the industrial applications of these raw materials were reviewed and newest potential uses proposed.