Resolução de lista de exercícios sobre refratários

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- Condições de operação

- Projeto do revestimento

- Aplicação

- Compatibilidade química com o ambiente de serviço

- Seleção apropriada: ácidos básicos, densos, isolantes, formado, monolítico

6. Como você agiria para revestir um equipamento que apresenta desgaste diferenciado em suas diversas regiões em função de nível de temperatura e elementos agressivos?

Realizaria o revestimento com tipos diferentes de refratários, adequando sua funcionalidade para cada região.

7. Com relação aos refratários de sílica explique:

a) Quais matérias primas são utilizadas e o que exige delas em termos de pureza e tipo? Explique.

Deve conter 97% de SiO2, deve conter cerca de 0,2 de Al2O3, 0,6 de MgO e 2,2 de CaO. A adição de alumina é para eliminar a imiscibilidade de líquidos no Sistema SiO2 – CaO, já o uso de MgO e CaO é para promover a ligação entre fases e acelerar as transformações polimórficas.

- Em que classe de refratários se enquadra os produtos de sílica?

Refratários tradicionais

c) Qual ou quais polimorfismos da sílica são desejados nos tijolos de sílica? Por quê?

Os polimorfismos desejados são os de ocorrência natural, como o Quartzo, a Tridimita e a Cristobalita e a Silica Amorfa. Devido a excelente refratariedade a ausência de contração no uso e a boa resistência ao choque térmico.

d) Qual é a função dos mineralizadores e quais são utilizados nas formulações de tijolos de sílica?

São constantemente adicionados na composição de um tijolo de sílica, de modo a promoverem a ligação das fases bem como aceleram as transformações polimórficas (tridimita, cristobalita) as quais são as fases desejadas no produto final.

e) Quais são as propriedades relevantes dos refratários de sílica e seus usos principais?

Propriedades:

- Excelente refratariedade sobre carga (devido a alta viscosidade do líquido formado, próximo do seu PF)

- Ausência de contração no uso (tende a expandir um pouco)

- Boa resistência ao choque térmico (T > 600 oC)

- Resistência às escórias ácidas e cinzas de coqueria (caráter ácido)

- Baixa condutividade térmica

- Boa estabilidade em meio redutor (para T oC)

Usos:

- Abóbodas de fornos

- Coqueria (paredes)

- Fornos de vidro

- Trocadores de calor

f) Quais propriedades tornam os refratários de sílica importantes para o uso em coqueria?

Resistência às escórias ácidas e cinzas de coqueria (caráter ácido)

Boa resistência ao choque térmico (T > 600 oC)

Boa estabilidade em meio redutor (para T oC)

g) Quais impurezas são danosas num quartzito para a produção de refratários de sílica?

A alumina é uma das principais impurezas dos quatzitos, sob a forma de argila, e o TiO2 aparece em quantidades apreciáveis nos minerais de sílica de tipo calcedónio. Isso ocorre porque no Sistema SiO2-Al2O3 o eutético ocorre a cerca de apenas 9% de alumina e no sistema SiO2-TiO2 a cerca de 10% de TiO2. A alumina quebra a refratariedade.

h) Por que se diz que a tridimita é uma forma impura de sílica?

Deve ser pelo fato de que na fase da tridimita é a etapa que ocorre a dissociação da sílica, promovendo ligações com os elementos mineralizadores, para uma maior conversão de tridimita em Cristobalita, acelerando a reação de formação.

i) Faça um fluxograma sintético de como são produzidos refratários de sílica (explique inclusive a queima).

[pic 1]

j) Por que não se deve utilizar produtos de sílica vítrea em temperaturas acima de 1200 °C?

Porque a sílica amorfa é metaestável, ou seja, com aumento de temperatura a sílica amorfa pode passar para uma fase cristalina, como a fase Cristobalita.

k) Descreva o que se pode encontrar na microestrutura final de um tijolo de sílica.

Tridimita → 40 - 50% → matriz e bordas do grão

Cristobalita → 30 - 40% → interior e superfície dos grãos maiores

Quartzo → ~10% → núcleo dos grãos maiores

Vidro → 5 – 10%

CaO-SiO2 → 2 -5% → cristais pequenos na fase vítrea

l) Como se pode avaliar a qualidade de um refratário de sílica?

m) Defina o que é Índice de Basicidade. Você usaria um tijolo de sílica em contato com uma escória de índice de basicidade 1,5? Explique.

Índice de basicidade: Indica a relação entre os componentes básicos e ácidos da escória. A basicidade 1,5 significa que é uma basicidade intermediária, assim os tijolos até poderiam ser usados, mas com certeza sofreriam um maior desgaste, sendo assim o ideal seria utilizar os tijolos de sílica em ambientes que possuam escórias mais ácidas.

8. Com relação aos refratários sílico-aluminosos, explique:

a) Quais matérias-primas são utilizadas e o que se exige delas em termos de pureza e tipo? Explique.

Matérias primas:

- Argilas plásticas refratárias (cauliníticas; Al2O3.2SiO2.2H2O)

- Argilas tipo flint clay (não plásticas; debaixo de dep. de carvão)