Estudo do efeito da quantidade de óxido de ferro em cinzas pesadas de carvão mineral na obtenção de vitrocerâmicos

Abstract

Recebido em 27/7/01; aceito em 4/2/02 STUDY OF IRON OXIDE QUANTITY ON BOTTOM ASHES FROM MINERAL COAL TO GLASS CERAMIC PRODUCTION. Bottom ash has been used as raw material to glass and glass ceramic production because it is a source of SiO 2 and Al 2 O 3 . However, the high concentration of iron (about 10% wt.) difficulty the control of the nucleation and the crystallization processes. The iron content was reduced by magnetic process, where the magnetite phase was mainly removed. In order to compare glass ceramics obtained from original and low iron bottom ashes, microstructural and dilatometric characterizations were performed.Keywords: bottom ash; glass ceramic; magnetic iron removing. INTRODUÇÃOO desenvolvimento de materiais vitrocerâmicos, originados a partir da fusão e cristalização de vidros, obtidos de cinzas pesadas de carvão mineral foi um importante passo para a obtenção tecnológica de materiais de elevado valor agregado. Estes materiais constituem opções de uso industrial que diminuem os problemas ambientais e possibilitam a redução dos custos das matérias-primas necessárias ao processo. As cinzas são classificadas como secas (volantes) ou úmidas (pesadas), em função das diferentes zonas de temperatura na caldeira durante o processo de queima do carvão pulverizado nas usinas termelétricas 1 . O resíduo finamente dividido resultante da combustão é arrastado pelos gases de exaustão (cinza volante). O material que se aglomera, caindo no fundo da câmara de combustão, denomina-se cinza pesada ou de fundo.No caso brasileiro, um forte argumento para o uso de cinzas pesadas é a quantidade gerada pela combustão dos carvões nacionais (sub-betuminoso), que pode chegar a mais de 50% em massa 1 . Estas cinzas possuem valor de mercado pelo menos quatro vezes menor que muitos minerais comerciais. O custo de produção de um vitrocerâmico pode ser reduzido tanto em função da matéria-prima ser um resíduo de baixo valor, como também pela sua apresentação física, a qual já está na forma granulada 2 .A obtenção de vidros a partir de cinzas pesadas de carvão mineral da Bacia Carbonífera de Tubarão (Santa Catarina, Brasil) solucionaria problemas causados por sua deposição, porém um dos inconvenientes dos vidros derivados deste resíduo é o seu elevado teor de óxido de ferro, que diminui sua transparência. A falta de transparência limita a sua aplicação tecnológica, além do alto teor de ferro influenciar significativamente nos processos de nucleação e cristalização para obtenção dos materiais vitrocerâmicos 3 . O estado de oxidação do ferro é um importante fator a ser considerado na composição do vidro e dos vitrocerâmicos, devido à tendência termodinâmica dos óxidos de diminuir sua energia livre através de reações químicas redox. O íon Fe 2+ presente em vidros de silicato absorve luz na região do infravermelho, enquanto o Fe 3+ absorve luz na região do ultravioleta, com uma capacidade de absorção 15 vezes menor na região do visível do que o Fe 2+ 4 . Os vidros contendo Fe 3+ possuem cor amarela, enquanto os contendo Fe 2+ apre...

Dilithium dialuminium trisilicate phase obtained using coal bottom ash

“…High concentrations cause poor properties, otherwise, they improve [3]. We have also observed that the experimental condition of obtaining Li 2 Al 2 Si 3 O 10 samples changes with magnetite content.…”

“…In addition, this new process permits the use of by-products resulting from industrial processes, which can be dangerous to the environment. On the other hand, the glass-ceramics produced by using these by-products have shown similar properties to those obtained by using high-purity synthetic components [2].…”

“…The measured thermal expansion coefficient for the sample crystallized for longer time is lesser 18% than the commercial lithium glass-ceramics [1]. In a previous work [3], we reported results about the formation of Li 2 Al 2 Si 3 O 10 glass-ceramics using the bottom ash containing high Fe 3 O 4 content (%10%). The measured thermal expansion coefficient value at room temperature is about 13% bigger than that reported for the commercial lithium glass-ceramics [1].…”

“…We have shown that the bottom ash can be directly used together with synthetic lithium oxides to produce the Li 2 Al 2 Si 3 O 10 phase [2]. There is no report in the literature describing the use of bottom ash to produce the lithium glass-ceramics phase.…”

“…Recently, it has been shown that glassceramics can also be obtained by using by-products such as coal fly ashes [2], steelwork slag [2], etc., reducing the cost of production. In addition, this new process permits the use of by-products resulting from industrial processes, which can be dangerous to the environment.…”