Quelantes como aditivos anti-hidratação da magnésia

Abstract

ResumoA magnésia confere aos concretos excelentes propriedades refratárias aliadas a uma elevada resistência a escórias básicas. Entretanto, na presença de água, ela se hidrata em uma reação expansiva formando o hidróxido de magnésio. A expansão gerada, se não for controlada ou reduzida, danifica a estrutura do material podendo até levar à sua completa desintegração. Neste trabalho, aditivos conhecidos como quelantes foram adicionados à suspensão de sínter de magnésia, com e sem cimento de aluminato de cálcio, a fim de evitar a reação de hidratação da magnésia. Sob o ponto de vista químico, foram realizadas medidas de potencial zeta e grau de hidratação, correlacionando a mudança da carga superficial da magnésia gerada pela presença dos aditivos à quantidade de hidróxido formada. Sob o ponto de vista mecânico e físico, foram realizados o monitoramento da expansão volumétrica aparente e o registro de imagens das amostras. O melhor aditivo anti-hidratação para as amostras com aluminato de cálcio foi o ácido cítrico. A adição de apenas 0,3%-p foi capaz de quase anular a quantidade de hidróxido formada e adicionalmente zerar a expansão. Palavras-chave: magnesia, brucita, hidratação, quelantes. AbstractMagnesia addition to the refractory castables improves the refractoriness and basic slag corrosion resistance. However, in contact with water, magnesia hydrates by an expansive reaction resulting magnesium hydroxide, Mg(OH) 2 . If this expansion is not controlled or reduced, it can lead to the rupture and under harsh conditions, to material dusting. In this study, additives known as chelants were added to the magnesia sinter suspensions, with or without calcium aluminate cement, with the objective to inhibit the hydration reaction. Considering the chemical aspects, zeta potential and hydration degree were measured and the changes on the surface charge of magnesia caused by the additives adsorption were correlated to the hydroxide amount generated. Concerning the physical and mechanical aspects, apparent volumetric expansion was recorded. The best additive anti-hydration for the samples containing cement was citric acid. Just 0.3wt% was enough to almost inhibit completely the Mg(OH) 2 formation, and led to no expansion.

Ligantes hidráulicos e a hidratação de óxido de magnésio em concretos refratários

“…Variações de massa e no perfil de temperatura no interior do forno e na superfície das amostras foram simultaneamente registradas. A taxa de perda de massa percentual (dW/dt, %/min) em uma certa temperatura foi utilizada na avaliação do comportamento de desidratação [4,6,19].…”

“…Para o parâmetro EVA, V 0 é o volume inicial da amostra e V E o correspondente após a hidratação e expansão. Uma descrição detalhada da técnica e sua utilização pode ser encontrada na literatura [4,6,8,9].…”

“…As formulações com alto teor de cimento, por outro lado, podem ter sua refratariedade reduzida devido ao teor excessivo de CaO [1]. Com base nessas considerações, é razoável supor que o controle do teor de CAC poderia gerar melhores resultados se fosse aplicada em combinação com outras técnicas anti-hidratação, como por exemplo, a adição de agentes quelantes [6]. Resistência mecânica por compressão diametral (MPa, após 7 dias a 50 ºC) Porosidade (% após 7 dias a 50 ºC)…”

“…Se essa reação ocorrer antes do enrijecimento do concreto (durante o período de estocagem do sínter ou durante a mistura com água), ela pode gerar porosidade após a decomposição da brucita, durante o primeiro aquecimento (400-600 ºC), reduzindo a resistência mecânica do material [5]. Por outro lado, se ocorrer durante a cura e secagem, a expansão volumétrica de até 3 vezes que acompanha a reação de hidratação pode gerar tensões mecânicas e danos mecânicos à estrutura, conhecidos como expansão volumétrica aparente (EVA) [4,6]. A literatura sugere que, com o uso de técnicas anti-hidratação para o MgO (TAHM), esse efeito colateral pode ser reduzido e os benefícios da adição de MgO maximizados [5][6][7].…”

“…Por outro lado, se ocorrer durante a cura e secagem, a expansão volumétrica de até 3 vezes que acompanha a reação de hidratação pode gerar tensões mecânicas e danos mecânicos à estrutura, conhecidos como expansão volumétrica aparente (EVA) [4,6]. A literatura sugere que, com o uso de técnicas anti-hidratação para o MgO (TAHM), esse efeito colateral pode ser reduzido e os benefícios da adição de MgO maximizados [5][6][7]. Entre aquelas melhor descritas, o controle do teor e tipo de ligante utilizado [8,9] destaca-se como uma das mais eficazes.…”