Determinação de parâmetros cinéticos da sinterização de revestimentos cerâmicos de monoqueima do tipo BIIa

Abstract

INTRODUÇÃOO processo de produção de placas cerâmicas para revestimentos por monoqueima é, atualmente, o mais difundido entre as indústrias cerâmicas em todo o mundo. Este processo de produção através de fornos a rolos vem evoluindo através dos tempos, seja pelo aumento das dimensões dos equipamentos, maior eficiência energética, maior produtividade por unidade área ocupada e ao uso do gás natural. A etapa de queima (tratamento térmico) é determinante na obtenção das propriedades desejadas ao produto final, pois será transferida a energia térmica necessária para promover uma série de reações químicas e físicas como, por exemplo, decomposições térmicas, transformações alotrópicas, formação de fase líquida, sinterização entre outras [2,5,11]. Com isso a estabilidade nesta etapa deve ser mantida, tanto na alimentação das placas cerâmicas para o interior do forno como na manutenção da curva e ciclo de queima ao longo de todo o equipamento.A maior preocupação dos fabricantes de revestimentos cerâmicos, além das características estéticas, é a de garantir a obtenção de produtos dentro de uma mesma categoria dimensional (tamanho), pois muito embora a grande parte dos problemas de perda de qualidade não seja originada na operação de queima, é nesta etapa que se busca a resolução dos problemas no produto. Esta estabilidade está relacionada diretamente com a temperatura e tempo de queima, além do tipo de produto a ser fabricado. O controle da retração linear é amplamente utilizado no controle do tamanho do produto final, pois os requisitos de qualidade das placas ResumoA produção de revestimentos cerâmicos pelo processo monoqueima é atualmente o mais difundido entre as empresas de cerâmica. O processo de queima está em constante evolução e adaptação à novos parâmetros, devido ao crescimento tecnológico e à diversificação dos produtos cerâmicos. É necessário entender o mecanismos envolvidos na queima de placas cerâmicas utilizando fornos a rolos, principalmente o desempenho térmico do equipamento e características técnicas dos revestimentos cerâmicos. Neste trabalho, um modelo matemático e um procedimento experimental foram aplicados para determinar a cinética de retração. Os parâmetros cinéticos foram determinados experimentalmente, utilizando pó industrial para obter corpos-de-prova de 80 x 20 x 2,3 mm 3 queimados em forno elétrico laboratorial a rolo. A energia de ativação, E a =178041 J/mol, o expoente do tempo "n" que determina o mecanismo de sinterização, n = 0,26285 e fator de freqüência, k 0 = 44768 s -1 foram determinados depois de distintas condições de queima em 30, 40 e 50 min de frio a frio e as temperaturas entre 1000 a 1150 °C (com passos de 30 °C). Palavras-chave: queima, sinterização, cinética, revestimentos cerâmicos. AbstractThe

Modeling and Simulation of the Effect of the Firing Curve on the Linear Shrinkage of Ceramic Materials: Laboratory Scale and Industrial Scale

“…Figure 6 shows the numerical results for the linear shrinkage at distinct firing temperatures, for a total time of 30 min and a ceramic tile thickness of 2.3 mm. The numerical results obtained demonstrate that the kinetic model (Cargnin et al, 2011) provides a satisfactory fit with the experimental data points between the temperatures of 1273 K to 1393 K. On reaching 1423 K, there is a significant deviation between the experimental (R l Exp = 0.07681) and the simulated (R l Sim = 0.08301) values. A reduction in the linear shrinkage rate can be observed, due to the significant increase in the quantity of liquid phase formed.…”

“…It was possible to verify the reproduction of the value for the linear shrinkage by the kinetic model (Cargnin et al, 2011). Figure 6 shows the numerical results for the linear shrinkage at distinct firing temperatures, for a total time of 30 min and a ceramic tile thickness of 2.3 mm.…”

“…Data was recorded for maximum temperatures between 1273 K and 1423 K, with 30 K intervals and with firing cycles of 30, 40 and 50 min (cold-to-cold). These firing curves were used to determine the sintering kinetics parameters of the ceramic tile, under different firing conditions, such as the activation energy E A (178041 J.mol -1 ), the time exponent n, which determines the sintering mechanism, (0.26285), and the frequency factor k 0 (44768 s -1 ) (Cargnin et al, 2011). We also obtained the vitrification curves (linear shrinkage x water absorption) for specimens with thicknesses of 2.3 mm and 7.8 mm.…”

“…The aim of this study was to combine a phenomenological model of heat transfer with a sintering kinetics model (Cargnin et al, 2011) to simulate the effects of different thermal cycle conditions (time and temperature) applied to a mass used for the production of single-cycle firing BIIa ceramic tiles on a laboratory and industrial scale. In order to do so, we adopted the phenomenological modeling of heat transport by diffusion and its boundary conditions for a ceramic plate.…”

Utilização de resíduos de materiais cerâmicos na adsorção de corante azul de metileno

“…Na região de Criciúma, SC, concentra-se um grande número de indústrias cerâmicas que utilizam argilominerais como matéria-prima, gerando expressiva quantidade de resíduos sólidos que podem apresentar propriedades de absorção [18,19].…”