Influência da composição e das variáveis de processamento deformulações à base de argilas - uso em materiais refratários

Abstract

ResumoAs argilas são componentes fundamentais das massas para produção de materiais cerâmicos tradicionais, pois garantem plasticidade na etapa de conformação e resistência mecânica após a queima; também podem ser utilizadas nas formulações de cerâmicas refratárias devido ao desenvolvimento da fase mulita em temperaturas elevadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da composição, tempo de maturação e temperatura de queima em formulações à base de argilas para uso na fabricação de materiais refratários. As argilas foram caracterizadas por análise granulométrica, análise química, refratariedade, difração de raios X, análise térmica diferencial e termogravimétrica. As formulações contendo caulim mais ball clay e caulim mais esmectita foram submetidas à maturação por um período de 1 a 4 semanas. Em seguida, as massas foram conformadas por prensagem uniaxial obtendo-se corpos de prova, que foram submetidos a tratamento térmico em 1200, 1300 e 1400 °C, e, posteriormente, analisados quanto às propriedades: absorção de água, retração linear de queima e resistência à flexão em três pontos. Os resultados obtidos evidenciaram que as formulações em estudo apresentaram após queima fases de quartzo, cristobalita e mulita como fase majoritária. A temperatura de queima foi o parâmetro que apresentou maior influência nas propriedades avaliadas, com maior efeito da temperatura mais alta (1400 °C). Palavras-chave: argilas, composição, refratário. AbstractClays are key components of mass for traditional ceramic materials production because they ensure plasticity in the shaping step and mechanical resistance after firing. They can also be used in refractory ceramic formulations due to the development of mullite phase at high temperatures. The objective of this study was to evaluate the effect of composition, maturation time, and firing temperature on clay formulations for use in manufacturing refractory materials. The clays were characterized by particle size analysis, chemical analysis, refractoriness, X-ray diffraction, as well as differential thermal and thermogravimetric analyses. Formulations containing kaolin with ball clay and kaolin with smectite were submitted to a maturation period of 1 to 4 weeks. Next, the masses were shaped by uniaxial pressing to obtain test specimens, which were then subjected to heat treatment at 1200, 1300 and 1400 °C, and the following properties were subsequently analyzed: water absorption, linear firing shrinkage, and three-point flexural strength. The results showed that after firing the samples had quartz, cristobalite and mullite phases, with the latter as the major phase. The firing temperature was the parameter that had the greatest influence on the evaluated properties, with the highest temperature (1400 °C) exerting the most influence.

Exploiting superspace to clarify vacancy and Al/Si ordering in mullite

“…This work is consistent with, or explains discrepancies of, a number of former studies that applied different methods (Agrell & Smith, 1960;Cameron, 1977;Ylä -Jä ä ski & Nissen, 1983;Kahn-Harari et al, 1991;King, 2014;Klar et al, 2017). In routine work on mullite using powder diffraction, satellite reflections are not observed and therefore not considered (Ren et al, 2018;Figueiredo et al, 2018;Lerdprom et al, 2018;Ripin et al, 2018;Sacks et al, 1991). Sayir & Farmer (1994) reported on a strong variation in the tensile strength of different samples, with second-order satellites either present or absent, indicating that different degrees of ordering may, to some extent, account for the different properties.…”

Influence of Processing Variables on Clay-Based Ceramic Formulations

“…The principal effect of alkali in clays is to reduce their refractory characteristics. The mineralogical, physical, and thermal characterization of the raw materials and ceramic masses has been shown in another article 7 by the same group.…”

“…The processing parameters of ceramics masses containing aluminosilicates have been studied at the Federal University of Campina Grande in recent years, with significant results 6,7 . Figueirêdo et al 7 evaluated some of the processing parameters of clay-based ceramic masses that had been shaped by uniaxial pressing for use in the manufacture of refractory materials. The results showed that the chemical and granulometric composition of the clays, as well as the processing variables, influenced their physical-mechanical properties.…”

“…In recent years, several studies have been published attempting to analyze the behavior of minerals related with ceramic processing and transformations during heating. Those studies dealt mainly with the use of kaolinitic raw materials incorporation into ceramic formulations for the production of porcelain, mullite bodies, refractory bodies and zeolites 7,12,[17][18][19] . Some authors [20][21][22] have reported that kaolin does not provide sufficient plasticity to the mass, therefore, it is necessary to add small amounts of plastic clay, such as ball clays and bentonites, to provide workability.…”

Uso de ferramentas de mineração para análise da absorção de água em formulações cerâmicas com resíduo oriundo da região da campanha

“…De modo geral, as indústrias de cerâmica tradicional utilizam a argila como matéria-prima principal na fabricação de diversos materiais, tais como: blocos de vedação e estruturais, telhas e tijolos maciços [4]. Entre as diversas matérias primas provenientes da argila têm-se a do tipo caulinita que é composta por alumina e sílica, e quando submetida a altas temperaturas estes óxidos se combinam, influenciando nas propriedades mecânicas do material, como por exemplo a resistência e a absorção de água [5].…”