Síntese, caracterização e estudo da decomposição do carbeto de alumínio visando a reciclagem do resíduo refratário de magnésia carbono (MgO-C)
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Data
2024-07-11
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Editor
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
Com o crescimento significativo da estratégia de economia circular, muitas indústrias estão interessadas no desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo caracterizar os resíduos de refratários de MgO-C provenientes de forno elétrico à arco (FEA) e convertedor LD (BOF) da indústria siderúrgica, além de estudar a formação e decomposição do carbeto de alumínio (Al4C3) que é um contaminante que se forma durante o uso do refratário e, se presente no produto final, pode ocasionar defeitos (trincas, estouros) nos tijolos. A literatura sobre o Al4C3 é bastante escassa, o que torna este tema ainda mais relevante. Neste trabalho, foi realizada a seleção, o preparo e a caracterização das amostras de resíduos refratários de magnésia carbono (MgO-C). Além disso, foram realizadas três sínteses para a obtenção do Al4C3 e compreensão das variáveis que interferem na formação deste composto. A caracterização das amostras de resíduos e dos materiais sintetizados foi realizada utilizando técnicas como MEV com EDS acoplado, DRX, espectroscopia Raman e análise de perda ao fogo. Foi realizado um ensaio de decomposição do Al4C3 por meio da reação de hidrólise, e a evolução das alterações estruturais do material foi acompanhada pelas alterações nos difratogramas de raios X e na estabilidade térmica (TG). Os resultados da caracterização indicaram a presença de traços de Al4C3, que se apresenta sob a forma de partículas com morfologia hexagonal, e do espinélio MgAl2O4 nas amostras de resíduo. Através das três sínteses realizadas, foi possível concluir que as melhores condições para a formação do Al4C3 são em uma atmosfera redutora e a uma temperatura máxima de 1400 ºC. Observou-se também que a presença de MgO e oxigênio no processo de síntese favorecem a formação do espinélio MgAl2O4 em detrimento do Al4C3. Os ensaios de decomposição do Al4C3 mostraram que a partir de 18 dias já se observa a formação de hidróxido de alumínio como produto da hidrólise. Os resultados deste trabalho indicam que os resíduos refratários de MgO-C têm grande potencial para serem utilizados como matéria-prima secundária na produção de novos refratários, desde que haja controle e tratamento para a decomposição do Al4C3 presente. Acredita-se que o presente estudo pode contribuir para a redução de resíduos sólidos refratários, diminuição dos custos de produção e redução na emissão de CO₂.
Descrição
Palavras-chave
Materiais refratários, Óxido de magnésio, Reciclagem, Decomposição (Química), Carbonetos - Síntese