Matérias-Primas Sintéticas - Parte 1

Informações Técnicas - Matérias-Primas Sintéticas

Imagem: www.atcp.com.br

 

Alumina

A palavra alumina apesar de ser um termo químico específico para definir o óxido de alumínio (Al2O3), na prática comercial existe uma grande variedade de tipos de alumina que recebem uma série de adjetivos, tais como calcinada, baixa soda, hidratada, gama, tabular, eletrofundida e outras. A base para a produção dessas aluminas é principalmente o processo Bayer, que consiste resumidamente:

• no tratamento do bauxito com hidróxido de sódio em tanques pressurizados e aquecidos a 145 °C (digestores), resultando uma solução de aluminato de sódio e uma lama vermelha insolúvel, onde se concentram as impurezas.

• a lama vermelha é decantada e filtrada e a solução de aluminato de sódio é nucleada com cristais de gibbsita e resfriada, obtendo dessa forma a gibbsita (Al2O3.3H2O).

• A gibbsita é calcinada em fornos rotativos à temperatura de aproximadamente 1000 °C.

Grande parte da alumina produzida pelo processo Bayer destina-se à produção de alumínio metálico. Esta alumina é constituída de óxido de alumínio alfa, algumas fases de transição e um pouco de gibbsita; sua aplicação em cerâmica é restrita.

 

Alumina Calcinada para Cerâmica

Para produção de alumina para cerâmica há necessidade de se introduzir algumas modificações no processo Bayer e no tratamento térmico, (temperaturas que variam de 1250 °C a 1500 °C), visando principalmente reduzir o teor de Na2O e controlar o tamanho e forma dos cristais que tem influência sobre as propriedades finais do produto cerâmico. Dessa forma são obtidos inúmeros tipos de óxidos de alumínio, cada um com determinadas características e campo de aplicações.

Aplicações: São empregadas para fabricação de refratários, fibras cerâmicas e de inúmeros produtos classificados como cerâmica técnica, tais como: isoladores elétricos de porcelanas, placas para revestimento de moinhos e silos, elementos moedores (esferas e cilindros), guiafios para a indústria têxtil, camisas e pistões de bombas, bicos de pulverização agrícola, tubos de proteção de termopar, selos mecânicos, parte cerâmica da vela de ignição, substratos para microeletrônica e outras. No caso de aplicações que exigem aluminas isentas de impurezas, granulometria extremamente fina, tamanho e forma de grãos rigorosamente controlados, utilizam-se outras aluminas, obtidas por processos químicos não convencionais. Exemplos de aplicações: tubos de alumina translúcida para lâmpada de vapor de sódio, peças para implantes, etc.

 

Alumina Eletrofundida Marrom (óxido de alumínio eletrofundido marrom)

A matéria-prima principal é o bauxito calcinado, que em mistura com coque de petróleo ilmenita e cavaco de ferro, sofre um processo de fusão em fornos elétricos especiais, formando após o resfriamento, blocos do produto desejado.

Durante o processo de eletrofusão, os óxidos metálicos contidos na carga, com exceção do óxido de alumínio, são reduzidos a metais elementares pelo carbono; com o ferro adicionado na carga, tais metais formam ligas que por serem mais densas que a alumina fundida vão se depositando no fundo do forno; a principal liga formada é o ferro-silício.

O bloco fundido obtido, após resfriamento adequado, é quebrado em pedras que são reduzidas a tamanho menores; as impurezas e as ferro-ligas formadas são separadas manualmente. Os pedaços de óxido de alumínio eletrofundido são encaminhados para o processo de britagem, secagem e separação eletromagnética, obtendo-se dessa forma produtos de diversas granulometrias.

Aplicações: Indústria de abrasivos e de refratários.

 

Alumina eletrofundida branca (oxido de alumínio eletrofundido branco)

O processo de fabricação assemelha-se ao da fabricação de óxido de alumínio eletrofundido a partir do bauxito, diferindo, somente, quanto às matérias-primas da carga e ao fato de não haver redução quando da eletrofusão. Neste caso emprega-se como matéria-prima apenas a alumina. Em alguns casos é adicionado à alumina, pequenos teores de óxido de cromo.

Aplicações: Indústria de abrasivos e de refratários e em algumas massas de porcelana em substituição ao quartzo.

 

Alumina Tabular

É obtida pela calcinação da alumina em temperatura próxima a de fusão do óxido de alumínio (2020 °C).

Aplicações: Indústria de refratários.

 

Carbeto de Silício

O carbeto de silício (SiC), é um produto sintético, cuja preparação em escala industrial foi conseguida pela primeira vez por Acheson, em 1981, pelo aquecimento de areia e coque em forno elétrico.

O processo de fabricação do carbeto de silício é essencialmente o mesmo até o presente. Emprega-se areia silicosa, tanto quanto possível pura (o teor de SiO2 não deve ser inferior a 97%) e coque de petróleo, em proporção estequiométrica com um ligeiro excesso de carbono. Adiciona-se ainda cerca de 10% de serragem para facilitar a liberação do monóxido de carbono produzido durante a reação; e também, aproximadamente 2% de cloreto de sódio, a fim de eliminar parte das impurezas sob a forma de cloretos metálicos voláteis.

A mistura é colocada num forno de formato retangular, sendo que a mesma fica disposta ao redor de um eletrodo de grafita e em seguida, levada a uma temperatura superior a 2000 °C durante aproximadamente 36 horas, cuja reação principal efetua-se da seguinte maneira:

1) SiO2 + 2C   è   Si vapor + 2CO

2) Si vapor + C   è  SiC

Ao redor do eletrodo origina-se o carbeto de silício na forma de grandes cristais e sobre o qual se depositam, na zona mais fria do forno (abaixo de 2000 °C), camadas de estruturas diferentes, tais como: SiC amorfo e uma crosta constituída por materiais que não reagiram. O carbeto de silício é constituído de 96 a 99% de SiC, o restante sendo silício, sílica livre, carbono livre, assim como, óxido de cálcio, de ferro e de alumínio. Existe duas variedades de carbeto de silício:

• o carbeto de silício formado a baixas temperaturas é o SiC-Beta, que cristaliza no sistema cúbico.

• o carbeto de silício formado a altas temperaturas é o SiC-alfa, que cristaliza nos sistemas hexagonal e rômbico.

A coloração do carbeto de silício varia do verde claro, mais ou menos transparente, ao preto com reflexos metálicos. Estas colorações dependem de inclusões de sílica, de carbono e principalmente de alumínio, assim, a coloração preta do SiC é devida a um teor mais elevado em carbono livre, finamente repartido; ou a um pequeno teor de alumínio ou de silício absorvido, enquanto que a cor verde é devida a teores de ferro.

Aplicações: Em razão de sua grande dureza (9,0 a 9,5 na escala de Mohs) e de sua boa condutibilidade, térmica e elétrica, o carbeto de silício é utilizado em grande escala para a fabricação de abrasivos, de elementos de aquecimento para fornos elétricos e de produtos para indústria de refratários.

(…continua.)