Studies on high-alumina colloidal silica-bonded refractory castable systems (2024)
- Authors:
- Autor USP: MARTINATTI, ISABELA SANTOS - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- DOI: 10.11606/D.18.2024.tde-25042025-092954
- Subjects: ALUMINA; CONCRETO REFRATÁRIO; REOLOGIA
- Keywords: Microestrutura.; Mulita.; Sílica coloidal.
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Os processos industriais com uso intensivo de energia contribuem significativamente para as emissões de gases de efeito estufa. Assim, a busca pela eficiência energética é uma prioridade entre as organizações. Nesse contexto, os materiais refratários desempenham um papel vital da redução de perdas térmicas, processos de combustão mais eficientes e no aumento da vida útil de equipamentos e revestimentos. Como resultado, concretos sem cimento, particularmente refratários de alumina com ligação de sílica coloidal, estão ganhando atenção por permitirem altas taxas de aquecimento inicial e durabilidade. Apesar de oferecem ótima razão custo-benefício, segurança e redução da pegada de carbono, estudos limitados sobre suas características revelaram alguns problemas, como menor resistência mecânica antes da sinterização, sendo necessário um entendimento mais profundo do uso da sílica coloidal em refratários. Com isso, este trabalho estudou suspensões aquosas de alumina e sílica coloidal, para entender como a microestrutura e as propriedades físicas da matriz de concretos refratários à base de alumina ligados por sílica coloidal evoluem durante o aquecimento inicial e como as propriedades da matriz podem ser afetadas. Foram avaliados o comportamento reológico das suspensões de alumina e sílica coloidal. Em seguida, as suspensões foram preparadas, moldadas, curadas, secas e queimadas. Além da avaliação da reologia, microestrutura e das propriedades físicas, o estudo comparou diferentestipos de sílica coloidal. Os resultados reológicos destacam a forte dependência da viscosidade das suspensões em relação ao teor de sólidos da sílica coloidal. As partículas de sílica contribuem majoritariamente como fração sólida em vez de agirem como parte da fase líquida. Além disso, diferentes produtos afetam a reologia de maneiras distintas, necessitando uma consideração cuidadosa no desenvolvimento do sistema. Durante as etapas iniciais de secagem, a análise termogravimétrica indicou um processo de secagem eficiente e rápido, com toda a água sendo evaporada até 200°C. Comparando diferentes produtos, observou-se propriedades mecânicas verdes superiores em composições a base de sílicas coloidais com menor tamanho médio de partícula, devido à maior reatividade e mecanismo de gelificação mais rápido. Os resultados da microestrutura e das propriedades físicas demonstram que o uso de sílica coloidal beneficia os processos iniciais de sinterização, melhorando a densificação e a resistência até 1100°C, alcançando forte desempenho em temperaturas mais baixas em comparação com outros ligantes. Temperaturas mais altas, por outro lado, levam a um desempenho reduzido em composições ricas em sílica devido à formação de mulita e coalescência de pequenos poros em maiores. Além disso, não foram observadas diferenças significativas na densificação e nas propriedades mecânicas até 1500°C com diferentes produtos, implicando um menor impacto do tamanho médio das partículas e da distribuição do tamanho das partículas de sílica coloidal após a sinterização
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 13.12.2024
- Este artigo possui versão em acesso aberto
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- Versão do Documento: Versão publicada (Published version)
-
Status: Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access) -
ABNT
MARTINATTI, Isabela Santos. Studies on high-alumina colloidal silica-bonded refractory castable systems. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-25042025-092954/. Acesso em: 17 mar. 2026. -
APA
Martinatti, I. S. (2024). Studies on high-alumina colloidal silica-bonded refractory castable systems (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-25042025-092954/ -
NLM
Martinatti IS. Studies on high-alumina colloidal silica-bonded refractory castable systems [Internet]. 2024 ;[citado 2026 mar. 17 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-25042025-092954/ -
Vancouver
Martinatti IS. Studies on high-alumina colloidal silica-bonded refractory castable systems [Internet]. 2024 ;[citado 2026 mar. 17 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-25042025-092954/
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