Desenvolvimento de cerâmicas de fosfato de magnésio quimicamente ligadas a partir de resíduo de refratário de MgO-C

Abstract

A produção de aço gera volumes elevados de resíduos e coprodutos diretos que, devido a custos envolvidos em processos fabris, muitas vezes são descartados ou dispostos em pátios industriais até posterior aplicação. Em alguns casos, apresentam baixo valor agregado, o que representa desperdício financeiro e energético. Um dos materiais empregados em larga escala na indústria siderúrgica é o bloco refratário de MgO-C, que se destaca pela alta refratariedade, resistência ao choque térmico e à corrosão, baixa expansão térmica e menor contaminação do material fundido. Entretanto, os materiais provenientes da quebra durante o processo produtivo do refratário e os blocos deteriorados no processo de fundição do aço geram grande quantidade de resíduo. Os cimentos de fosfato de magnésio são cerâmicas quimicamente ligadas formadas por meio de reações ácido-base. Os teores de magnésio presente nos refratários de MgO-C se tornam potenciais para estudo neste tipo de aplicação. Sendo assim, se investigou a possibilidade de utilização de resíduos de refratários de MgO-C provenientes de duas fontes distintas: 1) de quebras do processo de fabricação do refratário (amostras A), e 2) das panelas de fundição do aço após a sua deterioração (amostras B). As variáveis adotadas para formação do cimento de fosfato de magnésio foram três faixas de granulometria e três relações entre os teores de fosfato e magnésio na mistura. Todas as misturas apresentaram formação de fase k-estruvita e forte relação entre as propriedades de resistência à compressão e porosidade. Para a amostra A3-20% se obteve valor de resistência à compressão de 2,08 ± 0,35 MPa. Para as amostras B, houve maior densificação e maiores valores de resistência à compressão, tendo destaque a amostra B3-40% com valor médio de 7,51 ± 0,24 MPa, suficiente para emprego em diversas áreas da engenharia. Para as amostras B também foi possível estatisticamente controlar a variação de porosidade por meio do teor de fosfato e da granulometria por meio de um modelo quadrático, obtendo porosidade de 14% para a amostra B3-40% e de 25% para B3-20%. Para ecotoxicidade não se verificou toxicidade em termos de quantidades de raízes e de biomassa de A. cepa, para tamanho de raiz os resíduos apresentara o mesmo efeito. A taxa de mortalidade vista na Artemia sp. para análise das amostras não se replicou nos resíduos, o que sugere que o efeito não seja causado pelo resíduo de refratário.