Aditivação por óxidos de agente espumante à base de calcário dolomítico sintético e seu efeito na formação da microestrutura de espumas vítreas a partir de resíduo de vidro sodocálcico

Abstract

Neste trabalho, espumas vítreas foram produzidas a partir de vidro sodocálcico moído, oriundo de embalagens de vidro transparente, e um carbonato sintético, utilizado como agente espumante, com composição semelhante à de um calcário dolomítico, aditivado com diferentes óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, TiO2 e P2O5). O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre a temperatura de queima, a composição química e as porosidades obtidas em espumas vítreas, visando à otimização das propriedades tecnológicas associadas à microestrutura. Os corpos cerâmicos foram formulados com teores entre 3% e 5% em peso de carbonato sintético, conformados por prensagem uniaxial em uma prensa hidráulica e queimados entre 650ºC e 950ºC, com uma taxa de aquecimento de 150 K/h e patamar de 30 minutos. Para a avaliação da influência da composição química na expansão e nas porosidades dos corpos cerâmicos, introduziram-se separadamente diferentes óxidos (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, TiO2 e P2O5). As espumas vítreas formadas foram avaliadas por sua expansão volumétrica, sendo sua microestrutura caracterizada por microscopia óptica e eletrônica de varredura e por difração de raios X. Os resultados mostraram que é possível obter espumas vítreas a partir de pó de vidro, utilizando carbonato sintético, com a introdução dos diferentes óxidos, como agente espumante. A expansão volumétrica dos corpos cerâmicos é influenciada pela viscosidade da massa de vidro fundido. Neste caso, tanto a viscosidade quanto o óxido incorporado no agente espumante irão atuar como modificadores, alterando assim a viscosidade do vidro fundido. Em relação à porosidade, a expansão volumétrica não necessariamente está relacionada ao tamanho dos poros. A temperatura de maior expansão para cada corpo cerâmico não variou com o aumento do agente espumante. O óxido adicionado é que determina a temperatura a qual irá ocorrer a expansão máxima e não a quantidade de agente espumante adicionado. A microestrutura vítrea apresentou na análise mineralógica a presença de fases cristalinas, que não variaram significativamente em função da aditivação por óxidos.

In this work, foam glasses were produced from grounded soda-lime glass from transparent glass bottles and a synthetic carbonate, used as a foaming agent, with a composition similar to a dolomitic lime, additivated with different oxides (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, TiO2 e P2O5). The objective was to evaluate the relationship between the sintering temperature, chemical composition and the porosity of the foam glass, in order to optimize the technological properties associated with the microstructure. The ceramic bodies were formulated with 3 and 5 weight percent of synthetic carbonate, uniaxially pressed in a hydraulic press and fired within the temperature range from 650 to 950ºC, with a heating rate of 150 K/h and a holding time of 30 minutes. To evaluate the influence of chemical composition on the volumetric expansion and on the porosity of the ceramic bodies, different oxides (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO2, Na2O, K2O, P2O5 and TiO2) were added in the formulation. The technological characterization of the ceramic bodies involved the determination of the volumetric expansion. The microstructure was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. The results have shown that it is possible to obtain foam glass from glass powder, using synthetic carbonate with different oxides as foaming agent. These values were comparable to those of commercial thermal insulating products. The volumetric expansion of ceramic bodies is influenced by the viscosity of the melting glass mass. In this case, both the viscosity and the incorporated oxide can act as modifiers, thus changing the viscosity of the glass. In relation to the porosity, the volumetric expansion is not necessarily related to the size of the pores. The temperature of the greatest volumetric expansion for each ceramic body did not change with higher amounts of foaming agent. The incorporated oxide determines the temperature that will occur the maximum expansion, much more than the amount of foaming agent. The microstructure showed in mineralogical analysis the presence of some crystalline phases, which did not vary in function of the incorporation of the oxides.