Refractory Ceramics of Clay and Alumina Waste

Abstract

Refractory ceramics were produced from clays and alumina waste. Specimens were shaped by uniaxial pressing, subjected to thermal analysis by dilatometry and heat-treated in a conventional furnace at 1300 and 1400ºC, applying a heating rate of 5ºC/min and a dwell time of 2 and 3 hours at the maximum temperature. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and physicomechanical properties. The dilatometric analysis before heat treatment indicated that the formulation containing the largest amount of fluxing oxides presented the highest linear shrinkage. The XRD analysis revealed that mullite was the major phase and needle shaped crystals typical of mullite obtained from clay minerals were observed by SEM. The increase in firing temperature and dwell time at the maximum temperature improved the physicomechanical properties of the specimens. The thermal expansion coefficient (TEC) in the range of 25 to 1000ºC varied from 6.2 to 6.9 x 10 -6°C-1 .

Obtenção de mulita partindo de resíduo de caulim através de tratamento térmico em forno convencional

“…dois picos endotérmicos com máximos em ~592 o C e ~724°C, caracterizando as hidroxilas da folha octaédrica; na região entre ~ 780°C e ~ 960ºC picos exotérmicos foram caracterizados por um rearranjo estrutural nas argilas, característico da nucleação de mulita (Silva et al, 2021).…”

“…Conforme Silva et al (2021), a resistência mecânica aumenta com o aumento da quantidade de mulita. Em temperaturas mais elevadas, com presença de fundentes que levam a maior formação de fase vítrea, a mulita se torna mais espessa, apresentando menor número de cristais de mulita que não se entrelaçam tão bem, provocando a diminuição da resistência.…”

“…Tal fato pode ser justificado pela quantidade significativa do argilomineral caulinita que, possivelmente, contribuiu para a formação da fase, corroborando o seu espectro de DRX (Figura 1), que apresentou o argilomineral como fase majoritária na amostra de resíduo de caulim. Esse processo pode ter sido influenciado, também, pela quantidade de óxidos fundentes presentes na amostra (Tabela 1), principalmente o óxido de ferro (Fe2O3), cujas impurezas contribuem, sobretudo, para o abaixamento da temperatura de fusão e, consequentemente, formação da fase vítrea (Silva et al, 2021).…”

“…As principais propriedades de compostos mulíticos são a alta refratariedade, baixos coeficientes de expansão e condutividade térmicas, boa estabilidade química mesmo a elevadas temperaturas, resistência ao choque térmico, baixa constante dielétrica, excelente resistência a corrosão, alta resistência a fluência, resistência mecânica estável a temperaturas relativamente altas, além de ser quimicamente inerte (Cheraitia et al, 2021;Romero et al, 2021;Silva et al, 2021).…”

High‐toughness mullite ceramics fabricated by hot‐press sintering of pyrophyllite and AlOOH at low temperatures

“…We ascribed the results to the inertness of α-A1 2 O 3 and its difficulty to react with cristobalite for mullite formation. 1,7,17 Mullite ceramics could be fabricated through traditional sintering methods, 32 such as atmospheric pressure sintering, 24,33 microwave sintering, 34 etc. Compared with the conventional sintering methods, hot-press sintering (HPS) places the dry powder in a mold and heats it under uniaxial pressing.…”