Utilização de cinzas pesadas de carvão mineral com adição de óxido de lítio na obtenção de materiais vitrocerâmicos

Abstract

As cinzas pesadas geradas através da combustão do carvão mineral, em usinas termelétricas, apresentam características constitucionais propícias para a utilização como matéria-prima para a obtenção de materiais vítreos e vitrocerâmicos. Os estudos visando a obtenção de vitrocerâmicos a partir destas cinzas são motivados por fatores de ordem social, ambiental e econômica. No entanto, os muitos óxidos da cinza podem agir como agentes indutores, neutros ou inibidores na formação de produtos, sendo necessário portanto, em alguns casos, ajustar esta composição para a obtenção de materiais com características desejadas. Este trabalho visa a obtenção de materiais vitrocerâmicos com características específicas, como baixo coeficiente de dilatação térmica, a partir deste subproduto. Para tal, partiu-se do sistema SiO2-Al2O3-Li2O, através da mistura de 85 % de cinza pesada e 15% de carbonato de lítio, aditivo utilizado para a obtenção das fases cristalinas desejadas: aluminossilicato de lítio e virgilita. Observa-se que vidros obtidos a partir deste subproduto apresentam uma significativa quantidade de óxidos de ferro. Estes óxidos são responsáveis pela característica de opacidade das cinzas, o que consequentemente resulta em vidros opacos, limitando assim sua aplicação tecnológica. Para isto, uma metodologia de correção composicional, englobando a retirada magnética do óxido de ferro na forma de magnetita, é proposta. As técnicas empregadas para a caracterização dos vidros e vitrocerâmicos foram: fluorescência de raios-X, análise térmica diferencial, difração de raios-X, análise dilatométrica, espectometria de infravermellho e microscopia eletrônica de varredura. Os materiais resultantes apresentaram diferentes características, como coeficiente de dilatação térmica e características microestruturais. Em geral, o material derivado do subproduto corrigido através da metodologia proposta apresentou melhores resultados em comparação com o material derivado da cinza bruta, no entanto ambos vitrocerâmicos apresentaram coeficientes de dilatação térmica negativos e cristalitos de pequeno tamanho, na ordem de nanômetros (em média 35 nm).