Efeito do teor de ferro na síntese de vitrocerâmicos de basalto
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Data
2020-11-03Orientador
Cruz, Robinson Carlos Dudley
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Os basaltos, que cobrem cerca de 70% da superfície do planeta Terra, são rochas ígneas originadas a partir do resfriamento e solidificação do magma na superfície terrestre. Quando o magma é resfriado rapidamente, forma um vidro. Quando resfriado lentamente, cristaliza, total ou parcialmente, formando diversos minerais. Os produtos obtidos a partir da fusão de rochas tem
um amplo mercado e podem ser considerados os precursores da tecnologia dos vitrocerâmicos. Os materiais vitrocerâmicos são materiais cerâmicos, nos quais as fases cristalinas são formadas por nucleação e cristalização controladas de um vidro base. Esses materiais são promissores pela possibilidade da conversão de matérias-primas naturais, de baixo custo, em produtos com
excelentes propriedades mecânicas, térmicas e químicas. Os vidros de basalto, quando tratados termicamente, têm a possibilidade de formar materiais vitrocerâmicos se a razão entre Fe2O3/FeO da composição da rocha que o originou for maior do que 0,5. Neste trabalho, um basalto da Formação Serra Geral foi utilizado para produzir materiais vitrocerâmicos mediante alteração da sua composição química, através da extração do Fe2O3, por separação magnética e adição de 5, 10 e 20 %m. de Fe2O3. Para a produção dos vitrocerâmicos, as composições foram fundidas a 1500 °C durante 1 h. Foi aplicado um patamar d cristalização a 950 °C por 3 h na etapa de resfriamento. A separação magnética possibilitou a redução de 13 %m. de Fe2O3 total da amostra. Mediante aplicação da rota de tratamento térmico petrúrgico, foram obtidas estruturas dendríticas na cristalização superficial das amostras. Com o aumento do teor de ferro nas composições, ocorreu o aumento na cristalização das amostras, observado por análise térmica, microscopia óptica e eletrônica. Concluiu-se que todas as amostras apresentaram pelo menos três tipos diferentes de cristalização. Na superfície a cristalização predominante foi dendrítica, no núcleo da amostra a cristalização ocorreu na fora de pequenos pontos distribuídos
uniformemente e, na interface da amostra com o cadinho, a cristalização ocorreu de forma heterogênea, influenciada pela composição química do cadinho. Concluiu-se que a variação do teor de ferro altera tanto a quantidade, quanto o tipo de estrutura formada. A amostra com redução no teor de ferro foi a única que apresentou uma camada de vidro residual na superfície, e não apresentou formação de hematita na sua estrutura. As amostras apresentaram relação Fe2O3/FeO favorável à formação de vitrocerâmicos, entretanto foi observado que a determinação desta razão é complexa e os resultados não foram conclusivos. Dessa forma, análises que avaliem a variação da razão Fe2O3/FeO ao longo de todo tratamento térmico e, não somente da composição inicial e do vitrocerâmico formado, poderiam revelar qual a sua real influência.