Study of coating adherence in different magnesia-spinel refractory bricks used in cement rotary kilns

Abstract

No processo de fabricação de cimento, o qual envolve a produção de clínquer em fornos rotativos, os principais refratários utilizados nas zonas de transição e queima são os tijolos de magnésia-espinélio devido às suas adequadas propriedades químicas e termomecânicas. Dentre os principais mecanismos de desgaste, destacam-se a infiltração de compostos voláteis e de fase líquida de clínquer que ocorrem através dos poros abertos do refratário. Assim, a colagem, que é uma camada de clínquer aderida à superfície do tijolo, surge como um mecanismo de proteção do revestimento refratário contra infiltrações, choque térmico e sobrecarga térmica, auxiliando na redução de perdas térmicas através da carcaça do forno. Portanto, o objetivo desse trabalho foi estudar diferentes composições de tijolo refratário de magnésia-espinélio para melhorar a aderência da colagem. Os seguintes aspectos da composição dos tijolos foram abordados: qualidade da magnésia sinterizada (tipo 1 e tipo 2), quantidade de espinélio eletrofundido (10 e 20% em massa), pressão de prensagem (210 MPa e 2 ciclos de 295 MPa), temperatura de queima (1510°C e 1740°C) e aditivos que facilitariam a aderência (alumina calcinada, calcário, zircônia e hematita). Os resultados mostraram que o uso de magnésia tipo 2 com 20% de espinélio, a alta temperatura de queima e os aditivos exercem os maiores efeitos na colagem de tijolos de magnésia-espinélio, contribuindo positivamente para a aderência física e química. Com a composição otimizada combinando magnésia tipo 2, 20% de espinélio eletrofundido e alta temperatura de queima, foi possível melhorar a resistência da colagem de 0 para 2 MPa. Além disso, quando os aditivos foram usados, um aumento para 3 MPa foi obtido através do uso de 2% de calcário associado com baixa pressão de prensagem, porém com queda nas propriedades a quente. Assim, o uso dos outros aditivos, como alumina calcinada, zircônia e hematita, combinados com alta temperatura de queima, também fornecem valores de 2 MPa, tornando-se opções para o aumento da aderência da colagem. Apesar de que o resultado em laboratório não é diretamente relacionado com a operação do forno, espera-se que as composições sugeridas possam melhorar a performance em fornos de cimento.