ISSN 2594-5300
55º Seminário de Aciaria, Fundição e Metalurgia de Não-Ferrosos — Vol. 55 , num. 55 (2026)
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Resumo
O espinélio de aluminato de magnésio (MgAl2O4) formado in situ em concretos contendo MgO proporciona alta refratariedade, resistência à corrosão e resistência ao choque térmico. Esses materiais são tipicamente produzidos pela combinação de fontes finas de Al2O3 e MgO, resultando em 5–10% em massa de espinélio após a sinterização. Entretanto, a elevada densidade dos reagentes promove expansão volumétrica durante a formação de Mg(OH)2 na cura e de MgAl2O4 durante a sinterização, o que pode causar danos estruturais. Este estudo investigou a adição de dispersões de sílica coloidal modificada com epóxi-silano (SCS) a concretos contendo MgO. Devido ao seu caráter hidrofílico e à estabilização estérica aprimorada, as partículas de SCS permitiram a preparação de suspensões com alto teor de sólidos contendo MgO fino, sem gelificação instantânea. Um concreto à base de alumina tabular contendo 5% em massa de sínter de MgO foi preparado utilizando dispersões de SCS como fase líquida, enquanto formulações contendo cimento de aluminato de cálcio e microssílica foram usadas como referências. Todas as composições apresentaram autoescoamento adequado, trabalhabilidade de aproximadamente 30 min e comportamento seguro de secagem. A SCS reduziu a hidroxilação e a expansão volumétrica e, ao mesmo tempo, melhorou significativamente a resistência mecânica a verde após secagem. Durante a sinterização, a expansão do espinélio ocorreu próximo a 1200 °C e o amolecimento da sílica amorfa nas amostras contendo SCS reduziu esse efeito, em função do teor de sílica. Após a sinterização, a microestrutura consistiu em grandes cristais de espinélio envolvidos por finas camadas de forsterita (Mg2SiO4), melhorando a densificação.
The in-situ magnesium aluminate spinel (MgAl2O4) formed in MgO-containing castables provides high refractoriness, corrosion resistance, and thermal shock resistance. These materials are typically produced by combining fine Al2O3 and MgO sources, resulting in 5–10 wt% spinel after sintering. However, the high density of the reactants promotes volumetric expansion during Mg(OH)2 formation in curing and MgAl2O4 formation during sintering, which may cause structural damage. This study investigated the addition of epoxy-silane-modified colloidal silica (SCS) dispersions to MgO-containing castables. Due to their hydrophilic character and enhanced steric stabilization, SCS particles enabled the preparation of highly loaded suspensions with fine MgO without instantaneous gelling. A tabular alumina-based castable containing 5 wt% MgO sinter was prepared using SCS dispersions as the liquid phase, whereas calcium aluminate cement-and-microsilica-containing formulations were used as references. All compositions showed adequate self-flowability, approximately 30 min workability, and safe drying behavior. SCS reduced hydroxylation and volumetric expansion at the same time significantly improving dried strength. During sintering, spinel expansion occurred near 1200 °C and the softening of amorphous silica in SCS-containing samples reduced this effect depending on silica content. After sintering, the microstructure consisted of large spinel crystals surrounded by thin Forsterite (Mg2SiO4) layers, improving densification.
Palavras-chave
Sílica coloidal modificada com silano, Espinélio in situ, Concretos refratários, Inovação
Silane-modified colloidal silica, In situ spinel, Refractory castables, Innovation
Como citar
Salomão, Rafael; Martinatti, Isabela Santos; Prado, Ana Carolina Figueiredo; Andreto, Crislayne Gabriela; Sundblom, Andreas; Lima, Marco Túlio; Tiba, Paulo.
Sílica coloidal como ligante multifuncional para concretos refratários à base de espinélio in situ,
p. 800-810.
In: 55º Seminário de Aciaria, Fundição e Metalurgia de Não-Ferrosos,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5300, DOI 10.5151/2594-5300-43773
