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Resumo Materiais baseados em oxi-hidróxidos mistos de alumínio e ferro (III) foram preparados pela síntese hidrotérmica a partir da ureia, sais de nitrato ou cloreto e em diferentes razões molares Al3+:Fe3+. Foram avaliadas as propriedades estruturais, morfológicas e térmicas dos materiais. As misturas de nitratos de Al3+ e Fe3+ conduziram à formação da hematita enquanto que nos materiais obtidos a partir dos cloretos, diferentes fases cristalinas de Fe3+ foram identificadas. Para o comportamento térmico observou-se que, independente do ânion dos precursores, a amostras de composição 30%:70% (Al3+:Fe3+) se diferenciaram das demais. Após a calcinação, a fase hematita foi identificada em todas as amostras. Os sais precursores e as razões Al3+:Fe3+ refletiram em diferenças entre as amostras nas propriedades avaliadas. Pelos resultados observados, a ocorrência de substituições isomórficas de Fe3+ pelo Al3+ na fase hematita foi identificada, o que proporcionou alterações nas propriedades avaliadas em relação ao material sem a presença de Al3+.

Copyright of Ceramica is the property of Associacao Brasileira de Ceramica and its content may not be copied or emailed to multiple sites or posted to a listserv without the copyright holder's express written permission. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.)

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A tendência por unidades de produção mais sustentáveis vem obrigando a indústria de alumínio a adotar estratégias para reduzir o consumo de energia e minimizar a geração de resíduos. Procedimentos nesta direção têm sido implementados em fornos de cozimento de anodo, onde alguns aprimoramentos têm permitido a redução no consumo de energia. Entretanto, sabe-se que durante a etapa de queima do anodo, elevada quantidade de calor é ainda dissipada para o ambiente, aumentando os custos com energia. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo apresentar alternativas de redução do consumo de combustível do forno de cozimento de anodo considerando, para isto, o transporte de calor das câmaras de combustão desde as paredes refratárias até o bloco de carbono, passando pelo coque fluido. Os resultados aqui obtidos indicam que uma possível mudança da distribuição do tamanho de partículas do coque, bem como, a adição de uma manta isolante no topo do forno pode aperfeiçoar o desempenho do sistema quando o foco é sustentabilidade e otimização do processo.The trend for sustainable production units induced the aluminum industry to adopt strategies of reducing the energy consumption and waste generation. In this sense, several procedures have been carried out in the anode baking furnace, reducing its energy consumption. However, during the carbon block thermal treatment, a great amount of heat is still released to the environment, increasing the energy cost. Therefore, the present work aims to show alternatives of reducing the anode furnace energy consumption considering the heat flow from the combustion chamber, via the flue wall and the fluid coke, till the anode. The results point out that a change in the fluid coke particle size distribution as well as placing an insulating blanket on the top of the furnace can optimize the anode furnace performance when the focus is sustainability and the process optimization.

Nos últimos anos a produção mundial de alumínio tem aumentado e para as empresas continuarem competitivas torna-se necessário que a média do custo de produção do metal seja reduzida. Uma das alternativas é aumentar a vida útil dos refratários usados em fornos de cozimento de anodo, bem como a sua capacidade de produção. Ambas estratégias podem resultar em maior qualidade do anodo e redução no custode manutenção do forno. O presente trabalho tem por objetivo apresentara caracterização termo-mecânica dos tijolos refratários utilizados em fornos de cozimento de anodo e a resistência destes materiais ao ataque químico. Os resultados indicam que a escolha da composição mais adequada depende de uma análise sistêmica das propriedades a alta temperatura, da resistência química e das práticas operacionais do forno.In the latest years the worldwide production of aluminum is increasing and for the companies to keep their competitiveness it is necessary to reduce the average cost of the metal production. One of the alternatives is to increase the refractories working life used in anode baking furnaces and their production capacity. Both strategies may result in a higher anode quality and reduction of the furnace maintenance costs. This paper aims to present the thermo-mechanical characterization of the refractory bricks used in anode baking furnaces and their resistance to chemical attack. The results indicated that the selection of the most suitable composition depends on a systemic analysis involving the high temperature properties, chemical resistance and the operational practices of the furnace.

Dentre as diversas tecnologias existentes na produção do alumínio primário, o transporte de alumínio líquido em cadinhos (capacidade 8 a 10 t) por longas distâncias (entre 100 e 200 km) tem se tornado uma opção lucrativa para produtores e clientes. Todavia, a escolha correta do refratário de revestimento do cadinho não é uma tarefa trivial, pois uma série de propriedades deve ser considerada de modo a maximizar seu desempenho. Com isso, um estudo teórico envolvendo termodinâmica, microestrutura, resistência termomecânica, propriedades térmicas e projeto torna-se necessário. Neste trabalho, procura-se conciliar essa teoria com a prática industrial por meio da caracterização de materiais comerciais e a simulação computacional em um software desenvolvido, sendo possível a previsão do comportamento de um cadinho durante sua operação. A partir do acesso a informações da empresa parceira deste estudo, foi possível o acompanhamento industrial obtendo-se maior detalhamento sobre as reais necessidades de um projeto de revestimento de cadinhos. Portanto, suportado por três pilares "teoria", "simulação" e "prática industrial", o presente trabalho tem o intuito de ser uma contribuição tecnológica no auxílio à seleção de refratários para revestimento de cadinhos no transporte do alumínio líquido.Among the technologies developed for aluminum industries, the long distance (over 100 to 200 km) transportation of molten aluminum (over 8 to 10 t) in crucibles has become into an advantageous process for suppliers and customers. However, choosing crucible's lining is not an obvious task, because the materials properties must be considered to maximize performance. Thus, a systemic analysis involving design, thermodynamic, microstructure, thermal conduction and thermo-mechanical factors is required. This work aims to match these theoretical aspects, the industrial results, the laboratory characterization of materials and the computing simulations using a developed software. This software is able to predict the thermal behavior of the heated containers even under operation. Therefore, the three pillars named "theory", "simulation" and "industrial results" used in the present work were applied in the selection of the refractory lining for the molten aluminum transportation crucible.

Na indústria do alumínio primário, um dos principais responsáveis pela deterioração do revestimento refratário nas cubas de redução eletrolítica é o ataque por banho criolítico com alta concentração de NaF, que penetra e reage com o refratário podendo, em condições extremas, causar a parada prematura de operação da cuba e grandes prejuízos econômicos. Baseando-se nos mais recentes estudos de caracterização de refratários para cubas, uma boa correlação tem sido encontrada entre a resistência à corrosão e a permeabilidade, a qual é calculada pela equação de Forchheimer para a obtenção das constantes k1 Darciana (efeito viscoso) e k2 não Darciana (efeito inercial). Entretanto, na maioria das situações, as medidas da permeabilidade têm sido efetuadas à temperatura ambiente, embora o refratário em uso esteja a superior temperatura. Este trabalho visa avaliar como esta permeabilidade se altera em temperaturas de até 700 ºC buscando, assim, uma melhor correlação dos resultados com as condições reais de operação. Pretende-se também, investigar essa propriedade em refratários empregados no revestimento de cadinhos para o transporte de alumínio líquido, com o intuito de verificar a aplicabilidade da permeametria como uma ferramenta de caracterização desses materiais cujo interesse de aplicação e desenvolvimento tem sido cada vez maior.In the aluminium primary industry, one of the main causes for electrolytic cells lining deterioration is the chemical attack by high NaF content cryolitic bath, that penetrates and reacts with the refractory, shortening the cell’s service life and resulting great economic losses. Based on the most recent studies on characterization of alumino-silicate refractories for aluminum cell linings, a good correlation has been found between its chemical attack by molten fluorides and the permeability, which is calculated by Forchheimer’s equation in order to obtain the Darcian constant k1 (viscous effects) and non-Darcian constant k2 (inertial effects). Nevertheless, in the majority of the situations permeability parameters are obtained at room temperature. This work aims to study how the increasing temperature affects permeability from room temperature up to 700 ºC in these materials, in order to reproduce the operational conditions. It’s also the objective to investigate the permeability of lining refractories for molten aluminum transport crucibles and evaluate the technological viability of such measurement technique for these materials.

As vantagens econômicas decorrentes da comercialização de alumínio líquido por meio de cadinhos ressaltam a importância da correta seleção dos revestimentos refratários, a fim de otimizar o processo. Uma primeira etapa na seleção se relaciona ao estudo da composição química do refratário e a busca por soluções que reduzam a corrosão. Para tanto, é fundamental a escolha de composições contendo óxidos termodinamicamente estáveis e aditivos anti-molhantes, os quais colaboram para o aumento da vida útil do revestimento. Além do aspecto químico, o controle da distribuição de tamanho de poros é outra variável relevante quando se procura retardar a infiltração do metal fundido no material. Como, durante a operação, o revestimento está sujeito a uma variedade de mecanismos de desgaste, as propriedades mecânicas dos refratários também devem ser consideradas, além das características físicas que influenciam diretamente na carga útil para o transporte. Adicionalmente, os aspectos de transferência de calor, tais como cálculos de fluxo de calor e temperatura da face fria, podem ser realizados simulando-se as respostas que diferentes propostas de revestimento trariam, sem a necessidade de experiências ou riscos, quando aplicados em escala industrial. Desta forma, uma análise sistêmica para a escolha do revestimento foi desenvolvida, a qual busca englobar todos os fatores que interferem no desempenho do cadinho e na análise econômica, visando-se encontrar a melhor alternativa para conservação de energia, e aumento da vida útil e da capacidade de carga.The growing interest in molten aluminum transportation, due to economic reasons, highlights the importance of the correct refractory lining selection for the ladles used in this operation. The chemical composition of the refractory and the search for solutions that reduce the corrosion are the first topics to be addressed. For this purpose, it is of utmost importance to select thermodynamically stable oxides and anti-wetting containing refractories, in order to extend ladle lining life. Besides the chemical approach, another central issue to delay the infiltration of molten aluminum is the control of the pore size distribution. However, the material is also subjected to wear mechanisms, e.g. during the cleaning operation. For that reason, it is also necessary to consider the mechanical strength, as well as physical properties that may consequently affect the maximum load of transported aluminum. Furthermore, heat transfer parameters, such as heat flow and cold face temperature, should also be assessed to compare different proposals, before industrial scale testing. Thus, to choose the best lining, a systemic analysis that takes into account all of the intervening factors in the ladle performance and in economic aspects was made, aiming to select the best alternative in terms of energy saving, life expectancy and aluminum capacity availability.

The article discusses a study which aims to show the alternatives of the reduction of anode furnace energy consumption by considering the heat flow from the combustion chamber through the flue wall and fluid coke.