TRABALHO DE INTRODUÇÃO À ENGENHARIA QUÍMICA

Empresa : MAGNESITA

Assunto: FABRICAÇÃO DE REFRATÁRIOS

1- INTRODUÇÃO:

A Magnesita Refratários S.A. é uma empresa privada, dedicada à mineração, produção e comercialização de extensa linha de materiais refratários, com foco na prestação de serviços de alto valor agregado para indústria siderúrgica e de cimento. Opera 24 unidades industriais e de mineração, sendo dez no Brasil, três na França, três na Alemanha, três nos Estados Unidos, três na China, uma em Taiwan e uma na Argentina, com capacidade de produção de refratários de 1.420 mil toneladas/ano.

Os materiais refratários englobam uma vasta gama de compostos, usualmente óxidos ou misturas de óxidos, mas também outras substâncias como: carbono, carbetos, nitretos, boretos, etc.

Em termos tecnológicos, os materiais refratários são classificados como materiais cerâmicos tradicionais, porém os avanços tecnológicos ocorridos nas últimas décadas em vários campos da ciência e tecnologia: pesquisa e desenvolvimento, engenharia de manufatura, engenharia de aplicação têm transformado os materiais refratários em produtos altamente especializados, inovadores e de elevado grau de sofisticação, fez com que utilizássemos ate mesmo materiais sintéticos para produção de refratários.

2-REVISÃO DE LITERATURA:

2.1-EMPRESA: Magnesita

2.1.1-HISTÓRICO: A Magnesita S.A. foi criada em 1939, após a descoberta de depósitos de magnesita em Brumado, no estado da Bahia. Suas atividades industriais começaram em 1944, em Contagem (MG), com a produção de refratários aluminosos e silício-aluminoso e, a partir de 1948, produzindo também magnesianos e cromo-magnesianos.

A partir de 1960, a Magnesita S.A. adquiriu e fundou empresas para a fabricação de insumos para lingotamento, fabricação de concretos refratários, produção de grãos eletrofundidos, entre outras.

Na década de 90, foi inaugurado o terminal portuário em Aratu (BA), de onde a Magnesita exporta magnésio sintetizado.

Em setembro de 2007, a Rpar Holding S/A adquiriu o controle da Magnesita S.A.. O novo desenho proporcionou a criação da Magnesita Refratários S.A.

2.1.2- PROCESSO:

Matérias primas:

As matérias-primas refratárias podem ser divididas em duas grandes famílias: naturais e sintéticas. A utilização de uma ou de outra ou ainda de ambos os tipos de matérias-primas nas formulações refratárias depende de um balanço entre as propriedades desejadas e o custo do produto, uma vez que, via de regra,as matérias-primas sintéticas possuem um custo muito mais elevado.

O beneficiamento das matérias-primas pode ser o mais diversificado possível em função do tipo de mina, mineral, ganga, etc. De uma maneira geral, as matérias-primas naturais sofrem tratamentos que vão desde a britagem, moagem, classificação, flotação, deslamagem e separação magnética até a calcinação. As matérias-primas sintéticas usualmente passam por eletrofusão, britagem, moagem, separação magnética e classificação granulométrica.

Processamento dos materiais:

Os materiais refratários usualmente podem ser divididos em duas grandes classes, de acordo com o tipo de processamento recebido. São elas: refratários conformados ou formados, que recebem sua forma finaldurante o processamento no fabricante dos produtos refratários, como: tijolos, válvulas, placas de controle de fluxo de aço, luvas, etc. E, os refratários não moldados (monolíticos), onde a forma final da peçarefratária será obtida na aplicação do material ou na produção de peças pré-moldadas (estrutura metálica + concreto refratário, com ou sem tijolos e isolantes).

As propriedades e características dos refratários formados e não moldados variam bastante, não existindo uma regra universal que defina a escolha entre um ou outro tipo. Basicamente, a especificação no projetodas estrutura refratária passa por uma ampla análise de custo/benefício, esforços termomecânicos, tempo de aplicação, possibilidade de ancoramento, facilidades para projeção e secagem, tipo de ambiente,formato do reator, ciclo de operação, treinamento da mão-de-obra, entre muitos outros.

2.1.3- APLICAÇÕES:

O emprego dos materiais refratários nos equipamentos siderúrgicos depende de uma série de fatores intrinsecamente ligados com a etapa da transformação metalúrgica do gusa e do aço. A definição de cada projeto refratário é específica para cada usuário (usina, reator, ciclo operacional, carteira de produtos, etc.). Porém, de uma maneira geral, pode-se dividir a aplicação dos refratários em algumas classes e tipos de produtos.

a) Redução: *Altos-fornos; *Área de corrida:

Os refratários aplicados nas área de corrida podem ser divididos em dois locais distintos: massas

refratárias de tamponamento aplicadas nos furos de corrida e os refratários dos canais de corrida

(principal e secundário).*Transporte de gusa líquido.

b) AciariaDo ponto de vista dos materiais refratários, a aciaria é onde se

encontram as maiores varaiações decomposição, formatos e tipos. Sendo também o local de maior aplicação e consumo dos materiais refratários em uma usina siderúrgica, seja na forma de tijolos, concretos, argamassas, materiais de projeção, fibras isolantes ou dispositivos especiais como válvulas e mecanismos de controle de vazão de aço líquido

2.1.4-MERCADO:

É esperado um aumento na demanda global de materiais refratários de 7 a 8% ao ano até 2012, migrando de países desenvolvidos para países em desenvolvimento. O crescimento será impulsionado pela ampliação da produção de aço e de cimento, principalmente a partir da ampliação da capacidade no Brasil, Índia, Rússia e China.

Os aumentos anuais de preço serão de pelo menos 3% e são esperados como conseqüência da escassez de oferta especialmente da China. Diminuições do consumo específico ocorrerão devido aos avanços tecnológicos e desenvolvimento de novos produtos.

A Magnesita detém forte posição no mercado da América do Sul, abastecendo importantes produtores de aço e cimento. Espera-se que a demanda por refratários nessa região aumente de 40 a 50% até 2012

Distribuição do mercado de aplicação de produtos refratários

2.2-PROCESSO: Hidratação dos aluminatos de cálcio

Princípio:

Esse processo tem sido estudado amplamente, porém, por se tratar de um fenômeno complexo (multi-fásico), envolvendo muitas variáveis como a composição química, homogeneidade, temperatura, umidade ambiente, relação água/cimento e a presença de impurezas que interferem na formação dos diferentes hidratos, a completa identificação e quantificação das fases presentes nem sempre é possível.O processo de hidratação das partículas de cimento em água envolve três períodos distintos: dissolução de íons, nucleação e precipitação de fases hidratadas. O processo de dissolução ocorre até que a concentração desses íons na solução aquosa alcance um certo nível de saturação, promovendo a sua precipitação na forma de hidratos de aluminato de cálcio, por meio de mecanismos de nucleação e crescimento. A hidratação do cimento é caracterizada pela soma das hidratações de cada um dos seus componentes.

Durante a hidratação das fases mais reativas, certa quantidade de calor é liberada (reação exotérmica) fazendo com que a temperatura da pasta de cimento aumente, assegurando assim a reação até mesmo das fases mais inertes. Geralmente, na hidratação de um cimento de aluminato de cálcio se verifica, inicialmente, uma pequena geração de calor. A cinética do processo de hidratação pode ser significativamente modificada em função do tipo de ligante hidráulico, da temperatura e de materiais finos (matriz) ou aditivos inorgânicos presentes no concreto.

A adição de alumina ao cimento também influencia o seu comportamento de hidratação, bem como a extensão do período de indução, a composição das fases e dos produtos de hidratação. Independente do sistema, os aditivos dispersantes atuam como retardadores do processo de hidratação, principalmente para o caso do ácido cítrico e citrato de diamônio. Isto mostra ser possível controlar a trabalhabilidade reduzindo o tempo para a desmoldagem.

Principais reações do processo de hidratação de cimentos à base de aluminatos de cálcio:

CA + 10 H → CAH10

2 CA + 11 H → C2AH8 + AH3

3 CA + 12 H → C3AH6 + 2 AH3

2 CAH10 → C2AH8 + AH3 + 9 H

3 C2AH8 → 2 C3AH6 + AH3 + 9 H

*Onde:

-Os processos de hidratação do CA e do C12A7 são análogos;

-Em baixas temperaturas (< 10oC) a formação de CAH10 é predominante;

-Entre 10 e 21oC as fases CAH10 e C2AH8 formam-se conjuntamente;

-A fase AH3 é um gel quando formada abaixo de 21oC, passando a ser cristalina acima de 35oC;

-Com a elevação da temperatura, a fase CAH10 não é mais formada, enquanto as fases estáveis C3AH6 e AH3 passam a ser predominantes.

3-CONCLUSÃO:

Através deste trabalho nos conscientizamos da importância de refratários indústria siderúrgica e da análise indispensável realizada por um engenheiro químico para a boa qualidade do mesmo.

Aprendemos também a constituição e as inovações tecnológicas envolvidas na produção de refratário e que sua qualidade e resistência está ligada a sua composição química e quantitativa de matéria envolvida nos processo de hidratação.

Tecnologias estas que visam garantir uma operação segura,ambientalmente amigável, com uma relação custo/benefício satisfatória entre as cadeias de produção/utilização construídas a partir de relacionamentos de longa duração baseados em parcerias de serviços de aplicação refratária, manutenção e assistência técnica.