Formulação Ceramica Base na composição química Objetivo : sintetizar mulita – 3Al 2 O 3.2SiO...

Formulação CeramicaBase na composição química

Objetivo : sintetizar mulita – 3Al2O3.2SiO2 ou Al6Si2O13

Matérias primas : Alumina comercial 99,3% pureza Quartzo comercial 99,7% pureza

Dados necessários

Massa molar:

Al – 26,98 g/molSi – 28,09 g/molO - 16,00 g/mol

Massa molar:

Al2O3 – 101,96 g/molSiO2 – 60,09 g/mol3Al2O3.2SiO2 – 426,05 g/mol

Massa molar:

Al2O3 – 101,96 g/molSiO2 – 60,09 g/mol3Al2O3.2SiO2 – 426,05 g/mol

Percentual massa:

3Al2O3.2SiO2

Al2O3 – 305,88 gSiO2 – 120,18 g3Al2O3.2SiO2 – 426,05 g

Percentual molar:

Al2O3 – 3SiO2 – 23Al2O3.2SiO2 – 5

Al2O3 – 60%SiO2 – 40%3Al2O3.2SiO2

Al2O3 – 71,79 %SiO2 – 28,21 %3Al2O3.2SiO2

Objetivo : sintetizar mulita – 3Al2O3.2SiO2 ou Al3Si2O13

Matérias primas : Alumina comercial 99,3% pureza Quartzo comercial 99,7% pureza

Alumina comercial 99,3% pureza

Em 100 g de Alumina apenas 99,3 são de Al2O3

Para ter 100 g de Al2O3 – usa 100,705 g de Alumina comercial

Em 100 g de Alumina apenas 99,7 são de SiO2

Para ter 100 g de SiO2 - usar 100,30g de Quartzo comercial

Al2O3 – 71,79 %SiO2 – 28,21 %3Al2O3.2SiO2

Para X g de mulita

X * 0,7179*100Pureza Al2O3

QTD desejada* 100Pureza

Para X g de mulita

X * 0,2821*100Pureza SiO2


Objetivo : Cordierita – 2MgO.2Al2O3.5SiO2 Mg2Al4Si5O18

diopsita – CaO.MgO.2SiO2 ou CaMgSi2O6

Matérias primas : Listadas na tabela abaixo

Matéria Prima SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O PFCaulin 01 46,80 0,10 37,40 0,80 0,10 0,20 1,70 0,10 12,80Caulin 02 47,60 0,40 36,50 0,98 1,60 12,00Argila 01 60,00 0,86 16,56 6,78 0,81 3,30 3,02 1,10 6,45Argila 02 58,83 0,47 21,60 4,37 3,60 2,53 2,21 1,10 5,64Argila 03 50,60 1,50 33,40 1,50 0,20 0,10 0,40 0,10 12,20Argila 04 78,40 1,20 13,50 0,70 0,20 0,20 1,70 0,70 4,10Argila 05 47,60 0,90 33,10 1,00 0,20 0,30 1,70 0,10 15,10Talco 01 46,30 9,50 1,90 0,70 32,00 8,80Talco 02 60,20 0,50 0,75 1,60 29,50 7,20Carbonato de calcio 0,22 0,20 0,02 55,20 43,30Feldspato 01 64,80 18,40 16,90Feldspato 02 66,30 19,80 0,16 2,43 3,65 7,80

Sequencia

1 – Analise as composições químicas buscando ter um maior numero de informações sobre as matérias primas

2 –Defina a composiçao desejada para o material a ser desenvolvido3 – Ajuste a composiçao das materias primas para composicao total de

100% (desconsiderando erros de medida da analise quimica4 - Desprezar a perda ao fogo e reajustar a composiçao das materias

primas para a composiçao total de 100% (desconsiderando a presença de volateis)

5 – Desconsiderar os componentes minoritarios ou que não tem interesse, e reajustar a composiçao das materias primas para composiçao total de 100% ( reduzir o sistema a um sistema de 3 componentes

6 – Representar a composiçao das materias primas em um diagrama ternario – diagrama de gibbs

7 – verificar se a composicao desejada e uma composiçao possivel8 – escolha as materias primas para a preparaçao da massa ceramica9 – determinar os teores de cada materia prima a ser utilizado10 – determinar a composiçao real da massa

SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O PF TotalCaulin 01 46,80 0,10 37,40 0,80 0,10 0,20 1,70 0,10 12,80 100,00Caulin 02 47,60 0,40 36,50 0,98 1,60 12,00 99,08Argila 01 60,00 0,86 6,56 6,78 0,81 3,30 3,02 1,10 6,45 88,88Argila 02 58,83 0,47 21,60 4,37 3,60 2,53 2,21 1,10 5,64 100,35Argila 03 50,60 1,50 33,40 1,50 0,20 0,10 0,40 0,10 12,20 100,00Argila 04 78,40 1,20 13,50 0,70 0,20 0,20 1,70 0,70 4,10 100,70Argila 05 47,60 0,90 33,10 1,00 0,20 0,30 1,70 0,10 15,10 100,00Talco 01 46,30 9,50 1,90 0,70 32,00 8,80 99,20Talco 02 60,20 0,50 0,75 1,60 29,50 7,20 99,75Carbonato 0,22 0,20 0,02 55,20 43,30 98,94Feldspato 01 64,80 18,40 16,90 100,10Feldspato 02 66,30 19,80 0,16 2,43 3,65 7,80 100,14

SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O PF TotalCaulin 01 46,80 0,10 37,40 0,80 0,10 0,20 1,70 0,10 12,80 100,00Caulin 02 48,04 0,40 36,84 0,99 0,00 0,00 1,61 0,00 12,11 100,00Argila 01 67,51 0,97 7,38 7,63 0,91 3,71 3,40 1,24 7,26 100,00Argila 02 58,62 0,47 21,52 4,35 3,59 2,52 2,20 1,10 5,62 100,00Argila 03 50,60 1,50 33,40 1,50 0,20 0,10 0,40 0,10 12,20 100,00Argila 04 77,86 1,19 13,41 0,70 0,20 0,20 1,69 0,70 4,07 100,00Argila 05 47,60 0,90 33,10 1,00 0,20 0,30 1,70 0,10 15,10 100,00Talco 01 46,67 0,00 9,58 1,92 0,71 32,26 0,00 0,00 8,87 100,00Talco 02 60,35 0,00 0,50 0,75 1,60 29,57 0,00 0,00 7,22 100,00Carbonato 0,22 0,00 0,20 0,02 55,79 0,00 0,00 0,00 43,76 100,00Feldspato 01 64,74 0,00 18,38 0,00 0,00 0,00 0,00 16,88 0,00 100,00Feldspato 02 66,21 0,00 19,77 0,16 2,43 0,00 3,64 7,79 0,00 100,00

Quanto melhor a qualidade da analise quimica melhor

Sequencia








SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O PF TotalCaulin 01 46,80 0,10 37,40 0,80 0,10 0,20 1,70 0,10 87,20Caulin 02 48,49 0,41 37,18 1,00 0,00 0,00 1,63 0,00 87,89Argila 01 75,95 1,09 8,30 8,58 1,03 4,18 3,82 1,39 92,74Argila 02 58,42 0,47 21,45 4,34 3,57 2,51 2,19 1,09 94,38Argila 03 50,60 1,50 33,40 1,50 0,20 0,10 0,40 0,10 87,80Argila 04 77,31 1,18 13,31 0,69 0,20 0,20 1,68 0,69 95,93Argila 05 47,60 0,90 33,10 1,00 0,20 0,30 1,70 0,10 84,90Talco 01 47,05 0,00 9,65 1,93 0,71 32,52 0,00 0,00 91,13Talco 02 60,50 0,00 0,50 0,75 1,61 29,65 0,00 0,00 92,78Carbonato 0,22 0,00 0,20 0,02 56,39 0,00 0,00 0,00 56,24Feldspato 01 64,67 0,00 18,36 0,00 0,00 0,00 0,00 16,87 100,00Feldspato 02 66,11 0,00 19,74 0,16 2,42 0,00 3,64 7,78 100,00

SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O PF TotalCaulin 01 53,67 0,11 42,89 0,92 0,11 0,23 1,95 0,11 100,00Caulin 02 54,66 0,46 41,92 1,13 0,00 0,00 1,84 0,00 100,00Argila 01 72,79 1,04 7,96 8,23 0,98 4,00 3,66 1,33 100,00Argila 02 62,12 0,50 22,81 4,61 3,80 2,67 2,33 1,16 100,00Argila 03 57,63 1,71 38,04 1,71 0,23 0,11 0,46 0,11 100,00Argila 04 81,16 1,24 13,98 0,72 0,21 0,21 1,76 0,72 100,00Argila 05 56,07 1,06 38,99 1,18 0,24 0,35 2,00 0,12 100,00Talco 01 51,22 0,00 10,51 2,10 0,77 35,40 0,00 0,00 100,00Talco 02 65,05 0,00 0,54 0,81 1,73 31,87 0,00 0,00 100,00Carbonato 0,40 0,00 0,36 0,04 99,21 0,00 0,00 0,00 100,00Feldspato 01 64,74 0,00 18,38 0,00 0,00 0,00 0,00 16,88 100,00Feldspato 02 66,21 0,00 19,77 0,16 2,43 0,00 3,64 7,79 100,00

Considerando que o material sera aquecido não existe erro

Sequencia








SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O PF TotalCaulin 01 53,67 0,11 0,23 54,01Caulin 02 54,66 0,00 0,00 54,66Argila 01 72,79 0,98 4,00 77,78Argila 02 62,12 3,80 2,67 68,59Argila 03 57,63 0,23 0,11 57,97Argila 04 81,16 0,21 0,21 81,57Argila 05 56,07 0,24 0,35 56,65Talco 01 51,22 0,77 35,40 87,39Talco 02 65,05 1,73 31,87 98,65Carbonato 0,40 99,21 0,00 99,60Feldspato 01 64,74 0,00 0,00 64,74Feldspato 02 66,21 2,43 0,00 68,63


diopsita – CaO.MgO.2SiO2 ou CaMgSi2O6



Cordierita – 2MgO.2Al2O3.5SiO2 Mg2Al4Si5O18

Sequencia








Triangulo de Gibbs

MgO SiO2

Al2O3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

1

0

2

0

3

0

4

0

5

0

6

0

7

0

8

0

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Matéria Prima SiO2 Al2O3 MgOCaulin 01 55,45024 44,3128 0,236967 100Caulin 02 56,59929 43,40071 0 100Argila 01 75,13148 20,73629 4,132231 100Argila 02 70,91369 26,03664 3,049662 100Argila 03 60,16647 39,71463 0,118906 100Argila 04 85,12486 14,65798 0,217155 100Argila 05 58,76543 40,8642 0,37037 100Talco 01 52,73349 10,82005 36,44647 100Talco 02 66,74058 0,554324 32,7051 100Carbonato de calcio 52,38095 47,61905 0 100Feldspato 01 77,88462 22,11538 0 100Feldspato 02 77,00348 22,99652 0 100

Métodos de formulação – base composição química

Matéria Prima SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O PFCaulin 01 46,80 0,10 37,40 0,80 0,10 0,20 1,70 0,10 12,80Caulin 02 47,60 0,40 36,50 0,98 1,60 12,00Argila 01 60,00 0,86 16,56 6,78 0,81 3,30 3,02 1,10 6,45Argila 02 58,83 0,47 21,60 4,37 3,60 2,53 2,21 1,10 5,64Argila 03 50,60 1,50 33,40 1,50 0,20 0,10 0,40 0,10 12,20Argila 04 78,40 1,20 13,50 0,70 0,20 0,20 1,70 0,70 4,10Argila 05 47,60 0,90 33,10 1,00 0,20 0,30 1,70 0,10 15,10Talco 01 46,30 9,50 1,90 0,70 32,00 8,80Talco 02 60,20 0,50 0,75 1,60 29,50 7,20Carbonato de calcio 0,22 0,20 0,02 55,20 43,30Feldspato 01 64,80 18,40 16,90Feldspato 02 66,30 19,80 0,16 2,43 3,65 7,80

Matéria Prima SiO2 K2O+Na2O MgO+Al2O3Caulin 01 54,29 2,09 43,62 100,00Caulin 02 55,54 1,87 42,59 100,00Argila 01 71,45 4,91 23,65 100,00Argila 02 68,19 3,84 27,97 100,00Argila 03 59,81 0,59 39,60 100,00Argila 04 82,96 2,54 14,50 100,00Argila 05 57,49 2,17 40,34 100,00Talco 01 52,73 0,00 47,27 100,00Talco 02 66,74 0,00 33,26 100,00Carbonato de calcio 52,38 0,00 47,62 100,00Feldspato 01 64,74 16,88 18,38 100,00Feldspato 02 67,97 11,74 20,30 100,00


Métodos de formulação – base matérias Primas

PorcelanaTranslucida

Silica

ArgilaFeldspato

Porcelana dentária

PisoCerâmico

PorcelanaElétrica

Azulejo

Porcelana especial

Cerâmica de mesa

PorcelanaTranslucida

Silica

ArgilaFeldspato

Porcelana dentária

PisoCerâmico

PorcelanaElétrica

Azulejo

Porcelana especial

Cerâmica de mesa

Cimento Portland

Silicato dicálcico

Silicato tricálcico

Vidrados

Cimentos calcicos/ aluminosos

Mulita

Atla Silica

Fire brick

Alta alumina

Fireclay

Alumina

SiO2

Ref ratários

Cimento Portland

Silicato dicálcico

Silicato tricálcico

Vidrados

Cimentos calcicos/ aluminosos

Mulita

Atla Silica

Fire brick

Alta alumina

Fireclay

Alumina

SiO2

Ref ratários

CaO Al2O3


Objetivo : Cordierita – 2MgO.2Al2O3.5SiO2 Mg2Al4Si5O18

Massa molar:

Al2O3 – 101,96 g/molSiO2 – 60,09 g/molMgO – 40,31 g;molcordierita – 584,99 g/mol

Percentual massa:

Al2O3 – 34,85 %SiO2 – 51,37 %MgO – 13,78 %

Cordierita – 2MgO.2Al2O3.5SiO2 Mg2Al4Si5O18


SiO2 Al2O3 MgO TotalArgila 03 60,17 39,71 0,12 100,00Talco 01 52,73 10,82 36,45 100,00Feldspato 01 77,88 22,12 0,00 100,00

Percentual massa:

Al2O3 – 34,85 %SiO2 – 51,37 %MgO – 13,78 %


Percentual massa:

Al2O3 – 34,85 %SiO2 – 51,37 %MgO – 13,78 %

%SiO2= 60,17*α + 52,73*β + 77,88*γ = 51,37%Al2O3= 39,71*α + 10,82*β + 22,12*γ = 34,85%MgO = 0,12*α + 36,45*β + 00,00*γ = 13,78

60,17 52,73 77,88 a 51,3739,71 10,82 22,12 X b 34,850,12 36,45 0,00 g 13,78

60,17 52,73 77,8839,71 10,82 22,120,12 36,45 0,00

= det

51,37 52,73 77,8834,85 10,82 22,1213,78 36,45 0,00

= det (α)

60,17 51,37 77,8839,71 34,85 22,120,12 13,78 0,00

= det (β)

60,17 52,73 51,3739,71 10,82 34,850,12 36,45 13,78

= det (γ)

%SiO2= det (α) det%Al2O3= det (β) det%MgO = det (γ) det


Percentual massa:

Al2O3 – 14,84 %SiO2 – 71,34 %MgO – 13,79 %

%SiO2= 60,17*α + 52,73*β + 77,88*γ = 71,34%Al2O3= 39,71*α + 10,82*β + 22,12*γ = 14,84%MgO = 0,12*α + 36,45*β + 00,00*γ = 13,78

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