Mullite production from kaolin residue.

No processo de beneficiamento do caulim residual são gerados dois tipos de resíduos que são lançados nos ecossistemas. O primeiro resíduo, cerca de 70%, é gerado quando da lavagem do caulim bruto e o segundo resíduo é gerado quando do beneficiamento em peneira ABNT N° 200 (0,074mm), dos 30% restante do caulim lavado. Esse segundo processo de beneficiamento acarreta ao resíduo qualidades excelentes para que possa vir a ser uma matéria-prima de primeira qualidade, já que separa boa parte do quartzo, ficando a caulinita como argilomineral principal. Quando a caulinita é submetida a queima surgem duas fases estáveis: mulita e cristobalita. O produto principal após a sinterização da caulinita em altas temperaturas é a mulita. Mulita é uma fase estável em altas temperaturas do sistema silica-alumina, ocorrendo da reação no estado sólido entre Al203 e Si02 Propriedades da mulita como baixa expansão térmica, baixa constante dielétrica e alta resistência ao desgaste e resistência mecânica, têm identificado a mulita como um material para ser aplicado em produtos eletrônicos e em aplicações estruturais de alta temperatura. Resíduos de caulim contendo os óxidos mencionados acima podem ser beneficiados e transformados em produtos úteis. No presente trabalho, composições contendo resíduo de caulim, alumina e ball-clay, passadas em peneira com abertura de 0,15 mm, foram estudadas para obter mulita. As composições foram formuladas usando um programa de computador denominado REFORMIX 2.0, desenvolvido pela Universidade Federal de São Carlos. Os corpos de prova foram conformados por prensagem de 27 MPa, em seguida foram sinterizados nas temperaturas entre 1350 e 1500°C/1h e em 1500°C/3h, com taxa de aquecimento de 10°C/min, e posteriormente, submetidos a análise de propriedades físico-mecânicas e caracterização de fases cristalinas por DRX. Através dos resultados da análise química das massas formuladas, foi constatado que as proporções dos óxidos foram próximas da estequiometria da mulita e que a sua sinterização, nas temperaturas estudadas, levou a formação da mulita, sendo confirmada pela análise do difratograma de difração de raios - X. Os resultados também mostraram que as composições com maior teor de sílica e submetidos a temperaturas de queima mais altas e com tempo de permanência de 3h, apresentaram as melhores propriedades.In the process of kaolin improvement two types of residue are generated and disposable in the environment. The first residue, about 70%, is generated from the washing of the kaolin and the second is generated from the improvement in a sieve ABNT N° 200 (0.074mm), of the remaining washed kaolin (30%). These residues present excellent qualities to be used as raw materials, rich in quartz. Kaolinite when is submitted to a high temperature produce two stable phases: mullite and crystobalite. Mullite is a stable phase at high temperature of the silicaalumina system and appears from the solid reaction between Al203 and Si02. The properties of mullite, such as, low thermal expansion, low dielectric constant and high shear strength, make this material as a good candidate to be applied in electronic products and in structural high temperature uses. The residue from the kaolin with such oxides mentioned before can be improved and transformed into usable products. In this work, compositions with residue from kaolin, alumina and ball-clay, passed in sieve (aperture of 0,15mm) were studied to obtain mullite. The compositions were established by using a REFORMIX 2.0 computing program, developed by the Federal University of Sao Carlos - Brazil. The specimens were made by uniaxial pressing process with 27 MPa and sintering at temperatures from 1350 to 1500°C/1h and 1500°C/3h, with heating rate of 10°C / min. Through the results of the chemical analysis of the formulated masses, it can be verified that the proportions of the oxides are close to the stoichiometric composition of mullite and that the sintering, at studied temperatures, give the formation of mullite, and confirmed by the XRD analysis. The results showed that the compositions with low alumina content and submitted to a high temperatures and time sintering, presented the best results