INVESTIGAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO DE PRECISÃO PARA AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DA RECICLAGEM DO RESÍDUO CASCA CERÂMICA GERADO
DOI:
https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2022.v8.n1.53-65Palavras-chave:
Resíduo casca cerâmica, Fundição de precisão, Caracterização de materiais, ReciclagemResumo
O objetivo deste estudo é avaliar o potencial de reciclabilidade do resíduo gerado no processo industrial de fundição de precisão. Na metodologia utilizada fez-se a caracterização física, química, mineralógica e térmica (DTA) das matérias primas utilizadas no processo industrial, bem como do resíduo gerado, denominado resíduo de casca cerâmica (RCC). Os resultados obtidos demonstraram que as matérias primas sílicas sofrem transformação de fases. Analisando o resíduo, verificou-se que ele constitui a fase sílica cristalina de quartzo e desta forma, ele deve ser beneficiado de forma a separar os materiais nobres presentes como chamotes e componentes de zircônio. Ainda, deve-se remover a fração de silica cristalina que, se reutilizada, pode conferir fragilidade à casca cerâmica reciclada em função de mudanças abruptas de volume caracterizadas pelos polimorfos da sílica.
Referências
ALVES, H. P. A.; SILVA, J. B.; CAMPOS, L. F. A.; TORRES, S. M.; DUTRA, R. P. S.; MACEDO, D. A. Preparation of mullite based ceramics from clay-kaolin waste mixtures. Ceramics International, 2016: 42: 19086-19090.
AMIRA, S.; DUBÉ, D.; TREMBLAY, R. Method to determine hot permeability and strength of ceramic shell moulds. Journal of materials processing technology, 2011:211; 1336-1340.
Arranjo Produtivo Local – Metal Mecânico e Automotivo. Plano de Gerencialmento de Resíduos Sólidos. 67 f. 2014. Porto Alegre, RS. Available at : https://sedetur.rs.gov.br/upload/ arqui vos/carga20170527/04092704-1426534450-pgrs-apl-metal-mecanico-e-automotivo-rs.pdf. Access: aug. 2020.
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). NBR 10007: Amostragem de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, 2004.
BLACK, J. T.; DEGARMO, E. P.; KOHSER, R. Materials and Processes in Manufaturing. 7th ed. New York, 1988.
BOBROWSKI, A.; DANKO, R.; HOLTZER, M.; ZYCH, J. Reclamation of material from used ceramic moulds applied in the investment casting technology. Archives of foundry engineering, 2010;10:199-204.
BRAGANÇA, S. R.; BERGMANN, C. P. Materiais de construção civil e princípios de ciência e engenharia de materiais. Ed. G. C. Isaia. 2.ed. São Paulo. Cap. 20, p. 1712. IBRACON, 2010.
CAMACHO, A. L. D.; MORAES, C. A. M.; MODOLO, R. E. Caracterização térmica e estrutural de casca cerâmica utilizada no processo de fundição. CONAF, 2017. 17º Congresso Abifa de Fundição, 26-29 sept., 2017. São Paulo, SP, Brazil.
CAMACHO, A. L. D. Caracterização e valorização de material casca cerâmica gerado no processo de fundição de precisão. 2017. 142 p. Dissertation (Masters in Civil Engineering). Universidade do Vale do Rio dos Sinos, São Leopoldo, 2017.
CARUBA, R.; BAUMER, A.; GANTEAUME, M.; LACCONI, P. An experimental study of hydroxyl groups and water in synthetic and natural zircons: a model of the metamict state. Am Miner, 1985; 70: 1224-1231.
DONG, Y., BU, K.; DOU, Y.; ZHANG, D. Determination of interfacial heat-transfer coefficient during investment-casting process of single-crystal blades. Journal of Materials Processing Technology, 2011: 211; 2123-2131.
EDRAKI, M.; BaAUMGARTL, T.; MANLAPIG, E.; BRADSHAW, D.; FRANKS, D. M.; MORAN, C. J. Designing mine tailings for better environmental, social and economic outcomes: a review of alternative approaches. Journal of Cleaner Production, 2014: 84; 411-420.
NOVAES DE OLIVEIRA, A. P.; DAL BÓ FILHO, H.; CARVALHO, A. C.; DE OLIVEIRA MAIA, B. G.; CESCONETO, F. R.; RAUPP-PEREIRA, F. Desenvolvimento de isolantes térmicos a partir de fontes alternativas minerais. Cerâmica industrial, 2014: 19; 38-42.
DRAJEWICZ, M.; PYTEL, M. Recycling process of casting molds applying to precision castings. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2012; 55:(2) 661-667.
International Organization for Standardization (ISO). ISO 13320: particle size analysis – Laser diffraction methods (E) content. Geneva, 2009.
ISMAEL, M. R.; VALENZUELA, F. A. O.; POLITO, L. A.; PANDOLFELLI, V. C. Propriedades termo-mecânicas de concretos refratários ligados por sílica coloidal. Cerâmica. 2007; 53: 314-318.
KAZEMI, A.; FAGHIHI-SANI, M.A.; ALIZADEH, H.R. Investigation on cristobalite crystallization in silica-based ceramic cores for investment casting. Journal of the European Ceramic Society. 2013; 33: 3397-3402.
LACERDA, S. S.; JOSÉ, A. A.; BORDIN, S. E. 2011. Valorização da casca cerâmica residual do processo de microfusão por incorporação em formulação de refratários. Abifa, 137:88-95.
LEE JH. Ternary phase analysis of interfacial silicates grown in HfOx/Si and Hf/SiO2/Si systems. Thin Solid Films. 2005; 472: 317–22.
LEONARDO, I. M. Avaliação microestrutural e propriedades de cascas cerâmicas contendo diferentes tamanhos e concentrações de nanopartículas de sílica coloidal. 2013. 247 p. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas). Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG. 2013.
LIAO, D.; FAN, Z.; JIANG, W.; SHEN, E.; LIU, D. Study on the surface roughness of ceramic shells and castings in the ceramic shell casting process based on expandable pattern. Journal of Materials Processing Technology. 2011; 211: 1465-1470.
MACHADO, I. M. L. 2001. Tecnologia básica do processo de fundição por cera perdida. Senai, Belo Horizonte, Brasil.
MACHADO, I. Avaliação microestrutural de cascas cerâmicas utilizadas na produção de moldes para o processo de fundição por cera perdida. 2005. 119 p. Dissertation (Masters in Metalurgical and Mining Engineering). Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2005.
MACHADO, C. Reutilização da casca cerâmica do processo de fundição por cera perdida, como adição em matrizes cimentícias. 2013. 91 p. Dissertation (Masters in Materials Engineering). Centro federal de educação tecnológica de Minas Gerais – CEFET-MG, Belo Horizonte, 2013.
MALENSEK, N.; DUCMAN, V.; MIRTIC, B. Recycled granulate obtained from waste alumina-rich refractory powder by the cold bonding process. Ceramics International. 2015: 41; 8996-9002.
MICROMERITICS. Surface Area and Pore Structure by Gas Adsorption, chapter 3, 2016.
PATTNAIK, S.; KURANAKAR, D. B.; JHA, P. K. Developments in investment casting process – A review. Journal of Materials Processing Technology. 2012: 212; 2332-2348.
PATTNAIK, S. An investigation on enhancing ceramic shell properties using naturally available additives. Int J Manuf Technol. 2017: 91; 3061-3078.
PRASAD, R. Progress in Investment Castings. Available at: <http://cdn.intechopen.com/pdfs/ 39309/In Tech-Progress_in_investment_castings .pdf> Acess: July. 2021.
PETERS, T. M.; TWAROG, D. L. The feasibility of reclaiming investment shell material from investment casting. Hazardous Waste Research and Information Center One East Hazelwood Drive. Champaign, Illinois 61820, HWRIC Project RRT-10, 1992.
RAFIQUE, M. M. A.; IGBAL, J. Modeling and simulation of heat transfer phenomena during investment casting. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2009: 52; 2132-2139.
REDDY, A. C. Thermo-physical properties of fused silica investment shell moulds at preheat conditions of steel casting. National Conference on Advanced Materials and Manufacturing Techniques. March 08-09, 2004.
SABEDOT, S.; WOTRUBA, H.; SAMPAIO, C. H.; PETTER, C. O.; de BRUM, I. A. S. Mineral processing of low quality zircon concentrates and preconcentrates. Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2009: 118; 114-121.
SCHNEIDER, H. Thermal expansion of mullite. J. Am. Ceram. Soc. 1990: 73; 2073-2076.
SOUZA, L. P. de F.; MANSUR, H. S. Production and characterization of ceramic pieces obtained by slip casting using powder wastes. Journal of Materials Processing Technology. 2004: 145; 14-20.
VALENZA, F.; BOTTER, R.; CIRILLO, P.; BARBERIS, F.; DI FOGGIA, M.; SOTTILE, D. Sintering of waste of superalloy casting investment shells as a fine aggregate for refractory tiles. Ceramics international. 2010: 36; 459-463.
WILSON, P. J.; BLACKBURN, S.; GREENWOOD, R. W.; PRAJAPTI, B.; SMALLEY, K. The role of zircon particle size distribution, surface area and contamination on the properties of silica–zircon ceramic materials. Journal of the European Ceramic Society. 2011: 31; 1849-1855.
XU, M. Characterization of investment shell thermal properties. 2015. 119f. Doctorate Thesis in Metalurgical Engineering. Universidade Missouri, Ciência e Tecnologia, USA, 2015.
XU, M.; LEKAKH, S. N.; RICHARDS, V. L. Thermal property database for investment casting shells. International Journal of Metalcasting. 2016: 10; 329-337.
ZHAO, S.; HUANG, Y.; WANG, C.; HUANG, X.; GUO, J. Mullite formation from reaction sintering of ZrSiO4/α-Al2O3 mixtures. Materials Letters. 2003: 57; 1716-1722.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Aviso de Direito Autoral Creative Commons
1. Política para Periódicos de Acesso Livre
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
a. Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
b. Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
c. Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto após o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).
