A borra de alumínio após ser analisada pelo aparelho de Difração de Raios-X resulta nos minerais que a compõem. Tais minerais e componentes são descritos a seguir.
3.3.1.1. Coríndon
O coríndon, cuja fórmula química é Al2O3 está presente em grandes concentrações na escória
de alumínio. Também conhecido como trióxido de alumínio, possui em sua composição 52,9% de alumínio e 47,1% de oxigênio.
Segundo a Enciclopédia Multimídia de Minerais do Museu Heinz Ebert (2012), o coríndon possui cristalografia trigonal, hábitos prismáticos barricóides, agregados granulares, massas informes ou grãos dispersos. Sua partição é romboédrica devido à geminação, dureza 9, brilho vítreo a adamantino e pode possuir cores variadas e pode estar associado à calcita, feldspatos e mica.
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Em relação à sua ocorrência, ele é gerado em temperaturas altas em processos metamórficos ou magmáticos onde há excesso de alumínio no meio. Ele pode ser produzido artificialmente com aquecimento de alumina a 450°C e adição de outros elementos para dar a cor desejada ao mineral.
3.3.1.2. Nitreto de Alumínio
WRIEDT (1990) comenta que no estado de equilíbrio, o nitreto de alumínio (AlN) possui uma estrutura hexagonal compacta. A ligação é parcialmente iônica com um certo grau de
ligação covalente. O AlN possui uma densidade de aproximadamente 3260 kg/m3. A dureza
do AlN é elevada, sendo de aproximadamente 1200 HV (escala Vickers de dureza), ou seja, aproximadamente 12 GPa. A sua temperatura de fusão é de 2700 K e o seu calor de formação está entre 230 a 320 KJ/mol.
SCZANCOSKI (2005) ressalta que com relação às propriedades térmicas, este material possui
um coeficiente de expansão térmica da ordem de 4,84x10-6K-1 e uma condutividade térmica
de aproximadamente 30,1x10 3 W/K.
FITZ(2002) e SCZANCOSKI (2005) comentam que o AlN possui uma alta resistividade
elétrica, com uma valor de aproximadamente 1011 Ωm e uma constante dielétrica de 8,5. O
nitreto de alumínio possui uma banda de “gap” de semicondutor com uma energia de 6,2 eV. A velocidade da onda acústica ao longo do eixo c do nitreto de alumínio é de 10,4 km/s, sendo por isto um bom material piezoelétrico. Outra característica importante do nitreto de alumínio é a sua alta resistência à corrosão e ao desgaste.
3.3.1.3. Alumínio
O alumínio foi descoberto por Sir Humphrey Davy em 1809, tendo sido isolado pela primeira vez em 1825 por H. C. Oersted. Porém, apenas em 1886 foi desenvolvido um processo industrial econômico de redução. Neste ano, dois cientistas trabalhando independentemente, Charles Martin Hall, nos Estados Unidos, e Paul Louis Héroult, na França, inventaram o mesmo procedimento eletrolítico para reduzir a alumina em alumínio. O procedimento Hall- Héroult é o que se usa atualmente e consome cerca de 14,8 kWh (média brasileira) para a produção de um quilo de alumínio primário. O elemento “alumínio” é abundante na crosta
terrestre na forma de óxido de alumínio (Al2O3) e as reservas minerais são quase ilimitadas.O
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a 45%; suas jazidas localizam-se principalmente nas regiões tropicais e, no Brasil, concentram-se na área amazônica. (ABAL, 2007)
Segundo ABAL (2007), o ponto de fusão do alumínio puro é 660°C, possui sistema cristalino
CFC (cúbico de face centrada) e densidade de 2,7g/cm3. O alumínio puro possui baixa
resistência a tração, sendo 6 kg/mm2. Elementos de liga, trabalho a frio e tratamento térmico,
aumentam sua a resistência à tração. O alumínio metálico possui alta ductilidade (HB:17-20)
e módulo de elasticidade baixo (7.000kg/mm2), além de possuir alta condutividade térmica.
Devido a estas propriedades, o alumínio é largamente utilizado na produção de fios, cabos e automóveis.
3.3.1.4. Diaoyudaoite
De fórmula química NaAl11O17, a Diaoyudaoite possui peso molecular de 591,78 g/mol. Sua
composição consiste em 3,88% de Na, 50,15% de Al e 45,96% de O. (BARTHELMY, 2012)
3.3.1.5. Halita
Fórmila empírica NaCl, possui peso molecular 58,44g/mol e composição de 39,34% de Sódio e 60,66% de Cloro. O ambiente de ocorrência são depósitos evaporíticos marinho ou continental e está presente em todo o mundo em bacias sedimentares.
O nome halite deriva a partir dos halos grego, que significa "sal" e lithos significa "rocha". (BARTHELMY, 2012)
3.3.1.6. Quartzo
Segundo DOLLEY (2005), o quartzo, de fórmula empírica SiO2 possui peso molecular de
60,08g/mol e é o mineral mais abundante do planeta Terra, aproximadamente 12% vol. Possui
estrutura cristalina trigonal composta por tetraedros de sílica (dióxido de silício, SiO2),
pertencendo ao grupo dos tectossilicatos. Possui o hábito cristalino de um prisma de seis lados. Possui dureza 7 na Escala de Mohs e se apresenta em cores variadas. Possui peso específico 2,65.
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3.3.1.7. Silício
Segundo BUTZ (2002), o elemento químico silício, cujo símbolo é Si possui massa atômica igual a 28 u. e se encontra em estado sólido em temperatura ambiente. Descoberto em 1823 por Jöns Jacob Berzelius e é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, mais de 28% de sua massa. Geralmente é encontrado na forma de dióxido de silício, a sílica. Apresenta-se na forma octaédrica e constitui em um material de alta pureza. Utilizado na fabricação de semicondutores. Seu ponto de fusão é de 1687K e ponto de ebulição 3538K.
3.3.1.8. Espinélio
Segundo PING et alii (2001), o MgAl2O4, conhecido como espinélio, é um excelente óxido
refratário com uma imensa importância tecnológica como cerâmica estrutural.
Segundo a Enciclopédia Multimídia de Minerais do Museu Heinz Ebert (2012), o espinélio
constitui de 21,3% de MgO e 78,7% de Al2O3. É um material isotrópico, com cristalografia
isométrica, hábito octaédrico, dureza 8, fratura conchoidal, brilho resinoso a graxo e cores variadas. O espinélio é de origem magmática, ocorrendo em rochas básicas e ultrabásicas como mineral acessório e em mármores impuros submetidos a metamorfismo de contato de
alta temperatura. É utilizado como gema e refratário.
3.3.1.9. Wustita
Mineral de fórmula FeOx seu nome é devido a Ewald Wüst (1875-1934), da Universidade de
Kiel, na Alemanha. É encontrada com meteoritos e ferro nativo, possui de 5 a 5,5 de dureza na Escala de Mohs, hábito cristalino piramidal, fratura subconchoidal e densidade de
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4. METODOLOGIA
A metodologia do trabalho foi desenvolvida nas seguintes etapas:
Caracterização química e física das principais matérias-primas envolvidas na produção do briquete de borra de alumínio;
Testes para inertização da borra de alumínio;
Desenvolvimento de uma metodologia para verificar o teor de nitreto de alumínio (AlN) na borra de alumínio;
Fabricação dos briquetes;
Testes mecânicos com os briquetes.
As etapas para o desenvolvimento do estudo são detalhadas a seguir.