Mecanismos de hidratação do óxido de magnésio Translated title: Mechanisms of magnesium oxide hydration

Abstract

O óxido de magnésio, MgO, é uma importante matéria-prima para a indústria de refratários por ser um material de elevada refratariedade (ponto de fusão próximo a 2800 °C), resistente a escórias básicas, e de custo competitivo. No entanto, em presença de água, o MgO rapidamente se hidrata formando hidróxido de magnésio, Mg(OH)2. Essa reação leva a uma expansão volumétrica de até três vezes, limitando sua aplicação em concretos refratários. Para desenvolver soluções que minimizem este problema, torna-se necessário um melhor entendimento do mecanismo pelo qual o MgO se hidrata e quais as principais variáveis envolvidas. Dois mecanismos distintos para esta reação foram propostos: a) dissolução seguida de precipitação e b) reação em uma única etapa ocorrendo diretamente na superfície das partículas. Este trabalho apresenta uma revisão crítica com relação aos mecanismos propostos e sua potencial aplicação em concretos refratários contendo MgO. Suspensões aquosas de MgO e diferentes técnicas de caracterização (ensaios reológicos oscilatórios, medidas de expansão volumétrica aparente e condutividade iônica) permitiram correlacionar os mecanismos apresentados, principalmente com respeito à cinética da reação de hidratação.

Translated abstract

Magnesium oxide, MgO, is an important raw material for refractories industry due to its high refractoriness (melting point of approximately 2800 ºC), corrosion resistance in basic environment and competitive cost. Nevertheless, MgO presents a great tendency to react with water producing magnesium hydroxide, Mg(OH)2. This reaction generates a threefold volumetric expansion and could lead to material breakdown inhibiting its application in refractory castables. In order to develop solutions to minimize this effect, a further understanding of the magnesia hydration mechanism and the main variables involved in this reaction is required. Two different mechanisms were proposed: a) dissolution followed by magnesium hydroxide precipitation and b) reaction in a single step that occurs on the particles surface. Aqueous suspensions were used in association with different characterization techniques (oscillatory tests, apparent volumetric expansion and ionic conductivity), showing relationships between the mechanisms presented mainly related to the kinetics of hydration of magnesia.