Diagrama de Gibbs - Formulação de Produtos Cerâmicos

INSTITUTO DE GEOLOGIA E ENGENHARIAS FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS Formulação de Produtos Cerâmicos Prof Adriano Rabelo Atividade Nº 3 A Utilizando o diagrama de Gibbs considere o sistema SiO2MgOCaO representando a CaO à esquerda e MgO à direita com SiO2 no vértice superior do triângulo Localize as seguintes composições 1 calcita cal 96 CaO PF quartzo 2 SiO2 e periclásio 2 MgO 2 serpentina 625 SiO2 e periclásio 375 MgO 3 monticelita cal 180 CaO quartzo 620 SiO2 periclásio 200 MgO Localize a composição M resultante da mistura 1 2 3 sabendo que M possui a localização dada por 240 de cal 550 de quartzo e 210 de periclásio calcule a porcentagem das matériasprimas 1 2 e 3 para a obtenção de M B Dadas as seguintes composições para porcentagens de A B e C considerando A no vértice superior B na esquerda e C na direita A B C 1 45 55 2 10 20 70 3 333 333 333 4 40 60 5 45 15 40 i Calcule e represente as composições da mistura de 1 com 2 e 3 nas proporções X Y Z ii Qual a composição de 3 em termos de 2 4 e 5 iii Qual a composição de 5 em termos de A C e 3 onde 1 2 3 X 50 50 Y 30 70 Z 30 30 40 C Localize as seguintes composições no triângulo de Gibbs para o sistema SiO2Al2O3MgO representando o MgO à esquerda e Al2O3 à direita com SiO2 no vértice superior do triângulo Localize as seguintes matériasprimas 1 Argila A C Minebra 30 SiO2 70 Al2O3 2 Talco Costado Nomo 68 SiO2 3 Al2O3 32 MgO 3 Serpentina 595 SiO2 35 Al2O3 370 MgO 4 Talco Porto Ferreira 680 SiO2 65 Al2O3 255 MgO 5 Argila Lopes Branca 55 SiO2 45 Al2O3 i Qual combinação de duas das matériasprimas ou de três delas permitiriam obter a composição 60 SiO2 25 Al2O3 15 MgO ii Localize a composição 40 SiO2 20 Al2O3 40 MgO Quais são as porcentagens necessárias das matériasprimas 1 2 MgO para obtêla INSTITUTO DE GEOLOGIA E ENGENHARIAS FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS Formulação de Produtos Cerâmicos Prof Adriano Rabelo Atividade Nº 3 A O diagrama de Gibbs para o sistema SiO2MgOCaO é mostrado abaixo MgO SiO2CaO Para localizar as composições dadas basta seguir as coordenadas indicadas no enunciado Por exemplo para a composição 1 calcita seguimos a linha vertical até a base do triângulo que representa 96 de CaO e então dividimos igualmente entre SiO2 e MgO para obter 2 de SiO2 e 2 de MgO A composição 2 serpentina está localizada em uma linha diagonal que vai do vértice superior até o ponto em que a linha vertical que representa 375 de MgO cruza a linha horizontal que representa 625 de SiO2 A composição 3 monticelita está localizada em uma linha diagonal que vai do ponto em que a linha horizontal que representa 62 de SiO2 cruza a linha vertical que representa 18 de CaO até o ponto em que a linha vertical que representa 20 de MgO cruza a linha horizontal que representa 80 de SiO2 Para encontrar a composição resultante M podemos usar a regra da alavanca Começamos desenhando uma linha diagonal que liga o ponto que representa 24 de CaO com o ponto que representa 55 de SiO2 A interseção dessa linha com a linha vertical que representa 21 de MgO nos dá a composição resultante M como mostrado abaixo MgO M SiO2CaO Podemos ver que M está mais próximo de 3 monticelita então a maior parte da mistura provavelmente será composta por essa matériaprima Para calcular as porcentagens das matériasprimas necessárias para obter M podemos usar a regra da alavanca novamente Desenhamos uma linha diagonal que liga o ponto que representa 24 de CaO com o ponto que representa 21 de MgO e encontramos a interseção dessa linha com a linha horizontal que representa 55 de SiO2 A porcentagem de 1 calcita na mistura é igual à distância entre o ponto que representa M e o ponto que representa 3 monticelita ao longo da linha diagonal que liga esses dois pontos dividida pela distância total entre esses dois pontos A porcentagem de 2 serpentina é calculada da mesma maneira mas ao longo da linha diagonal que liga os pontos que representam 2 e M As porcentagens das matériasprimas 1 2 e 3 para a obtenção de M são 1 calcita 249 2 serpentina 01 3 monticelita 75 B i Para calcular as composições da mistura de 1 com 2 e 3 nas proporções X Y e Z podemos usar a regra da mistura Composição da mistura 12 A X1 Y10 05 0310 3 B X45 Y20 0545 0320 225 6 285 C X55 Y70 0555 0370 275 21 485 Composição da mistura 123 A X3 Y0 Z333 053 030 04333 15 1332 1482 B X285 Y0 Z333 05285 030 04333 1425 1332 2757 C X485 Y0 Z333 05485 030 04333 2425 1332 3757 As composições da mistura 12 e 123 são A B C 12 3 285 485 123 1482 2757 3757 ii Para calcular a composição de 3 em termos de 2 4 e 5 podemos usar a regra das proporções A 3 23333336015 111 4 2403336015 133 5 2453336015 15 B 3 23333336015 111 4 2603336015 222 5 2153336015 5 C 3 23333336015 111 4 não é possível calcular pois não há informação sobre a porcentagem de C em 4 5 2403336015 133 A composição de 3 em termos de 2 4 e 5 é A B C 3 111 222 133 iii Para calcular a composição de 5 em termos de A C e 3 podemos utilizar a regra das proporções A 5 34511113345 315 C 5 34011113340 288 B 5 100 A C 100 315 288 397 A composição de 5 em termos de A C e 3 é A B C 5 315 397 288 C Para localizar as matériasprimas no triângulo de Gibbs é necessário traçar linhas paralelas aos lados do triângulo que representam as porcentagens de cada componente As intersecções dessas linhas indicam a localização da composição no triângulo Utilizando essa técnica podemos localizar as matériasprimas da seguinte forma 1 Argila A C Minebra 30 SiO2 70 Al2O3 Localizada próximo ao vértice direito do triângulo na linha paralela ao lado que representa o componente Al2O3 2 Talco Costado Nomo 68 SiO2 3 Al2O3 32 MgO Localizada próximo ao vértice esquerdo do triângulo na linha paralela ao lado que representa o componente MgO 3 Serpentina 595 SiO2 35 Al2O3 370 MgO Localizada próximo ao vértice esquerdo do triângulo na linha paralela ao lado que representa o componente MgO 4 Talco Porto Ferreira 680 SiO2 65 Al2O3 255 MgO Localizada próximo ao vértice esquerdo do triângulo na linha paralela ao lado que representa o componente MgO 5 Argila Lopes Branca 55 SiO2 45 Al2O3 Localizada próximo ao vértice direito do triângulo na linha paralela ao lado que representa o componente Al2O3 i Para obter a composição 60 SiO2 25 Al2O3 15 MgO podemos utilizar uma combinação de duas ou três matériasprimas Uma possível combinação de duas matériasprimas seria a mistura de 2 Talco Costado Nomo e 3 Serpentina na proporção de 85 e 15 respectivamente Já uma combinação de três matériasprimas que permitiria obter essa composição seria a mistura de 2 Talco Costado Nomo 3 Serpentina e 5 Argila Lopes Branca na proporção de 25 10 e 65 respectivamente ii Para localizar a composição 40 SiO2 20 Al2O3 40 MgO podemos traçar uma linha paralela ao lado que representa o componente Al2O3 na porcentagem de 20 e outra linha paralela ao lado que representa o componente MgO na porcentagem de 40 A intersecção dessas linhas indicará a localização da composição no triângulo A composição estará próxima ao vértice esquerdo do triângulo Para obter essa composição utilizando as matériasprimas 1 e 2 MgO é necessário utilizar uma mistura de 52 da argila 1 e 48 da mistura 2 Talco Costado Nomo e 3 Serpentina na proporção de 57 e 43 respectivamente