Introdução
O granulado feito de minério de alumínio e manganês é empregado principalmente no setor metalúrgico. Ele serve como matéria-prima para a produção de ligas de alumínio-manganês. Essas ligas são usadas em várias aplicações nos setores automotivo, aeroespacial, de construção e eletrônico. Em alguns casos, os grânulos de minério de alumínio e manganês também são empregados no setor siderúrgico como aditivo de liga para determinados tipos de aço, para melhorar propriedades como força e resistência à corrosão.
Condições de medição
Os efeitos energéticos foram medidos com um calorímetro diferencial dinâmico de alta temperatura, NETZSCH modelo DSC 404 F1 Pegasus® . O sistema de carregamento superior permite medições desde a temperatura ambiente até 1650°C. Dependendo da aplicação, podem ser usados diferentes sensores DSC ou DTA, que podem ser facilmente trocados pelo operador. Para os sensores correspondentes, estão disponíveis vários tipos de termopares (E, K, S e B), cujo selectíon depende da faixa de temperatura e da sensibilidade necessária. O instrumento é à prova de vácuo e, portanto, permite medições em um gás inerte puro ou em uma atmosfera oxidante. São possíveis taxas de aquecimento de até 50 K/min. O software permite cálculos de temperatura inicial e de pico, pontos de inflexão, integração da área de pico e muito mais. Os parâmetros de medição estão listados na tabela 1.
Tabela 1: Parâmetro de medição
| Instrumento | DSC 404 F1 Pegasus® |
| Sensor/tipo de sensor | DSC Capacidade térmica específica (cp)A capacidade térmica é uma quantidade física específica do material, determinada pela quantidade de calor fornecida à amostra, dividida pelo aumento de temperatura resultante. A capacidade de calor específica está relacionada a uma unidade de massa do corpo de prova.cp, tipo S |
| Forno | Ródio |
| Cadinhos | Nitireto de boro (BN) com tampa perfurada e discos de Al2O3 entre o fundo externo do cadinho e o sensor |
| Programa de temperatura | RT a 1650°C |
| Taxa de aquecimento | 20 K/min |
| Peso da amostra | 30.748 mg |
| Calibration standard | Safira |
Resultados de medição e discussão
Para a medição, o alumínio e o minério de manganês (moído) foram misturados em uma proporção de 1:1 e aquecidos a 1650°C a uma taxa de aquecimento de 20 K/min usando uma atmosfera de argônio e um cadinho de BN com tampa perfurada. A Figura 1 mostra o sinal de DSC exibindo efeitos energéticos claramente visíveis com o aumento da temperatura.
Dois efeitos endotérmicos levemente sobrepostos são observados nas temperaturas de pico de 612 °C e 674 °C (vejalarged view na figura 2). A entalpia total desses efeitos endotérmicos é de 216 J/g. Esse efeito total provavelmente se deve à fusão do granulado ou da porção de alumínio. Outro efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico é detectado em uma temperatura de pico de 912°C.
Acima de 1.000 °C, um efeito ExotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é exotérmica se houver geração de calor.exotérmico sobreposto large com uma entalpia total de -1554 J/g pode ser visto nas temperaturas de pico de 1.217 °C e 1.362 °C. A sobreposição, reconhecível como ombros, provavelmente se deve a uma reação dentro da mistura da amostra. Ocorre uma reação semelhante à termite [1]. O minério de manganês reage com o alumínio fundido em temperaturas mais altas ao ser reduzido. Isso significa que o manganês reage com o alumínio, removendo o oxigênio para formar o manganês metálico. A reação ocorre de acordo com a reatividade termodinâmica entre os elementos.
MnO2 + Al → Mn + Al2O3
As condições específicas da reação dependem da composição exata do minério de manganês e da temperatura. Esse efeito ExotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é exotérmica se houver geração de calor.exotérmico com uma entalpia de -1554 J/g se expande em uma ampla faixa de temperatura de mais de 500°C. No final da medição, a amostra é pesada novamente. É determinada uma perda de massa de aproximadamente 5%.
Resumo
Com a capacidade de realizar investigações termoanalíticas em altas temperaturas, o DSC 404 F1 Pegasus® permite a análise de materiais em condições térmicas extremas. Além disso, a geração de imagens e a caracterização de entalpias de reação de large, como mostrado no exemplo acima, são possíveis com esse instrumento robusto, mas também muito sensível.
Os efeitos energéticos e as mudanças de estado podem ser medidos e analisados com precisão, fornecendo aoarchers insights valiosos sobre o comportamento térmico e a estabilidade de uma grande variedade de materiais em um amplo campo de temperatura.
Esse instrumento é amplamente utilizado em áreas como as ciências geológicas e de materiais ou os setores de metal/aço e cerâmica, ou seja, em áreas nas quais a compreensão e o conhecimento das propriedades térmicas e termofísicas dos materiais são decisivos para o desenvolvimento de produtos, a otimização de processos e o controle de qualidade.