Volatilização em fundidos do sistema Na₂O - B₂O₃

Abstract

Estudou-se a cinética da volatilização, entre 1100 e 1200˚C, de fundidos do sistema Na₂O-B₂0₃ com composições ponderais em Na₂O variando na gama de 18,1% a 47,6% e até tempos de 63 horas. Avaliou-se o efeito nas velocidades de perda de parâmetros tais como, a temperatura e a composição da atmosfera do forno, em condições estáticas e de convecção forçada provocada pela passagem de correntes gasosas com caudal controlado. Foi igualmente estudada a influência de factores geométricos nas perdas por volatilização. De um modo geral, verificou-se que, em ambas as situações de atmosfera estática e de convecção forçada na atmosfera a temperatura afecta significativamente a volatilização. A determinação das respectivas energias de activação aparente permitiu comparar os mecanismos de volatilização dos diferentes fundidos, e tirar conclusões qualitativas relativamente às espécies mais prováveis no vapor. Constatou-se que a presença de égua na atmosfera do forno promove as perdas por volatilização nos fundidos com elevado conteúdo em B₂O₃. Para os fundidos mais ricos em soda, nomeadamente os de composição próxima da do metaborato de sódio, os resultados sugerem que não deve ocorrer vaporização reactiva com a água. Promovendo a passagem de correntes de N₂ com diferentes caudais, investigou-se a relação entre as velocidades de perda e as velocidades de convecção do gás acima do fundido. Quando a altura de líquido se situa próximo do bordo do cadinho a relação obtida ajusta-se a um modelo de transferência de massa com convecção em regime laminar na fase gasosa. Para as amostras com espessura bastante inferior à altura total do cadinho o modelo de transferência de massa com convecção no gás em regime turbulento aplica-se aos resultados experimentais. Demonstrou-se que, ocorrendo perdas elevadas sob um caudal constante, os modelos de transferência de massa por convecção não servem para justificar a redução das velocidades de perda devido ao abaixamento da superfície livre do fundido provocado pela volatilização. Os estudos efectuados mostraram, globalmente, que os modelos teóricos desenvolvidos para interpretar a volatilização nos casos em que ocorre alteração na composição do fundido não são aplicáveis ao sistema borato-sódico. Sugere-se que tal facto deve estar relacionado com a natureza química dos fundidos e com as propriedades físico-químicas dos mesmos.