Eninc 2009 Maringá 30 de outubro de 3009

Avaliação das matérias-primas alternativas para atender a indústria cerâmica do Paraná

Geólogo Luciano Cordeiro de Loyola

O estudo de matérias-primas visa melhorar o desenvolvimento de produtos e processos.

Resultado reflete-se em mudanças nas formulações das misturas e como consequência as melhorias no processo de fabricação.

Fator primordial controle das propriedades das matérias-primas.

A indústria de telhas e tijolos deve ter muita imaginação

Massa .

Produtos com características desejadas .

Proporção de peso e volume .

Facilmente processada .

Resultar em menor custo de produção .

O % de argilominerais presentes à massa, deve

ser o mínimo suficiente para permitir a

moldagem dos corpos cerâmicos .

O QUE É ARGILA?

“A argila é tão indefinível como a

verdade, permitindo vários

conceitos subjetivos e

interpretativos.”

Robert Mackenzie, citado por Celso Figueiredo Gomes

Poderíamos comparar a argila a uma comunidade, onde a população é constituída de habitantes muito pequenos, mas

numerosos, os argilominerais Outros, maiores, em quantidade intermediária, na granulometria silte, e outros,

muito grandes, na granulometria areia.

E outros constituintes minerais.

Outros constituintes minerais

hidróxidos de ferro sulfetos carbonatos sulfatos minerais residuais (sílica) matéria orgânica

Granulometria

Com a granulometria varia a plasticidade, e consequentemente a maneira de realizar a extrusão, a secagem e a queima.

Principais variações que encontraríamos se, na mesma cerâmica, usássemos tipos diversos de

argilas

Mineralogia

Com a mineralogia, varia a composição química.

Pela diferença de composição química, variam:

• temperatura ideal de queima

•reabsorção de água durante a secagem

• e cor após queima.

Minerais acessórios

Resistência mecânica, problemas ou facilidades na secagem, cor após queima e manchas.

Fator que determina o tipo de equipamento e tecnologia mais adequados para uma determinada fábrica:

A natureza das argilas A natureza das argilas disponíveis para consumodisponíveis para consumo

Tipos principais de argilo-minerais

Caulinita

Ilita

Caulinita

Montmorilonita

QUANTO MAIOR A PLASTICIDADE:QUANTO MAIOR A PLASTICIDADE:

VOLUME DE ÁGUA RETIDOVOLUME DE ÁGUA RETIDO

RETRAÇÃORETRAÇÃODE SECAGEMDE SECAGEM

CONSUMO ENERGÉTICOCONSUMO ENERGÉTICO

Atualmente sabe-se que o grau de moagem das massas é

um dos fatores que pode influenciar a plasticidade das massas

vermelhas.

Assim, uma moagem mais fina tem como

consequência um aumento da superfície

específica das partículas da massa, o que

provoca um aumento da plasticidade.

Superfície específica

Cubo com 2 m de lado,24 m2 de área

dividido por 4 kilos =6 m2/kg

Cubo com 16 m2 de área

dividido por 2 kilos =8 m2/kg

Uma variação de 1, 2 ou 3% de umidade numa massa plástica poderá não se notar em termos de extrusão, mas numa massa magra provocará uma alteração total da plasticidade a das condições de fluxo através da boquilha, devido à menor força de coesão entre as partículas.

Nesse sentido pode-se observar como diferem as pressões de extrusão e consequentemente os gastos com energia elétrica no motor, quando se extruda duas massas com plasticidades muito diferentes.

Formato da partícula

Assim, o conhecimento das características das argilas não tem valor apenas acadêmico, mas também grande interesse comercial.

E quando o ceramista deve procurar materiais alternativos?

Além dos preceitos legais e ambientais, para que um determinado resíduo ou material alternativo seja útil à indústria da cerâmica estrutural ele deve atender aos seguintes requisitos:

i)Possuir características que permitam seu consumo como matéria

prima convencional, isto é, se puder ser utilizado como um dos

principais componentes da massa.

Ou se a sua utilização, em menor escala, afetar positivamente:

ii) As propriedades das matérias primas;

iii) O desempenho de etapas do processamento;iv) O produto acabado.

Alguns exemplos.

Talco

Há de considerar a hipótese, ainda que remota, de que a

massa, o processo e o produto acabado sejam indiferentes aos

materiais alternativos, isto é, a presença destes não afeta as

características das matérias primas, do processo ou do produto

acabado.

O ceramista pode ao utilizar este material, receber uma

compensação financeira.

Os resíduos e materiais alternativos adicionados à massa podem atuar como:

• Ligantes, redutores de plasticidade, plastificantes/lubrificantes;

• Combustíveis primários ou secundários;

• Formadores de fluxo;

• Agentes corantes.

Ligantes

Argilas pobres, isto é, de baixa plasticidade, baixa coesão e baixa resistência após a secagem podem ser aproveitadas se essas deficiências forem corrigidas por um aditivo de atue como uma cola, plastificante ou ambos. Esse artifício é largamente empregado na fabricação de cerâmicas técnicas.

Podem ser classificados os materiais ligantes como orgânicos e inorgânicos. Os primeiros podem ser substâncias sintéticas ou naturais, como álcool polivinílico (PVA) e goma arábica, enquanto que os últimos geralmente são argilominerais coloidais, como bentonita.

Plastificantes/lubrificantes

O processamento de matérias primas com elevado teor de sílica livre e outros óxidos de alto poder abrasivo tem conseqüências negativas tanto para os equipamentos (desgaste acelerado) quanto para as propriedades de escoamento durante a extrusão.

Em alguns casos, acessórios instalados na boquilha de extrusão ou na parte final do barril de extrusão minimizam tais efeitos. Em outros, esses dispositivos podem não ser eficientes, o que nos obriga a considerar outros artifícios para contornar tais problemas.

Um filme suficientemente espesso de um líquido orgânico (óleo, por ex.) de viscosidade limitada, formado na superfície das partículas das matérias primas, pode ser eficiente na redução da fricção.

Sólidos orgânicos com reduzido tamanho de partícula e baixa resistência ao escoamento, como carvão finamente moído, podem apresentar resultados semelhantes. Materiais como parafina, ácido oléico, grafite, estearatos de alumínio, zinco, lítio, magnésio e sódio são conhecidos como lubrificantes eficientes.

Argilominerais do grupo da montmorilonita podem exercer forte ação plastificante e lubrificante, assim como outros minerais de natureza coloidal. O talco lamelar, uma matéria prima natural, é outro exemplo de lubrificante sólido eficiente.

Manuel J. Ribeiro1*, António A.L. Ferreira1 e João A. Labrincha2

Redutores de plasticidade

Quanto menor o teor de argilominerais e mais grosseiro o resíduo adicionado à massa, maior o efeito redutor na plasticidade.

Como exemplo de resíduos redutores de plasticidade podemos citar as argilas pobres em argilominerais do grupo da ilita e da montmorilonita,

argilas arenosas, chamote de blocos e telhas e resíduos do processamento de rochas ornamentais, entre outros.

A adição de materiais não plásticos à massa, além da natural redução da plasticidade, pode trazer as seguintes conseqüências:• Redução da umidade de extrusão;• Redução da retração de secagem e de queima;• Redução da resistência mecânica a seco e após queima;• Aumento da absorção de água.

A adição de chamotes de granulometria

grosseira em teores elevados ocasiona trincas

interligando suas partículas do inerte, visíveis a

olho nu, após a secagem em estufa.

Em função disso, a resistência mecânica a verde

(que tende a diminuir com a adição de chamote na

massa cerâmica) decresce ainda mais com o

aumento da granulometria da chamota.

Além dos resíduos já citados .........................

Resíduos com poder calorífico

Lamas da Indústria do PapelSerragem de MadeiraMaterial Proveniente da Indústria TêxtilResíduos de CurtumeMaterial Procedente da Extração e do Processamento do Carvão

Resíduos fundentes

Resíduos corantes

Manutenção das cores

As cores são uma característica marcante, pois são inerentes das

argilas. Não são adicionadas

artificialmente e não esmorecem com o

tempo.

Cores

Exemplos de cidades

MINERAIS DO PARANÁ SA

Obrigado pela atenção!

Luciano Cordeiro de Loyola luciano@mineropar.pr.gov.br