Revista NovaCer Edição 104 de Dezembro 2019

INDÚSTRIA CERÂMICA VERMELHA

A IMPORTÂNCIA DO DIAGNÓSTICO DA ARGILA

A FORMULAÇÃO DE MASSAS E COMPOSTOS

A COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA PRIMA

NOMENCLATURA

3 CRITÉRIOS

Fundentes e

Granulometria

RESISTÊNCIA

Ensaios

CARTA DO EDITOR

Caros leitores,

É com grande entusiasmo que apresentamos nesta edição um foco especial nas matérias-primas utilizadas nas indústrias de extrusão, como blocos, capas para lajes, telhas e tubos cerâmicos Nesta edição, propomos uma exploração detalhada não apenas dos materiais tradicionais, mas também de terminologias científicas, substituindo termos antigos como "barro" por "argila", e "barreiros" por "extração mineral a céu aberto". Nosso objetivo é enriquecer o conhecimento técnico dos nossos leitores, promovendo uma maior compreensão dos processos que moldam o setor

Além disso, abordamos produtos de cerâmica vermelha que são produzidos fora dos métodos de extrusão, destacando a diversidade dentro da indústria cerâmica Através desta edição, buscamos estabelecer uma ponte entre as práticas tradicionais e os métodos científicos, acreditando que a clareza e a precisão no uso dos termos podem significativamente impactar a qualidade e a inovação na indústria.

Esperamos que esta jornada pelo mundo das matérias-primas das indústrias de extrusão enriqueça seu conhecimento e inspire novas perspectivas

GeraldoSalvadorJúnior

EDITOR CHEFE

DESTAQUES

O aquecimento da argila durante a queima também dá origem a vários processos que alteram a estrutura e a aparência do material.

Como você já deve saber, as cerâmicas tradicionais frequentemente apresentam uma cor diferente após a queima do que a argila inicialmente tinha. A presença de materiais orgânicos determina em grande parte a cor da argila úmida. Esses materiais desaparecem quando a argila é aquecida.

Materiais cerâmicos, como os tijolos, possuem resistência estrutural, são resistentes ao desgaste e ao calor, oferecem isolamento elétrico e térmico e são altamente resistentes à corrosão Portanto, a vida útil desses tipos de materiais de construção é excepcionalmente longa, muitas vezes superior à vida útil teórica de um edifício Isso faz dos tijolos historicamente um dos materiais mais duráveis

BEIJING, CHINA

Em um desenvolvimento personalizado, o uso de um tipo específico de fluxo de resíduos (por exemplo, de um edifício doador) pode levar a um produto final único e surpreendente Embora isso possa ser intrigante, requer uma mentalidade diferente por parte do arquiteto, do desenvolvedor e do cliente.

MARGARITA, BRUXELAS

AMSTERDAM, HOLANDA

NOMENCLATURA CIENTÍFICA

As famílias mineralógicas das argilas são a illita, montmorrillonita, caolinita e halloisita

As principais famílias mineralógicas das argilas incluem illita, montmorillonita, caolinita e halloisita A composição química desses minerais é crucial, destacando-se elementos como óxido de potássio, óxido de sódio, sílica e alumina

Nas indústrias de extrusão, as matérias-primas são classificadas em diferentes faixas granulométricas: pedrisco, areia, saibro e argila Partículas de tamanho maior são geralmente utilizadas moídas, conhecidas como não plásticos moídos

A região tropical do Brasil é rica em solos vermelhos, visíveis nos extensos cortes vermelhos ao abrir estradas, devido à prevalência de óxido de ferro.

Embora materiais distintos possam apresentar cores similares, propriedades como plasticidade, granulometria, resistência e absorção de água após queima variam significativamente mesmo em curtas distâncias

Foto01-Illita,Foto02-Montmorrillonita, Foto03-CaolinitaeFoto04-Halloysita

Operadores de pá carregadeira podem não perceber essas diferenças à primeira vista, mas a coloração dos veios de terra evidencia claramente essa variação

TIPOS DE ARGILAS E A

CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS

ARGILASPLÁSTICASEMAGRAS

Em certas regiões, encontramos formações de argila plástica, frequentemente chamadas de “taguá”

No entanto, é mais preciso referenciar a família específica de argila, como illita, a mais desejada, em vez de usar termos genéricos A definição da matéria-prima com base em ensaios físicos e análises químicas e mineralógicas é fundamental, especialmente considerando a granulometria na escala dos microns. As argilas são conhecidas por sua plasticidade, definida como a faixa de teor de água dentro da qual a massa exibe essa propriedade

Além das argilas plásticas, existem as argilas magras e não plásticas, que são igualmente importantes Os materiais magros, com baixa plasticidade, são usados como base para estradas, enquanto os não plásticos são completamente desprovidos dessa característica, consistindo principalmente de partículas de rochas, frequentemente referidas como “cascalhos” ou “pós” quando moídos. Estes materiais, sozinhos, não têm plasticidade suficiente para serem extrudados

O solo vermelho, comum nas regiões tropicais, pode ser confundido com argila vermelha devido à presença de óxido de ferro, que confere a pigmentação característica às matérias-primas.

A diversidade de materiais é evidente nos veios coloridos – vermelhos, verdes, amarelos, marrons, brancos, cinzas – cada um com características únicas de absorção, resistência e tamanho A caracterização desses veios através de ensaios é crucial para determinar sua utilização no processo produtivo Um controle de qualidade organizado é essencial para a produção eficaz de materiais

PARASIMPLIFICARAPRODUÇÃO, FOCAMOSEMTRÊSCRITÉRIOS: PLASTICIDADE,GRANULOMETRIA EFUNDENTES.ARGILASSÃO PLÁSTICASEEXTRUDÁVEIS.

A plasticidade das argilas, decorrente de suas partículas finas, permite modelar facilmente desde estatuetas até imprimir marcas profundas como pneus em argila úmida

No entanto, a mesma propriedade causa trincas durante a secagem devido à retração O compromisso entre plasticidade e magreza é crucial, medido pelos limites de plasticidade em laboratório: desde pó esfarelado até lama líquida Além da plasticidade, a resistência mecânica em cru também é uma importante manifestação dessa característica, relacionada ao conteúdo de argila submicrônica e outras dispersões coloidais como o húmus

As faixas granulométricas das matérias-primas variam amplamente, desde argilas micrônicas até componentes

mais grossos como areia e pedrisco, cada faixa influenciando a estrutura e propriedades do produto final As partículas dos solos apresentam tamanhos que variam na proporção de 100 000 por 1, destacando a necessidade de entender e classificar corretamente as matérias-primas para otimizar o empacotamento estrutural dos produtos cerâmicos. A granulometria e a composição química são distintas, mesmo entre matériasprimas de tamanhos similares, evidenciando a complexidade da produção cerâmica

JAZIDA OU “ARGILEIRO” PREPARADO PARA O DIAGÓSTICO

Descubra como a granulometria micrônica influencia a plasticidade e a qualidade das argilas na cerâmica.

EXPLORAMOSAGRANULOMETRIAMICRÔNICAESEU IMPACTONAQUALIDADEDASARGILASEPROCESSOSDE DECANTAÇÃONAINDÚSTRIACERÂMICA.

A granulometria micrônica, embora difícil de medir diretamente na fábrica, é facilmente observável comparativamente em cilindros graduados Por exemplo, enquanto uma areia decanta em cerca de meio minuto, uma argila magra leva de dois a três minutos e uma argila micrônica plástica, de três a cinco minutos A argila submicrônica, como as de várzeas turvas, pode nunca decantar completamente, indicando uma alta proporção de partículas muito finas que podem levar a trincas de secagem devido ao excesso de plasticidade

A decantação rápida é um indicativo de magreza, enquanto uma decantação lenta ou ausente indica alta plasticidade, ambas avaliadas pela clareza da água acima do sedimento As matérias-primas são classificadas em várias faixas granulométricas: micrônica, saibrosa, arenosa e pedrisco Cada faixa contém diferentes famílias de argilas com composições químicas e propriedades físicas distintas. Por exemplo, as illitas, conhecidas por serem fundentes, contrastam com as caulinitas, que não possuem essa propriedade As montmorillonitas, por outro lado, podem apresentar até 23% de retração na secagem

Entender a composição química e mineralógica, bem como as faixas granulométricas, simplifica o manejo das matérias-primas A familiaridade com essas características permite aos ceramistas focar no controle das propriedades tecnológicas como absorção, retração e resistência mecânica, melhorando a qualidade e a previsibilidade dos produtos finais

No ensaio de decantação, adiciona-se hexametafosfato de sódio alcalino para deflocular as partículas, facilitando a observação das diferenças na velocidade de decantação As partículas retidas nas peneiras descem rapidamente, enquanto as partículas finíssimas micrônicas descem lentamente Essa diferença nas taxas de decantação destaca as variações de plasticidade e magreza entre as matérias-primas, essenciais para ajustar processos e formulações na indústria cerâmica

Ao analisar uma nova matéria-prima, a primeira pergunta é sobre seu uso potencial em blocos, telhas, lajes ou tubos, determinado pelas exigências do mercado Blocos, lajes e tubos de qualidade precisam de exatidão dimensional e competem com produtos que atingem essa precisão, demandando matériasprimas com baixa retração na secagem e queima, mas ainda assim com excelente resistência mecânica em verde Isso é possível com um empacotamento de grãos bem otimizado

Blocos estruturais e tubos requerem alta resistência após a queima, enquanto blocos de vedação e lajes devem ser leves e com baixa condutibilidade térmica e acústica Os tubos devem passar no teste de pressão hidrostática, exigindo pequenas quantidades de argilas finas para preencher a porosidade.

As telhas, por outro lado, podem ter problemas de permeabilidade, resolvidos com o uso de argila submicrônica como aditivo Embora as telhas aceitem maior variação dimensional, exigem uma matériaprima com beleza de cor particular, justificando a análise de óxidos de ferro e titânio.

Telhas de face lisa são obtidas preferencialmente por moagem, não por laminador, usando predominantemente materiais magros e não plásticos secos, o que garante um excelente acabamento de esmaltação, mas com modesta plasticidade que requer longo sazonamento

Existem matérias-primas inapropriadas para cerâmica estrutural, como as argilas montmorilloníticas e halloisíticas, devido à excessiva retração de secagem Argilas cauliníticas, veios de calcário ou gesso também são inadequados devido à baixa resistência após queima, detectável por perda ao fogo e análises químicas que identificam cálcio, magnésio e sulfatos

A presença de sílica cristalina de grão grosso, causadora de trincas de queima, é identificada por dilatograma Equipamentos com registradores de temperatura ajudam a controlar a passagem pela temperatura crítica, evitando perdas significativas Uma análise mineralógica inicial pode economizar custos ao evitar o uso de materiais inadequados

Descubracomofundentesetemperaturamoldama resistênciaediversidadedascerâmicas

I

M

A alta resistência mecânica das cerâmicas resulta da presença de fundentes e da adequada temperatura de queima Os fundentes, como os óxidos de potássio (K₂O) e sódio (Na₂O), são identificados na análise química e influenciam a cor da queima A precisão na temperatura de queima é garantida por calibração de medidores Dependendo de sua composição, uma matéria-prima fundente pode ser plástica ou não, originando-se de diferentes tipos de argilas ou minerais

As famílias de argilas, como illitas, caulinitas, montmorillonitas e halloisitas, apresentam diferentes propriedades de fundência e resistência após queima Illitas, ricas em potássio, conferem maior resistência Montmorillonitas são propensas a trincas de secagem, enquanto halloisitas demandam mais água devido à sua forma de agulhas

Na produção cerâmica, o empacotamento dos grãos é crucial

Define-se como o arranjo de partículas de diferentes tamanhos que preenchem os espaços vazios entre si, como argilas micrônicas ocupando espaços entre grãos maiores. Este empacotamento otimiza a resistência mecânica em cru e reduz a retração, pois partículas não plásticas próximas impedem a contração

Materiais como blocos cerâmicos e telhas não são feitos apenas de argila, mas de uma mistura de diferentes granulometrias, incluindo argilas, materiais magros e não plásticos Algumas empresas usam apenas argilas plásticas úmidas e laminadas, enquanto outras moem materiais não plásticos secos

Estes podem incluir cascalhos naturais, folhelhos e piçarras, contribuindo para a diversidade de produtos cerâmicos disponíveis A composição detalhada e o controle rigoroso dos materiais empregados determinam a qualidade e as características específicas dos produtos cerâmicos

QUALIDADE

Descubra como as características das matérias-primas determinam a qualidade e uso na indústria cerâmica.

PADRONIZE SEUS ENSAIOS

Para concluir o capítulo e, como em todos os capítulos, abordamos custos associados ao consumo de energia elétrica, um recurso escasso

O maior consumo de energia em uma unidade com secagem ao ambiente ocorre nos exaustores dos fornos, que operam 21 turnos semanais para fornecer calor às estufas A maromba, sendo o maior motor elétrico da unidade, opera apenas 5 turnos semanais.

Isso destaca que a secagem, especialmente a primitiva que utiliza mais exaustores e lenha, consome mais energia do que a extrusão Em tempos de racionamento de energia, a secagem torna-se um gargalo crítico no faturamento

Uma argila plástica, por exemplo, requer mais tempo para secar que uma argila magra, consumindo mais energia. Portanto, empresas que utilizam exaustores intensivamente deveriam considerar argilas magras para otimizar seus custos. Além disso, instalar um secador contínuo pode reduzir significativamente os custos de energia associados à secagem

Ensaios de Reconhecimento Preliminar e Rotina

1) Ensaios Instrumentais:

Estes ensaios incluem Análise Química, Mineralógica e Análise Térmica Diferencial (ATD). Eles são fundamentais como testes introdutórios para a orientação antes da aquisição de novas áreas ou para avaliar uma matéria prima desconhecida Eles ajudam a identificar quaisquer minerais que possam inviabilizar o uso da matéria prima na produção

2) Ensaios Tecnológicos:

São ensaios permanentes e rotineiros que incluem a medição da retração de secagem e de queima, absorção de água e a resistência mecânica do material queimado. Estes testes são críticos para garantir a qualidade e a viabilidade da produção cerâmica

As Análises Química e Mineralógica geralmente são realizadas uma única vez para cada nova matéria prima, para identificar a presença de componentes indesejáveis como calcários ou gesso Estas análises podem também elucidar causas de perdas elevadas ao fogo ou a fraca resistência de um produto queimado

A Análise Térmica Diferencial (ATD) é utilizada especificamente para detectar a ausência de montmorillonita e halloisita, argilas que causam trincas de secagem prejudiciais ao processo de fabricação Já o Dilatograma queimado verifica, a 580 ºC, a possível presença de quartzo graúdo, cujo choque térmico durante a queima pode causar perdas de produção por trincas invisíveis

Esses ensaios são essenciais não apenas para a avaliação da qualidade das matérias primas, mas também para a otimização dos processos produtivos e minimização de perdas, garantindo assim a sustentabilidade e a competitividade no mercado cerâmico

dezembro2019/edição104

TABELA-GUIAPARAINTERPRETARRESULTADOS PROVENIENTESDOLABORATÓRIO

ENSAIOS DA MATÉRIA PRIMA E SUA INTERPRETAÇÃO

É difícil definir limites precisos para valores numéricos aceitáveis e não aceitáveis Já que a finalidade deste livro é ajudar no que seja possível, fornecemos a seguir valores numéricos orientativos.

NOVACER