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ESTUDO DA SUBSTITUIÇÃO DE FUNDENTE NATURAL POR
RESÍDUO DE ROCHA ORNAMENTAL EM MASSA CERÂMICA PARA
PISO VITRIFICADO
ANTONIO JOSÉ DE SOUZA
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE - UENF
CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
AGOSTO DE 2008
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ESTUDO DA SUBSTITUIÇÃO DE FUNDENTE NATURAL POR
RESÍDUO DE ROCHA ORNAMENTAL EM MASSA CERÂMICA PARA
PISO VITRIFICADO
ANTONIO JOSÉ DE SOUZA
“Dissertação de Mestrado
apresentada ao Centro de Ciências e
Tecnologia da Universidade Estadual do
Norte Fluminense, como parte das
exigências para a obtenção do Título de
Mestre em Engenharia e Ciência dos
Materiais”.
Orientador: Prof. José Nilson França de Holanda
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE – UENF
CAMPOS DOS GOYTACAZES – RJ
AGOSTO DE 2008
FICHA CATALOGRÁFICA
Preparada pela Biblioteca do CCT / UENF 38/2008
Souza, Antonio José de
Estudo da substituição de fundente natural por resíduo de rocha
ornamental em massa cerâmica para piso vitrificado / Antonio José de
Souza. – Campos dos Goytacazes, 2008.
x, 71f. : il.
Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) --
Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro. Centro de
Ciência e Tecnologia. Laboratório de Materiais Avançados. Campos
dos Goytacazes, 2008.
Orientador: José Nilson França de Holanda.
Área de concentração: Materiais e meio ambiente
Bibliografia: f. 66-71
1. Fundente natural 2. Resíduo de rocha ornamental 3. Piso vitrificado
4. Reciclagem l. Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy
Ribeiro. Centro de Ciência e Tecnologia. Laboratório de Materiais
Avançados II. Título
CDD 620.14
ESTUDO DA SUBSTITUIÇÃO DE FUNDENTE NATURAL POR
RESÍDUO DE ROCHA ORNAMENTAL EM MASSA CERÂMICA PARA
PISO VITRIFICADO
ANTONIO JOSÉ DE SOUZA
“Dissertação de Mestrado
apresentada ao Centro de Ciências e
Tecnologia da Universidade Estadual do
Norte Fluminense, como parte das
exigências para a obtenção do Título de
Mestre em Engenharia e Ciência dos
Materiais”.
Aprovada em 14 de Agosto de 2008.
Comissão Examinadora:
_________________________________________________________________
Prof.(a). Elza Maria Senra de Oliveira (D. Sc, Engenharia e Ciência dos Materiais)
CEFET - CAMPOS
_________________________________________________________________
Prof. Ângelus Giuseppe Pereira da Silva (Ph. D, Ciências Técnicas) UENF/CCT
_________________________________________________________________
Prof. Eduardo Atem de Carvalho (Ph. D, Engenharia Mecânica) UENF/CCT
_________________________________________________________________
Prof. José Nilson França de Holanda (D. Sc, Engenharia e Ciência dos Materiais)
Orientador – UENF/CCT
I
DEDICATÓRIA
Dedico este título a minha mãe Maria de Lourdes Souza, a meu pai José
Antonio de Souza e meu irmão Josemar de Souza que foram os principais
colaboradores e incentivadores para que hoje eu pudesse estar conquistando esse
título.
A todos os familiares que me apoiaram e desejaram boa sorte.
Aos meus professores que me deram uma boa formação durante toda minha
formação escolar.
A minha namorada Maria Aparecida dos Santos Matias e sua família.
A todos meus amigos e em especial aos meus amigos Fábio, Leonardo, João
Éwerton, Isaac e Daniel.
Enfim dedico este título a todos vocês com muito carinho, pois vocês também
fizeram parte dessa caminhada para que eu pudesse concluir mais essa etapa da
minha vida.
II
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por me dar saúde, inteligência, oportunidade
de poder fazer esse curso de pós-graduação, entre outras coisas.
Meus pais, Maria de Lourdes Souza e José Antonio de Souza que souberam
me educar e sempre me deram apoio para estudar.
Meu irmão, Josemar de Souza que foi um dos que mais me incentivou a fazer
esse curso de pós-graduação e foi também um dos principais colaboradores para
essa vitória.
Meu Orientador Professor José Nilson França de Holanda (D. Sc, Engenharia
e Ciência de Materiais – UENF/CCT), por me ajudar nessa caminhada e superar as
dificuldades.
Ao Professor Jonas Alexandre (D. Sc, Engenharia Civil - UENF/CCT), pela
aquisição do resíduo de rocha ornamental de Santo Antônio de Pádua – RJ utilizado
no presente estudo.
Aos Geotécnicos: André Luís Flor Manhães, Milton Soares Pereira Júnior e
Vanuzia A. dos Santos Ferreira (UENF/LECIV), pelos ensaios de composição
química, análise granulométrica, plasticidade, massa específica real dos grãos.
Ao Sr. Carlos Eduardo dos Santos Teixeira (Técnico em Eletromecânica –
UENF/CCT), pelo apoio com os equipamentos e ajuda em laboratório.
Ao Sr. Bruno Carlos Alves Pinheiro (M. Sc. Engenharia e Ciência dos
Materiais – UENF/CCT), por ceder o uso da composição da massa referência
utilizada nesse trabalho.
Ao Sr. Sidnei José Gomes de Souza (D. Sc. Engenharia e Ciência dos
Materiais - CEFET – CAMPOS), pela ajuda em laboratório.
Ao Sr. Victor Pessanha Tamy (Aluno de graduação de Engenharia e Ciência
dos Materiais – UENF), pelos ensaios mecânicos.
Enfim agradeço a todos que colaboraram direta e indiretamente para que eu
pudesse chegar até esse momento especial e único.
Muito obrigado!
III
ÍNDICE GERAL
Página
ÍNDICE DE FIFURAS V
ÍNDICE DE TABELAS VIII
RESUMO IX
ABSTRACT X
CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1
CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4
2.1 Piso Cerâmico do Tipo Grês Porcelanato 4
2.1.1 Matérias-Primas Empregadas na Fabricação de
Grês Porcelanato
5
2.1.1.1 Caulim 7
2.1.1.2 Feldspatos 9
2.1.1.3 Quartzo 9
2.1.2 Processamento de Grês Porcelanato 10
2.1.2.1 Preparação das Matérias-Primas 11
2.1.2.2 Preparação das Massas Cerâmicas 12
2.1.2.3 Conformação das Peças 13
2.1.2.4 Secagem 16
2.1.2.5 Esmaltação 17
2.1.2.6 Sinterização 18
2.1.3 Desenvolvimento da Microestrutura de Grês
Porcelanato
20
2.1.4 Aplicações de Resíduos Industriais em Grês
Porcelanato
23
CAPÍTULO 3 MATERIAIS E MÉTODOS 28
3.1 Matérias-Primas Utilizadas 28
3.2 Caracterização Química das Matérias-Primas 29
3.3 Formulação das Massas Cerâmicas 30
3.4 Preparação das Massas Cerâmicas 30
3.5 Caracterização das Massas Cerâmicas 31
3.6 Preparação dos Corpos Cerâmicos 32
IV
3.7 Propriedades Tecnológicas Após Secagem 32
3.8 Sinterização dos Corpos Cerâmicos 33
3.9 Propriedades Físico-Mecânicas dos Corpos
Cerâmicos
34
3.9.1 Retração Linear de Queima 34
3.9.2 Absorção de Água 34
3.9.3 Porosidade Aparente 34
3.9.4 Massa Específica Aparente 35
3.9.5 Tensão de Ruptura à Flexão 35
CAPÍTULO 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 36
4.1 Análise da Composição Química das Matérias-
Primas
36
4.2 Caracterização das Massas Cerâmicas
Preparadas
37
4.3 Propriedades Tecnológicas Após Processo de
Secagem
46
4.4 Propriedades Tecnológicas Após Processo de
Sinterização
49
4.5 Análise Visual das Tonalidades dos Corpos
Cerâmicos
58
4.6
Piso Cerâmico Vitrificado Incorporado com
Resíduo de Rocha Ornamental
61
CAPÍTULO 5 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA
TRABALHOS FUTUROS
63
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 66
V
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Algumas cores de grês porcelanato (Voitille, 2005). 5
Figura 2.2 Estrutura da gibsita (a), Sílica (b). O processo de montagem
da estrutura ideal da caulinita (c) e a estrutura final da
caulinita (d). (Gardolinski et al., 2003)
8
Figura 2.3 Fluxograma do Processo de Fabricação de Revestimento
Cerâmico (ABC, 2007)
11
Figura 2.4 Determinação da pressão aparente de fluência (Pf) de uma
massa cerâmica (Albaro, 2001)
15
Figura 2.5 Evolução das porosidades aberta, fechada e total em função
da temperatura de queima. Densidade real obtida por
picnometria de hélio (Arantes et al., 2001)
19
Figura 2.6 Seqüência de imagens obtidas para diferentes temperaturas
de queima. Escala 200 μm (Arantes et al., 2001)
20
Figura 2.7 Esquema das transformações de fases que ocorrem durante
a sinterização do grês porcelanato (Zanelli et al., 2003).
21
Figura 2.8 Curvas ATD/TG de grês porcelanato aquecido em 1250°C
(Romero et al., 2005)
23
Figura 2.9 Acúmulo de rejeitos de forma aleatória em primeiro plano de
fundo, de uma serraria no bairro Aeroporto, Cachoeiro do
Itapemirim (Mothé Filho et al., 2005)
25
Figura 2.10 Rio dos Monos com as suas margens assoreadas pelo
descarte de rejeito, bairro Aeroporto, Cachoeiro de
Itapemirim (Mothé Filho et al., 2005)
25
Figura 2.11 Variação da resistência à flexão verde (Kumar et al., 2001). 26
Figura 2.12 Variação da resistência à flexão após queima em relação ao
conteúdo de cinza volante (Kumar et al., 2001).
27
Figura 3.1 Fluxograma do procedimento experimental empregado. 28
Figura 4.1 Curvas de distribuição de tamanho das partículas primárias
das massas cerâmicas utilizadas.
38
Figura 4.2 Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica
MR.
41
VI
Figura 4.3 Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica
M10.
41
Figura 4.4 Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica
M20.
42
Figura 4.5 Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica
M30.
42
Figura 4.6 Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica
M40.
43
Figura 4.7 Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica
M47,5.
43
Figura 4.8 Morfologia dos grânulos da massa cerâmica MR. 44
Figura 4.9 Morfologia dos grânulos da massa cerâmica M20. 44
Figura 4.10 Morfologia dos grânulos da massa cerâmica M47,5. 45
Figura 4.11 Massa específica bulk dos corpos cerâmicos após secagem. 47
Figura 4.12 Retração linear dos corpos cerâmicos após secagem. 48
Figura 4.13 Tensão de ruptura à flexão dos corpos cerâmicos após
secagem.
48
Figura 4.14 Diagrama de gresificação da massa cerâmica MR. 53
Figura 4.15 Diagrama de gresificação da massa cerâmica M10. 53
Figura 4.16 Diagrama de gresificação da massa cerâmica M20. 54
Figura 4.17 Diagrama de gresificação da massa cerâmica M30. 54
Figura 4.18 Diagrama de gresificação da massa cerâmica M40. 55
Figura 4.19 Diagrama de gresificação da massa cerâmica M47,5. 55
Figura 4.20 Massa específica aparente em função da adição de resíduo e
temperatura de sinterização.
56
Figura 4.21 Porosidade aparente em função da adição de resíduo e
temperatura de sinterização.
56
Figura 4.22 Tensão de ruptura à flexão em função da adição de resíduo e
temperatura de sinterização.
57
Figura 4.23 Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos após secagem. 58
Figura 4.24 Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos sinterizados em
1250 ºC incorporados com resíduo de rocha ornamental.
59
VII
Figura 4.25 Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos de MR
sinterizados entre 1190 - 1250 °C.
60
Figura 4.26 Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos de M47,5
sinterizados entre 1190 - 1250 °C.
60
VIII
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 2.1 Especificações para o grês porcelanato segundo a norma
Internacional ISO 13006
5
Tabela 3.1 Composição das massas cerâmicas (% em peso) 29
Tabela 3.2 Composição das massas cerâmicas (% em peso) 30
Tabela 4.1 Composição química das matérias-primas (% em peso) 36
Tabela 4.2 Dados granulométricos e massa específica real dos grãos 39
Tabela 4.3 Limites de consistência de Atterberg para as massas
cerâmicas
40
Tabela 4.4 Valores de algumas características das massas cerâmicas
preparadas
45
Tabela 4.5 Propriedades tecnológicas após secagem 47
Tabela 4.6 Propriedades físico-mecânicas das peças cerâmicas
sinterizadas
51
Tabela 4.7 Tipos de pisos cerâmicos obtidos para as massas cerâmicas
preparadas
62
IX
Resumo de dissertação apresentada ao CCT-UENF como parte dos requisitos para
obtenção do grau de Mestre em Engenharia e Ciência dos Materiais.
ESTUDO DA SUBSTITUIÇÃO DE FUNDENTE NATURAL POR RESÍDUO DE
ROCHA ORNAMENTAL EM MASSA CERÂMICA PARA PISO VITRIFICADO
Antonio José de Souza
14 de Agosto de 2008
Orientador: Prof. José Nilson França de Holanda.
A indústria de revestimentos cerâmicos Brasileira tem apresentado um rápido
crescimento nos últimos anos, principalmente a produção de pisos cerâmicos
vitrificados de alta qualidade (grês e grês porcelanato). Estes pisos têm como
características baixa absorção de água e alta resistência mecânica. As formulações
de pisos vitrificados absorvem quantidades apreciáveis de materiais fundentes
naturais, principalmente feldspatos. Por outro lado, a região Noroeste Fluminense
gera enormes quantidades de resíduos de rochas ornamentais ricos em óxidos
alcalinos (K
2
O e Na
2
O). Portanto, esses resíduos podem ser uma excelente
alternativa para substituição parcial ou total do material fundente natural nas
formulações de pisos vitrificados.
Neste trabalho foram formuladas seis composições para piso vitrificado com
incorporação de até 47,5 % de resíduo de rocha ornamental. As massas cerâmicas
foram preparadas pelo processo via seca, microgranuladas e caracterizadas. As
peças cerâmicas foram conformadas por prensagem uniaxial em 50 MPa, secadas
em 110 ºC durante 24 h e queimadas entre 1190 – 1250 °C, utilizando-se um ciclo
de queima rápida (< 60 min.) O comportamento de densificação durante o processo
de queima foi acompanhado através da retração linear, absorção de água,
porosidade aparente, massa específica aparente e tensão de ruptura à flexão.
Os resultados mostraram que a substituição do feldspato sódico (albita) por
resíduo de rocha ornamental nas massas cerâmicas tende a melhorar a qualidade
do piso cerâmico. As especificações para grês e grês porcelanato em termos de
absorção de água e resistência mecânica foram atingidas para diversas
temperaturas e formulações.
X
Abstract of dissertation presented to CCT-UENF as part of the requirements for
obtaining Master’s degree in Materials Engineering and Science
STUDY OF THE SUBSTITUTION OF NATURAL FLUX MATERIAL BY
ORNAMENTAL ROCK WASTE IN CERAMIC PASTE FOR VITRIFIED FLOOR TILE
Antonio José de Souza
August 14
th
, 2008
Advisor: Prof. José Nilson França de Holanda.
The Brazilian ceramic tiles industry has presented a rapid growth in years
recent, mainly the production of vitrified floor tiles of high quality (stoneware and
porcelain stoneware). These floor tiles have as main characteristics low water
absorption and high mechanical strength. The formulations for vitrified floor tiles
absorb appreciable amounts of natural flux materials mainly feldspars. On the other
hand, the Fluminense northwest region generates huge amounts of ornamental rock
wastes rich in alkaline oxides (K
2
O and Na
2
O). Therefore, these wastes can be an
excellent alternative for partial or total substitution of natural flux material in the
formulations of vitrified floor tiles.
In this work were formulated six ceramic pastes for vitrified floor tile
incorporated with up to 47.5 wt. % of ornamental rock waste. The ceramic pastes
were prepared via dry process and characterized. The ceramic pieces were
compacted by uniaxial pressing at 50 MPa, dried at 110 ºC for 24 h, and fired
between 1190 – 1250 ºC using a fast firing cycle (approximately 60 min.). The
densification behavior of the ceramic pieces during firing process was accompanied
through linear retraction, water absorption, apparent porosity, and apparent specific
mass and flexural strength.
The results showed that the substitution of sodic feldspar (albita) by
ornamental rock waste tends to improve the quality of vitrified floor tiles. In addition,
the specifications of stoneware and porcelain stoneware have been achieved for
various temperatures and formulations.
Introdução__________________________________________________________1
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO
Toda atividade humana de um modo geral e a atividade industrial em
particular, têm algum impacto no ambiente, seja positivo ou negativo e na sua
maioria infelizmente é negativo. As atividades industriais precisam evoluir
continuamente para satisfazerem as exigências de mercado, mas se deparam com
dificuldades ambientais tais como: (a) a indústria alimenta-se de recursos não
renováveis que irão se esgotar mais cedo ou mais tarde; e (b) produzem
quantidades cada vez maior de resíduos que não são aproveitados e que são
depositados na natureza sem nenhuma preocupação com o meio ambiente
(Segadães et al., 2005).
Os resíduos de rochas ornamentais em forma de lamas após serem
submetidas a processo de secagem, são transformados num material não
biodegradável na forma de pó fino. Estes resíduos são ricos em óxidos como SiO
2
,
K
2
O, Al
2
O
3
, NaO e CaO (Segadães et al., 2005). Estes óxidos são encontrados nas
matérias-primas convencionais utilizadas na fabricação de produtos cerâmicos
diversos para construção civil.
A indústria de revestimento cerâmico vem crescendo a cada ano no Brasil.
Um dos produtos de revestimento que tem apresentado grande crescimento é o grés
porcelanato. Portanto uma solução interessante para o reaproveitamento de
resíduos sólidos é, por exemplo, a incorporação em massas cerâmicas para piso
vitrificado do tipo grês porcelanato. Entre as características técnicas do grês
porcelanato se destaca a resistência ao desgaste, além de baixos teores de
absorção de água, alta resistência mecânica, resistência a ataque químico, alta
dureza superficial, resistência ao congelamento e, também permite polimento da
peça sem alterações consideráveis em suas propriedades mecânicas (Oliveira,
1998). O grês porcelanato possui características que superam o desempenho do
mármore, granito, pedra de São Tomé, entre outras. O grês porcelanato destaca-se
das rochas nos seguintes aspectos (Heck, 1996):
I) Possui maior resistência química, o que o torna adequado para ser usado em
laboratório e indústrias.
II) Maior resistência a manchas e maior facilidade de limpeza por ser impermeável.
III) Maior resistência à abrasão (desgaste).
IV) Uniformidade de cores entre as peças.
Introdução__________________________________________________________2
V) Possui maior resistência mecânica, além de ser menos espesso e mais leve,
tornando-se assim mais fácil de ser assentado.
Para efeitos de decoração, quanto mais branca for a massa melhor para que
não haja interferência da cor da massa com os pigmentos. Para que isso ocorra, a
seleção das matérias-primas que compõem as massas cerâmicas deve seguir
critérios básicos, evitando-se comprometimento das propriedades do grês
porcelanato. As propriedades dependem da composição química e mineralógica das
matérias-primas empregadas.
As massas cerâmicas triaxiais usadas na fabricação de pisos cerâmicos
vitrificados são basicamente constituídos por caulim/material fundente/quartzo. Os
fundentes naturais mais utilizados na fabricação de revestimentos cerâmicos são os
feldspatos potássico e sódico (Sánchez, 2003). Dependendo do tipo de piso
vitrificado, a massa cerâmica triaxial pode conter até cerca de 50 % de feldspato. A
indústria de revestimento cerâmico no Brasil vem crescendo nos últimos anos,
resultando no uso cada vez maior de feldspatos, contribuindo para o aumento do
custo desta importante matéria-prima. Isto tem levado à busca de materiais
fundentes alternativos aos feldspatos, visando a sua substituição parcial ou total na
composição da massa cerâmica triaxial.
Os resíduos de rochas ornamentais são ricos em óxidos alcalinos (K
2
O,
Na
2
O). Isto torna esses resíduos uma excelente alternativa para substituir o material
fundente natural (feldspato) em massas cerâmicas triaxiais, como é o caso do
revestimento cerâmico do tipo grês porcelanato. Ressalta-se, ainda, que a
reutilização desse resíduo em revestimentos cerâmicos pode contribuir para o
desenvolvimento sócio-econômico e ambiental do país.
O objetivo principal da presente dissertação de Mestrado é estudar a
viabilidade da substituição do material fundente natural (geralmente feldspato
sódico), normalmente utilizado em massas cerâmicas triaxiais, para fabricação de
revestimento cerâmico do tipo grês porcelanato por resíduo de rocha ornamental da
região de Santo Antônio de Pádua – RJ (Noroeste Fluminense).
Destacam-se como justificativas da presente Dissertação de Mestrado, os
seguintes pontos:
I) A área de revestimentos cerâmicos pode ser a solução tecnológica mais
adequada para inertização definitiva de resíduo sólido de rocha ornamental em
forma de pó fino, sem causar qualquer outro tipo de poluição. Os pisos cerâmicos
Introdução__________________________________________________________3
vitrificados tais como grês e grês porcelanato contêm alta quantidade de vidro, o
qual proporcionará uma condição favorável para inertização do resíduo. Isto é
importante devido ao fato de que resíduo de rocha ornamental pode ser classificado
do ponto de vista ambiental de acordo com a normalização como sendo classe II –
não inerte (Manhães e Holanda, 2008).
II) O Brasil é grande produtor de rochas ornamentais. Assim sendo, são geradas
enormes quantidades de resíduo poluente em várias regiões do País. Portanto, o
desenvolvimento de uma tecnologia alternativa para reciclagem deste tipo de
resíduo é altamente benéfico para o setor de rochas ornamentais, que é conhecido
como um grande poluidor do meio ambiente.
Os tópicos estudados nesta dissertação são apresentados na seguinte ordem:
• No capítulo 2 têm-se uma revisão bibliográfica sucinta sobre piso gresificado
do tipo grês porcelanato, resíduos de rochas ornamentais e seu emprego em
revestimento cerâmico.
• No capítulo 3 são descritos os materiais e métodos utilizados nos
experimentos realizados.
• No capítulo 4 são apresentados e discutidos os resultados dos experimentos
envolvidos neste trabalho.
• No capítulo 5 são apresentadas as conclusões relativas a presente
dissertação de mestrado, bem como sugestões para trabalhos futuros.
Revisão Bibliográfica_________________________________________________4
CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 – Piso Cerâmico do Tipo Grês Porcelanato
O termo grês na termologia cerâmica se refere a um material compacto,
constituído por várias fases cristalinas dispersas em uma matriz vítrea. Já o termo
porcelanato deriva da porcelana, um material nobre apreciado a séculos (Oliveira,
1998).
Pode-se definir “grês porcelanato” como um revestimento cerâmico
impermeável, vitrificado, de cor branca após a queima ou colorida artificialmente e
feito a partir de uma mistura de caulim (ou argilas cauliníticas), quartzo e feldspato.
Essa definição deve ser compatível com a classificação ISO padrão para
revestimentos cerâmicos, que define a qualificação de totalmente vitrificado como
tendo a absorção de água abaixo de 0,5 % (Sánchez, 2003).
A massa utilizada na fabricação de grês porcelanato contém de 30-50 % em
peso de caulim e/ou argilas cauliníticas, uma proporção similar de feldspato sódico
e/ou potássico e de 5-15 % de quartzo. Esta massa contém baixo teor de óxido de
ferro, pois se busca fabricar um produto final o mais branco possível, para diminuir a
quantidade de pigmento usado se desejar mudar sua cor original. Para melhorar
algumas propriedades ou facilitar o processamento da composição, podem ser
adicionadas outras matérias-primas, tais como: areia, talco, bentonita, carbonatos
alcalinos-terrosos, dentre outros (Sanchez et al., 2001).
Algumas importantes características técnicas que se destacam no grês
porcelanato são: elevada resistência à abrasão, resistência ao gelo, a ácidos e
alcalinos, impermeabilidade, facilidade de manutenção, amplas possibilidades de
composições, apresentando baixa porosidade e baixa absorção de água (≤ 0,5 %).
Em função de sua baixa absorção de água, este tipo de revestimento cerâmico está
classificado no grupo B Ia, segundo a Norma Internacional ISO 13006. As
especificações para o grês porcelanato são dadas na Tabela 2.1 (Heck, 1996)
Revisão Bibliográfica_________________________________________________5
Tabela 2.1 Especificações para o grês porcelanato segundo a Norma
Internacional ISO 13006 (Heck,1996).
Características Técnicas Variações aceitáveis da Norma ISO
13006
Largura e Comprimento (%)
±
0.5
Espessura (%)
±
5.0
Retitude de Lados (%)
±
0.5
Ortogonalidade (%)
±
0.6
Planalidade (%)
±
0.5
Absorção de Água (%)
≤
0.5
Resistência à flexão (N/mm
2
)
≥ 35
O grês porcelanato é um produto de revestimento que combina alta técnica
com características estéticas, o que o torna adequado para ambientes de alto
tráfego como escolas, hospitais, shopping-center, aeroportos, supermercados,
indústrias e câmaras frigoríficas, dentre outras. Devido a sua beleza e versatilidade
na combinação de cores, é especialmente indicado para ambientes residenciais
onde o efeito estético é um requisito importante (Heck, 1996).
A Figura 2.1 apresenta os porcelanatos produzidos pela empresa de
revestimentos Colortil, e características de seu material:
Figura 2.1 - Algumas cores de porcelanato esmaltado (Voitille, 2005).
2.1.1 - Matérias-primas Empregadas na Fabricação de Grês Porcelanato
O termo matérias-primas refere-se a todos os materiais incorporados ao
produto no processo de fabricação. Na elaboração de corpos cerâmicos, também
denominados de biscoitos ou suportes, são utilizadas massas cerâmicas que podem
ser classificadas em massas simples (ou naturais), quando se utiliza uma só
Revisão Bibliográfica_________________________________________________6
matéria–prima e massas cerâmicas compostas (ou artificiais) quando ocorre à
mistura de diversas matérias-primas na massa (Motta et al., 2002).
Em geral as matérias-primas cerâmicas podem ser classificadas como
plásticas e não-plásticas. As duas exercem importantes funções ao longo do
processo produtivo. As matérias-primas plásticas são essenciais na fase de
conformação , enquanto que as não-plásticas atuam mais na fase do processamento
térmico (Motta et al., 1998).
Matérias-primas consideradas plásticas são aquelas que conferem
características importantes na fase de conformação das peças cerâmicas, tais como:
plasticidade (trabalhabilidade) e resistência mecânica a cru. Além disso, na etapa de
processamento térmico (sinterização) conferem características como estrutura e cor
(Motta et al., 2002). Plasticidade de uma matéria-prima cerâmica é definida como a
capacidade desse material de mudar sua forma por ação de uma força externa e de
reter posteriormente a nova forma alcançada quando esta força é eliminada (Santos,
1989).
As matérias-primas não plásticas são aquelas que atuam nas fases de
conformação e secagem, diminuindo a retração das peças e favorecendo a
secagem. Enquanto que na fase do processamento térmico, elas desempenham o
papel mais importante, controlando as deformações e a sinterização. Os materiais
não plásticos são classificados ainda como inertes, principalmente por causa de seu
papel na fase de queima (Motta et al., 2002).
O grês porcelanato é produzido em um ciclo de queima rápido em
temperaturas relativamente baixas. Devido à formação de fase vítrea é possível
obter um corpo cerâmico com baixa porosidade. Esse tipo de revestimento oferece
infinitas possibilidades para a obtenção do produto final com as características
desejadas. Uma das mais acessíveis e econômicas combinações é a baseada no
sistema ternário SiO
2
-Al
2
O
3
-M
2
O, sendo M
2
O um óxido alcalino fundente. Na prática
prefere-se, a incorporação de feldspatos sódicos por sua baixa temperatura de fusão
(Sánchez, 2003).
Em geral as composições de grês porcelanato são obtidas com base em um
coeficiente de 1:1 (material plástico (caulim e/ou argilas cauliníticas); materiais não
plásticos (principalmente feldspatos e quartzo) (Sanchez, 2003).
Na busca de formação de misturas eutéticas com baixa temperatura de fusão,
podem ainda ser adicionados a uma composição de grês porcelanato alguns
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compostos de óxidos alcalinos terrosos (CaO e MgO) como talco, calcita, dolomita,
volastonita, e até mesmo bentonita (Sanchez et al., 2001; Sanchez, 2003 e
Rodriguez et al., 2004).
A calcita pode ser utilizada em pequenas quantidades (até 3 %) como um
fundente auxiliar, no sentido de minimizar o problema de trincas em corpos vítreos e
semivítreos.
A incorporação de talco em uma composição de grês porcelanato deve ser
feita quando se deseja aumentar a fusibilidade e reduzir a absorção de água
(Rodriguez et al., 2004).
Também são encontrados na literatura trabalhos que tratam da substituição
parcial ou total do feldspato fundente tradicional usado em composições de grês
porcelanato, por outros tipos de fundentes como, por exemplo, a nefelina-sienito
(Espósito et al., 2005).
As matérias-primas devem apresentar baixo teor de óxido de ferro, já que a
eficácia dos pigmentos que são adicionados à composição para colori-la depende
diretamente da brancura do produto queimado (Sanchez et al., 2001). Essa
composição ou mistura deve permitir o tratamento térmico a temperatura moderada
(por volta de 1200 a 1250 °C), para produzir um material com uma matriz vítrea
composta de SiO
2
– Al
2
O
3
– M
2
O, quartzo dissolvido parcialmente e cristais de
mulita.
A seguir, será apresentada uma abordagem sobre as seguintes matérias-
primas: caulim (matéria-prima argilosa plástica), feldspatos e quartzo (matérias-
primas não plásticas). Essas são as matérias-primas básicas para a fabricação de
grês porcelanato, além de também serem usadas no presente trabalho. O resíduo
de rochas ornamental a ser utilizado será abordado mais adiante.
2.1.1.1 – Caulim
O caulim é uma argila constituída principalmente de caulinita e/ou haloisita,
que queima com cor branca ou clara a 1250 °C. Pode ser adicionado ou substituir
argilas plásticas, o que é importante, sobretudo por tratar-se de um material plástico
de queima branca mais abundante que as argilas plásticas (Motta et al., 2002).
A origem geológica dos caulins confere propriedades diferentes. Eles são
geralmente constituídos por quartzo, mica moscovita e por caulinita bem cristalizada,
de morfologia lamelar, baixa plasticidade e baixa resistência mecânica a cru ou
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mistura de caulinita e haloisita (Persio, 1989).
A seguir são citadas algumas das características físicas do caulim
encontradas na literatura (Silva, 2001):
i) Granulometria: é mais grosseira que as dos demais tipos de argilas comuns
usadas em cerâmica vermelha;
ii) Plasticidade: menos plástica que as demais argilas comuns;
iii) Cristalinidade: apresenta lamelas hexagonais bem cristalizadas.
iv) Resistência mecânica: baixa em relação às argilas comuns;
v) Principais aplicações: atualmente são empregadas como agente de
enchimento (filer) no preparo do papel, como agente de cobertura (coating) para
papel “coche”, na composição de pastas cerâmicas, etc.
A caulinita, argilomineral predominante no caulim, se apresenta com um
empilhamento regular de uma folha tetraédrica de SiO
4
e de uma folha octaédrica de
hidróxido de alumínio (Al
2
(OH)
6
), ligados entre si por um íon de oxigênio. Sua
fórmula estrutural é Al
2.
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O e sua composição é dada por: SiO
2
= 46,54
%, Al
2
O
3
= 39,5 % e H
2
O = 13,96 %. Uma grande quantidade de caulinita na massa
cerâmica é fundamental, pois, esta se decompõe em mulita, a qual contribui para o
aumento da resistência mecânica do produto acabado (Abadir et al., 2002).
A Figura 2.2 (Gardolinski et al., 2003) mostra a estrutura cristalina da
caulinita.
Figura 2.2 – Estrutura da gibsita (a), Sílica (b). O processo de montagem da
estrutura ideal da caulinita (c) e a estrutura final da caulinita (d). (Gardolinski
et al., 2003).
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2.1.1.2 – Feldspatos
Os feldspatos são aluminossilicatos de potássio (ortoclásio ou microclina),
sódio (albita) e cálcio (anortita). São constituídos de um retículo tridimensional
formados por tetraedros SiO
4
com uma estrutura aberta na qual se situam os átomos
de metais alcalinos Na
4+
e K
+
e alcalino terroso Ca
2+
(Norton, 1973).
A importância desses materiais está na capacidade de diminuir a temperatura
de formação de fase líquida durante a queima, atuando como fundentes, devido à
presença de óxidos como: Na
2
O, K
2
O, CaO em sua composição. O líquido formado
durante a queima preenche os poros e forma um esqueleto vítreo aproximando as
outras fases cristalinas (Riella et al., 2002). Portanto, são os responsáveis iniciais do
processo de densificação que mais contribuem para a diminuição da porosidade das
peças de grês porcelanato conferindo-lhes as propriedades desejadas (Rodrigues et
al., 2004).
O feldspato sódico (albita) e o feldspato potássico (ortoclásio) são os
fundentes mais utilizados em composições de porcelana (Chartterjee et al., 2001). A
albita funde de maneira congruente em aproximadamente 1120 °C. Este feldspato
fundido possui viscosidade menor que o ortoclásio, que por sua vez funde de
maneira incongruente a 1150 °C, formando leucita (K
2
O.Al
2
O
3
.4SiO
2
) e uma fase
vítrea rica em sílica (Mussolin, 1996; Borba et al., 1996). Uma quantidade suficiente
de feldspato é necessária para obter a fase vítrea desejada (50-60 % para
composições de revestimento para piso) (Abadir et al., 2002). Na prática, prefere-se
mais freqüentemente, a incorporação de feldspatos sódicos por sua baixa
temperatura de fusão (Sanchez, 2003).
2.1.1.3 – Quartzo
O quartzo, forma alotrópica da sílica (SiO
2
) na temperatura ambiente, é um
dos mais puros e abundantes minerais da crosta terrestre. Sua estrutura é
constituída de um retículo tridimensional de tetraedros SiO
4
ligados numa estrutura
compacta, o que está de acordo com sua elevada densidade. Os vazios abertos na
sua estrutura são tão pequenos de modo que outros átomos não podem entrar, o
que contribui para sua elevada pureza (Norton, 1973).
Este material apresenta restrições quanto ao seu uso industrial (Schneider,
1991) devido às transformações polimórficas apresentadas pela sílica ao longo da
faixa de temperatura de processamento dos produtos cerâmicos, inclusive produtos
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de cerâmica vermelha e revestimentos cerâmicos. Estas transformações alotrópicas
são acompanhadas por alterações na estrutura cristalina e, consequentemente, na
massa específica do material.
O quartzo é um material não plástico e sua presença é necessária numa
massa cerâmica para grês porcelanato para diminuir as retrações de secagem e de
queima (Abadir et al., 2002).
A fusão do quartzo juntamente com o feldspato faz com que aumente a
quantidade de silício e mantenha a viscosidade da fase vítrea elevada, reduzindo
assim, a tendência do corpo a empenar ou distorcer durante a queima. O quartzo
que não se dissolve na fase vítrea constitui a matriz base da fase ou das fases
cristalinas presentes no material e, consequentemente, no produto acabado, junto a
uma modesta quantidade de mulita, resultante da decomposição da caulinita
(Oliveira, 1998).
O conteúdo de quartzo e tamanho das partículas de quartzo tem influência na
microestrutura do grês porcelanato (Hutchings et al., 2005). O aumento no conteúdo
de quartzo, bem como o aumento no tamanho das partículas de quartzo, leva a um
aumento na quantidade de quartzo que não se dissolve durante a queima. Isto
provoca alterações microestruturais como aumento de porosidade devido à redução
do grau de sinterização do corpo cerâmico, e presença de trincas. Estas últimas
ocorrem principalmente durante o resfriamento devido às tensões térmicas induzidas
geradas pela diferença de coeficientes de expansão térmica entre as fases
presentes e também pela transformação de quartzo-β em quartzo-α que ocorre em
573 C.
Entre as diversas aplicações do quartzo, destacam-se:
i) Utilização em massas de cerâmica branca para controlar a dilatação e ajustar
a viscosidade da fase líquida durante a queima;
ii) Fabricação de isolantes térmicos e de materiais refratários; e
iii) Em de esmaltes (vidrados).
2.1.2 - Processamento de Grês Porcelanato
A Figura 2.3 representa o fluxograma geral de processamento de revestimentos
cerâmicos por via seca e via úmida (ABC, 2007).
No processo de fabricação do grês porcelanato, em geral, adota-se a
monoqueima e em alguns casos, biqueima. O controle das matérias-primas é feito
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de forma acurada. Os produtos também podem ser submetidos à decoração com
sais solúveis e esmaltes. Além disso, esses produtos podem ou não ser submetidos
a um processo de polimento superficial (ABC, 2007).
Figura 2.3 – Fluxograma do Processo de Fabricação de Revestimento
Cerâmico (ABC, 2007).
2.1.2.1 – Preparação das Matérias-primas
Após a mineração, as matérias-primas devem passar por tratamentos
preliminares, isto é, devem ser beneficiadas. Nestes tratamentos as matérias-primas
são desagregadas ou moídas, classificadas de acordo com a granulometria e muitas
vezes também purificadas. Para estes tratamentos preliminares utilizam-se: moinhos
de vários tipos como moinhos de impacto e moinhos de martelos para ajuste de
granulometria (cominuição). São utilizadas também peneiras no sentido de
classificação granulométrica das partículas e, também, no sentido de purificação,
Revisão Bibliográfica_________________________________________________12
eliminando impurezas como quartzo, mica e matéria orgânica. O processo de
separação magnética para remover ferro ou minerais de ferro encontrados nas
matérias-primas, pois estes interferem na cor do produto final (ABC, 2007).
2.1.2.2 – Preparação das Massas Cerâmicas
A preparação da massa cerâmica é considerada uma das etapas mais
importantes do processo de fabricação de produtos cerâmicos.
Na fabricação de revestimentos cerâmicos a preparação da massa cerâmica
pode ser feita por via seca ou via úmida. Em ambos os processos são realizados
uma etapa de moagem que tem por objetivo a cominuição e a homogeneização das
matérias-primas. O grau de moagem pode condicionar a reatividade entre os vários
componentes durante a queima e favorecer, portanto, a formação de novos
compostos de modo relativamente intenso (Lolli et al., 2000).
No processo de preparação de massa cerâmica por via úmida, as matérias-
primas são moídas e homogeneizadas em moinhos de bolas em meio aquoso com
defloculantes, e granuladas em “Spray dryer” (atomizador) (Nassetti e Palmonari,
1997).
O processo via úmida também possui desvantagens como: alto custo de
equipamentos, alto consumo de energia devido à necessidade de evaporação de
água de moagem para obter pós com conteúdo de umidade adequado para
prensagem e impacto ambiental.
O processo via seca compreende as etapas de moagem fina das matérias-
primas e granulação do pó obtido (Nassetti e Palmonari, 1997). As vantagens do
processo via seca em relação ao via úmida são (Lolli et al., 2000):
i) Menores custos energéticos, sobretudo de energia térmica;
ii) Eliminação dos custos referentes aos defloculantes e aditivos;
iii) Menores custos de manutenção; e
iv) Menor impacto ambiental;
Algumas desvantagens tecnológicas do processo via seca são: i) não se
consegue alcançar a mesma finura da moagem a úmida. Assim, a área superficial
específica alcançada no processo via seca é menor do que aquela alcançada no
processo via úmida; ii) o processo via seca não é eficiente na remoção de impurezas
de grande tamanho que podem estar presentes na mistura.
O processo de fabricação do grês porcelanato se dá por via úmida, em geral
Revisão Bibliográfica_________________________________________________13
monoqueima (Barba et al., 2002). Entretanto, o Centro Cerâmico de Bologna (Itália)
tem realizado estudos procurando aperfeiçoar cada vez mais a aplicação do
processo via seca seguido de granulação de pós na preparação de massas
cerâmicas para a produção de grês porcelanato (Nassetti e Timellini, 1991).
A LB Officine Meccaniche – Itália desenvolveu um sistema de moagem via
seca, que permitiu preencher algumas lacunas tecnológicas presentes nos sistemas
a seco tradicionais. Os fatores que determinaram o melhoramento na tecnologia de
preparação de massas cerâmicas via seca foram: i) o uso de um moinho de elevada
eficiência dotado de rolos moedores pressionáveis, de um secador de matérias-
primas na entrada do moinho e de um separador granulométrico; e ii) a eventual
granulação de pós finamente moídos, através de um granulador de ação
aglomerante por umidificação. Com esse tipo de moinho foi possível alcançar
granulometrias menores que as obtidas com os sistemas tradicionais, comparáveis
com aquelas provinientes dos moinhos cilíndricos a úmido, além de apresentar uma
elevada produtividade (Lolli et al., 2000).
Com relação ao impacto ambiental, o processo de granulação via seca
também apresenta vantagens em relação ao via úmida, tais como (Lolli et al., 2000):
I) Redução das emissões quentes dos processos de secagem dos pós, associada
à redução do consumo energético, reduzindo as emissões de gás carbônico na
atmosfera; e
II) Possibilidade de reciclar em certa medida a cal no granulador como matéria-
prima secundária, o que não é possível no processo via úmida, pois bloqueia a ação
dos defloculantes.
2.1.2.3 – Conformação das Peças
Neste trabalho será considerado o método de conformação por prensagem.
Este procedimento de conformação é o mais utilizado pela indústria cerâmica devido
a sua elevada produtividade, facilidade de automação e capacidade de produzir
peças de tamanhos e formas variadas, sem contração de secagem e com baixa
tolerância dimensional (Albero, 2000).
Na indústria de revestimentos cerâmicos, a técnica de conformação mais
usada é a prensagem uniaxial. O processo de prensagem uniaxial do corpo de prova
é feito através da compactação do pó por meio de uma matriz rígida por aplicação
de pressão na direção axial. É utilizada para conformar peças que não apresentam
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relevo superficial na direção uniaxial (movimento de punção superior). Se a
espessura da peça que se deseja obter for pequena e sua geometria for simples, a
carga pode ser aplicada em apenas um sentido. Entretanto, se a peça for espessa e
contiver geometria complexa, é indispensável que a prensagem seja feita nos dois
sentidos (movimento de punções inferior e superior), ou então terá que ser utilizada
um molde que já possua a forma desejada para a peça (Albero, 2000).
Durante a etapa de compactação ocorre a redução de volume, reduzindo a
porosidade, resultando na microestrutura da peça a verde. A redução de volume se
dá através de três mecanismos, são eles:
I) O deslocamento e reordenação dos grânulos;
II) Deformação plástica dos grânulos; e
III) Deformação e reordenamento das partículas primárias que compõem os
grânulos buscando um maior empacotamento.
Os dois primeiros mecanismos referem-se à redução da porosidade
intergranular. Já o terceiro mecanismo refere-se à redução da porosidade
intragranular (Arantes et al., 2001).
O ciclo de prensagem normalmente empregado na conformação de
revestimento cerâmico é constituído pelas seguintes etapas (Albaro, 2001):
I) Preenchimento do molde;
II) Ciclo de primeira prensagem;
III) Período de densificação;
IV) Ciclo de segunda prensagem; e
V) Extração da peça.
A microestrutura final da peça depende do comportamento mecânico dos
grânulos e das características técnicas das partículas (forma, tamanho e
distribuição) que formam os grânulos. As características das partículas influem nos
grânulos, exercendo um efeito marcante na evolução da compacidade como na
estrutura da peça acabada (Albaro, 2001). Já as características dos grânulos, tais
como natureza, proporção de ligantes e plastificantes, conteúdo em umidade,
estrutura (ocos ou maciços), e compacidade, exercem influência sobre o
comportamento mecânico do aglomerado, tais como dureza e resistência mecânica,
afetando também o processo de compactação da massa (Albaro, 2001).
O parâmetro mais utilizado para caracterizar o comportamento mecânico dos
grânulos é a pressão aparente de fluência dos grânulos (ou aglomerados), que é
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definido como sendo o valor da pressão em que aglomerados começam a se romper
ou deformar plasticamente, durante a compactação. Este parâmetro é determinado a
partir da variação da compacidade da massa em função da pressão de prensagem.
Ao representar a compacidade em função do logaritmo da pressão, obtêm-se duas
regiões lineares distintas. A Figura 2.4 (Albaro, 2001) demonstra a compacidade em
função do logarítimo da pressão, obtendo duas regiões lineares distintas. A
interseção do prolongamento destes dois segmentos de reta determina a fluência.
Figura 2.4 – Determinação da pressão aparente de fluência (Pf) de uma massa
cerâmica (Albaro, 2001).
É importante ressaltar que a etapa de preenchimento da matriz é muito
importante na operação de prensagem, pois, a homogeneidade e compactação da
massa irão depender, sobretudo, de um preenchimento eficiente e uniforme, obtido
somente a partir de uma massa de boa fluidez; podendo assim obter uma peça sem
defeitos dimensionais (Arantes et al., 2001).
As relações entre as características dos grânulos e a pressão de fluência
permitem compreender a influência que elas exercem sobre a fase de compactação.
Além disso, promovem o entendimento dos mecanismos de consolidação dos pós
durante a compactação.
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2.1.2.4 - Secagem
A secagem é muito importante na fabricação de produtos cerâmicos, pois
nesta operação ocorre a eliminação de água livre, o que faz com que o corpo
adquira resistência mecânica para a queima, evitando assim problemas de trincas e
contrações. Nesta etapa ocorrem defeitos de secagem na peça que são perceptíveis
somente após a queima. O entendimento dos mecanismos envolvidos na secagem
permite uma melhor compreensão dos defeitos e a forma como evitá-los. O objetivo
da secagem é a eliminação da água, utilizada na etapa de conformação. A
eliminação da água ocorre por evaporação através do aporte de calor, efetuado
mediante uma corrente de ar.
Na produção industrial a secagem deve ser feita o mais rápido possível, mas
é necessária uma programação, pois, uma secagem demasiadamente rápida causa
diferentes retrações na peça, podendo produzir trincas no produto final.
A secagem é feita através do movimento do ar, que tem duas finalidades, que
são: fornecer calor à peça cerâmica como compensação para o resfriamento por
evaporação e eliminar o vapor de água formado.
A água evaporada de uma peça cerâmica pela secagem origina-se,
principalmente, do interior da peça através de canais finos intercomunicados. Essa
água se localiza entre as partículas e com a evaporação essas partículas vão se
aproximando até que se toquem, não havendo mais perda de volume, ou seja,
retração da peça. A partir daí, a água removida provém dos poros. A retração
provocada pela secagem varia de acordo com a plasticidade da massa, pois será
necessária maior quantidade de água para torná-la plástica. A plasticidade por sua
vez está relacionada com a granulometria da argila usada, sendo que quanto mais
fina for a argila, maior será a plasticidade e a retração (Norton, 1973).
Para se evitar defeitos como trincas e empenamentos causados pela retração
das peças, é comum adicionar matérias-primas não plásticas à argila. A retração de
secagem pode também ser reduzida pela moldagem sob alta pressão, de forma que
as películas de água podem ser reduzidas a uma menor espessura. Uma das
vantagens da prensagem via seca sobre a prensagem via úmida é que, as peças
produzidas via seca têm um valor desprezível de retração de secagem (Norton,
1973).
Para se evitar defeitos como trincas e empenamentos causados pela retração
das peças, é comum adicionar matérias-primas não plásticas à argila. Em geral a
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secagem é feita em modernos secadores pelo movimento de ar quente sobre a peça
ou por calor radiante. Em último caso, é possível secagem de peças de espessura
muito fina.
As variáveis do ar que influenciam na secagem de revestimentos cerâmicos
são (ITC, 2007):
I) Umidade absoluta;
II) Temperatura;
III) Velocidade linear; e
IV) Direção.
A natureza do sólido, a conformação e o conteúdo de umidade são fatores
que influenciam diretamente na microestrutura da peça cerâmica.
Para que a secagem seja uniforme as peças cerâmicas devem ter: o mesmo
tamanho e forma, a mesma composição, mesmas condições de conformação,
mesma colocação dentro do forno e deve ser utilizado o mesmo mecanismo de
transmissão de calor (ITC, 2007).
2.1.2.5 – Esmaltação
O sistema de aplicação de esmalte e as técnicas de decoração utilizadas na
fabricação de revestimentos cerâmicos sofreram grande evolução nos últimos anos,
devido à necessidade de lançar no mercado produtos com novos efeitos estéticos.
Isto favoreceu a criação de novos sistemas de decoração permitindo a obtenção de
efeitos que até pouco tempo atrás eram difíceis ou impossíveis de serem
conseguidos. Segundo Berto et al., (2000), a esmaltação pode ser feita por feita por
via úmida ou via seca, sendo:
I) A aplicação de esmaltes por via úmida feita por pulverização ou cortina
contínua. Ambas têm sido utilizadas para esmaltar revestimentos cerâmicos, sendo
que os equipamentos usados sofrem variações ou evoluções com o passar do
tempo; e
II) A aplicação de esmaltes por via seca é utilizada para a obtenção de efeitos
decorativos ou de proteção dos esmaltes.
É importante destacar que a esmaltação contribui com o aspecto higiênico,
aspectos estéticos, além de facilitar a limpeza.
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2.1.2.6 – Sinterização
O objetivo principal do processo de sinterização é consolidar o formato
definitivo e obter as propriedades finais desejadas dos corpos cerâmicos
(Melchiades et al., 1996).
A sinterização do grês porcelanato ocorre em presença de fase líquida
viscosa. Este é o processo de densificação que mais contribui para a baixa
porosidade final das peças e confere-lhes as propriedades desejadas (Heck, 1996).
A massa cerâmica contém minerais alcalinos (ilita, feldspato, entre outros)
que produzem grande quantidade de fase líquida, cuja viscosidade diminui com o
aumento da temperatura, fazendo com que penetre nos poros existentes,
eliminando-os progressivamente por força de capilaridade. Conseqüentemente,
permite eliminar os pontos de interconexão existentes entre os poros, promovendo a
densificação do corpo cerâmico. A maior parte do quartzo inicial (75 % ou mais) não
se dissolve devido ao ciclo de queima rápido utilizado na produção de grês
porcelanato (cerca de 60 minutos). O produto queimado é constituído de uma matriz
vítrea onde as partículas de mulita e de quartzo ficam dispersas (Sanchez et al.,
2001 e Arantes et al., 2001).
Durante a sinterização de grês porcelanato deve ocorrer:
I) Formação de fase líquida suficiente com viscosidade apropriada para que a
peça possa alcançar a porosidade desejada; e
II) Gradual variação da quantidade de fase líquida e viscosidade de acordo com
a temperatura de sinterização para que as alterações de retração linear, absorção
de água e deformação piroplástica também o sejam.
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A Figura 2.5 ilustra o comportamento característico da queima de uma massa
de grês porcelanato em termos da evolução da porosidade.
Figura 2.5 – Evolução das porosidades aberta, fechada e total em função da
temperatura de queima. Densidade real obtida por picnometria de hélio
(Arantes et al., 2001).
Observa-se que a partir do momento em que a porosidade aberta se
aproxima de zero (típica de grês porcelanato), a porosidade total passa a se
relacionar diretamente com porosidade fechada Existe um decréscimo na
porosidade fechada, atingindo um valor mínimo em 1212 °C, a partir do qual,
aumentando-se a temperatura, volta a aumentar a porosidade fechada. Este ponto
de mínimo é o ponto ideal de queima do produto, no que diz respeito à porosidade
conforme pode ser visto na Figura 2.6.
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Figura 2.6 – Seqüência de imagens obtidas para diferentes temperaturas de
queima. Escala 200 μm (Arantes et al., 2001).
Durante o processo de sinterização de grês porcelanato diferentes
mecanismos são ativos, sendo que os mais importantes são (Dondi et al., 2003):
I) Difusão superficial, responsável pela forte redução de área superficial com
retração desprezível no estágio inicial;
II) Fluxo viscoso, responsável pela ocorrência de densificação, principalmente
no intervalo de 1050 °C – 1200 °C; e
III) Crescimento de poro, contrastando a diminuição da taxa de sinterização no
estágio final (> 1175 °C) e, resultando em inflação/inchamento por prolongada
sinterização.
2.1.3 – Desenvolvimento da Microestrutura de Grês Porcelanato
Zanelli et al., (2003) estudaram as transformações de fases durante a
sinterização de peças de grês porcelanato. As massas foram formuladas nos
seguintes intervalos de composição de matérias-primas: (40 a 50 %) de argilas do
tipo ball clays, (30 a 40 %) de feldspatos alcalinos (ortoclásio e albita), e (10 a 15 %)
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de areia quartzosa. A Figura 2.7 mostra de forma simplificada as transformações
ocorridas durante a sinterização do grês porcelanato. A transformação dos minerais
da argila causa a formação de fases amorfas e sucessivamente mulita. Ocorre
também a fusão parcial do feldspato e do quartzo que se inicia por volta de 900 a
1000 °C (Zanelli et al.,2003).
Figura 2.7 – Esquema das transformações de fases que ocorrem durante a
sinterização do grês porcelanato (Zanelli et al., 2003).
Nota-se que ocorrem uma série de transformações físico-químicas complexas
que dependem fortemente da temperatura de sinterização. Assim sendo, as massas
cerâmicas usadas na fabricação de grês porcelanato apresentam durante o
processo de sinterização os seguintes fatores:
I) Decomposição de argilominerais;
II) Fusão parcial da composição eutética feldspatos-quartzo;
III) Formação e solução/precipitação de mulita; e
IV) Progressiva dissolução do quartzo na fase líquida em ausência de feldspatos.
A microestrutura do grês porcelanato é influenciada também pelo ciclo térmico.
Durante a queima existem gases dispersos no interior da peça, bem como gases
que são formados em razão das reações que vão ocorrendo entre os componentes
de massa (oxidação de material orgânico e decomposição de minerais que devem
ser eliminados para o meio externo à medida que ocorre a sinterização. A partir de
certo estágio da sinterização a fase vítrea formada envolve praticamente todos os
poros (concentração de gases) ainda existentes no interior do corpo cerâmico.
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Esses gases são isolados dando origem à porosidade fechada do produto. Isto
ocorre devido à alta tensão superficial da película da fase vítrea que envolve os
poros. A partir de então, os pontos de interconexão entre os poros e o meio externo
deixam de existir, os dois mecanismos passam a se confrontar diretamente. Com o
avanço do fluxo de fase vítrea, ocorre um aumento da pressão do gás no interior do
poro em função da diminuição do volume do mesmo. Seguindo-se o ciclo térmico,
aumentando a temperatura, ocorrerá um aumento na pressão dos gases, ao mesmo
tempo em que a pressão interna dos gases aprisionados no interior dos poros
supera o valor da tensão superficial da fase vítrea, fazendo com que o volume dos
poros passe a aumentar, gerando o fenômeno conhecido como inchamento de poros
(Arantes et al., 2001).
Os principais mecanismos que afetam a microestrutura das peças finais são o
crescimento e solubilidade de gases preenchendo os poros fechados. No estágio
final de sinterização os corpos de grês porcelanato tendem a se expandir, embora
este fenômeno ocorra em diferentes corpos com uma taxa variável. Em algumas
composições, notavelmente um crescimento de poro aparece exatamente após o
máximo de densificação ter sido alcançado. Nesse passo crítico, a quantidade de
porosidade residual parece depender dos efeitos de competição de diminuição da
taxa de densificação contra o aumento da taxa de seu crescimento (Dondi et al.,
2003).
A Figura 2.8 mostra uma curva típica de ATD/TG de uma massa para grês
porcelanato cuja composição consiste de 50 % de argila caulinítica, 40 % de
feldspato e 10 % de areia quartzosa, durante aquecimento da temperatura ambiente
até 1250 °C com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Na curva de ATD, pode-se
observar dois picos endotérmicos em 520 ºC e 567 °C, respectivamente. O primeiro
pico endotérmico em 520 °C corresponde à desidroxilação da argila caulinítica,
Nesta reação endotérmica, a caulinita (Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O) perde suas hidroxilas e
transforma-se em metacaulinita (Al
2
O
3
,2SiO
2
). De acordo com a literatura (Santos,
1989), esta reação se inicia em 450 °C e completa-se em 600 °C. Na curva (TG),
tem-se uma única perda de massa de aproximadamente 4,5 %, a qual está
correlacionada com a primeira reação endotérmica. O segundo pico endotérmico em
567 °C corresponde à transformação alotrópica do quartzo-α para quartzo-β. Pode-
se notar que esta transformação produz um pequeno efeito endotérmico na curva de
ATD e ocorre sem perda de massa. Segundo a literatura (Zauberas e Riella, 2001),
Revisão Bibliográfica_________________________________________________23
esta inversão ocorre em 573 °C é reversível e acompanhada por um aumento de
volume das partículas de quartzo.
Figura 2.8 – Curvas ATD/TG de grês porcelanato aquecido em 1250°C (Romero
et al., 2005).
Na Figura 4.8, nota-se também um pico exotérmico em aproximadamente 984
°C. Este pico está relacionado à formação de mulita. De acordo com a curva de TG,
esta reação ocorre sem perda de massa.
2.1.4 - Aplicações de Resíduos Industriais em Grês Porcelanato
A indústria de rochas ornamentais gera uma enorme quantidade de resíduos
em forma de lama que quando secos transformam-se em pós finos. No Estado do
Espírito Santo, que tem cerca de 600 empresas, a produção média por empresa é
da ordem de 10.000 l/dia. Os rejeitos em sua grande maioria são descartados em
lagoas de decantação e aterros (Mothé Filho et al., 2005).
Os resíduos de rochas ornamentais produzidos no processo de corte (por
exemplo, mármore e granito) estão sendo um dos fatores preocupantes para
proprietários de indústrias e para e a sociedade em geral, devido à quantidade
crescente de lama gerada e depositada em rios e lagoas, levando provavelmente a
contaminações e assoreamento dos mesmos. O mármore é uma rocha calcária
metamórfica, cristalina contendo basicamente CaCO
3
(carbonato de cálcio),
podendo conter também dolomita (CaMg(CO
3
)
2
) e os granitos são rochas ígneas,
com feldspato, quartzo e mica como componentes principais. De um modo geral, os
Revisão Bibliográfica_________________________________________________24
resíduos de mármore e granito mostram um comportamento não-plástico e como a
grande maioria dos produtos cerâmicos tradicionais, seus constituintes principais
são expressos como óxidos tais como: sílica (SiO
2
), alumina (Al
2
O
3
), seguidos pela
cal (CaO) e pelos óxidos alcalinos (Na
2
O, K
2
O). Índices de óxidos de ferro podem
ser significativos, mas não têm grande influência no processo cerâmico (Sagadães
et al., 2005).
A incorporação de resíduos de rochas ornamentais (mármore e granito) em
massas cerâmicas, além de resolver um problema ambiental e não prejudicar as
propriedades das peças cerâmicas diminui a temperatura de queima, reduzindo o
custo de energia.
A seguir são apresentados estudos que focam a utilização de resíduos oriundos
de diversos processos de fabricação em massas cerâmicas para a fabricação de
revestimentos cerâmicos do tipo grês porcelanato.
Esposito et. al. (2004) estudaram a possibilidade da substituição de feldspato
sódico por nefelina-sienito em massas cerâmicas para grês porcelanato. As massas
cerâmicas foram preparadas com 5,0, 10,0 e 15,6 % em peso de nefelina-sienito. A
substituição parcial do fundente natural feldspato sódico possibilitou os seguintes
resultados: menor tempo de sinterização (25 a 30 min.) se comparados com o tempo
gasto na sinterização de porcelanato tradicional; absorção de água interior a 0,5 %;
composição da microestrutura homogênea com pequena distribuição de tamanho de
poros; melhores características mecânicas devido à microestrutura homogênea. O
melhor percentual de substituição de nefelina --sienito foi de 5 % em peso, pois a
sua substituição em percentuais mais elevados levou a instabilidades dimensionais
não aceitáveis.
Luz et al. (2006) investigaram o comportamento de queima de uma mistura
contendo pó de vidro na substituição do feldspato em grês porcelanato. As amostras
foram preparadas com 5, 10, 15 e 20 % de vidro. Os resultados obtidos com a
substituição de 5% de feldspato por vidro foi o mais satisfatório, melhorando as
propriedades de retração linear, absorção de água, módulos de ruptura e Weibull.
Indicando que o vidro é um bom fundente e que a substituição parcial do feldspato
por resíduo de vidro pode contribuir economicamente para a produção de materiais
cerâmicos de alto valor agregado como grês porcelanato.
A Figura 2.9 mostra o acúmulo de rejeitos de rochas ornamentais secos ao ar
livre, provenientes de uma serraria da cidade de Cachoeiro de Itapemirim, no estado
Revisão Bibliográfica_________________________________________________25
do Espírito Santo. Já a Figura 2.10 mostra o descaso das empresas com o meio
ambiente, poluindo o rio Monos com os rejeitos gerados pelo corte das rochas.
Figura 2.9 – Acúmulo de rejeitos de forma aleatória em primeiro plano de
fundo, de uma serraria no bairro Aeroporto, Cachoeiro do Itapemirim (Mothé
Filho et al., 2005).
Figura 2.10 – Rio dos Monos com as suas margens assoreadas pelo
descarte de rejeito, bairro Aeroporto, Cachoeiro de Itapemirim (Mothé Filho et
al., 2005).
Revisão Bibliográfica_________________________________________________26
Kumar et al., (2001) investigaram o efeito de cinza volante coletada em uma
usina termelétrica e produzida a partir de combustão de carvão pulverizado, nas
propriedades mecânicas de grês porcelanato. Os maiores constituintes dessa cinza
volante são SiO
2
, AlO
3
e Fe
2
O
3
com menores constituintes tais como CaO, MgO e
TiO
2
. Com isso, a cinza volante torna-se um forte material de baixo custo de
alumino-silicatos. A cinza foi adicionada nas proporções de 0 % a 40 % em peso em
substituição a argila caulinítica.
O gráfico da Figura 2.11 (Kumar et al., 2001) mostra os resultados obtidos de
tensão de ruptura à flexão das peças verdes. Como pode ser observada, a tensão
de ruptura à flexão das peças diminui com o aumento do conteúdo de cinza volante.
Este comportamento pode ser explicado pela característica não plástica da cinza
volante. Entretanto, composições com até 25 % em peso de cinza volante
apresentaram resistência mecânica suficiente para manuseio. A Figura 2.12 mostra
a variação da tensão de ruptura à flexão das peças queimadas com o conteúdo de
cinza volante (Kumar et al., 2001). A melhor tensão de ruptura a flexão foi obtida
com cerca de 30 % em peso de cinza volante.
Figura 2.11 – Variação da resistência à flexão verde (Kumar et al., 2001).
Revisão Bibliográfica_________________________________________________27
Figura 2.12 – Variação da resistência à flexão após queima em relação ao
conteúdo de cinza volante (Kumar et al., 2001).
Com base no exposto anteriormente, o presente trabalho de dissertação de
mestrado contribuirá para agregar mais informações ao estudo da arte de
incorporação de resíduos poluentes em massas cerâmicas para pisos cerâmicos. A
substituição parcial ou total do material fundente natural (feldspatos) pelo resíduo de
rocha ornamental também será importante do ponto de vista ambiental e de
preservação dos recursos naturais. O resíduo de rochas ornamentais usado nesse
trabalho é proveniente da região de Santo Antônio de Pádua, que detém um
importante pólo de rochas ornamentais. No entanto, este pólo gera enormes
quantidades de resíduos. Havendo grande interesse não somente técnico-científico
e ambiental, mas também econômico na incorporação deste resíduo em pisos
cerâmicos.
Materiais e Métodos_________________________________________________28
CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS
Este capítulo apresenta os materiais e os procedimentos experimentais
empregados na execução da presente Dissertação de Mestrado. A Figura 3.1
apresenta o fluxograma do procedimento experimental seguido na execução da
dissertação de mestrado.
.
Figura 3.1 – Fluxograma do procedimento experimental empregado.
3.1 – Matérias-primas Utilizadas
O caulim, feldspato sódico (albita), quartzo e resíduo de rocha ornamental
foram usados como matérias-primas nesta pesquisa. Dentre essas matérias-primas,
o caulim, feldspato sódico (albita), e quartzo são usados comumente na indústria
cerâmica. O resíduo de rocha ornamental foi incorporado à massa cerâmica para
substituir o feldspato sódico (albita), que é um fundente natural. Isso foi possível
Materiais e Métodos_________________________________________________29
devido ao fato dos resíduos de rochas ornamentais serem ricos em óxidos
fundentes. O resíduo de rocha ornamental usado é proveniente do processo de corte
dos blocos de rochas em lâminas, na região de Santo Antônio de Pádua – RJ, para
serem comercializadas. Esse corte gera uma lama, que depois de seca transforma-
se em um pó fino de cor cinza que tem sido um problema para as serrarias, pois não
tem nenhuma utilidade.
3.2 – Caracterização Química das Matérias-primas
As matérias-primas caulim, feldspato sódico (albita) e quartzo foram fornecidos
pela ARMIL Mineração do Nordeste LTDA. A composição química destas matérias-
primas, fornecida pela respectiva empresa, foi determinada por espectroscopia de
absorção atômica. Já a composição química do resíduo de rocha ornamental foi
determinada usando um espectrômetro de raios-x de energia dispersada modelo
EAX 700, marca Shimitzu.. A perda de massa por calcinação (perda ao fogo) das
matérias-primas foi determinada de acordo com a seguinte expressão:
(3.1)
Na Equação 3.1, M
s
representa a massa, em gramas, da amostra seca a 110
ºC e M
c
a massa, em gramas, da amostra calcinada a 1000 ºC.
A análise mineralógica qualitativa feita por difração de raios-X do caulim, albita
e quartzo é dada na Tabela 3.1 (Pinheiro, 2008).
Tabela 3.1 – Análise mineralógica do caulim, albita e quartzo usados
(Pinheiro, 2008).
Matérias-Primas Fases Cristalinas
Caulinita Quartzo Albita Mica
Caulim X X X
Albita X
Quartzo X
Materiais e Métodos_________________________________________________30
3.3 – Formulação das Massas Cerâmicas
No presente trabalho foi usada uma massa cerâmica típica para piso
cerâmico vitrificado do tipo triaxial, consistindo de uma mistura de caulim, feldspato
sódico e quartzo. Essa massa que se constitui na massa de referência da presente
dissertação de mestrado foi previamente formulada por Pinheiro (2008), a qual
consiste de 40 % de caulim, 47,5 % de albita e 12,5 % de quartzo, própria para grês
ou grês porcelanato, dependendo da temperatura de queima. As demais massas
foram formuladas a partir da substituição gradual do fundente natural, no caso o
feldspato sódico (albita), pelo resíduo de rocha ornamental conforme mostrado na
Tabela 3.2.
Tabela 3.2 – Composição das massas cerâmicas (% em peso).
Massa
Cerâmica
Caulim Albita Resíduo Quartzo
MR 40 47,5 0 12,5
M10 40 37,5 10 12,5
M20 40 27,5 20 12,5
M30 40 17,5 30 12,5
M40 40 7,5 40 12,5
M47,5 40 0 47,5 12,5
3.4 – Preparação das Massas Cerâmicas
As massas cerâmicas foram preparadas pelo processo via seca. Inicialmente
as matérias-primas foram secas em estufa até obtenção de umidade inferior a 0,5 %.
As matérias-primas foram moídas a seco, separadamente, utilizando-se um
moinho de bolas, marca Gardelin, modelo 1A MB5, até que as matérias-primas
atingissem uma granulometria que passasse em peneira 325 mesh (45 μm ABNT).
Em seguida, foram pesadas conforme a formulação desejada e submetidas a um
processo de mistura/homogeneização e granulação. O processo de mistura foi feito
usando um misturador cilíndrico durante 30 min. Após processo de mistura, as
massas cerâmicas foram umidificadas com adição de aproximadamente 7 % de
água e granuladas manualmente em uma peneira de abertura de 40 mesh (420 μm
ABNT). Em seguida, as massas cerâmicas passaram por um agitador mecânico e
foram classificadas por peneiramento, para o intervalo de tamanho de grânulos de
Materiais e Métodos_________________________________________________31
212 μm (65 mesh) ≤ Φ ≤ 412 μm (35 mesh). As massas cerâmicas foram
armazenadas em sacos plásticos e colocadas em dessecador durante 24 horas para
garantir uma boa homogeneização da umidade.
3.5 - Caracterização das Massas Cerâmicas
As seguintes características físicas das massas cerâmicas foram determinadas:
distribuição de tamanho das partículas primárias, distribuição de tamanho de
grânulos, limite de liquidez, limite de plasticidade, massa específica aparente dos
grânulos, massa específica vibrada (ρ
p
), índice de Hausner (IH) e a morfologia dos
grânulos. A distribuição de tamanho de partículas primárias foi feito segundo a
norma NBR 7181-84 (ABNT, 1997a). Até o tamanho de partícula de 200 mesh (75
μm – ABNT), as amostras foram classificadas por peneiramento. Para tamanhos
inferiores a 200 mesh a classificação foi feita por sedimentação. A distribuição de
tamanho de grânulos foi feita por peneiramento. Os limites de Atterberg e a
plasticidade das massas cerâmicas foram determinados conforme as normas NBR
6459-84 (liquidez) (ABNT, 1997c) e NBR 7180-84 (plasticidade) (ABNT, 1997d).
A massa específica aparente dos grânulos é definida como a razão entre a
massa de grânulos (M
p
), em gramas, que ocupa o volume aparente (V
0
), em cm
3
, de
um recipiente cilíndrico de volume conhecido (proveta). O índice de Hausner é
definido como a razão entre a massa específica vibrada dos grânulos (ρ
v
) e a massa
específica aparente dos grânulos (ρ
p
). A massa específica vibrada foi obtida
mediante a vibração de um recipiente de volume conhecido ocupado pelos grânulos
após vibração em agitador mecânico em 20 Hz durante 15 minutos.
A forma e a textura dos grânulos (morfologia) foram observadas num
microscópio eletrônico de varredura, marca Zeiss, modelo DSM 962, utilizando-se
uma voltagem de aceleração de elétrons de 15 kV. As amostras foram colocadas em
porta-amostra, aderidas por uma fita dupla face de carbono. Este conjunto foi
submetido à secagem em estufa por um período de duas horas a 60 ºC, e então
recoberto por uma fina camada condutora de ouro.
A determinação do percentual de resíduo em peneira de 63 μm, foi realizada
submetendo 50 g de cada massa cerâmica a um peneiramento por via úmida. O
material retido em peneira foi seco em estufa a 110 ºC por 24 horas e pesado. Para
o cálculo deste parâmetro foi utilizada a seguinte expressão:
Materiais e Métodos_________________________________________________32
(3.2)
Onde R representa o resíduo a 63 μm (%), M
R
representa a massa, em
gramas, retida na peneira e M
I
representa a massa inicial da amostra em gramas.
3.6 – Preparação dos Corpos Cerâmicos
A preparação dos corpos cerâmicos foi feita a partir da conformação por
prensagem uniaxial em matriz de aço inoxidável retangular, em prensa hidráulica,
marca Schwing Siwa, modelo PHMA, capacidade máxima de 30 toneladas. Os
corpos-de-prova utilizados consistiram de barras retangulares de dimensões de
aproximadamente 11,5 x 2,54 cm
2
, com espessura inferior a 7,5 mm. A pressão de
compactação utilizada foi de 50 MPa (Abadir et al., 2002).
3.7 – Propriedades Tecnológicas Após a Secagem
A secagem dos corpos cerâmicos foi feita em estufa na temperatura de 110
ºC durante 24h. Após a etapa de secagem, foi determinada a retração linear de
secagem (RL
s
) dos corpos cerâmicos, de acordo com a norma MB-305 (ABNT) pela
seguinte expressão:
(3.3)
Onde L
u
representa o comprimento do corpo cerâmico úmido e L
s
o
comprimento do corpo cerâmico seco. As medidas foram realizadas com auxílio de
um paquímetro digital (± 0,01 mm).
A determinação da massa específica bulk dos corpos cerâmicos após
secagem (ρ
S
) foi obtida de acordo com a seguinte expressão:
(3.4)
Onde M
S
representa a massa, em gramas, dos corpos cerâmicos secos e V
S
é o volume, em cm
3
, dos corpos cerâmicos secos.
Materiais e Métodos_________________________________________________33
A tensão de ruptura à flexão (σ
S
) dos corpos cerâmicos após a secagem
(ensaio de carregamento em três pontos) foi determinada com o auxílio de uma
máquina de ensaios universal, marca Instron, modelo 5582, com velocidade de
carregamento de 0,5 mm.min
-1
. A tensão de ruptura, em MPa, foi determinada de
acordo com a expressão:
(3.5)
Onde P representa a carga aplicada (N), L representa a distância entre os
cutelos de apoio (mm), b representa a largura dos corpos cerâmicos (mm) e d a
espessura dos corpos cerâmicos (mm).
3.8 – Sinterização dos Corpos Cerâmicos
A etapa de queima dos corpos cerâmicos prensados foi realizada em forno de
queima rápida, marca MAITEC, modelo FSQC-1300/3, em atmosfera oxidante nas
temperaturas de 1190 até 1250 ºC em intervalos de 20 ºC. O ciclo de queima rápido,
com aproximadamente 60 minutos de duração, foi dado por:
Etapa de Aquecimento
• Da temperatura ambiente até 500 ºC foi usada uma taxa de aquecimento de
70 ºC.min
-1
.
• De 500 ºC até 600 ºC, com taxa de aquecimento de 25 ºC.min
-1
.
• De 600 ºC até a temperatura máxima foi usada uma taxa de aquecimento de
50 ºC. min
-1
.
• Patamar de temperatura máxima de queima de 6 min.
Etapa de Resfriamento
• Máxima temperatura de queima até 600 ºC, com taxa de resfriamento de 120
ºC.min
-1
.
• De 600 ºC até 100 ºC, com taxa de resfriamento de 25 ºC.min
-1
.
Materiais e Métodos_________________________________________________34
3.9 – Propriedades Físico-Mecânicas dos Corpos Cerâmicos
3.9.1 – Retração Linear de Queima
A retração linear de queima (RLq) foi determinada segundo a norma MB-305
(ABNT), de acordo com a seguinte expressão:
(3.6)
Onde L
S
representa o comprimento do corpo cerâmico seco e L
q
é o
comprimento do corpo cerâmico queimado.
3.9.2 – Absorção de Água
A absorção de água foi medida de acordo com a norma C 373-72 (ASTM,
1989). O procedimento consistiu em: secagem dos corpos cerâmicos em estufa a
110ºC por um período suficiente para a obtenção de peso constante, resfriamento
em dessecador, pesagem dos corpos cerâmicos secos e imersão num recipiente
contendo água destilada. A água foi aquecida e foi mantida em ebulição pelo
período de duas horas. Após eliminação do excesso de água superficial com um
pano umedecido, os corpos cerâmicos foram pesados, e a absorção de água (AA)
determinada pela seguinte expressão:
(3.7)
Onde M
u
representa a massa (g) dos corpos cerâmicos saturados com água e
M
s
representa a massa (g) dos corpos cerâmicos secos.
3.9.3 – Porosidade Aparente
A porosidade aparente (PA) dos corpos cerâmicos queimados foi determinada
de acordo com a norma C373-88 (ASTM), de acordo com a expressão a seguir:
(3.8)
Materiais e Métodos_________________________________________________35
Onde M
u
representa a massa (g) dos corpos cerâmicos saturados com água e
M
s
representa a massa (g) dos corpos cerâmicos secos e M
i
representa a massa (g)
do corpo cerâmico imerso em água, que foi medida pelo método da balança
hidrostática.
3.9.4 – Massa Específica Aparente
Esta propriedade dos corpos cerâmicos foi determinada de acordo com a
norma C373-88 (ASTM, 1994), conforme a expressão abaixo:
(3.9)
Onde M
u
representa a massa (g) dos corpos cerâmicos saturados com água,
M
s
representa a massa (g) dos corpos cerâmicos secos e M
i
representa a massa (g)
do corpo cerâmico imerso em água.
3.9.5 – Tensão de Ruptura à Flexão
A tensão de ruptura à flexão (ensaio de carregamento em três pontos) dos
corpos cerâmicos queimados foi determinada de acordo com a norma C674-77
(ASTM, 1989), utilizando-se uma máquina de ensaios universal, marca Instron,
modelo 5582 numa taxa de carregamento de 0,5 mm.min
-1
. A tensão de ruptura à
flexão foi determinada pela expressão:
(3.10)
Onde
σ
representa a tensão de ruptura à flexão, em MPa , P representa a
carga aplicada em N, L representa a largura entre os cutelos de apoio, em mm, b
representa a largura do corpo cerâmico, em mm e d a espessura do corpo
cerâmico, em mm.
Resultados e Discussão______________________________________________36
CAPÍTULO 4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 - Análise da Composição Química das Matérias-Primas
Na Tabela 4.1 são apresentados os resultados da composição química para
as matérias-primas utilizadas no presente trabalho.
Tabela 4.1 – Composição química das matérias-primas (% em peso).
Matérias-
Primas
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
TiO
2
CaO MgO K
2
O Na
2
O MnO P.F.
Caulim 49,07 33,74 0,22 <0,01 0,30 0,061 1,97 0,52 - 14,01
Quartzo 98,97 0,41 <0,01 0,019 <0,01 <0,01 0,18 0,13 - 0,26
Albita 69,55 18,82 0,14 0,017 0,17 0,09 1,47 9,63 - 0,32
Resíduo 66,43 17,49 3,80 0,83 2,23 - 8,50 - 0,07 0,65
Os resultados mostram que o caulim é constituído essencialmente por SiO
2
e
Al
2
O
3
. Isto indica que o caulim é rico em caulinita (Santos, 1989). A relação
SiO
2
/Al
2
O
3
é comumente usada para inferir o conteúdo de argilomineral que está
presente em uma argila. De acordo com Souza et al. (2002), quanto menor for esta
razão, menor será o teor de sílica livre e maior será o conteúdo de argilominerais
presentes na argila. Então, deve-se esperar uma maior plasticidade da argila. A
relação SiO
2
/Al
2
O
3
na amostra de caulim é da ordem de 1,45. A caulinita pura
(Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O) apresenta valor para a relação SiO
2
/Al
2
O
3
da ordem de 1,18. A
diferença observada na relação SiO
2
/Al
2
O
3
está fundamentalmente relacionada à
presença de impurezas como mica moscovita e sílica livre, geralmente presentes
nos caulins pegmatíticos provenientes da região nordeste do Brasil (Pinheiro et al.,
2008).
O conteúdo de SiO
2
presente no caulim é devido aos materiais de silicato
(caulinita e mica moscovita) e à sílica livre (quartzo). A alumina (Al
2
O
3
) detectada no
caulim está associada aos materiais de silicato (Santos, 1989). O alto conteúdo de
perda ao fogo do caulim é proveniente principalmente da eliminação da água de
hidroxilas dos argilominerais. Verifica-se que as quantidades de óxido de ferro
(Fe
2
O
3
) e óxido de titânio (TiO
2
) são baixas. Isto indica claramente que o caulim
usado é um material de queima branca.
Os conteúdos de óxidos alcalinos (K
2
O e Na
2
O) obtidos na amostra de caulim
são relativamente baixos. Estes óxidos estão fundamentalmente associados à
presença da mica moscovita, cuja composição nominal pode ser dada por:
Resultados e Discussão______________________________________________37
(K,Na)(Al,Mg,Fe)
2
(Si
3,1
Al
0,9
)O
10
(OH)
2
(Santos, 1989). Deve-se ressaltar que esses
óxidos são considerados agentes fundentes. Portanto, eles são fundamentais para a
vitrificação de materiais de porcelanas e outros produtos cerâmicos como, por
exemplo, pisos vitrificados objeto da presente dissertação de mestrado. Os
conteúdos de óxidos alcalinos terrosos (CaO e MgO) também são baixos. Eles
geralmente estão associados à presença de carbonato de cálcio (CaCO
3
), carbonato
de magnésio (MgCO
3
) ou carbonato duplo de cálcio e magnésio (CaMg(CO
3
)
2
).
Os resultados da análise química indicam que o quartzo usado neste trabalho
é relativamente puro (98,97 %), sendo constituído quase que completamente de
SiO
2
. A baixa perda ao fogo está relacionada à perda de água fisicamente adsorvida
na superfície das partículas do quartzo.
O feldspato sódico (albita) utilizado neste trabalho é constituído
principalmente por SiO
2
, Al
2
O
3
e Na
2
O. O óxido de sódio (Na
2
O) é um dos elementos
mais eficientes para promover a formação de fase líquida. A viscosidade desta fase
líquida é uma função da proporção entre os óxidos formadores (SiO
2
e Al
2
O
3
) e
óxidos modificadores de rede (Na
2
O e K
2
O), sendo influenciada também pela
proporção entre Na
2
O e K
2
O. Enquanto o K
2
O forma eutéticos em temperaturas
mais baixas, o Na
2
O é responsável por menores valores de viscosidade (Riella et.
al., 2002). A baixa perda ao fogo está relacionada à perda de água fisicamente
adsorvida na superfície das partículas de albita.
A amostra de resíduo de rocha ornamental é constituída basicamente por
SiO
2
(66,43 %), Al
2
O
3
(17,49 %) e K
2
O (8,50 %), além de quantidades menores de
óxidos de ferro, titânio, cálcio e manganês. O conteúdo elevado de K
2
O indica
claramente que o resíduo usado neste trabalho é proveniente do corte de rochas
graníticas (Dana, 1978). De forma que este resíduo de rocha ornamental pode ser
um potencial substituto do fundente natural (feldspatos sódico e potássico) utilizado
nas formulações cerâmicas para fabricação de pisos cerâmicos vitrificados como
grês e grês porcelanato. As presenças de Fe
2
O
3
e CaO na amostra do resíduo
podem estar provavelmente relacionados a granalha e a lama aquosa usados como
abrasivo e lubrificante durante o processo de corte das rochas ornamentais.
4.2 – Caracterização das Massas Cerâmicas Preparadas
As curvas de distribuição de tamanho das partículas primárias das massas
cerâmicas preparadas obtidas pela combinação das técnicas de peneiramento e
Resultados e Discussão______________________________________________38
sedimentação são apresentadas na Figura 4.1. Nota-se claramente que as massas
cerâmicas apresentam comportamento granulométrico muito similar. Para melhor
compreensão, os valores de tamanho de partícula das massas cerâmicas estão
resumidos na Tabela 4.2.
1 10 100 1000 10000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Massa acumulada (%)
Diâmetro esférico equivalente (μm)
MR
M10
M20
M30
M40
M475
Figura 4.1 – Curvas de distribuição de tamanho das partículas primárias
das massas cerâmicas utilizadas.
Verifica-se que as massas cerâmicas apresentam pequenas, mas importantes
alterações nas faixas de tamanho de interesse com a substituição da albita pelo
resíduo de rocha ornamental. As massas cerâmicas apresentam conteúdo de
partículas com tamanho inferior a 2 µm na faixa de 12 a 14,70 %, entre 2 ≤ x ≤ 63
µm na faixa de 81,73 a 86,15 %, além de um baixo percentual de partículas acima
de 63 µm da ordem de 1,25 a 5 %. Isto mostra que as massas cerâmicas possuem
um bom nível de cominuição. Isto é importante porque quanto mais fina for a
granulometria das matérias-primas, maior será a reatividade das partículas durante o
processo de sinterização. Além disso, a fina granulometria pode favorecer as
reações de formação de novas fases cristalinas e melhorar as propriedades físicas e
mecânicas do produto sinterizado. Ressalta-se, no entanto, que um percentual muito
alto de partículas finas pode dificultar a compactabilidade das massas cerâmicas
Resultados e Discussão______________________________________________39
devido ao excessivo atrito entre as partículas e, também, entre as partículas e a
parede da matriz de compactação.
Na Tabela 4.2 estão apresentados também os valores da massa específica
real dos grãos (MER) das massas cerâmicas obtidos via picnometria de líquido. Os
valores de massa específica real refletem a composição mineralógica das massas
cerâmicas. Em geral a introdução do resíduo de rocha ornamental provoca um
pequeno aumento no valor da massa específica real das massas cerâmicas.
Tabela 4.2 – Dados granulométricos e massa específica real dos grãos.
Massa Cerâmica
Tamanho de Partículas (%)
MER (g/cm
3
)
< 2 µm 2 ≤ x ≤ 63 µm > 63 µm
MR 13,40 85,17 1,43 2,57
M10 12,60 86,15 1,25 2,58
M20 12,00 86,00 2,00 2,57
M30 13,10 81,90 5,00 2,59
M40 14,40 83,10 2,50 2,61
M47,5 14,70 81,73 3,57 2,59
Na Tabela 4.3 são apresentados os limites de consistência de Atterberg para
as massas cerâmicas estudadas. Nota-se que o resíduo de rocha ornamental
provocou uma tendência de diminuição gradual da plasticidade das massas
cerâmicas. Isto se deve ao fato de que o resíduo de rocha ornamental conter
apreciável quantidade de partículas de quartzo livre (Moreira et al., 2008). Isto é
corroborado pela fração > 63 µm das massas cerâmicas (Tabela 4.2). Verifica-se
que a substituição da albita pelo resíduo de rocha ornamental tende a aumentar o
conteúdo da fração > 63 µm, resultando em menor plasticidade das massas
cerâmicas. No entanto, os valores obtidos de índice plasticidade das massas
cerâmicas estão dentro da faixa adequada para produção de piso cerâmico
vitrificado (ABNT, 1984).
Resultados e Discussão______________________________________________40
Tabela 4.3 – Limites de consistência de Atterberg para as massas cerâmicas.
Massa Cerâmica
Limite de Liquidez
(%)
Limite de
Plasticidade (%)
Índice de
Plasticidade (%)
MR 33,4 17,9 15,5
M10 33,0 17,9 15,1
M20 32,8 18,5 14,3
M30 32,8 18,5 14,3
M40 31,9 17,9 14,0
M47,5 31,9 17,9 14,0
As Figuras 4.2 – 4.7 mostram os gráficos de distribuição de tamanho de
grânulos para as massas cerâmicas após processo de granulação via seca. Isto é
importante uma vez que as massas granuladas aumentam a compacidade das
massas cerâmicas e, consequentemente, proporcionam um aumento da massa
específica a verde das peças cerâmicas. Além do mais, provoca o efeito benéfico de
diminuir a retração linear de queima (Nassetti et al., 1992). Os resultados mostram
que as massas cerâmicas apresentaram pequenas, mas importantes diferenças no
comportamento da distribuição de tamanho de grânulos. No entanto, as massas
cerâmicas granuladas encontram-se num intervalo intermediário de tamanho de
grânulos que são apropriados para fabricação de piso cerâmico vitrificado (Nassetti
et al., 1992). Verifica-se que a maior concentração dos grânulos encontra-se nos
seguintes intervalos: MR (105 – 150 µm), M10 (150-250 µm), M20 (150-250 µm),
M30 (150-250 µm), M40 (105 – 150 µm) e M47,5 (150-250 µm).
As Figuras 4.8 – 4.10 apresentam a morfologia dos grânulos das massas
cerâmicas MR, M20 e M47,5, respectivamente, obtidas via microscopia eletrônica de
varredura. Os grânulos são formados a partir da umidificação das partículas que se
aglomeram em torno de um núcleo. A principal causa da aglomeração é a coesão
entre as camadas de umidade que encobre as partículas. Assim, os grânulos são
compostos de partículas primárias ligadas entre si por meio de forças superficiais
(Van der Waals ou eletrostáticas entre partículas, ou ainda forças de capilaridade
devido à presença de líquido dentro do grânulo (Sampaio et al., 2007).
Pode-se observar que os grânulos formados via granulação a seco
apresentam morfologia irregular.
Resultados e Discussão______________________________________________41
840 420 250 150 105 88 75 <75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Residuo em peneira (μm)
(%) em massa
Figura 4.2 - Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica MR.
840 420 250 150 105 88 75 <75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
(%) em massa
Resيduo em peneira (μm)
Figura 4.3 - Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica M10.
Resultados e Discussão______________________________________________42
840 420 250 150 105 88 75 <75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
(%) em massa
Resيduo em peneira (μm)
Figura 4.4 - Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica M20.
840 420 250 150 105 88 75 <75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Resيduo em peneira (μm)
(%) em massa
Figura 4.5 - Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica M30.
Resultados e Discussão______________________________________________43
840 420 250 150 105 88 75 <75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
(%) em massa
Residuo em peneira (μm)
Figura 4.6 – Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica M40.
840 420 250 150 105 88 75 <75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
(%) em massa)
Resيduo em peneira (μm)
Figura 4.7 - Distribuição de tamanho de grânulos para a massa cerâmica M47,5.
Resultados e Discussão______________________________________________44
Figura 4.8 – Morfologia dos grânulos da massa cerâmica MR.
Figura 4.9 – Morfologia dos grânulos da massa cerâmica M20.
Resultados e Discussão______________________________________________45
Figura 4.10 – Morfologia dos grânulos da massa cerâmica M47,5.
A Tabela 4.4 apresenta os valores obtidos para a massa específica aparente
dos grânulos (MEAG), massa específica vibrada (MEV), índice de Hausner (IH) e
resíduo de peneira (R) das massas cerâmicas preparadas.
Tabela 4.4 - Valores de algumas características das massas cerâmicas
preparadas.
Massa Cerâmica
Características dos Pós
MEAG (g/cm
3
) MEV (g/cm
3
) IH R (%)
MR 0,386 0,419 1,086 0,72
M10 0,434 0,440 1,037 0,46
M20 0,422 0,438 1,037 1,08
M30 0,414 0,422 1,019 0,78
M40 0,410 0,418 1,019 1,30
M47,5 0,408 0,411 1,007 1,06
O índice de Hausner que corresponde à relação entre MEV / MEAG está
fundamentalmente relacionado à escoabilidade do pó granulado (Vari, 2004).
Quanto maior a escoabilidade mais facilmente as partículas tendem a se mover. Os
resultados indicam que todas as massas cerâmicas apresentaram valores de IH
Resultados e Discussão______________________________________________46
próximos de 1. Isto indica que as massas granuladas por meio do processo via seca
apresentam uma boa fluidez. Os resultados também mostram que o efeito do
resíduo de rocha ornamental foi o de diminuir o valor do IH.
Na Tabela 4.4 são dados também os valores de resíduo em peneira de 63 μm
(250 mesh, ABNT) das massas cerâmicas. Os resultados mostram que as massas
cerâmicas apresentam baixo resíduo de peneira (0,46 – 1,30 %). Isto confirma o
bom nível de cominuição (Fig. 4.1) das massas cerâmicas. Em geral se observa uma
leve tendência de aumento do resíduo de peneira com a incorporação do resíduo de
rocha ornamental. Ressalta-se também que os valores obtidos de resíduo de
peneira (> 63 μm) das massas cerâmicas estão dentro da faixa apropriada para
fabricação de piso cerâmico vitrificado (ABNT, 1984).
4.3 – Propriedades Tecnológicas Após Processo de Secagem
A Tabela 4.5 apresenta os resultados obtidos para massa específica “bulk”
(MEB), retração linear de secagem (RLs) e tensão de ruptura à flexão (σ
s
) dos
corpos cerâmicos secos. Para cálculo das propriedades após secagem foram
utilizados cinco corpos de prova de cada composição. No sentido de propiciar
melhor visualização dessas propriedades tecnológicas foram construídos os gráficos
mostrados nas Figuras 4.11 – 4.13.
Pode-se observar que os valores da massa específica bulk dos corpos
cerâmicos após secagem praticamente não são alterados com a variação da
composição das massas cerâmicas preparadas. Ressalta-se ainda que os valores
de MEB obtidos (1,83 – 1,87 g/cm
3
) são próximos dos valores recomendados para
fabricação de piso cerâmico vitrificado (> 1,90 g/cm
2
) (ITC, 2003). Os valores de
retração linear de secagem estão compreendidos dentro da faixa adequada para
piso cerâmico vitrificado (< 0,3 %) (ITC, 2003). Isto é importante uma vez que
contribui para evitar trincas, fissuras e empenamentos nos corpos cerâmicos.
Já os valores de tensão de ruptura à flexão dos corpos cerâmicos secos estão
compreendidos na faixa de 0,22 – 0,29 MPa. Estes valores são inferiores aos
recomendados para fabricação de piso cerâmico vitrificado (> 1 MPa) (Dondi, 2003).
Isso ocorreu devido à baixa umidade dos corpos de prova, causada pela demora
para realização do teste de tensão de ruptura à flexão, por problemas técnicos no
aparelho. Verifica-se ainda uma leve tendência de diminuição da tensão de ruptura
com a incorporação do resíduo de rocha ornamental.
Resultados e Discussão______________________________________________47
Tabela 4.5 – Propriedades tecnológicas após secagem.
Massa Cerâmica MEB (g/cm
3
) RLs (%)
σ
s
(MPa)
MR 1,86 0,15 0,24
M10 1,87 0,17 0,29
M20 1,83 0,17 0,24
M30 1,85 0,17 0,24
M40 1,84 0,21 0,22
M47,5 1,85 0,20 0,29
MR M10 M20 M30 M40 M475
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
Massa Específica Bulk (g/cm
3
)
Massas Cerâmicas
Figura 4.11 – Massa específica “bulk” dos corpos cerâmicos após secagem.
Resultados e Discussão______________________________________________48
MR M10 M20 M30 M40 M475
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Massas Cerâmicas
Retração Linear de Secagem (%)
Figura 4.12 – Retração linear dos corpos cerâmicos após secagem.
MR M10 M20 M30 M40 M475
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
Tensão de Ruptura após secagem (MPa)
Massas Cerâmicas
Figura 4.13 – Tensão de ruptura à flexão dos corpos cerâmicos após secagem.
Resultados e Discussão______________________________________________49
4.4 – Propriedades Tecnológicas Após Processo de Sinterização
As seguintes propriedades físico-mecânicas dos corpos cerâmicos
sinterizados foram determinadas: Retração linear de queima (RL
q
), absorção de
água (AA), massa específica aparente (MEA), porosidade aparente (PA) e tensão de
ruptura à flexão (σ
q
). Estas propriedades são importantes para se acompanhar o
comportamento de densificação dos corpos cerâmicos. Nos ensaios citados acima
foram utilizados cinco corpos de prova de cada composição em cada temperatura de
sinterização e foi calculada a média e o desvio padrão.
Na Tabela 4.6 são apresentados os resultados obtidos para as propriedades
tecnológicas dos corpos cerâmicos após sinterização nas temperaturas entre 1190 –
1250
o
C, e com incorporação de resíduo de rocha ornamental entre 0 e 47,5 % em
peso. Pode-se notar que as propriedades físico-mecânicas dos corpos cerâmicos
são influenciadas tanto pela composição da massa, quanto pela temperatura de
sinterização. Isto pode ser melhor visualizado nos gráficos das Figuras 4.14 – 4.22.
Nas Figuras 4.14 – 4.19 são apresentados os diagramas de gresificação para
as massas cerâmicas preparadas no presente trabalho. Estes diagramas são
importantes para auxiliar na avaliação dos efeitos da temperatura de sinterização e
do resíduo de rocha ornamental nas diferentes massas cerâmicas estudadas.
Na Figura 4.14 se pode observar claramente o efeito significativo da
temperatura de sinterização sobre a retração linear e absorção de água dos corpos
cerâmicos da massa de referência (MR). A retração linear dos corpos cerâmicos
variou de 5.03 a 6,99 %. Estes valores são importantes uma vez que se encontram
dentro da faixa ótima de retração linear (Dondi, 2003) para fabricação de piso
cerâmico vitrificado de alta qualidade. O efeito da temperatura de sinterização foi o
de aumentar o grau de sinterização dos corpos cerâmicos. Os resultados também
mostram que a absorção de água, que está relacionada ao nível de porosidade
aberta dos corpos cerâmicos, é fortemente alterada com a temperatura de queima.
O efeito da temperatura de sinterização foi o de reduzir a porosidade aberta dos
corpos cerâmicos. Isto ocorreu devido à formação de grande quantidade de líquido,
que tende a permear e preencher a porosidade aberta das peças cerâmicas por
meio de forças de capilaridade. Após resfriamento, o líquido se transforma em vidro.
Na Figura 4.15 observa-se que a massa cerâmica M10 possui maior retração
de queima se comparada com a massa MR. Isto se deve a substituição de parte da
albita ser substituída por resíduo de rocha ornamental. O resíduo de rocha possui
Resultados e Discussão______________________________________________50
em sua composição química um alto teor de K
2
O (8,50 % em peso) atuando como
fundente. A utilização deste resíduo faz com que aumente a formação de fase
líquida que irá preencher progressivamente os poros abertos, e consequentemente,
irá ocorrer um aumento da densidade aumentando a retração linear de queima a
medida que se aumenta a temperatura de sinterização das peças.
Nas Figuras 4.16-4.19 são mostrados os diagramas de gresificação para as
massas cerâmicas M20, M30, M40 e M47,5. Pode-se observar que com aumento no
percentual de resíduo de rocha ornamental, a retração linear de queima é
aumentada significamente enquanto que a absorção de água diminui aproximando-
se de zero. Na temperatura de 1190 °C está ocorrendo um aumento na formação de
fase líquida, provocado pelo alto teor de K
2
O presente no resíduo utilizado como
fundente. Esse aumento da fase líquida irá preencher os poros abertos da peça. A
medida que a temperatura é aumentada, a viscosidade da fase líquida diminui,
facilitando sua propagação no interior da peça cerâmica. Entre 1230 a 1250 °C
foram obtidos os melhores valores de absorção de água 0,50 – 0,01 %, estando
dentro da faixa de pisos de alta qualidade como grês porcelanato. A retração linear
variou de 7,45 – 9,58 % que também está dentro da faixa aceitável para grês
porcelanato. Dessa forma, pode-se afirmar que, de acordo com as curvas de
gresificação, as massas cerâmicas elaboradas no presente trabalho apresentam boa
estabilidade dimensional.
Na Figura 4.20 é mostrada a influência do tipo de massa cerâmica e da
temperatura de sinterização sobre a massa específica aparente dos corpos
cerâmicos obtidos. Comparando-se as massas MR, M10, M20, e M30, observa-se
que a massa M30 apresentou maiores valores de massa específica aparente,
seguida de M20, M10 e MR em todas as temperaturas. Isto está relacionado com o
aumento da formação de fase líquida, devido o aumento da adição de resíduo
formar composições eutéticas. Já as massas M40 e M47,5 mantiveram o mesmo
valor de massa específica aparente (2,45 g/cm
3
) que a massa M30 a 1230 °C. Na
temperatura máxima de sinterização de 1250 °C as massas M20, M30, M40 e M47,5
tiveram uma ligeira baixa de massa específica aparente em relação a 1230 °C, em
conseqüência da baixa viscosidade da fase líquida em altas temperaturas promover
a formação de porosidade fechada.
Resultados e Discussão______________________________________________51
Tabela 4.6 – Propriedades físico-mecânicas das peças cerâmicas sinterizadas.
Amostras
Retração Linear de Queima (%)
1190 °C 1210 °C 1230 °C 1250 °C
MR 5,03 ± 0,16 5,70 ± 0,09 6,06 ± 0,06 6,99 ± 0,08
M10 5,76 ± 0,10 6,42 ± 0,10 7,48 ± 0,17 7,89 ± 0,20
M20 7,45 ± 0,16 8,34 ± 0,08 8,86 ± 0,26 9,01 ± 0,22
M30 7,86 ± 0,13 8,72 ± 0,11 9,06 ± 0,12 8,99 ± 0,11
M40 8,42 ± 0,16 9,22 ± 0,13 9,58 ± 0,24 8,90 ± 0,12
M47,5 8,65 ± 0,18 9,48 ± 0,15 9,58 ± 0,07 8,71 ± 0,15
Amostras
Absorção de Água (%)
1190 °C 1210 °C 1230 °C 1250 °C
MR 7,78 ± 0,53 6,47 ± 0,21 4,54 ± 0,17 3,39 ± 0,42
M10 6,59 ± 0,38 4,80 ± 0,39 2,46 ± 0,23 2,06 ± 0,25
M20 3,25 ± 0,30 1,51 ± 0,12 0,50 ± 0,22 0,13 ± 0,08
M30 2,73 ± 0,22 0,86 ± 0,15 0,19 ± 0,05 0,01 ± 0,01
M40 2,35 ± 0,36 0,60 ± 0,29 0,17 ± 0,06 0,01 ± 0,01
M47,5 1,58 ± 0,31 0,34 ± 0,09 0,07 ± 0,05 0,01 ± 0,01
Amostras
Massa Específica Aparente (g/cm
3
)
1190 °C 1210 °C 1230 °C 1250 °C
MR 2,15 ± 0,04 2,18 ± 0,03 2,24 ± 0,01 2,29 ± 0,04
M10 2,17 ± 0,01 2,23 ± 0,01 2,30 ± 0,07 2,36 ± 0,02
M20 2,29 ± 0,01 2,37 ± 0,01 2,42 ± 0,01 2,41 ± 0,01
M30 2,34 ± 0,02 2,42 ± 0,01 2,45 ± 0,01 2,43 ± 0,01
M40 2,36 ± 0,02 2,44 ± 0,01 2,45 ± 0,01 2,39 ± 0,01
M47,5 2,40 ± 0,02 2,45 ± 0,02 2,45 ± 0,01 2,37 ± 0,02
Amostras
Porosidade Aparente (%)
1190 °C 1210 °C 1230 °C 1250 °C
MR 14,66 ± 2,85 14,05 ± 0,39 10,16 ± 0,36 7,75 ± 0,86
M10 14,36 ± 0,74 11,05 ± 0,63 5,38 ± 0,61 4,88 ± 0,63
M20 7,20 ± 0,94 3,59 ± 0,28 1,23 ± 0,54 0,34 ± 0,19
M30 6,38 ± 0,48 2,09 ± 0,35 0,47 ± 0,12 0,03 ± 0,04
M40 5,59 ± 0,81 1,67 ± 0,50 0,42 ± 0,14 0,01 ± 0,03
M47,5 3,79 ± 0,71 0,84 ± 0,20 0,17 ± 0,12 0,03 ± 0,04
Amostras
Tensão de Ruptura à Flexão (MPa)
1190 °C 1210 °C 1230 °C 1250 °C
MR 31,82 ± 2,24 29,42 ± 1,15 38,40 ± 3,16 33,63 ± 3,90
M10 33,86 ± 4,98 38,16 ± 0,83 46,39 ± 4,58 37,90 ± 0,73
M20 39,15 ± 3,80 40,14 ± 3,72 50,71 ± 3,66 55,78 ± 8,97
M30 39,22 ± 5,11 47,12 ± 6,69 47,49 ± 3,95 60,51 ± 3,17
M40 48,40 ± 4,71 47,35 ± 4,10 66,82 ± 7,44 57,39 ± 5,18
M47,5 48,72 ± 3,25 53,58 ± 7,94 67,18 ± 2,58 53,85 ± 3,73
Resultados e Discussão______________________________________________52
Na Figura 4.21 pode ser observado o comportamento da porosidade aparente
em função da temperatura de sinterização e do tipo de massa cerâmica.
Comparando as massas cerâmicas MR, M10, M20, M30, M40 e M47,5 (com teores
crescentes de resíduo de rocha ornamental). Pode ser observado que à medida que
se aumenta o percentual de resíduo de rocha ornamental, a porosidade aparente
diminui. Isto ocorre para todas as temperaturas de sinterização e atinge valores
próximos à zero na temperatura de 1230 e 1250 °C. Nota-se que tanto a influência
do tipo de massa formulada, quanto à influência da temperatura de sinterização,
assemelham-se ao comportamento para a absorção de água. As duas propriedades
estão diretamente ligadas com a viscosidade da fase líquida. Se a fase líquida for
muito viscosa ela irá preencher os poros de forma lenta e não ocorre o
aprisionamento de gases, caso contrário irá ocorrer aprisionamento de gases
podendo causar expansão dos gases em altas temperaturas de sinterização,
aumentando a porosidade.
Na Figura 4.22 é mostrada a influência do tipo de massa e da temperatura de
sinterização sobre a tensão de ruptura à flexão dos corpos cerâmicos obtidos. Pode
ser observado que os valores desta importante propriedade aumentaram à medida
que foi aumentado o percentual de resíduo incorporado à massa cerâmica de
referência MR (variando de 31,82 a 48,72 MPa). Com o aumento da temperatura de
sinterização para 1210 °C, os valores de tensão de ruptura à flexão aumentaram
ainda mais (variando de 29,52 a 53,58 MPa), devido a maior formação de fase
líquida que resulta numa maior densificação dos corpos cerâmicos. Nas
temperaturas de 1230 e 1250 °C ocorreram oscilações nos valores de tensão de
ruptura à flexão, devido o resíduo de rocha ornamental ser rico em sílica livre e,
também, por se tratar de um ciclo de queima rápido (< 60 min). Isto faz com que as
partículas de quartzo remanescentes se tornassem concentradoras de tensões,
resultando na diminuição da resistência mecânica. Apesar destas variações, todas
as massas cerâmicas obtiveram resultados satisfatórios sendo classificadas quanto
a esta propriedade segundo a norma NBR 13818 como grês porcelanato, grês ou
semi-grês, dependendo da temperatura de queima e teor de resíduo adicionado.
Resultados e Discussão______________________________________________53
1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260
2
3
4
5
6
7
8
9
2
3
4
5
6
7
8
9
Absorção de Água (%)
Retração Linear (%)
Temperatura (°C)
Retração Linear
Absorção de Água
Figura 4.14 – Diagrama de gresificação da massa cerâmica MR.
1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Retração Linear (%)
Temperatura (°C)
Absorção de Água (%)
Retração Linear
Absorção de Água
Figura 4.15 – Diagrama de gresificação da massa cerâmica M10.
Resultados e Discussão______________________________________________54
1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Absorção de Água (%)
Retração Linear (%)
Temperatura (°C)
Retração Linear
Absorção de Água
Figura 4.16 – Diagrama de gresificação da massa cerâmica M20.
1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Absorção de Água (%)
Retração Linear (%)
Temperatura (°C)
Retração Linear
Absorção de Água
Figura 4.17 – Diagrama de gresificação da massa cerâmica M30.
Resultados e Discussão______________________________________________55
1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Absorção de Água (%)
Retração Linear (%)
Temperatura (°C)
Retração Linear
Absorção Água
Figura 4.18 – Diagrama de gresificação da massa cerâmica M40.
1180 1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Absorção de Água (%)
Retração Linear (%)
Temperatura (°C)
Retração Linear
Absorção de Água
Figura 4.19 – Diagrama de gresificação da massa cerâmica M47,5.
Resultados e Discussão______________________________________________56
1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250
2,10
2,15
2,20
2,25
2,30
2,35
2,40
2,45
2,50
Massa Específica Aparente (g/cm
3
)
Temperatura (°C)
MR
M10
M20
M30
M40
M475
Figura 4.20 – Massa específica aparente em função da adição de resíduo e
temperatura de sinterização.
1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Porosidade Aparente (%)
Temperatura (°C)
MR
M10
M20
M30
M40
M475
Figura 4.21 - Porosidade aparente em função da adição de resíduo e
temperatura de sinterização.
Resultados e Discussão______________________________________________57
1190 1200 1210 1220 1230 1240 1250 1260
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
Tensão de Ruptura à Flexão (MPa)
Temperatura (°C)
MR
M10
M20
M30
M40
M475
Figura 4.22 – Tensão de ruptura à flexão em função da adição de resíduo e
temperatura de sinterização.
Resultados e Discussão______________________________________________58
4.5 – Análise Visual das Tonalidades dos Corpos Cerâmicos
No presente trabalho foi estudado a viabilidade da substituição do feldspato
sódico (albita) por resíduo produzido no corte de rocha ornamental em massa
cerâmica para piso cerâmico vitrificado. Uma característica importante dos corpos
cerâmicos (biscoitos) é a cor após processo de sinterização. Isto é particularmente
importante pelo fato de que geralmente os corpos cerâmicos são submetidos a
processo de esmaltação. Neste trabalho foi usado um resíduo proveniente do corte
de rochas ornamentais da região Noroeste Fluminense (Santo Antônio de Pádua-
RJ). O resíduo foi coletado na empresa fornecedora na forma natura, ou seja, na
forma de uma lama. Após processo de secagem, o resíduo foi transformado num pó
fino de cor cinza.
Na Figura 4.23 são apresentados os padrões de tonalidades das cores dos
corpos cerâmicos após processo de secagem em 110
o
C, para todas as massas
cerâmicas estudadas. Nesta figura é observado que a massa cerâmica de referência
(MR) isenta de resíduo apresenta uma tonalidade clara. Trata-se de uma massa
cerâmica para piso vitrificado tipicamente de queima clara. Pode-se observar
também que a substituição da albita pelo resíduo de rocha ornamental tende a
alterar a tonalidade dos corpos cerâmicos. Isto é particularmente mais acentuado a
partir da massa cerâmica M30. Verifica-se o escurecimento da tonalidade com o
incremento do resíduo. Isto se deve a substituição da albita que é branca pelo
resíduo que é cinza.
Figura 4.23 – Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos após secagem.
Resultados e Discussão______________________________________________59
Na Figura 4.24 são apresentados os padrões de tonalidades das cores dos
corpos cerâmicos após processo de sinterização em 1250
o
C, para todas as massas
cerâmicas estudadas. Nota-se claramente o efeito da adição do resíduo na
tonalidade dos corpos cerâmicos. Quanto mais resíduo é adicionado, maior é o
escurecimento dos corpos cerâmicos. Isto se deve a composição química do
resíduo. De acordo com a Tabela 4.1, o resíduo de rocha ornamental contém mais
óxido de ferro e óxido de cálcio do que a albita. A presença do óxido de ferro
certamente influenciou a tonalidade dos corpos cerâmicos. Por outro lado, o óxido
de cálcio que é um material altamente reativo em composições de piso vitrificado,
tende a acentuar o efeito cromóforo do óxido de ferro.
Figura 4.24 - Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos sinterizados em
1250 ºC incorporados com resíduo de rocha ornamental.
Na Figura 4.25 são apresentados os padrões de tonalidades das cores dos
corpos cerâmicos após processo de sinterização entre 1190 – 1250 °C para massa
cerâmica de referência. Pode-se observar que com a mudança na temperatura
máxima de queima praticamente não há mudanças nas tonalidades das peças
cerâmicas. Isto se deve ao fato de que as matérias-primas utilizadas possuírem
baixo teor de óxido de ferro, resultando numa queima na cor clara.
Resultados e Discussão______________________________________________60
Figura 4.25 - Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos de MR sinterizados
entre 1190 - 1250 °C.
Figura 4.26 - Tonalidades das cores dos corpos cerâmicos de M47,5
sinterizados entre 1190 - 1250 °C.
Resultados e Discussão______________________________________________61
Na Figura 4.26 são apresentados os padrões de tonalidades das cores dos
corpos cerâmicos após processo de sinterização entre 1190 - 1250 °C, para a
massa cerâmica M47,5 (substituição total da albita por resíduo de rocha
ornamental). Pode-se observar que a substituição da albita por resíduo de rocha
ornamental trouxe pequenas mudanças nas tonalidades das peças cerâmicas com a
variação da temperatura de queima. Verifica-se uma tendência de maior
escurecimento dos corpos cerâmicos. Isto provavelmente deve estar relacionado à
presença de óxido de ferro no resíduo de rocha ornamental.
4.6 - Piso cerâmico vitrificado incorporado com resíduo de rocha ornamental
Com base nos resultados apresentados anteriormente, pode-se avaliar a
viabilidade do uso das massas cerâmicas estudadas para fabricação de piso
cerâmico vitrificado. Neste contexto serão usadas duas propriedades normalmente
utilizadas em normas técnicas para classificação de pisos cerâmicos: absorção de
água (AA) e tensão de ruptura á flexão (σ). Ainda, será usada a retração linear após
sinterização, que embora não seja uma propriedade usada em normas técnicas para
classificação de pisos cerâmicos, é uma propriedade importante relacionada à
estabilidade dimensional dos corpos cerâmicos.
Os revestimentos cerâmicos vitrificados para pisos fabricados por prensagem
de acordo com a norma NBR 13818 (ABNT, 1997) podem ser classificados como:
Grês Porcelanato – grupo BIa (AA ≤ 0,5 %; σ ≥ 35 MPa); Grês - grupo BIb (0,5 % ≤
AA ≤ 3,0 %; σ ≥ 27 MPa); Semi-Grês – grupo BIIa (3,0% ≤ AA ≤ 6,0 %; σ ≥ 27 MPa);
e Semi-Poroso grupo BIIb (6,0 % ≤ AA ≤ 10,0 %; σ ≥ 22 MPa). Já a retração linear
dos corpos cerâmicos deve preferencialmente estar compreendida entre 5 – 9 %
(Dondi, 2003).
Na Tabela 4.7 são apresentados os possíveis tipos de pisos vitrificados em
termos da composição da massa cerâmica e da temperatura de sinterização.
Ressalta-se que de um modo geral todos os corpos cerâmicos sinterizados
apresentaram boa estabilidade dimensional com valores de retração linear dentro da
faixa recomendada para pisos vitrificados.
Resultados e Discussão______________________________________________62
Tabela 4.7 – Tipos de pisos cerâmicos obtidos para as massas cerâmicas
preparadas.
Massa Cerâmica 1190 °C 1210 °C 1230 °C 1250 °C
MR BIIb BIIb BIIa BIb
M10 BIIb BIIa BIb BIb
M20 BIIa BIb BIa BIa
M30 BIb BIb BIa BIa
M40 BIb BIb BIa BIa
M47,5 BIb BIa BIa BIa
Verifica-se que a massa cerâmica de referência (MR) atinge as seguintes
especificações de pisos em função da temperatura de sinterização: BIIb (1190 –
1210
o
C), BIIa (1230
o
C) e BIb (1250
o
C). Nota-se claramente o efeito da adição do
resíduo de rocha ornamental sobre o tipo de piso cerâmico. À medida que o resíduo
de rocha ornamental substitui a albita na formulação da massa cerâmica, são
obtidos pisos de maior qualidade em temperaturas mais baixas. Na massa cerâmica
M10 é possível obter piso BIb – grês numa temperatura mais baixa (1230
o
C) em
relação a massa de referência MR. Nas massas cerâmicas M20, M30 e M40 são
alcançadas as especificações de grês porcelanato – BIa entre 1230 – 1250
o
C. A
massa M47,5 foi a que obteve melhor resultado. Comparando com as demais
massas pode-se verificar que foi possível obter piso BIa – grês porcelanato a 1210
°C, o que só era possível a partir de 1230 °C. A diminuição da temperatura máxima
de sinterização das peças vitrificadas traz uma importante economia para a
indústria, pois um dos maiores custos do produto final acabado está relacionado ao
gasto de energia elétrica durante o processo de sinterização dos pisos vitrificados.
Conclusões________________________________________________________63
CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES
Dos resultados obtidos nos diversos experimentos realizados neste trabalho,
as seguintes conclusões podem ser destacadas:
O resíduo de rocha ornamental proveniente do município de Santo Antônio de
Pádua – RJ usado neste trabalho se mostrou efetivo na substituição parcial ou total
de feldspato sódico (albita) na formulação de massas cerâmicas para fabricação de
piso cerâmico vitrificado. O resíduo de rocha ornamental é rico em K
2
O indicando se
tratar de um resíduo de rocha granítica.
As massas cerâmicas preparadas pelo processo via seca apresentaram bom
grau de cominuição com a maioria das partículas primárias com tamanho inferior a
63 µm, favorecendo a reatividade entre as partículas. A adição do resíduo de rocha
ornamental diminuiu a plasticidade das massas cerâmicas (IP = 15,50 – 14,0 %).
Além disso, as massas cerâmicas granuladas possuem uma boa escoabilidade (IH
→ 1), onde a maioria dos grânulos apresentarem tamanho de grânulo entre 105 –
250 µm.
As peças cerâmicas que foram formuladas com substituição parcial ou total
de albita por resíduo de rocha ornamental (massas M10, M20, M30, M40 e M47,5)
sinterizaram melhor que as peças cerâmica formuladas sem a incorporação de
resíduo de rocha ornamental (massa MR).
O resíduo de rocha ornamental apresentou efeito significativo na densificação
e propriedades físico-mecânicas das peças cerâmicas sinterizadas. O aumento
progressivo da substituição da albita pelo resíduo de rocha ornamental na
composição da massa cerâmica de referência (amostra MR, isenta de resíduo),
resultou no aumento da retração linear de queima e massa específica aparente com
concomitante diminuição da absorção de água. Isto indica que o resíduo de rocha
ornamental usado neste trabalho pode ser considerado um excelente fundente. A
resistência mecânica das peças cerâmicas seguiu o comportamento das demais
propriedades e aumentou com a adição do resíduo.
Conclusões________________________________________________________64
Os resultados mostraram que a adição do resíduo de rocha ornamental
modifica a classe do tipo de piso cerâmico vitrificado: i) a massa cerâmica de
referência (MR) atinge as seguintes especificações de pisos em função da
temperatura de sinterização: BIIb (1190 – 1210
o
C), BIIa (1230
o
C) e BIb (1250
o
C);
ii) a amostra M10 possibilita a obtenção de piso BIb – grês numa temperatura mais
baixa (1230
o
C) em relação a massa de referência MR; iii) Nas massas cerâmicas
M20, M30 e M40 são alcançadas as especificações de grês porcelanato – BIa entre
1230 – 1250
o
C; e iv) A massa cerâmica M47,5 possibilita a obtenção de grês
porcelanato numa temperatura de sinterização ainda mais baixa (1210
o
C).
A progressiva incorporação de resíduo de rocha ornamental na composição
das massas cerâmicas fez com que a tonalidade da cor das peças sinterizadas
muda-se de branca para diferentes tonalidades da cor cinza, tornando-as mais
escuras de acordo com o percentual de resíduo incorporado.
Por último, a substituição do fundente natural (albita) por resíduo de rocha
ornamental em massa cerâmica para piso vitrificado, além de melhorar a qualidade
do piso cerâmico, pode ser uma excelente alternativa para resolver o problema
ambiental relacionado a este abundante resíduo.
Sugestões para Trabalhos Futuros______________________________________65
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Para continuidade deste trabalho, algumas sugestões são apresentadas a
seguir:
Caracterização mineralógica, química e física do resíduo de rocha ornamental
no sentido de identificar a sua composição mineralógica.
Caracterização estrutural das amostras por microscopia ótica.
Tentar separar o óxido de ferro da composição do resíduo de rocha
ornamental por purificação através de ímãs.
Verificar qual das duas matérias-primas é mais fundente: o feldspato sódico
(albita) ou o resíduo de rocha ornamental. Produzir corpos de prova somente com
albita e corpos de prova somente com resíduo de rocha ornamental, sinterizar e
comparar as propriedades após sinterização.
Determinar a porosidade fechada dos corpos de prova. Avaliar a influência da
granulometria e da viscosidade.
Análise microestrutural e de fases das peças cerâmicas sinterizadas através
de técnicas de microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X, no sentido
de identificar as fases formadas durante o processo de queima.
Análise ambiental em termos de ensaios químicos (lixiviação e solubilização)
das peças cerâmicas, além da determinação da emissão gasosa durante o processo
de queima.
Referências Bibliográficas_____________________________________________66
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Abadir, M. F., Sallam, E. H., Bakr, I. M. (2002) Preparation of Porcelain Tiles from
Egyptian Raw Materials. Ceramics International 28: 303-310.
ABNT, NBR 7181-84 Solo: Análise Granulométrica (1984).
Albaro, J. L. A., Fuentea, A. B., Navarro, J. E. E., Medall, F. N. (1987) Bol.
Sociedade Espanhola de Cerâmica e Vidro. (26), 31-37.
Albaro, J.L.A. (2000 a) A Operação de Prensagem: Considerações Técnicas e sua
Aplicação Industrial. Parte I: O Preenchimento das Cavidades do Molde. Cerâmica
Industrial 5 (5) Setembro/Outubro: 23-28.
Albaro, J.L.A. (2001 b) A Operação de Prensagem: Considerações Técnicas e sua
Aplicação Industrial. Parte III: Variáveis do Processo de Compactação. Cerâmica
Industrial 6, (1) Janeiro/Fevereiro: 15-23.
Albaro, J.L.A. (2001 c) A Operação de Prensagem: Considerações Técnicas e sua
Aplicação Industrial. Parte IV: Extração da Peça e Resistência Mecânica a Verde.
Cerâmica Industrial 6 (2) Março/Abril: 46-50.
Albaro, J.L.A. (2001 d) A Operação de Prensagem: Considerações Técnicas e sua
Aplicação Industrial. Parte V: Descrição da Etapa de Prensagem. Cerâmica
Industrial 6 (3) Maio/Junho: 26-32.
Anuário Brasileiro de Cerâmica (2007). ABC – Associação Brasileira de Cerâmica:
4-135.
Arantes, F. J. S., Galesi, D. F., Quinteiro, E., Boshi, A. O. (2001) O manchamento
e a Porosidade Fechada de Grês Porcelanato. Cerâmica Industrial 6 (3) Maio/Junho:
18-25.
Barba, A., Fellu, C., Garcia, J. et al. (2002) Matérias Primas para la Fabricación
Referências Bibliográficas_____________________________________________67
Soportes de Baldosas Cerâmicas. 2° Ed, Castellón-Espanha, Instituto de Tecnología
Cerâmica – AICE, 292p.
Berto, A. M. (2000) Adequação das Propriedades de Tintas e Esmaltes ao Sistemas
de Aplicação e Técnicas Decorativas. Cerâmica Industrial 5 (5) Setembro/Outubro:
11-18.
Borba, C.D.G., Oliveira, A.P.N., Neto, J.B.R., Echude, E.C.F., Alarcón, O.E.
(1996). Estudo de Matérias-Primas Fundentes. Cerâmica Industrial 1, 1: 34-39.
Chatterjee, A., Chitwadgi, S., Kulkarni, M., Kaviraji, A. K. (2001) Efeito da Razão
entre Feldspatos Sódico e Potássico no Desenvolvimento de Fases e Microestrutura
de Porcelanatos Queimados. Cerâmica Industrial 6, 5: 23-26.
Dana, J. D., Hurlbut, J. D. (1978) Manual de Mineralogia, Ed. Livros Técnicos e
Científicos S. A., RJ, Brasil 673p.
Dondi, M. (2003) Technological characterization of clay materials: experimental
methods and data interpretation. International Ceramics Journal, October: 55 – 59.
Dondi, M., Raimondo, M., Zanelli, C., Tenório Cavalcante, P. M., (2003) Sintering
Mechanism of Porcelain Stoneware Tiles. Sintering 2003 – An International
Coference on the Science, Tecnology e Applications of Sintering Pennsyllvania,
EUA;
Esposito, L., Salem, A., Tucci, A., Gualtieri, A., Jazayeri, S. H. (2005) The Use of
Nepheline-Syenite in a Body Mix for Porcelain Stoneware Tiles. Ceramics
International: 31:233-240.
Gardolinski, J. E., Filho, H. P. M., Whypych. F. (2003) Comportamento Térmico da
Caulinita Hidratada. Química Nova, Vol 26, 1:30-35.
Heck, C. (1996) Grês Porcelanato. Cerâmica Industrial 01 (04/05) Agosto/Dezembro:
21-24.
Referências Bibliográficas_____________________________________________68
Hutchings, I. M., Xu, Y., Sánchez, E., Itañez, M. J., Quereda, M. F. (2005)
Porcelain Tile Microstructre: Implications Polishability. Journal of the European
Ceramic Society. Article In Press.
ITC – Instituto de Tecnologia Cerâmica (2003) Curso de Fabricación de Baldosas
Cerâmicas por Monocción. Rio Claro-SP, Brasil.
JCPDS – Joint Cometee of Powder Difraction Standards (2000) – International
Centre for Difraction Data, Pensylvania, U.S.A.
Kumar, S., Singh, K. K., Ramachandran, P. (2001) Effect of Fly Ash Additions on
the Mechanical and Other Properties of Porcelainised Stoneware Tiles. Journal of
Materials Science 36: 5917-5922.
Lolli, L., Nassetti, G., Marino, L. F. B. (2000) A Preparação a Seco das Massas
Cerâmicas. Cerâmica Industrial 5 (2) Março/Abril: 23-27.
Luz, A. P., Ribeiro, S. (2006) Comportamento de Queima de Uma Massa Cerâmica
Contendo Pó de Vidro Como Fundente Visando a Obtenção de Grês Porcelanato. 48
Congresso Brasileiro de Cerâmica. Anais de 48 Congresso Brasileiro de Cerâmica.
Curitiba-Pa, Brasil.
Manhães, J. P. V. T., Holanda, J. N. F. (2008) caracterização e classificação de
resíduo sódico de pó de rocha granítica gerado na indústria de rochas ornamentais.
Química Nova, 2008. No Prelo.
Mothé Filho, H. F., Polivanov, H., Mothé, C. G. (2005) Reciclagem de Resíduos
Sólidos de Rochas ornamentais. Anuário do Instituto de Geociências – UERJ: Vol
28-2/2005 p. 139-151.
Motta, J. F. M., Cabral Jr, M., Tanno, L. C. (1998) Panorama das Matérias-Primas
Utilizadas na Indústria de Revestimentos Cerâmicos: Desafios ao Setor Produtivo.
Cerâmica Industrial 3, (04/06) Julho/Dezembro: 30-38.
Referências Bibliográficas_____________________________________________69
Motta, J. F. M, Cabral Jr, M., Tanno, L. C., Zanardo, A. (2002) As Matérias-Primas
Cerâmicas. Parte II: Os Minerais Industriais e as Massas da Cerâmica Tradicional.
Cerâmica Industrial 7 (1) Janeiro/Fevereiro: 33-40.
Motta, J. F. M, Cabral Jr, M., Tanno, L. C., Zanardo, A., Cuchienrato, G. (2004)
As Matérias-Primas Plásticas para a Cerâmica Tradicional: Argilas e Caulins.
Cerâmica Industrial 9, (2) Março/Abril: 33-46.
Nassetti, G., Timellini, G. (1992) Granulation of Powders for Whitebody Ceramic
Tiles. Ceramic Engineered Science Procedings 12:328-342.
Nassetti, G., Palmonari, C. (1997) Moagem Fina à Seco e Granulação vs.Moagem
à Úmido e Atomização na Preparação de Massas de Base Vermelha para
Monoqueima Rápida de Pisos Vidrados. Cerâmica Industrial 2 (56)
Setembro/Dezembro: 11-14.
Norton, F. H. (1973) Introdução à Tecnologia Cerâmica. Editora Edgard Blucher
LTDA. São Paulo, 325p.
Oliveira, A. P. N., (1998) Grês Porcelanato: Aspectos Mercadológicos e
tecnológicos. Cerâmica Industrial 3 (3) Maio/Junho: 34-41.
Pinheiro B. C. A. (2008) Inertização do Resíduo Borra de Petróleo Encapsulada em
Massas Cerâmicas para Grês Porcelanato. Doutorando em Engenharia e Ciência
dos Materiais. CCT/UENF. Campos dos Goytacazes – RJ, Brasil.
Riella, H. G., Franjndlich, E. U. de C., Durazzo, M. (2002) Caracterização e
Utilização de Fundentes em Massas Cerâmicas. Cerâmica Industrial 7 (3)
Maio/Junho: 33-36.
Rodriguez, A. M., Piamaro, S. A., Berg, E. A., Jazayeri, S. H. (2004) Propriedades
de Matérias-Primas Seleccionadas para Produção de Grês Porcelanato. Cerâmica
Industrial 9 (1) Janeiro/Fevereiro: 33-38.
Referências Bibliográficas_____________________________________________70
Romero, M., Martin-Márquez, J. Rincón, J. M. (2005) Mulita Formation Kinetic from
a Porcelain Stoneware Body for Tiles Prodution, Journal of the European Ceramic
Society. Article in Press.
Sanchez, E., Garcia, J., Ginés F., Negre F. (1996) Aspectos a Serem Melhorados
nas Características e Homogeneidade de Argilas Vermelhas Empregadas na
Fabricação de Placas Cerâmicas. Cerâmica Industrial 01 (03) Julho/Agosto: 13-22.
Sanchez, E. (2003) Considerações Técnicas Sobre Produtos de Revestimento
Porcelânico e Seus Processos de Manufatura. Parte I. Cerâmica Industrial 8 (2)
Março/Abril: 7-16.
Sanchez, E., Orts, M. J., Garcia-Tem, J., Cantavella, V. (2001) Efeito da
Composição de Matérias-Primas Empregadas na Fabricação de Grês Porcelanato
Sobre as Fases Formadas Durante a Queima e as Propriedades de Produto Final.
Cerâmica Industrial 6 (5) Setembro/Outubro:15-22.
Sanchez, E. (2003) Considerações Técnicas Sobre Produtos de Revestimento
Porcelânico e Seus Processos de Manufatura. Parte II. Cerâmica Industrial 8 (3)
Maio/Junho: 17-26.
Santos, P. S (1989). Ciências e Tecnologia das Argilas. 2ª edição, São Paulo,
Edgard Blücher. V. 01, 408 p.
Sampaio, V. G., Pinheiro, B. C. A., Holanda, J. N. F. (2007). Granulação a seco de
uma massa cerâmica para grês porcelanato. Cerâmica 53 (2007) 295-299.
Schneider, S J. (1991). Engineered Materials Handbook- Ceramics and Glass. USA,
ASM Internacional, V.04, 1214 p.
Segadães, A. M., Carvalho, M. A., Acchar, W. (2005) Using Marble and Granite
Rejects to Enhance the Porcessing of Clay Products. Applied Clay Science 30 (2005)
42-52.
Referências Bibliográficas_____________________________________________71
Silva, S. P. (2001) Balanço Mineral Brasileiro.
Vari, A (2004) Raw materials preparation and forming of ceramic tiles, Editore SALA,
Modena, Italy.
Voitille, G. F. N (2005) Aplicações do Porcelanato. Universidade Federal do Paraná.
http://burle.arquit.ufpr.br/~alschmid/porcelanato.doc
Zanelli, C., Dondi, M., Raimondo, M., Beccaluva, L., Vaccaro, C. (2003) Phase
Transformations fueing Líquid Phase Sintering of Porcelain Stoneware Tiles a
Petrological Approach. Sintering 2003 – An International Conference on the Science,
Thecnology e Applications of Sintering Pennsylvania, EUA;
Zauberas, R. T., Riella, H. G. (2001) Defeitos de Queima causados pelo Quartzo.
Cerâmica Industrial 6, 2: 40-45.
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