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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
ENGENHARIA MECÂNICA
JOSÉ EDUARDO VILAR CUNHA
OBTENÇÃO DE PLACAS CERÂMICAS A PARTIR DE
FORMULAÇÕES DE MASSAS TRIAXIAIS DE RESÍDUOS
DE CAULIM, CHAMOTE DE TELHA E CINZA VEGETAL
NATAL – RN
2009
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JOSÉ EDUARDO VILAR CUNHA
OBTENÇÃO DE PLACAS CERÂMICO A PARTIR DE
FORMULAÇÕES DE MASSAS TRIAXIAIS DE RESÍDUOS
DE CAULIM, CHAMOTE DE TELHA E CINZA VEGETAL
Tese apresenta ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Mecânica pela
Universidade Federal do Rio Grande do
Norte para obtenção do título de Doutor
em Engenharia Mecânica
Prof. Dr. Eng. Rubens Maribondo do Nascimento
Orientador
Prof. Ph.D. Antonio Eduardo Martinelli
Co-Orientador:
NATAL – RN
2009
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JOSÉ EDUARDO VILAR CUNHA
OBTENÇÃO DE PLACAS CERÂMICAS A PARTIR DE
FORMULAÇÕES DE MASSAS TRIAXIAIS DE RESÍDUOS
DE CAULIM, CHAMOTE DE TELHA E CINZA VEGETAL
Esta tese foi julgada adequada para a obtenção do título de
DOUTOR EM ENGENHARIA MECÂNICA
Tecnologia de Materiais
sendo aprovada em sua forma final
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________
Rubens Maribondo do Nascimento – Orientador
____________________________________________
Antonio Eduardo Martinelli – UFRN
____________________________________________
Marcus Antonio de Freitas Melo – UFRN
____________________________________________
Orestes Estevan Alarcon – UFSC
____________________________________________
Luiz Renato de Araújo Pontes – UFPB
Dedico esta obra aos meus pais,
Joaquim Luz Cunha (in memorian)
Maria Vilar Cunha (in memorian)
meus filhos,
Eduardo Gurgel Cunha
Felipe Gurgel Cunha
e minha neta,
Amanda Arruda Cunha
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Rubens Maribondo do Nascimento, meu orientador acadêmico,
pelo estímulo, ensinamentos e contribuição para desenvolvimento do doutorado.
Ao Prof. Ph.D. Antonio Eduardo Martinelli, meu co-orientador acadêmico, pelo
acompanhamento, atenção, ensinamentos e apoio durante a confecção deste
trabalho.
Ao Prof. Dr. Carlos Alberto Paskocimas, pela orientação durante o percurso
do trabalho.
Aos meus colegas do Laboratório de Engenharia de Materiais e demais
laboratórios da UFRN, pela cooperação e companheirismo demonstrados,
principalmente Felipe, José Carlos, Hudson, Jaqueligia, Graziele, Kim, Jorge em
especial Laurenia e Rosane.
A equipe do Laboratório do CT-Gás e Maxymme pela cooperação.
A Ricardo Suassuna pela convivência e amizade, sugestões e contribuições
durante o desenvolvimento deste trabalho.
Aos secretários do PPGEM, Wskley e Marisa pela presteza das informações.
Aos professores da UFRN, especialmente aos dos Programas de Pós-
Graduação em Engenharia Mecânica, PPGEM e Ciência e Engenharia de Materiais,
PPgCEM pelas contribuições e ensinamentos.
Ao programa de pós-graduação em Engenharia de Mecânica, PPGEM da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte pelas condições oferecidas durante o
Doutorado.
“A mente que se abre a
uma nova idéia jamais
voltará ao seu tamanho
original”
Albert Einstein
RESUMO
A produção de cerâmica vermelha é uma atividade industrial que provoca um
intenso impacto ambiental. A confecção de seus produtos aumenta sobremaneira a
demanda por recursos naturais, principalmente com a extração da matéria prima,
argila. O material cerâmico produzido gera resíduo, como o chamote e a cinza
vegetal. O resíduo proveniente do beneficiamento do caulim que é depositado de
forma inadequada degrada o meio ambiente e contamina os mananciais da água e
do solo, constituindo dessa maneira, desastres ecológicos. O principal objetivo deste
trabalho é desenvolver formulação de um produto cerâmico constituído
exclusivamente de resíduos sólidos industriais, oriundos de telhas cerâmicas,
(chamote), resíduo de caulim e cinza vegetal. Presume-se que este produto
confeccionado em laboratório possa ser aproveitado em revestimentos de parede e
piso. Pretende-se assim viabilizar a substituição das matérias-primas da composição
original de uma massa cerâmica, por resíduos, mantendo-se o processo de
produção igual ao convencionalmente utilizado, a fim de que as propriedades do
produto sejam reproduzidas. No presente trabalho caracteriza-se os resíduos quanto
a sua composição química, análise de tamanho de partícula, difração de raios X e
comportamento térmico. Diversas formulações foram estudadas. A massa de
resíduos foi preparada pelo processo via seca com corpos de provas prensados a 25
MPa, posteriormente queimados em forno mufla a 850, 950, 1050 e 1150 ºC. Os
resultados obtidos evidenciaram tecnicamente que é possível se produzir placas
cerâmicas porosos exclusivamente com resíduos. Verificou-se que as formulações
das massas desempenham um papel fundamental nas propriedades do produto
final, assim como as temperaturas de sinterização e taxas de aquecimento. No RN
os resíduos de caulim são estimados em 15000 t/mês, a cinza com
aproximadamente 3000 t/mês e o chamote com
10 milhões peças/mês danificadas.
A presença de carbonatos de cálcio e magnésio em 1050 ºC resulta em uma
adequada porosidade e resistência mecânica. A formulação M3JE, composta de
69% de resíduo de caulim, 7,7% de chamote e 23,3 % de cinza, se tornou adequado
aos materiais porosos, com a resistência mecânica e absorção dentro do patamar
das normas nacionais e internacionais.
Palavras-chave: Resíduo de caulim. Rejeito de telha (Chamote). Cinza vegetal.
Cerâmica vermelha.
ABSTRACT
The production of red ceramic is an industrial activity that causes an intense impact.
The manufacture of its products considerably increases the demand for natural
resources, mainly with the extraction of raw material. The ceramic material produced
generates waste, such as ash firewood and chamote. The residue from the
beneficiation of kaolin is deposited in a poor, degrades the environment and
contaminate water sources and soil, constituting in this manner, ecological disasters.
The main objective of this work is to develop the formulation of a ceramic product
consisting solely of industrial solid wastes, from ceramic tiles, (chamote) residue of
kaolin and ash firewood. It is assumed that this product made in the laboratory can
be used in coatings, wall and floor. The aim is to facilitate the replacement of the raw
material of original composition of a ceramic body, for waste, while the process of
production equal to the conventionally used, so that the properties of the product are
reproduced. This work is characterized waste as its chemical composition, analysis of
particle size, X-ray diffraction and thermal behavior. Several formulations were
studied. The mass of waste was prepared by dry process, pressed to 25 MPa, and
then burned in muffle type oven to 850, 950, 1050 and 1150 °C. The results showed
that it is technically possible to produce porous tiles only with waste. It was found that
the formulations of bodies play a key role in the properties of the final product, as well
as the sintering temperature and heating rates. RN in the waste of kaolin is estimated
at 15,000 t/month, about 3,000 gray t/month and chamote with 10 million
pieces/month damaged. The presence of carbonates of calcium and magnesium at
1050 ° C results in an appropriate porosity and mechanical strength. The formulation
M3JE, composed of 69% waste of kaolin, 7.7% and 23.3% of chamote of gray,
became suitable for porous materials with the strength and absorption within the level
of national and international standards.
Key words: Residue of kaolin. Waste of tile (chamote). Wood ash. Red ceramic.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FOTOGRAFIAS
1 – Indústria de beneficiamento de caulim ........................................................... 23
2 – Tanque de decantação e sedimentação ........................................................ 24
3 – Secagem em fornos à lenha........................................................................... 25
4 – Resíduos descartados na natureza................................................................ 30
5 – Pilhas de resíduos de caulim.......................................................................... 31
6 – Indústria Cerâmica Ouro Branco no Rio Grande do Norte ............................. 33
7 – Estocagem de material................................................................................... 34
8 – Mistura da argila com água ............................................................................ 35
9 – Esteira levando o material para a extrusora ................................................... 36
10 – Após passar pela extrusora, corte do tijolo................................................... 36
11 – Estufas de secagem..................................................................................... 37
12 – Queima dos tijolos cerâmicos....................................................................... 38
13 – Esfriamento .................................................................................................. 38
14 – Resíduo de tijolo........................................................................................... 39
15 – Resíduo de telha, chamote........................................................................... 41
16 – Lenha usada em fornos cerâmicos .............................................................. 43
17 – Amostra sinterizada, M3JE 5 ºC/min ............................................................ 84
18 – Amostra sinterizada, M15JE 5 ºC/min .......................................................... 84
19 – Amostra sinterizada, M7JE 5ºC/min ............................................................. 85
20 – Amostra sinterizada, M8JE 5 ºC/min ............................................................ 86
21 – Amostra sinterizada, M12JE 5 ºC/min .......................................................... 87
22 – Deformação piroplásticada da massa a 1150 ºC M7JE........................................... 99
FLUXOGRAMAS
1 – Esquema dos processos realizados na indústria de beneficiamento de
caulim do município de Equador-RN.............................................................. 23
2 – Produção cerâmica ........................................................................................ 34
3 – Fluxograma da metodologia experimental...................................................... 57
GRÁFICOS
1 – Triaxial de resíduos ....................................................................................... 17
2 – Diagrama dos principais usos do caulim ........................................................ 28
3 – Representação da medida laboratorial da deformação piroplástica............... 46
4 – Delineamento simplex aumentado mostrando a região de composições
analisadas dentro do diagrama triaxial........................................................... 48
5 – Representação das faixas de composição mineralógica de materiais
cerâmicos triaxiais ......................................................................................... 50
6 – Diagrama triaxial das formulações MC, MD, ME, MG .................................... 54
7 – Diagrama triaxial ilustrando a formulação ME4.............................................. 55
8 – Triaxial de resíduos representando as variações de composições estudadas .61
9 – Umidade de moldagem ................................................................................. 67
10 – Difratograma do resíduo de caulim .............................................................. 69
11 – Curva dilatométrica do resíduo de caulim .................................................... 70
12 – Curva termogravimétrica com derivada do resíduo de caulim...................... 70
13 – Curva térmica diferencial do resíduo de caulim............................................ 71
14 – Curva granulométrica do resíduo de caulim ................................................. 71
15 – Difratograma do chamote............................................................................. 72
16 – Curva dilatométrica do chamote................................................................... 73
17 – Curva termogravimétrica com derivada do chamote .................................... 74
18 – Curva térmica diferencial do chamote .......................................................... 74
19 – Curva granulométrica do chamote ............................................................... 75
20 – Difratograma da cinza .................................................................................. 76
21 – Curva dilatométrica da cinza ........................................................................ 77
22 – Curva termogravimétrica com derivada da cinza ......................................... 78
23 – Curva térmica diferencial da cinza ............................................................... 78
24 – Curva granulométrica da cinza..................................................................... 79
25 – Dilatometria das massas dos resíduos......................................................... 83
26 – ATD das massas contendo resíduos............................................................ 88
27 – TG das massas de resíduos......................................................................... 89
28 – Difratograma da mistura M3JE verde........................................................... 90
29 – Difratograma mistura M3JE após sinterização a 850 ºC .............................. 90
30 – Difratograma mistura M3JE após sinterização a 950 ºC .............................. 91
31 – Difratograma mistura M3JE após sinterização a1050 ºC ............................ 92
32 – Difratograma mistura M3JE após sinterização a 1150 ºC ............................ 93
33 – Difratograma da mistura M8JE após sinterização a 850 °C ......................... 94
34 – Difratograma da mistura M8JE após sinterização a 950 °C ........................ 94
35 – Difratograma da mistura M8JE após sinterização a 1050 °C ....................... 95
36 – Difratograma da mistura M8JE após sinterização a 1150 °C ....................... 95
37 – Difratograma da mistura M12JE após sinterização a 850 °C ....................... 96
38 – Difratograma da mistura M12JE após sinterização a 950 °C ....................... 97
39 – Difratograma mistura M12JE após sinterização a1050 ºC ........................... 97
40 – Difratograma mistura M12JE após sinterização a 1150 ºC .......................... 98
41 – Retração linear de queima (5 ºC/min) .......................................................... 101
42 – Absorção aparente (5 ºC/min) ...................................................................... 103
43 – Porosidade aparente (5 ºC/min) ................................................................... 105
44 – Massa específica a aparente (5 ºC/min)....................................................... 106
45 – Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (MPa) (5 ºC/min)........................ 108
46 – Retração linear de queima (10 ºC/min) ........................................................ 109
47 – Absorção aparente (10 ºC/min) .................................................................... 111
48 – Porosidade aparente (10 ºC/min) ................................................................. 112
49 – Massa especifica aparente (10 ºC/min)........................................................ 114
50 – Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (TRF) (MPa) (10º C/min) ........... 115
MICROGRAFIAS
1 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a 950 ºC x270 SE ........................ 117
2 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a 950 ºC x500 SBSE ................... 118
3 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a 950 ºC x1500 SE ...................... 119
4 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a 1150 ºC x270 SE ...................... 119
5 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a 1150 ºC x270 SBSE ................. 120
6 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a 1150 ºC x500 SBSE ................. 121
7 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a 1150 ºC x1500 SE .................... 122
8 – Micrografia por MEV da M8JE sinterizada a1050 ºC x270 SE ....................... 122
9 – Micrografia por MEV da M8JE sinterizada a 1050 ºC x1000 SE .................... 123
10 – Micrografia por MEV da M12JE sinterizada a 1150 ºC x270 SBSE ............. 124
11 – Micrografia por MEV da M12JE sinterizada a 1150 ºC x500 SBSE ............. 125
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Dados da cerâmica vermelha no Rio Grande do Norte ........................ 43
Tabela 2: Análise racional das matérias primas................................................... 52
Tabela 3: Formulação das matérias primas ......................................................... 52
Tabela 4: Porcentagens das misturas para a formulação das massas dos
Resíduos .............................................................................................. 53
Tabela 5: Cálculo das formulações utilizando o resultado da análise racional..... 53
Tabela 6: Formulação das massas de resíduos estudadas (% peso).................. 61
Tabela 7: Variáveis de queima da etapa de formulação das massas de resíduos 63
Tabela 8: Umidade de moldagem ........................................................................ 67
Tabela 9: Análise química resíduo de caulim....................................................... 68
Tabela 10: Análise química do chamote .............................................................. 72
Tabela 11: Análise química da cinza.................................................................... 75
Tabela 12: Quadro resumo de caracterização dos resíduos................................ 80
Tabela 13: Perda de massa ao fogo das massas
contendo resíduos.................. 98
Tabela 14: Retração Linear de Queima (%) 5 ºC/min .......................................... 100
Tabela 15: Absorção de água (%) 5 ºC/min ......................................................... 102
Tabela 16: Porosidade aparente (%) 5 ºC/min ..................................................... 104
Tabela 17: Massa específica aparente (g/cm³) (5 ºC/min) ................................... 105
Tabela 18: Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (TRF) (MPa) (5 ºC/min) ... 107
Tabela 19: Retração Linear de Queima (%)(10 ºC/min) ....................................... 108
Tabela 20: Absorção de água (%)(10 ºC/min)...................................................... 110
Tabela 21: Porosidade aparente (%) (10 ºC/min)................................................. 111
Tabela 22: Massa específica aparente (g/cm) (10 ºC/min)................................... 113
Tabela 23: Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (TRF) (MPa) (10 ºC/min) . 114
Tabela 24: Resumo dos ensaios tecnológicos da massa M3JE........................... 115
Tabela 25: Elementos químicos em peso (%) da M3JE 950 ºC x500 SBSE........ 118
Tabela 26: Elementos químicos em peso (%) da M3JE 1150 ºC x500 SBSE...... 121
Tabela 27: Elementos químicos em peso (%) da M8JE a1050 ºC x270 SE......... 123
Tabela 28: Elementos químicos em peso (%) da M12JE a1150 ºC x500 SBSE.. 125
LISTA DE ABREVIATURAS
AA Absorção de água
ABC Associação Brasileira de Cerâmica
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
AG Análise granulométrica
AT Análise térmica
ATD Análise térmica diferencial
ATG Análise termogravimétrica
CCB Centro Cerâmico do Brasil
DRX Difração de raios X
DTG Termogravimetria derivada
FRX Fluorescência de raios X
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ICDD Internacional Centre for Difraction Data
ICE Indústria de cerâmica estrutural
IP Índice de plasticidade
IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas
ISO International Organization Standardizations
MEA Massa específica aparente
MEV Microscopia eletrônica de varredura
NBR Norma Brasileira Registrada
PA Porosidade aparente
PF Perda de massa ao fogo
RL Retração linear
RM Resistência mecânica
RN Rio Grande do Norte
UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 15
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................. 19
2.1 Resíduos industriais e o meio ambiente.................................................... 19
2.1.1 Reciclagem ................................................................................................ 21
2.2 Indústrias de beneficiamento de caulim .................................................... 22
2.2.1 Caulim ........................................................................................................ 26
2.2.2 Caulim do município de Equador-RN ...................................................... 28
2.2.3 Resíduos do beneficiamento de caulim .................................................. 29
2.3 Indústria cerâmica........................................................................................ 32
2.3.1 Fases de fabricação do produto cerâmico.............................................. 33
2.3.2 Resíduo de telha (chamote)...................................................................... 39
2.3.3 Resíduo de lenha (cinza) .......................................................................... 42
3 O ESTADO DA ARTE....................................................................................... 47
4 ESTUDO PRELIMINAR .................................................................................... 52
5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................................ 56
5.1 Matérias-Primas............................................................................................ 57
5.1.1 Resíduo de caulim..................................................................................... 57
5.1.2 Chamote ..................................................................................................... 57
5.1.3 Cinza........................................................................................................... 57
5.2 Caracterização das matérias-primas .......................................................... 57
5.2.1 Análise química por fluorescência de raios X (FRX).............................. 58
5.2.2 Análise mineralógica por difração de raios X (DRX).............................. 58
5.2.3 Análise racional......................................................................................... 58
5.2.4 Análise térmica.......................................................................................... 59
5.2.5 Análise granulométrica............................................................................. 59
5.3 Preparação das massas contendo resíduos.............................................. 60
5.3.1 Preparação dos corpos-de-prova ............................................................ 62
5.3.2 Secagem e queima dos corpos-de-prova................................................ 62
5.4 Caracterização do produto final.................................................................. 63
5.4.1 Perda de massa ao fogo ........................................................................... 63
5.4.2 Retração linear após queima (RL) ........................................................... 64
5.4.3 Absorção de Água (AA) ............................................................................ 64
5.4.4 Porosidade Aparente (PA)........................................................................ 65
5.4.5 Massa Específica Aparente (MEA)........................................................... 65
5.4.6 Tensão de Ruptura à Flexão em 3 Pontos (TRF) .................................... 66
5.4.7 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) ........................................... 66
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES...................................................................... 67
6.1 Caracterização das matérias primas .......................................................... 67
6.1.1 Resíduo de caulim..................................................................................... 68
6.1.2 Resíduo de telha (chamote)...................................................................... 72
6.1.3 Resíduo de lenha (cinza) .......................................................................... 75
6.2 Caracterização das formulações dos resíduos ......................................... 81
6.2.1 Deformação piroplástica........................................................................... 99
6.3 Caracterização física dos corpos sinterizados.......................................... 100
6.3.1 Retração linear de queima (%) (5 ºC/min)................................................ 100
6.3.2 Absorção de água (%) (5 ºC/min) ............................................................. 101
6.3.3 Porosidade aparente (%) (5 ºC/min)......................................................... 103
6.3.4 Massa específica aparente (g/cm³) (5 ºC/min)......................................... 105
6.3.5 Tensão de ruptura a flexão (5 ºC/min) ..................................................... 106
6.3.6 Retração linear de queima (%) (10 ºC/min).............................................. 107
6.3.7 Absorção de água (%) (10 ºC/min) ........................................................... 109
6.3.8 Porosidade aparente (%) (10 ºC/min)....................................................... 110
6.3.9 Massa específica aparente (10 ºC/min).................................................... 112
6.3.10 Tensão de ruptura a flexão (Mpa) (10 ºC/min)....................................... 113
6.11 Avaliação dos resultados tecnológicos das formulações durante
a sinterização nas taxas de aquecimento de 5 º/ min e 10 ºC/ min ........ 115
6.4 Caracterização microestrutural por Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV)........................................................................................... 116
7 CONCLUSÕES ................................................................................................. 126
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................. 128
REFERÊNCIAS.................................................................................................... 129
APÊNDICE........................................................................................................... 136
15
1 INTRODUÇÃO
As indústrias de fabricação e transformação de materiais geram produtos de
alta qualidade que são utilizados em grande escala nacionalmente, ao mesmo
tempo são exportados e competem com o mercado mundial. O Brasil é o 3° maior
produtor mundial de revestimento cerâmico, com produção estimada em 637,1
milhões de m², estando abaixo apenas da China e Espanha. Já no mercado interno
produz 534,7 milhões de m², alcançando o 2° posto na escala internacional
(BOSCHI, 2008).
O segmento de cerâmica vermelha é composto em sua grande maioria, por
micro, pequenas e médias empresas. Neste contexto, cerca de 11.000 empresas de
pequeno porte distribuídas pelo país, tem um faturamento na ordem de US$ 2,8
bilhões. Nesta análise verifica-se que o segmento de cerâmica vermelha busca a
evolução técnica, desenvolvimento e melhor qualidade das peças nacionais,
fabricando produtos compatíveis com o perfil econômico dos consumidores
brasileiros (IPT, 2009).
Na economia brasileira, a indústria de revestimentos cerâmicos desempenha
uma função muito importante, a sua participação é estimado em 1% no PIB (Produto
Interno Bruto) (ARAGÃO et al., 2008)
A indústria cerâmica confecciona uma infinidade de produtos, como os
refratários, cerâmica estrutural, cerâmica artística, filtros cerâmicos, cerâmica técnica
e isolantes térmicos. As matérias-primas empregadas na fabricação desses
materiais cerâmicos são classificadas em naturais e sintéticas. As naturais mais
utilizadas industrialmente são: argila, caulim, quartzo, feldspato, filito, talco, calcita,
dolomita, magnesita, cromita, bauxito, grafita e zirconita. As sintéticas incluem entre
outras, alumina (óxido de alumínio) sob diferentes formas (calcinada, eletrofundida e
tabular); carbeto de silício e produtos químicos inorgânicos (ANFACER, 2001).
O setor de cerâmica estrutural do Rio Grande do Norte registra no seu parque
cerca de 160 indústrias, portanto, tem um desempenho relevante na economia do
estado, com a geração de emprego e renda. Na confecção de seus produtos
cerâmicos, poucas indústrias utilizam o gás natural do petróleo como combustível, a
maioria utiliza a lenha como matriz energética, desta maneira, poluindo o meio
ambiente e gerando a cinza como resíduo. Dos produtos fabricados, a telha é a mais
16
confeccionada, todavia, descarta grandes volumes de rejeitos (chamote), que giram
em torno de 10 milhões peças/mês danificadas após a queima, segundo (FIERN;
SENAI, 2001) transformadas em entulhos nos pátios das olarias e em terrenos
baldios.
Atualmente a incorporação de resíduos industriais em cerâmica vermelha está
sendo muito pesquisada em universidades brasileiras e estrangeiras. A
caracterização desses materiais é uma ferramenta indispensável para a obtenção de
resultados confiáveis e com isso, poder ser determinada às propriedades
tecnológicas.
Denomina-se caulim a rocha que contém a caulinita e também o produto final
beneficiado, podendo ser empregado em diversos setores, como na fabricação de
papel, cerâmica, tinta, plástico, concreto, vidro, borracha, cosmético e fármacos. Em
contrapartida durante o processo de mineração produz uma percentagem muito
grande de resíduos, oriundo da etapa de separação do minério da areia grossa. Na
região nordeste as principais indústrias mineradoras de caulim, perdem em torno de
70% de caulim durante o beneficiamento (COSTA et al., 2006).
A indústria de extração e beneficiamento de caulim por sua vez, descarta
montes de resíduos de caulim na natureza, material este que polui e degrada o
meio-ambiente, provocando desta maneira os desastres ecológicos. Nos últimos
anos a indústria da extração e beneficiamento mineral vem sendo mencionada como
fonte de agressão ambiental, porém, nem tudo esta perdido, a sua incorporação em
formulações cerâmicas vem se mostrando uma ótima alternativa para o descarte
indiscriminado desses resíduos, trazendo benefícios ecológicos e possibilitando
economia de recursos naturais cada vez mais escassos.
Diante de tantos rejeitos processados da extração do caulim e na fabricação
de telhas cerâmicas, constituí-se neste trabalho um modelo de pesquisa calcado na
confecção de formulações de massas cerâmicas, com o critério da probabilidade
aleatória, baseado na proporcionalidade, cuja porcentagem de variabilidade está em
torno de 5%.
O ponto de partida da pesquisa é a utilização das matérias-primas argilosas,
caracterizadas através da análise química, mineralógica e racional, estudadas por
Dutra (2007). Neste contexto, projeta-se um triaxial, cujos vértices estão argilas,
quartzo e fundente, e inserem-se os constituintes da análise racional de quatro
grupos de argilas. O ponto ME4 foi escolhido por apresentar melhores propriedades
17
físicas e mecânicas, sendo constituído de 69,0% de argila, 23,3% de fundente e
7,7% de quartzo, consiste, portanto, na composição da formulação inicial da
pesquisa, ao mesmo tempo está dentro das faixas de composição mineralógica de
materiais cerâmicos triaxiais (NORTON, 1975). O ponto ME4 pode ser visualizado
no triaxial conforme o Gráfico 1.
Gráfico 1 – Triaxial de resíduo
O principal objetivo deste trabalho é desenvolver a formulação de um produto
cerâmico constituído exclusivamente de resíduos sólidos industriais, oriundos de
telhas cerâmicas, (chamote), cinza vegetal obtida da queima da lenha nos fornos
das olarias e do resíduo de beneficiamento de caulim. Presume-se que este produto
confeccionado em laboratório possa ser aproveitado em revestimentos de parede e
piso. Pretende-se assim viabilizar a substituição das matérias-primas da composição
original de uma massa cerâmica, por resíduos, mantendo-se o processo de
18
produção igual ao convencionalmente utilizado, a fim de que as propriedades do
produto sejam reproduzidas, tendo os objetivos específicos:
1 – Com base nas formulações estudadas por Dutra (2007) desenvolver
formulações apenas com resíduos industriais;
2 – Verificar o efeito das condições de processamento das propriedades das
placas cerâmicas obtidas;
3 – Eestudar o ciclo de queima adequado em função das variações das
composições;
4 – Caracterizar as matérias-primas e as massas, a fim de identificar as
propriedades físicas, químicas e mecânicas destes materiais.
19
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Resíduos industriais e o meio ambiente
Ao longo de sua existência, o homem sempre utilizou os recursos naturais do
planeta e gerou resíduos com pouca ou nenhuma preocupação, já que os recursos
eram abundantes e a natureza aceitava passivamente os despejos realizados. A
partir do século XVIII, com o surgimento da “onda” industrial, o modelo ou estratégia
de desenvolvimento das nações consolidou suas bases técnicas e sociais
(MODESTO et al., 2003).
O aproveitamento dos rejeitos industriais para uso como material alternativo,
não é novo e têm dado certo em vários países do Primeiro Mundo, sendo três as
principais razões que motivam os países a reciclarem seus rejeitos industriais;
primeiro, o esgotamento das reservas de matérias-primas confiáveis; segundo, o
crescente volume de resíduos sólidos, que põem em risco a saúde pública, ocupa o
espaço e degradam os recursos naturais e, terceiro, a necessidade de compensar o
desequilíbrio provocado pelas altas do petróleo (MENESES; NEVES; FERREIRA,
2002).
A incorporação de resíduos de várias atividades industriais em produtos
cerâmicos é também uma alternativa tecnológica para reduzir os impactos
ambientais e efeitos danosos à saúde humana, causados pelo descarte
indiscriminado de resíduos na natureza (MENESES et al., 2007).
A produção de cerâmica vermelha é uma atividade industrial que provoca um
intenso impacto ambiental. Os principais efeitos deletérios decorrentes desta
atividade são a da desertificação de florestas e serrados, devido ao uso irracional da
lenha, a degradação do solo, devido à extração da argila e ainda a utilização de
grandes áreas para deposição das peças rejeitadas (VALE et al., 2006).
A determinação da posição de um empreendimento em relação ao meio
ambiente só é possível tendo como parâmetros os valores máximos estabelecidos
pela legislação. Portanto, quando o processo de fabricação é através da queima das
peças, como, por exemplo, as cerâmicas, geram-se resíduo sólido e a legislação
específica para este caso é a Resolução CONAM 05/08/1993 Decreto nº. 8.468
Título IV de 08/09/1976 (FERRARI; FIGUEREDO FILHO, 2001).
20
A indústria cerâmica tem um enorme potencial na reciclagem de resíduos
industriais e urbanos, em virtude de possuir elevado volume de produção que
possibilita o consumo de grandes quantidades de rejeitos e que, aliado às
características físico-químicas das matérias-primas cerâmicas e às particularidades
do processamento cerâmico, faz da indústria cerâmica como uma das grandes
opções para a reciclagem de resíduos sólidos. Ademais, é uma das poucas áreas
industriais que podem obter vantagens no seu processo produtivo com a
incorporação de resíduos entre suas matérias-primas, a exemplo da economia de
matérias-primas de elevada qualidade, cada dia mais escasso e cara, a
diversificação da oferta de matérias-primas, e a redução do consumo de energia e,
por conseguinte, redução de custos (WENDER; BALDO, 1998).
Os centros de pesquisa em cerâmica estão analisando vários tipos de resíduo
misturados à argila, tais como: pó de granito, lama da estação de tratamento de
água, escória de siderurgia, pó de vidro de vasilhame, cinzas de carvão mineral,
resíduo sólido de indústria têxtil, cinza de bagaço de cana-de-açúcar areia de
fundição, resíduos sólidos da indústria de galvanização, cinza de lenha de eucalipto,
casca de ovo, minério de ferro, entre outros (SOUZA et al., 2006).
A classificação dos resíduos segundo a NBR 10004/2004 pode ser dividida
em duas classes, quanto aos riscos potenciais ao meio ambiente e à saúde pública:
Classe I: Resíduos Perigosos – Apresentam periculosidade ou uma das
seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e
patogenicidade;
Classe II: Resíduos não Perigosos – Classe IIA e Classe IIB
Classe II A – Não inertes. Aqueles que não se enquadram nas classificações
de resíduos classe I – Perigosos ou de classe IIB – Inertes, nos termos desta
Norma. Os resíduos IIA – Não Inertes podem ter propriedades, tais como:
biodegrabilidade, combustibilidade ou solubilidade e água.
Resíduos Classe IIB – Inertes. Quaisquer resíduos que, quando amostrados
de uma forma representativa, segundo a ABNT NBR 10007, e submetidos a um
contato dinâmico e estático com água desionizada, à temperatura ambiente,
conforme a ABNT 10006, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a
concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se
aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor.
21
Todo resíduo industrial que apresente granulometria passando na peneira 200
(0,0074mm) possui característica objetivada pela indústria cerâmica. Isto porque, a
granulometria das matérias-primas interfere em diversas propriedades como, por
exemplo, plasticidade da massa, taxas de sinterização, porosidade final e densidade
(PUREZA; VICENZI; BERGMANN, 2007).
2.1.1 Reciclagem
Reciclagem é o conjunto das técnicas cuja finalidade é o aproveitamento de
detritos e rejeitos e, reintroduzi-los no ciclo de produção. A reciclagem de resíduos,
independentemente do seu tipo, apresenta várias vantagens em relação à utilização
de recursos naturais "virgens", dentre as quais se tem: redução do volume de
extração de matérias-primas, redução do consumo de energia, menores emissões
de poluentes e melhoria da saúde e segurança da população. A vantagem mais
visível da reciclagem é a preservação dos recursos naturais, prolongando sua vida
útil e reduzindo a destruição da paisagem, fauna e flora (MENESES; NEVES;
FERREIRA, 2002).
A reciclagem de resíduos sólidos está intimamente relacionada com o
consumo de energia. Todavia, o consumo de energia tem crescido muito nos últimos
tempos e continuarão a crescer nas próximas décadas devido ao acréscimo
populacional de aproximadamente 2% por ano e ao crescimento econômico. A
combinação desses dois fatores tem resultado num crescimento do consumo de
energia comercial de aproximadamente 4% ao ano nos países em desenvolvimento
durante as ultimas décadas i.e., uma duplicação a cada 17 anos (GOLDEMBERG,
2001).
A recuperação e a reciclagem de resíduos que apresentam valor econômico
são formas mais atraentes para a solução dos problemas de tratamento e destino
final, tanto na opinião dos industriais como do ponto de vista dos órgãos estaduais
de proteção e fiscalização ambiental, principalmente por ser visto como um fator
importante para a redução do consumo dos recursos naturais e uma maneira de
reduzir a carga de poluentes lançados no meio ambiente (BERNARDIN et al., 2006).
A reciclagem de resíduos exige que os procedimentos de manejo e
estocagem passem a ser controlados, alterando processos internos de uma
instalação industrial. Essas alterações podem ser difíceis de serem implantadas por
22
limitação de espaço, de custo ou até mesmo por motivos culturais (JOHN; ÂNGULO,
2003).
A reciclagem de resíduos industriais com material de construção é opção de
proteção ambiental interessante, pois a construção civil consome grandes volumes
de matérias primas em todas as regiões do país (JOHN, 1966).
A mais visível das contribuições da reciclagem é a preservação de recursos
naturais, substituídos por resíduos, prolongando a vida das reservas naturais e
reduzindo a destruição da paisagem, flora e fauna e conclui também que, esta
contribuição é importante mesmo nos casos onde os recursos naturais são
abundantes como, por exemplo, nos caso das argilas (JOHN, 1999).
Do ponto de vista ambiental, as alternativas de reciclagem devem permitir um
menor impacto ambiental global, ou seja, o impacto da reciclagem deve ser inferior
ao somatório dos impactos ambientais da gestão atual do resíduo com o do produto
tradicional (JOHN; ÂNGULO, 2003).
2.2 Indústrias de beneficiamento de caulim
A indústria de beneficiamento de caulim gera grande volume de resíduo
contendo caulim, mica e quartzo. Devido à grande utilidade do caulim nos diversos
setores industriais, a grande produtividade nacional, o alto valor econômico e aliado
principalmente a grande perda de caulim durante o beneficiamento (SOUSA;
HARIMA; LEITE, 2007). A Fotografia 1 mostra uma vista de uma indústria de
beneficiamento de caulim.
23
Fotografia 1 – Indústria de beneficiamento de caulim
O beneficiamento do caulim consta das etapas de desagregação,
peneiramento, decantação e secagem em forno à lenha (SILVA, F., 2007).
A descrição do processo de beneficiamento do caulim está de acordo com
Costa et al. (2006) e visto no Fluxograma 1.
Fluxograma 1 – Esquema dos processos realizados na indústria de beneficiamento de
caulim do município de Equador-RN
24
O beneficiamento inicia-se com a adição de água ao caulim bruto e a
desagregação do mesmo em um misturador. A seguir, a polpa é transportada por
gravidade para etapa de peneiramento. Nesse transporte ocorre o desareamento, no
qual são sedimentados os materiais mais grosseiros, constituídos por mica, quartzo,
feldspato, entre outros. Esse material é removido manualmente, através de pás
perfuradas, e depositados em terrenos da empresa.
Na etapa de peneiramento ocorre a classificação das partículas da mistura.
Essa etapa é formada por um conjunto de peneiras de malha número 200 (0,074
mm) e 325 (0,044 mm), que estão empilhadas em ordem crescente da abertura da
malha. Todo o material é passado na peneira Nº. 200. Caso seja necessário um
melhor refinamento do minério, a polpa também deve ser submetida à peneira de Nº.
325. O material retido nas peneiras de número 200 é rejeitado e consiste no resíduo
fino da cadeia produtiva do caulim.
O material peneirado é bombeado, por gravidade, através de tubulações, para
um sistema de tanques onde se inicia a fase de decantação e sedimentação, como
pode ser visualizado na Fotografia 2.
Fotografia 2 – Tanque de decantação e sedimentação
O primeiro tanque recebe a mistura e é preenchido completamente com água
destilada, nele ocorre à separação da fração de maior granulometria através da
sedimentação. A fração mais fina, que se posiciona na região superficial, passa por
transbordamento para o segundo tanque, que apresenta um desnível de altura em
25
relação ao primeiro, onde acontece a sedimentação da fração mais grossa. A
parcela mais fina é transbordada para o terceiro tanque. Esse procedimento se
sucede até o último tanque do sistema.
A água superficial que não transborda é vazada para outro tanque de onde é
reciclada para fase inicial de dispersão do minério bruto.
O material sedimentado em cada tanque é escolhido, de acordo com a sua
utilização final, e destinado para um tanque de vazamento para posteriormente
seguir para etapa de filtração.
Na etapa de filtração retira-se a água do material proveniente do tanque de
vazamento. Este processo é realizado através do método da prensagem, em que a
mistura é recalcada para dentro de filtros prensa, por meio de uma bomba de recalque,
obtendo-se assim uma torta com aproximadamente 65% de sólidos. Para a perda da
umidade, as tortas são expostas ao sol e as correntes de ar, onde ficam parcialmente
secas e, para completa secagem do material, forno a lenha (Fotografia 3).
Fotografia 3 – Secagem em fornos à lenha
Depois da calcinação são trituradas, ensacadas e destinadas à
comercialização. No Nordeste há empresas que estão sediadas no município de
Equador no estado do Rio Grande do Norte (RN) e estão devidamente habilitadas a
exercerem esse tipo de comercialização como a CAULISE e Caulim do Nordeste. O
26
caulim dessa região essencialmente caulinítico, e encontra-se associado a minerais
como quartzo, feldspato e mica.
2.2.1 Caulim
O Brasil é o terceiro maior produtor de caulim do mundo, e junto com os
Estados Unidos, detêm mais de 80% de reserva mundial de caulim de valor
econômico (LUZ; CHAVES, 2000).
O caulim pode ocorrer em dois tipos de depósito: primário e secundário. O
primeiro é encontrado no local de formação pela ação de intemperismo ou
hidrotermal, apresentando baixa plasticidade, baixa resistência mecânica a cru. Já o
sedimentário, resulta do transporte e deposição de caulins residuais ou argilas
cauliníticas por meio de correntes de água e matéria orgânica (SANTOS, 1975).
O termo caulim é utilizado tanto para denominar a rocha que contém a
caulinita, como o seu principal constituinte, quanto para o produto resultante do seu
beneficiamento. No passado, o caulim era conhecido como china clay, foi
descoberto na região montanhosa de Jauchau Fu, Província Jiangxi, na China. O
nome caulim deriva da palavra chinesa kauling, que significa cume alto (MURRAY,
1980). O caulim é uma rocha de granulometria fina, constituída de material argiloso,
normalmente com baixo teor de ferro, de cor branca ou quase branca (GRIM, 1958).
Em função de suas propriedades físicas e químicas, o caulim pode ser
utilizado em uma grande variedade de produtos, com destaque para o seu uso na
fabricação de papéis comuns e revestidos, cerâmicos e refratários (INDUSTRIAL
MINERALS, 2001).
O caulim é constituído principalmente de caulinita, um silicato de alumínio
hidratado, cuja célula unitária é expressa por Al
4
(Si
4
O
10
)(OH)
8
. A caulinita é um
filossilicato (argilo-mineral) com composição química teórica de 39,50% de Al
2
O
3
,
46,54% de SiO
2
e 13,96% de H
2
O; no entanto, podem ser observadas pequenas
variações em sua composição (LUZ et al., 2005).
Além da caulinita, podem ocorrer, no mesmo depósito, outros minerais como
haloisita-4H
2
O, haloisita-2H
2
O ou metahaloisita, diquita e nacrita, que apresentam
composição química muito similar, porém com diferenças estruturais importantes. A
haloisita e a metahaloisita são variedades polimorfas da caulinita, com sistemas
27
diferentes de cristalização. A haloisita pode estar associada à caulinita, sendo
possível a sua identificação apenas através do uso de microscópio eletrônico de
varredura (MEV) ou de transmissão (MET). Normalmente, a caulinita apresenta
partículas hexagonais, enquanto a haloisita aparece com hábito tubular (SANTOS,
1975).
Na região nordeste, as principais indústrias mineradoras de caulim estão
instaladas na região da Província Pegmatítica de Borborema do Seridó, localizada
nos municípios do Equador (RN) e Junco do Seridó (PB). Essas mineradoras
perdem em torno de 50% de caulim durante o beneficiamento. Essa grande perda é
causada principalmente pela ineficiência dos processos de cominuição e
classificação das usinas de tratamento de minérios, para os quais são apresentadas
rotas tecnológicas para maximizar a sua recuperação (SOUZA et al., 2006).
O caulim é uma rocha constituída de material argiloso e pode conter outros
elementos como impurezas, as quais podem atingir de 40% a 50% em volume do
material extraído, sendo constituídas, de um modo geral, por areia, quartzo, palhetas
de mica, grãos de feldspato, óxidos de ferro e titânio (SILVA, 2001).
O caulim é um bem mineral extremamente versátil em função de suas
características tecnológicas, portanto de acordo com Silva (2007):
(i) é quimicamente inerte em uma grande faixa de pH (3 a 9);
(ii) é de coloração branca ou quase branca, isto é, possui alvura elevada;
(iii) é macio e pouco abrasivo;
(iv) tem capacidade de cobertura quando usado como pigmento e reforçador
para as aplicações de carga;
(v) é de fácil dispersão;
(vi) possui baixa condutividade térmica e elétrica;
(vii) possui compatibilidade com praticamente todos os adesivos (proteína,
caseína), devido à dispersão e inércia química;
(viii) é um produto de preço competitivo em relação aos materiais alternativos.
Podendo também ser classificadas em sete categorias, de acordo com suas
funções primárias, segundo Bundy (1993):
(i) para formação de filmes;
(ii) como carga ou matéria-prima;
(iii) na indústria cerâmica e na construção civil;
28
(iv) para extensão e reforço de polímeros;
(v) para suporte de catalisadores e fibra de vidro;
(vi) como veículo, adsorvente, diluente;
(vii) como agente polidor.
Suas principais aplicações atualmente são como material de enchimento
(fíler) no preparo de papel; como agente de cobertura (coating) para papel couché e
na composição das pastas cerâmicas. Em menor escala, o caulim é usado na
fabricação de materiais refratários, plásticos, borrachas, tintas, adesivos, cimentos,
inseticidas, pesticidas, produtos alimentares e farmacêuticos, catalisadores,
absorventes, dentifrícios, clarificantes, fertilizantes, gesso, auxiliares de filtração,
cosméticos, produtos químicos, detergentes e abrasivos, além de cargas e
enchimentos para diversas finalidades.
As percentagens das principais aplicações do caulim, visualiza-se no Gráfico 2
(SILVA, F., 2007).
Gráfico 2 – Diagrama dos principais usos do caulim
2.2.2 Caulim do município de Equador-RN
O município de Equador está localizado no Nordeste do Brasil, no estado do
Rio Grande do Norte (RN). De acordo com os dados do Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística (IBGE, 2005), a cidade possui um território de 265 km
2
e em
2004 possuía 5.752 habitantes. É uma região de baixa pluviometria e de grandes
quantidades de minérios, sendo sua principal atividade econômica a extração e o
beneficiamento de caulim.
29
A produção mensal de caulim em 8 indústrias alcançou 4250 t / mês, com 247
pessoas trabalhando exclusivamente com o beneficiamento do caulim (ADESE/gtz,
2008).
A província pegmatítica da região Borborema–Seridó localiza-se nos estados
da Paraíba e do Rio Grande do Norte. Os pegmatitos dessa região, em sua maioria,
são mineralizados em tantalita/columbita, berilo, entre outros (SILVA; DANTAS,
1997). O caulim dessa região é de origem primária, essencialmente caulinítico, e
encontra-se associado a minerais como quartzo, feldspato e mica.
A lavra de caulim na região Borborema-Seridó é feita por meios manuais,
inicialmente a céu aberto, podendo evoluir para a lavra subterrânea, com abertura
de poços e galerias, segundo os procedimentos característicos da mineração
artesanal. Na etapa da lavragem do caulim os principais problemas estão ligados à
segurança e saúde dos trabalhadores. Esses trabalham em condições precárias,
sem equipamentos adequados, tanto para a sua proteção quanto para o transporte
material. Nas galerias não há vigas de sustentação, nem escoramento, facilitando
assim o desmoronamento das mesmas. A iluminação é realizada através de velas.
Além da função de iluminação, as velas servem para detectar a quantidade de
oxigênio presente no ar, em profundidades muito grandes, abaixo de 50 m do chão
(COSTA et al., 2006).
2.2.3 Resíduos do beneficiamento de caulim
Nos últimos anos a indústria da extração e beneficiamento mineral vem sendo
mencionada como fonte de agressão ambiental e poluição devido à grande
quantidade de resíduos gerados. A extração e o beneficiamento do caulim produzem
uma enorme quantidade de resíduos, estimada em torno de 80 a 90% do volume
bruto explotado. Esses resíduos são, em geral, descartados indiscriminadamente em
campo aberto, desprezando-se as exigências de utilização de aterros e provocando
uma série de danos ao meio ambiente e à saúde da população residente nas
regiões circunvizinhas aos "depósitos" de resíduos
(REZENDE et al., 2008).
Portanto, que em 1 tonelada de extração de caulim, 850 kg em média são de
resíduos, ou seja, 150 kg são de caulim. Em 2250 t de caulim produzido
mensalmente no município de equador o acúmulo de resíduos é estimado em 15000
t/mês ou 180000 t/ano. O volume estimado de resíduo acumulado na região
30
produtora do Estado da Paraíba está na ordem de 2,6 milhões de toneladas,
constituindo-se em um grave problema ambiental (REZENDE et al., 2008).
O volume de resíduos gerado pela mineração e o beneficiamento mineral vêm
se intensificando a cada dia, em virtude do aumento da demanda causado pelo
crescimento da economia mundial (MENESES et al., 2007).
A incorporação dos resíduos da extração e beneficiamento mineral, em
formulações cerâmicas vem se mostrado uma ótima alternativa para a economia de
recursos naturais e diversificação de matérias-primas (MENESES et al., 2007). A
indústria cerâmica tradicional é a que mais se destaca na absorção desses resíduos,
em virtude, principalmente, do seu elevado volume de produção (MENESES;
NEVES; FERREIRA, 2002). Além dos benefícios ecológicos dessa incorporação
possibilita também a economia de recursos naturais, cada dia mais escasso.
Na
Fotografia 4 podemos observar montanhas de resíduos que foram lançados na
natureza.
Fotografia 4 – Resíduos descartados na natureza
Pesquisas vêm sendo dedicadas à reciclagem do resíduo do beneficiamento
do caulim através de sua incorporação em formulações cerâmicas para a produção
de blocos, telhas e revestimentos cerâmicos. Entretanto, a reciclagem e a re-
utilização de resíduos deve ser encarada não apenas do ponto de vista ambiental,
mas também em termos de viabilidade econômica. Nesse sentido alguns trabalhos
31
já vêm buscando agregar valor a resíduos industriais através de sua incorporação
em formulações cerâmicas para a produção de refratários, porcelanas e corpos
mulíticos (MENESES et al., 2007).
O principal problema ambiental proveniente dessa atividade é a quantidade de
resíduo gerado, cerca de 70% do caulim extraído. Os resíduos são simplesmente
amontoados em terrenos das empresas de beneficiamento, ocupando assim uma grande
área e causando impacto na flora existente. Quando secos, os resíduos transformam-se
em pó e pela ação do vento, se espalham, poluindo o ar (COSTA, 2006).
A deposição do rejeito de caulim constitui uma tarefa delicada, quer por
questões econômicas, quer por questões ambientais. Por não possuir valor
comercial, ele precisa ser descartado da forma mais econômica possível,
minimizando, porém os impactos ambientais resultantes do processo. No caso de
rejeitos sólidos secos, a deposição em áreas pré-determinadas tem equacionado o
problema, as chamadas “pilhas de resíduos”. Em alguns casos, os rejeitos são
utilizados para preenchimento de cavas, na recuperação ambiental de áreas já
lavradas (DUTRA, 2005).
A Fotografia 5 mostra claramente como são depositados os resíduos de
caulim na natureza.
Fotografia 5 – Pilhas de resíduos de caulim
32
Um dos maiores problemas enfrentados pela indústria de beneficiamento de
caulim e granito é com a relação às enormes quantidades de resíduos gerados dos
quais são freqüentemente lançados no ecossistema sem nenhum tratamento para
eliminar ou reduzir os constituintes presentes, acumulando em pátios, reservatórios
e córregos comprometendo assim o meio ambiente (SILVA; NEVES; SILVA, 2001).
Nos últimos anos várias pesquisas têm sido dedicadas ao estudo da
reutilização de resíduos da indústria da mineração e beneficiamento de minérios,
como matérias-primas alternativas para a indústria de cerâmicas tradicionais
(MENESES et al., 2007).
Os resíduos de mineração e beneficiamento de caulim estão sendo largamente
estudados em virtude do grande impacto ambiental provocado quando descartados
indiscriminadamente na natureza. A quantidade de resíduo gerado pela indústria de
beneficiamento do caulim, demonstra um enorme desperdício de matéria-prima.
2.3 Indústria cerâmica
A indústria de cerâmica vermelha corresponde a 4,8% da indústria da
construção civil (ANIFER, 2007). A indústria da construção civil por sua vez,
representa 7,3% do PIB nacional, ou seja, R$ 126,2 bilhões. Esses dados
comprovam que de fato, a Indústria Cerâmica desempenha importante papel na
economia dom Brasil (GOUVEIA, 2008).
No Brasil, doze mil empresas, entre olarias e cerâmicas, consomem 15 milhões
de toneladas de argila mensalmente. As argilas empregadas como matérias-primas na
indústria cerâmica tradicional são constituídas de óxidos como SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
e
apresentam baixa granulometria (PUREZA; VICENZI; BERGMANN, 2007).
A indústria da cerâmica vermelha no Brasil é heterogênea, o significa dizer
que existem algumas regiões concentradas principalmente no Sul e Sudeste, que
possuem tecnologia mais desenvolvida para a fabricação de componentes,
enquanto outras regiões como Centro Oeste, o Nordeste e o Norte que se encontra
em um estágio tecnologicamente menos desenvolvido. As do sul na sua grande
maioria utilizam gás para sinterização enquanto as do nordeste utilizam lenha
(SPOSTO; MEDEIROS; RAMOS, 2005).
Na indústria cerâmica do Rio Grande do Norte podemos encontrar cadastradas
em torno de 200 empresas, sendo que aproximadamente 160 se encontram em
33
funcionamento, as demais em implantação/reimplantação, improdutivas ou desativadas.
As indústrias em operação, na sua grande maioria, utilizam lenha como energia, estima-
se que elas utilizam cerca de 106.497 m³ de lenha por ano (FIERN; SENAI, 2001).
2.3.1 Fases de fabricação do produto cerâmico
A indústria de cerâmica estrutural utiliza uma grande variedade de matérias-
primas, todas encontradas na natureza, constituídas por dois tipos principais, ou
seja, os materiais argilosos e os não argilosos. A Fotografia 6 visualiza um pátio de
uma indústria cerâmica do Rio Grande do Norte.
No tocante ao mercado consumidor, destaca-se a cerâmica vermelha pelo
consumo da ordem de 70 milhões de toneladas por ano (tpa), através de cerca de
11.000 empresas de pequeno porte distribuídas pelo país, sobressaindo os estados
de São Paulo, Minas Gerais, Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, Paraná, Santa
Catarina e Bahia, como os principais produtores (TANNO; MOTTA, 2000).
Fotografia 6 – Indústria Cerâmica Ouro Branco no Rio
Grande do Norte
O processo de fabricação de produtos cerâmicos é descrito neste contexto de
uma maneira simplificada, iniciada com o estudo prévio das jazidas. A produção
cerâmica pode ser visualizada no Fluxograma 2.
34
Fluxograma 2 – Produção cerâmica
a) Extração e estocagem
As jazidas utilizadas na fabricação dos produtos cerâmicos devem passar por
um estudo prévio a fim de se conhecer o volume a ser explorado. As argilas
extraídas devem ser estocadas por um período não inferior a seis meses para a
melhoria de sua plasticidade.
Os produtos cerâmicos são de composição variada, portanto necessitam de
um tipo especifico de argila, quanto a sua granulometria e composição química. A
Fotografia 7 mostra a estocagem das argilas no pátio da cerâmica.
Fotografia 7 – Estocagem de material
ARGILAS BENEFICIAMENTO CONFORMAÇÃO TRATAMENTO TÉRMICO
Secagem
Sinterização
Esfriamento – Resíduo
Expedição
Extrusão
Corte
Extração e
estocagem
Preparação das
matérias primas
Conformação ou
moldagem
Controle de umidade
Desintegração
35
b) Preparação das matérias primas
A formulação da massa cerâmica estrutural, em geral, é feita de forma
empírica, com uma composição ideal de plasticidade e fusibilidade, para propiciar
boa trabalhabilidade e resistência mecânica de queima
.
Nesta fase se misturam às matérias primas que são lançadas através de uma
esteira e é introduzida à água, ao mesmo tempo, se faz a sua homogeneização. A
quantidade de água necessária varia com o tipo de equipamento, com a composição
das matérias primas e com o produto a ser fabricado, de conformidade como está na
Fotografia 8.
Fotografia 8 – Mistura da argila com água
c) Conformação ou moldagem
Na conformação dá-se a forma do produto. A plasticidade da matéria prima é
muito importante para a conformação do produto acabado. Há métodos manuais e
mecânicos extrusão (maromba), onde a massa é compactada e forçada por um
pistão ou eixo helicoidal, através de bocal com determinado formato. Como
resultado obtém-se uma coluna extrudada, com seção transversal e com o formato e
dimensões como: blocos cerâmicos, tubos, tijolos furados e outros.
A matéria prima transportada pode ser observada na Fotografia 9.
36
Fotografia 9 – Esteira levando o material para a extrusora
d) Corte de tijolos
A massa cerâmica extrudada é cortada em forma de tijolo, num processo
mecânico, como mostra a Fotografia 10.
Fotografia 10 – Após passar pela extrusora, corte do tijolo
Extrusora
37
e) Secagem
A secagem é processo cuja operação é muito importante na fabricação da
cerâmica estrutural. Após a etapa de formação, as peças em geral ainda contêm
grande quantidade de água, proveniente da preparação da massa. Na secagem
ocorre a eliminação da água utilizada para a conformação da peça. Pode ser natural,
ao ar livre, em barracões, artificial, em estufas ou em secadores especiais. A
Fotografia 11 visualiza a estufa de secagem.
Fotografia 11 – Estufas de secagem
f) Queima
Na operação de queima, conhecida também por sinterização, os produtos
adquirem suas propriedades finais, sendo de fundamental importância na fabricação
dos produtos cerâmicos.
É durante essa etapa que se manifestam várias propriedades das argilas
através das transformações físicas, químicas e mecânicas causadas pela ação do
fogo. A Fotografia12 mostra o forno alimentado pela lenha na parte superior e na
parte inferior uma visão externa.
38
Fotografia 12 – Queima dos tijolos cerâmicos
g) Esfriamento
O esfriamento deve ser gradual para evitar que a peça sofra trincas, devido ás
variações dimensionais, como pode ser observado na Fotografia 13.
Fotografia 13 – Esfriamento
g) Resíduo descartado
Os resíduos que quebram após a queima não têm mais utilidade específica
da qual foi destinado, e de uma maneira geral, são descartados no pátio das
cerâmicas. Esses resíduos também são usados para melhorar a pavimentação do
39
pátio das olarias ou mesmo tempo servem para arruamentos de pequenos lugarejos,
quando não são jogados em terrenos baldios. A Fotografia 14 mostra os resíduos de
tijolos no pátio da cerâmica.
Fotografia 14 – Resíduo de tijolo
2.3.2 Resíduo de telha (chamote)
O chamote pode ser definido como um subproduto proveniente de rejeitos de
material cerâmico (RIPOLI, 1997).
Na indústria brasileira de revestimentos cerâmicos o volume de material
descartado por quebra representa em média 3% de toda produção nacional.
Correlacionando este percentual com a produção efetiva em 2001 que foi de cerca
de 455 milhões de metros quadrados, tem-se aproximadamente 200 mil
toneladas/ano deste rejeito sendo disponibilizado unicamente para aterro. Neste
contexto, estudos têm sido realizados com objetivo de avaliar a influência da adição
desses resíduos sólidos, na incorporação à composição padrão de massas
cerâmicas industriais (ROSA, 2000).
A perda de telhas por deficiência de queima pode variar de 5 a 20% por cada
fornada, no estado do RN. É um valor significativo e demonstra que por mês, o valor
da perda pode superar 10 milhões de peças inutilizadas. Ao contrário do que ocorre
40
com as peças danificadas antes da etapa de queima, que voltam a ser incorporadas
no processo, as peças após sinterizadas não podem ser reutilizadas. Com isso, elas
são descartadas em aterros gerando problemas ambientais e econômicos, embora
seja um rejeito inerte (FIERN; SENAI, 2001).
Chamote de descarte de produtos cerâmicos após queima é um dos materiais
não plásticos eventualmente incorporados em massas para a produção de
cerâmicas. Na obtenção do chamote há inicialmente necessidade de fragmentação
das peças descartadas, o que ocorre geralmente em moinhos de martelos. A
utilização de chamote em cerâmica vermelha pode ter reflexos positivos sobre todo
o processo produtivo. Durante a queima, até temperaturas não superiores ao seu
processamento, o chamote irá se comportar como material inerte. Já a utilização de
chamote em temperaturas de queima superiores à qual foi obtido, possibilitará o
desenvolvimento de reações de sinterização. Neste caso, a menor perda de massa
do chamote em comparação com as argilas também pode contribuir para uma
redução da porosidade do produto final (VIEIRA; SOUZA; MONTEIRO, 2004).
A indústria de cerâmica vermelha gera refugos da queima que são tratados
como resíduos, mas se constituem em materiais de alto conteúdo energético e
matéria prima de qualidade. "As telhas defeituosas após a queima são descartadas,
sendo chamadas de cacos de telha", segundo Dias et al. (2004). "O resíduo às
vezes é usado para entupir erosões, mas grande parte é jogada fora como entulho
na periferia das cidades, deixando um passivo ambiental, embora seja um material
de alto conteúdo energético e com potencial para reciclagem” (DIAS et al., 2004).
A telha entre os produtos cerâmicos é o mais produzido, com cerca de 60%
de toda a produção cerâmica, o que equivale a mais de 50 milhões de peças/mês
(FIERN; SENAI, 2001). Infelizmente, por problemas de processamento, grandes
volumes de rejeito (peças trincadas, fundidas ou deformadas) são gerados após
cada fornada, podendo chegar a 20% de toda a produção. Com isso, os aterros
sanitários podem estar recebendo no RN, atualmente, mais de 10 milhões de peças,
que embora inertes, ocupam grandes espaços, ocasionando problemas de ordem
ambiental (MELO, 2006).
A grande maioria das olarias e cerâmicas do RN acumula nos pátios e em
terrenos baldios os resíduos de telhas após a queima. A Fotografia 15 retrata bem
essa ocorrência mostrando o empilhamento desses resíduos.
41
Fotografia 15 – Resíduo de telha, chamote
Os resíduos provenientes do processo final de produção, identificados como
“chamote gresificado” ou “quebra de escolha”, são quase sempre descartados. Isso
decorre do fato desse material já ter sido transformado e apresentar-se sinterizado
(queimado). Após análises laboratoriais, verificou-se que é totalmente viável
reutilizar o chamote no processo cerâmico, até um determinado percentual, sem que
haja qualquer perda da qualidade do produto final. Entretanto, o que se observou é
que os mesmos devem ser processados de tal forma que possam ser incorporados
à formulação atual, sem necessidade de alteração das linhas de produção e nas
condições operacionais atuais. A análise da composição química dos resíduos não
demonstrou a presença de qualquer substância estranha que pudesse vir a ser
tratada como contaminante (VIEIRA; SOUZA; MONTEIRO, 2004).
O chamote como adição na massa cerâmica pode ter reflexos positivos sobre
todo o processo produtivo, em especial na etapa de secagem, devido à adição
contribuir com o melhoramento do grau e a morfologia das partículas (VIEIRA; SOUZA;
MONTEIRO, 2004).
O aproveitamento do chamote, obtido da fragmentação ou moagem de blocos
queimados descartados, é pouco utilizado no Brasil, ressaltando-se a existência de
poucas pesquisas na área de massa cerâmica para fabricação de telhas (GOUVEIA,
2008).
42
A adição de chamote a uma argila cauliníticas nas proporções de 5, 10, 20%,
melhorou os parâmetros de secagem após a queima e a porosidade praticamente
não sofreu variações significativas, o que indica que a queima de chamote em
temperaturas superiores aquelas em que foi obtido, propicia sua própria sinterização
e não ocasiona alteração degenerativa na microestrutura das cerâmicas queimadas
(VIERA; SOUZA; MONTEIRO, 2004).
O chamote, inerte até a temperatura de obtenção, e a partir daí, começa a
reagir côa a massa base do corpo cerâmico. O chamote pode ser considerado um
dos materiais não plásticos eventualmente incorporados em massas para a
produção cerâmica (GOUVEIA, 2008). De outra forma fornece estabilidade às
massas cerâmicas e facilita a secagem por igual reduzindo o encolhimento, o
empenamento e a deformação piroplástica.
O empenamento, que pode ocorrer em qualquer direção, é causado pela
retração diferencial durante a secagem e/ou queima como uma consequência das
operações de conformação da peça.
A deformação piroplástica (“derretimento” da parte vítrea), sob a força da
gravidade, sempre resulta em deformação direcionada para baixo. O desenho da peça
pode aumentar ou diminuir a propensão de deformação da peça (MILAK et al., 2007).
2.3.3 Resíduo de lenha (cinza)
A nível mundial há um crescimento acentuado de trabalhos sobre cerâmicas
obtidas com adições de resíduos sólidos, incluindo cinzas (DONDI et al., 2002). As
motivações deste crescimento são encontrar formas estáveis para disposição final
das cinzas visando evitar seus efeitos poluentes ao meio ambiente. Algumas classes
de tecnologias têm sido estudadas, como a obtenção de vitrocerâmicas a partir de
cinzas puras e a adição de qualquer resíduo na composição de massa de cerâmica
tradicional (DONDI et al., 2002).
A indústria da cerâmica vermelha no Brasil apresenta um processo de grande
consumo energético, e um impacto ambiental muito grande. O problema mais grave
com o fornecimento de lenha no Nordeste é que a principal fonte é a floresta nativa,
sendo a caatinga a principal fornecedora (ARAGÃO et al., 2008). O segmento de
cerâmica estrutural vermelha produz tijolos furados, tijolos maciços e telhas. As
indústrias deste setor, na sua grande maioria, utilizam a lenha como combustível
43
para a queima destes produtos em fornos do tipo intermitente (MESSIAS, 1996). A
Fotografia 16 visualiza a lenha que será utilizada num forno de uma olaria que por
sua vez se transformará cinza vegetal.
Fotografia 16 – Lenha usada em fornos cerâmicos
Cinza é um resíduo de queima orgânica (madeiras, folhas, palhas de arroz bagaço
de cana, outros.), contendo sílica, alumina, cálcio, etc. É usada como ingrediente em
esmalte de alta temperatura e na composição de algumas massas cerâmicas.
A investigação denominada “O perfil industrial da cerâmica vermelha no Rio
Grande do Norte: uma síntese” (CARVALHO; LEITE; REGO, 2001) apresenta alguns
dados significativos da indústria de cerâmica vermelha, no estado do Rio Grande do
Norte. A atividade econômica foi sintetizada e descrita através da Tabela 1.
Tabela 1 – Dados da cerâmica vermelha no Rio Grande do Norte
Número de Empresas 206
Número aproximado de empregos diretos 5.494
Peças produzidas por mês 82.799.000
Faturamento anual aproximado R$ 72.000.000,00
Consumo de argila 173.925 t
Consumo de energia elétrica 2.500.000 kWh
Consumo de lenha 1,7 a 4,1 m
3
/1000 peças
Consumo médio de lenha 2,0 m
3
/1000 peças
Consumo mensal de lenha 180.000 m
3
Desmatamento do setor 37.384 ha./ano
Área devastada pelo setor 0,64% da área nativa do RN ano
Fonte: Carvalho; Leite; Rego (2001).
44
A energia utilizada na queima do material cerâmico no RN é obtida através
das madeiras da região, sendo atualmente as mais disponíveis a jurema e a
catingueira. Segundo Santos (1975) são consumidos de 1,7 a 4,1 m³ para cada 1000
peças, sendo o consumo médio de 2 m³ de lenha na queima de 1000 peças (um
milheiro). O consumo mensal médio de lenha é de 180.000 m³ e de 3,2 m³ para a
mesma quantidade de lajotas e 2,5 m³, para a telha. A lenha utilizada é extraída por
terceiros e comprada na cerâmica a um custo de R$ 4,80/m³. Em 1998, para uma
produção de 5,606 milhões de peças (36,8% de tijolos, 39,9% de lajotas e 23,3% de
telhas), uma empresa consumiu 17.044 m³ de lenha (VALE et al., 2006).
O setor de cerâmica vermelha inclui mais de 100 indústrias de tamanhos
diferentes e com uma produção, principalmente de tijolos, estimada em 60 milhões
de peças/mês. O combustível mais utilizado pelas indústrias de cerâmica vermelha é
a lenha. Com um consumo médio 0,4 m3/milheiro, densidade de 0,4 t/m3 e teor de
cinzas da ordem de 3% estima-se uma geração mensal de aproximadamente 300 t
de cinzas (BORLINI et al., 2005).
Uma alternativa tecnológica para reduzir o impacto ambiental causado pela
liberação indiscriminada de resíduos, particularmente as cinzas, seria a sua
incorporação em produtos cerâmicos argilosos (BORLINI et al., 2005).
A utilização de cinzas em cerâmicas é uma alternativa tecnológica para
reduzir o impacto ambiental causando pela sua disposição indiscriminada, podendo
ainda trazer benefícios ao produto final. Cerâmicas com adição de cinzas têm sido
intensamente investigadas (DONDI et al., 2002) Devido à heterogeneidade da cinza
em relação a sua composição e propriedades, sua influência no processo e na
qualidade da cerâmica pode variar significativamente, inclusive, trazer benefícios ao
produto final. A vitrificação incorpora aspectos de todas as técnicas relacionadas a
tratamentos fundamentais associadas com a destruição, extração e imobilização de
compostos perigosos. Os metais potencialmente tóxicos, se presentes no resíduo,
são incorporados na fase vítrea, que é formada durante o processo de produção de
cerâmica (PINATTI, 2003; DONDI, 2007 apud BORLINI
et al.,
2006).
A cinza obtida da combustão de lenha predominantemente de eucalipto em
fornos para produção de cerâmica em Campos dos Goytacazes exibe as seguintes
características, segundo Borlini et al. (2005):
• é especialmente rica em cálcio, sendo composta predominantemente por
carbonato de cálcio;
45
• apresenta aglomerados de partículas predominantemente esféricos e
porosos e com tamanho médio de 0,15 mm;
• quando a cinza for adicionada em argila, o teor relativamente elevado de
óxidos alcalinos e alcalino-terrosos pode contribuir para redução da porosidade de
queima através da formação de fase líquida.
A cinza produzida da combustão da celulignina contém metais alcalinos,
alcalinos terrosos e metais potencialmente tóxicos. Devido à heterogeneidade da
cinza em relação a sua composição e propriedades, sua influência no processo e na
qualidade da cerâmica pode variar significativamente, inclusive, trazer benefícios ao
produto final (BORLINI et al., 2006).
No Rio Grande do Norte e estados vizinhos o uso indiscriminado da lenha,
que hoje atinge mais de vinte espécies nativas, acrescendo-se a essas, árvores
frutíferas como cajueiros e mangueiras, e que utilizada em olarias, padarias e
residências têm como um dos fatores principais a questão da sobrevivência do
homem do campo.
A exploração da madeira e da lenha nativa gera conseqüências graves ao
meio ambiente, como erosão, alterações climáticas e desertificação. Qualquer
medida tomada no sentido de diminuí-la é importante para a sociedade.
As placas cerâmicas destinadas ao revestimento de pisos e paredes
(revestimentos cerâmicos) são produtos normalmente obtidos através de
compactação a partir do pó, previamente preparada por mistura e moagem, via seca
ou via úmida, de matérias-primas, esmaltação e queima. As normas nacionais
(ABNT NBR 15463:2007) e internacionais (ISO 13006:1998 (E)) classificam as
diferentes classes de revestimentos cerâmicos em função da absorção de água
(AA). As classes existentes são: BIa, 0,0-0,5% (AA), denominados porcelanatos;
BIb, 0,5-3% (AA) denominados como grês; BIIa, 3-6% (AA), denominados
normalmente como monoqueima, mas é também é um produto tipo grês; BIIb, 6-
10% (AA), também denominado monoqueima, porém é um material do tipo semi-
gres; BIII, >10% (AA), denominado monoporosa.
Classificação dos produtos pela absorção de água segundo a norma
ASTM/ANSI A.137.1. Revestimentos cerâmicos: Absorção de água (%) AA < 0,5
Muito vitrificado, 0,5 < AA < 3,0 Vitrificado, 3,0 < AA < 7,0 Semivitrificado, 7 < AA <
18,0 Não vitrificado*. *Revestimentos para parede (azulejos).
46
Classificação dos produtos pelos grupos de absorção de água segundo a
norma ISO 10545. Revestimentos Cerâmicos: Absorção de água (%) AA < 3,0 BIb,
3,0 < AA < 6,0 BIIa, 6,0 < AA < 10,0 BIIb, AA > 10,0 BIII*. *Revestimentos para
parede (azulejos).
A deformação piroplástica pode ser identificada em função do arqueamento
de um corpo-de-prova conforme indica o Gráfico 3. Desse modo, quanto maior a
flecha de curvatura, maior a deformação piroplástica. A partir da medida dessa
flecha de curvatura (S), da espessura da peça (h), da distância entre os apoios (L),
se determina o índice de piroplasticidade (IP) pela Equação 1, dado em cm-1
(MILAK et al., 2007).
IP= 3.S.h²/4.L4 (1)
Fonte: Milak et al.(2007).
Gráfico 3 – Representação da medida laboratorial
da deformação piroplástica
47
3 O ESTADO DA ARTE
Este capítulo destina-se a relatar o que já foi pesquisado com o
aproveitamento de resíduos sólidos, gerados pela indústria cerâmica,
beneficiamento do caulim, entre outros, na incorporação de massas cerâmicas.
As cerâmicas situadas no pólo oleiro dos municípios de Iranduba e
Manacapuru, estado do Amazonas, pesquisaram o reaproveitamento de resíduo
cerâmico queimado chamote, inserido em massa argilosa, nas proporções de 3% e
5%, visando seu emprego na produção de telha. O resultado das análises
laboratoriais foi possível prever a utilização de resíduos do tipo chamote, em até 5%
em massa, se as amostras forem queimadas em temperatura mínimas de 950 °C.,
todavia, como a temperatura de queima típica para a fabricação de telhas na
cerâmica em estudo é de 850 °C recomendou-se, então, a utilização de apenas 3%
de adição de resíduo, à massa cerâmica (CAMPELO et al., 2006).
A utilização de cinzas em cerâmicas é uma alternativa tecnológica para
reduzir o impacto ambiental causando pela sua disposição indiscriminada, podendo
ainda trazer benefícios ao produto final. Cerâmicas com adição de cinzas têm sido
intensamente investigadas (DONDI; MARSIGLI; FABBRI, 1997; AINETO; ACOSTA;
IGLESIAS, 2006).
Os resíduos de cinza do carvão, areia da fornalha, raspa de esmalte, refratário
moído e rolo de alta alumina foram classificados segundo suas características físicas e
químicas (refratariedade, fundência e plasticidade) e representados nos vértices de um
diagrama triaxial, pode ser observado no Gráfico 4 (BÓ; BARBETT; HOTZ, 2007).
48
Gráfico 4 – Delineamento simplex aumentado
mostrando a região de composições analisadas
dentro do diagrama triaxial
Estes autores utilizando esses resíduos escolheram uma formulação ideal
para a fabricação de placas refratárias, com base na retração linear e módulo de
resistência à flexão das peças queimadas, usando a técnica de delineamento de
misturas.
Kummer et al. (2007) divulgaram que alguns estudos empregaram resíduos
gerados nas indústrias cerâmicas ou a incorporação de resíduos de outras indústrias
na fabricação de materiais cerâmicos. Sanchés et al. (2004) desenvolveram
cerâmicas vermelhas com adições de resíduos provenientes do polimento de
granitos (TORRES et al. apud LORENZI, 2005), realizaram pesquisa para o
reaproveitamento de resíduos de polimento de granitos em massas para a produção
de porcelanato, substituindo feldspato. Os rejeitos de polimento de granitos também
foram utilizados por Polivanov et al. (2002) para a fabricação de blocos cerâmicos
vazados. Rosa (apud LORENZI, 2005), verificou a viabilidade de obtenção de placas
cerâmicas para revestimentos a partir de resíduos de diversos setores industriais.
Kummer et al. (2007), pesquisaram os resíduos provenientes do polimento do
porcelanato e das indústrias beneficiadora de feldspato prepararam diferentes
massas cerâmicas, que foram produzidas em diferentes temperaturas de queima
(1100 ºC 1150 ºC e 1200 °C) e com variações das proporções dos constituintes da
massa cerâmica: misturando 1:1 (M1); 1:3 (M2) e 3:1 (M3) de resíduo feldspato.
49
Concluíram que os corpos-de-prova queimados a temperatura de 1100 °C podem
ser utilizados pela indústria de revestimento cerâmico para a fabricação de
revestimento de paredes. Para os corpos queimados às temperaturas de 1150 ºC e
1200 °C, devido à ocorrência de expansão do material, seriam necessário maior
tratamento e retificação na peça final. A aplicação desse último material seria em
diferentes tipos de revestimentos, como, por exemplo, placas de isolamento térmico
e acústico, agregados leves, divisórias ou forros de telhados.
Todo resíduo industrial que apresenta baixa granulometria possui uma
característica objetivada pela indústria cerâmica. Isto porque, a granulometria das
matérias-primas interfere em diversas propriedades como, por exemplo, plasticidade
da massa, taxas de sinterização, porosidade final e densidade (PUREZA; VICENZI;
BERGMANN, 2007).
A adição de granito à massa cerâmica vermelha contribuiu para diminuição da
plasticidade e aumento da densidade a seco. Com isso, houve uma redução na
retração linear de secagem e queima. O granito possibilitou também uma redução
nos valores de absorção de água (VIEIRA; SOARES; MONTEIRO, 2004).
A indústria cerâmica tradicional geralmente utiliza matérias-primas que
cumprem três funções distintas: materiais plásticos, que permitem a conformação;
materiais não plásticos, que mantêm a estabilidade dimensional; e materiais
fundentes, que contribuem para a maior eficiência do processo de sinterização. A
combinação de três componentes fundamentais em geral se refere como massas
cerâmicas triaxiais (CORREIA; TOMAZI; FOLGUEIRAS, 2007).
De acordo com o diagrama triaxial do Gráfico 5 é possível visualizar a posição
e faixa granulométrica dos materiais cerâmicos.
50
Fonte: Norton, 1975.
Gráfico 5 – Representação das faixas de composição
mineralógica de materiais cerâmicos triaxiais
As placas cerâmicas destinadas ao revestimento de pisos e paredes
(revestimentos cerâmicos) são produtos normalmente obtidos através de
compactação a partir do pó, previamente preparada por mistura e moagem, via seca
ou via úmida, de matérias-primas, esmaltação e queima e a avaliação da influência
da composição da massa cerâmica contendo caulim e quartzo, sobre a deformação
piroplástica de placas cerâmicas foi estudada por Milak
et al. (2007).
Massas para fabricação de placas cerâmicas foram formuladas e preparadas,
a nível laboratorial, a partir de resíduos sólidos do setor cerâmico incluindo uma
argila de baixo valor agregado. Os resultados mostraram que é possível
compatibilizar tais resíduos para compor massas com grande potencial de aplicação
e com respeito ao meio ambiente. De fato, os valores referentes às propriedades
medidas encontram-se dentro dos limites requeridos (MODESTO et al., 2003).
A principal característica dos resíduos fundentes é a de produzir diminuição
na temperatura de sinterização do corpo cerâmico, possibilitando redução do
consumo energético, graças às novas características da massa cerâmica. Esses
resíduos são geralmente provenientes da lama de esmaltação das cerâmicas e dos
rejeitos da indústria mecânica e metalúrgica e têm uma composição sílico-aluminosa
51
(SiO
2
+ Al
2
O
3
> 50%) com porcentagens variáveis de metais pesados (em alguns
casos bem elevadas), alcalinos e alcalinos terrosos, com presença freqüente de Cr,
Co, Ni, Cd, Cu, Zn, Pb (MENESES; NEVES; FERREIRA, 2002).
A expansão térmica de materiais polifásicos é uma conseqüência da
expansão de cada uma das fases presentes, da proporção entre elas e da
microestrutura (porosidade, microtrincas, anisotropia). Assim, o coeficiente de
expansão é o resultado do somatório dos produtos dos coeficientes de expansão de
cada fase presente pelas suas respectivas frações volumétricas, somados aos
efeitos da microestrutura (MARINO; BOSCHI, 2000).
Foi observado um leve aumento da absorção de água de composição
cerâmica para a fabricação de tijolos, nas temperaturas de 800 ºC, 900 ºC e 1000 ºC
incorporada com até 30% de resíduo de granito (MENESES et al., 2007). Por outro
lado, foi observado também um incremento da resistência mecânica. Em outro
trabalho (SILVA et al., 2005), os resultados demonstram que é possível adicionar
concentrações elevadas de rejeito de mármore e granito a massas argilosas, sem
prejudicar a qualidade e propriedades do produto final. Os corpos sinterizados
apresentaram, em todas as temperaturas investigadas, 950 ºC - 1150 °C,
propriedades melhores do que as especificadas pelas normas para a cerâmica
vermelha, mostrando ser possível à incorporação de rejeito de mármore e granito
mesmo em baixas temperaturas (VIEIRA et al., 2006).
Resultados de alteração de peças cerâmicas vermelhas com introdução de
rejeito de granito, buscando prever a previsão em longo prazo do material foram
estudados por Xavier et al. (2007).
52
4 ESTUDO PRELIMINAR
Esta pesquisa inicia com à utilização das matérias-primas argilosas,
caracterizadas por Dutra (2007). As argilas caracterizadas foram consideradas
argilas plásticas com a seguinte codificação (A8, A13, A3, A6) e de argilas não
plástica (A9, A14, A4, A7). Nessas argilas Dutra (2007) realizou as Análises
Químicas por Fluorescência de Raios X (FRX) e as Análises Mineralógicas por
Difração de Raios – X (DRX), que combinadas resultou na Análise Racional das
Matérias Primas, como podem ser observados na Tabela 2.
Tabela 2: Análise racional das matérias-primas
(DUTRA, 2007)
Materiais Argilosos Materiais não-Argilosos
(%)
Matérias-
Primas
M I K ∑p Q F H Outros
∑np
A3 – 56,23 21,57
77,80
4,57 – 14,20
3,43 22,20
A6 20,73 59,23 – 79,96
– 8,96 11,08
– 20,04
A13 20,66 – 50,01
70,67
24,81
– 3,79 0,75 29,81
A4 – 59,00 – 59,00
9,65 24,54
6,49 – 41,00
A7 – 60,18 – 60,18
13,26
14,60
8,09 3,87 39,82
A8 – 56,77 – 56,77
12,70
19,14
6,94 4,45 43,23
A9 – 69,49 – 69,49
9,24 12,40
5,17 3,70 30,51
A14 – 38,42 – 38,42
29,66
21,62
4,84 5,46 61,58
*M: Montmorilonita; I: Ilita; K: caulinita; ∑p: Somatório plástica; Q: Quartzo; F: Feldspato; H: Hematita;
∑np: Somatório não plástica.
A descrição das formulações utilizadas por Dutra (2007) procede-se através
da combinação das argilas plásticas e não plásticas, vistas na Tabela 3.
Tabela 3: Formulação das matérias primas (DUTRA, 2007)
Tipos de matérias-primas
Formulação
Argila plástica Argila não plástica
MC A8 A9
MD A13 A14
ME A3 A4
MG A6 A7
As formulações MC (A8+A9), MD (A13+A14), ME (A3+A4) e MG (A6+A7)
foram combinadas por Dutra (2007) em sete misturas, cujas proporções variaram de
0% a 100%, como pode ser vistas na Tabela 4.
53
Tabela 4: Porcentagens das misturas para a formulação das massas dos resíduos
Misturas % Plásticas % Não plásticas %
1 100,0 0,0
2 75,0 25,0
3 66,5 33,5
4 50,0 50,0
5 33,5 66,5
6 25,0 75,0
7 0,0 100,0
Fonte: Dutra (2007).
De posse dos dados da análise racional, combinações das matérias primas,
MC, MD, ME, MG (Tabela 3) e as porcentagens das misturas das formulações das
massas cerâmicas, (Tabela 4), foi determinada a proporção de argila, quartzo e
fundente (Tabela 5) para em seguida gerar um diagrama triaxial, cujos vértices estão
o quartzo, argila e fundente, mostrados não Gráfico 6.
Tabela 5: Cálculo das formulações utilizando o resultado da análise racional
Formulação MG (A6 + A7)
Mistura Formulação Argila Quartzo Fundente
M1 100%A6 79,96 0,00 20,04
M2 75%A6+25%A7 75,34 3,64 21,03
M3 66,5%A6+33,5A7 73,77 4,87 21,36
M4 50%A6+50%A7 70,72 7,28 22,01
M5 33,5A6+66,5A7 67,66 9,68 22,66
M6 25%A6+75%A7 66,09 10,91 23,00
M7 100%A7 61,47 14,55 23,98
Formulação ME (A3 + A4)
Mistura Formulação Argila Quartzo Fundente
M1 100%A3 78,94 5,71 15,34
M2 75%A3+25%A4 73,96 6,70 19,34
M3 66,5%A3+33,5A4 72,26 7,03 20,70
M4 50%A3+50%A4 68,97 7,68 23,34
M5 33,5A3+66,5A4 65,68 8,33 25,97
M6 25%A3+75%A4 63,99 8,67 27,33
M7 100%A4 59,00 9,65 31,33
Formulação MC (A8 + A9)
Mistura Formulação Argila Quartzo Fundente
M1 100%A8 58,25 14,18 27,20
M2 75%A8+25%A9 61,65 13,25 25,10
M3 66,5%A8+33,5A9 62,43 12,94 24,39
M4 50%A8+50%A9 64,49 12,33 23,00
M5 33,5A8+66,5A9 66,54 11,71 21,61
M6 25%A8+75%A9 67,60 11,40 20,90
M7 100%A9 70,72 10,47 18,80
54
Formulação MD (A13 + A14)
Mistura Formulação Argila Quartzo Fundente
M1 100%A13 70,92 25,06 4,04
M2 75%A13+25%A14 63,25 27,21 11,55
M3 66,5%A13+33,5A14 60,64 27,21 11,55
M4 50%A13+50%A14 55,58 28,27 15,25
M5 33,5A13+66,5A14 50,52 29,33 18,95
M6 25%A13+75%A14 47,91 29,88 20,86
M7 100%A14 40,24 31,84 26,46
Os resultados das formulações MC, ME, MG, MD, vistos na Tabela 5, é
representado graficamente por um diagrama triaxial, cujos vértices são o quartzo,
argila e fundente (Gráfico 6).
Gráfico 6 – Diagrama triaxial das formulações MC, ME, MG e MD
A primeira parte do trabalho de pesquisa constou na determinação do ponto
médio ME4 no diagrama triaxial cujos vértices eram compostos de argila, quartzo e
fundente. O ponto ME4 foi escolhido por se tratar de um ponto médio das
combinações MG, ME e MC e por ter o mesmo apresentado melhores resultados
55
tecnológicos mais adequados. Todavia a pesquisa em pauta visa estudar os
resíduos oriundos da cinza de madeira usada na queima dos materiais cerâmicos, o
chamote de telha, e o resíduo do beneficiamento do caulim. Assim sendo,
confeccionou-se um novo triaxial composto de chamote, resíduo de caulim e cinza.
Neste novo triaxial contendo chamote, resíduo de caulim e cinza, está
representado graficamente o ponto ME4 equivalente, como pode ser observado no
Gráfico 7.
Gráfico 7 – Diagrama triaxial ilustrando a formulação ME 4.
O ponto ME4 gerou uma nova formulação determinada no triaxial de resíduos,
denominada de M3JE, cuja composição é 69,0% de resíduo de caulim, 7,7% de
chamote e 23,3% de cinza.
56
5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
A caracterização dos materiais e a metodologia utilizada levando em
consideração as técnicas estão apresentadas no Fluxograma 3.
Fluxograma 3 – Fluxograma da metodologia experimental
57
5.1 Matérias-Primas
As matérias-primas utilizadas nesta pesquisa são o resíduo de
beneficiamento caulim, a cinza vegetal e o chamote de telha.
5.1.1 Resíduo de Caulim
Resíduo de caulim foi obtido na Caulise, indústria do beneficiamento de
caulins primários do município de Equador-RN.
5.1.2 Chamote
O chamote foi coletado em uma revendedora local (Natal) de telhas. Foram
escolhidas telhas danificadas de 1ª e de 2ª qualidade. As telhas utilizadas foram
produzidas em indústria da região do Vale do Açu. O chamote foi submetido à
britagem em moinho de martelos com grelha de 9 mm de diâmetro e seguida de
moagem em moinho planetário por 3h em rotação de 230 rpm. Esse material foi
cedido por Melo (2006).
5.1.3 Cinza
As cinzas produzidas através da queima da madeira que alimenta os fornos
das olarias constituem um tipo de resíduo, que pode causar poluição do ar através
monóxido e dióxido de carbono e ser responsável por graves problemas
respiratórios na população atingida. Estas cinzas geralmente são depositadas em
terrenos baldios que por sua vez agride os solos e os lençóis freáticos. As cinzas
foram obtidas de uma indústria cerâmica do RN.
5.2 Caracterização das matérias-primas
As matérias-primas utilizadas foram previamente caracterizadas por técnicas
de: Análise Química por Fluorescência de Raios-X (FRX); Análise Mineralógica por
Difração de Raios-X (DRX); Análise Racional; Análise Granulométrica a Laser (AG);
Análises Térmicas por Dilatometria (AD) e Termodiferencial (ATD).
58
5.2.1 Análise química por fluorescência de raios-X (FRX)
As amostras em estudo antes de serem analisadas foram classificadas por
peneiramento na granulometria inferior a 0,074 mm, correspondendo à peneira nº.
200 da ABNT, e secas em estufa (110 ºC) por 24 h.
Nesta análise, foi utilizado um espectrômetro por fluorescência de raios X
EDX-700 de Shimadzu em uma atmosfera a vácuo, empregando o método
semiquantitativo para determinação dos elementos presentes nas amostras. Os
resultados obtidos estão na forma dos óxidos mais estáveis dos elementos químicos
presentes nas composições das fases que compõem as matérias-primas. Apenas
são detectados os elementos entre Sódio (Na
12
) e Urânio (U
92
), ou seja, nesta faixa.
5.2.2 Análise mineralógica por difração de raios-X (DRX)
As amostras estudadas por (DRX) foram classificadas por peneiramento na
granulometria inferior a 0, 074 mm, secas e analisadas em um difratometro de raios
X (XRD – 6000, Shimadzu) utilizando-se as seguintes condições: radiação de Cu-Kα
(λ=1,54056 Å), tensão de 40 kV, corrente de 30 mA, ângulo de varredura (2θ) de 2º
a 60º. Para identificação das fases e do grau de cristalinidade do material. A
identificação das fases presentes é baseada na comparação entre um perfil
desconhecido com o conjunto de difração padrão coletado e mantido pelo Joint
Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS).
5.2.3 Análise racional
A partir dos resultados da Fluorescência de Raios-X (FRX) e da Análise
Mineralógica por Difração de Raios-X (DRX) foi realizada a análise racional das
matérias-primas, a qual quantifica as fases presentes dos minerais qualificados.
Para tanto utilizou-se o programa computacional “MIDS” (VARELA et al., 2005)
desenvolvido na UFRN. Este método propõe a resolução simultânea de equações
lineares via NNLS “Nonnegative Least Squares” ou mínimos quadrados não-
negativos. O número de equações é definido pelo número de componentes
considerados usuais no resíduo detectados por DRX. Neste método, para cada
componente existente no resíduo é construída uma equação linear, além da
59
equação referente ao percentual de quartzo livre, de tal maneira que a soma das
fases mineralógicas dos componentes é proporcional ao somatório total encontrado
na análise química (VARELA et al., 2005).
5.2.4 Análise térmica
A análise térmica e muito utilizada na complementação dos ensaios de
caracterização. As principais técnicas termoanaliticas utilizadas nesta pesquisa
foram: análise térmica por dilatometria (AG), análise térmica Termogravimétrica (TG)
e
análise térmica diferencial (ATD). Na ATD foi utilizado o modelo RB-3000 (1200
°C) da empresa BP Engenharia e sistema de informatização RB 3000-20, com taxa
de 12,5 °C/min e o tempo de execução de aproximadamente 64 min. Na AD utilizou-
se um Dilatômetro modelo RB-115 (1600 °C) da empresa BP Engenharia e sistema
de informatização RB 3000-20. Na ATG, a curva termogravimétrica revela as
modificações de peso que ocorrem durante o aquecimento de um material e que
podem ter duas causas: decomposição ou oxidação As curvas termogravimétricas
foram obtidas utilizado um analisador termogravimétrico (ATG-50, Shimadzu) em
atmosfera a ar e taxa de aquecimento de 10 ºC/min. As amostras forma preparadas
na granulometria inferior a 200 mesh (ABNT nº200 - 0,074 mm).
5.2.5 Análise granulométrica
Em se tratando de resíduos e considerando que a granulometria influencia no
processamento e nas propriedades finais, a técnica de análise granulométrica é de
fundamental importância para uma completa precisa caracterização das matérias-
primas.
Nesta análise, foi utilizado um granulometro a Laser (920L, Cilas) acoplado a
um sistema de ultra-som com função de dispersar as partículas argilosas. As
amostras analisadas foram preparadas partindo-se de 2 g da matéria-prima e adição
de 2 ml de detergente neutro, diluídos em 10 ml de água destilada. O resultado da
análise foi fornecido pelo software The Particle Expert.
60
5.3 Preparação das massas contendo resíduos
Esta pesquisa foi constituída exclusivamente de resíduos sólidos industriais,
oriundos de telhas cerâmicas (chamote), cinza vegetal obtida da queima da lenha
nos fornos das olarias e do resíduo de beneficiamento de caulim.
O resíduo de caulim foi triturado a seco num moinho de bolas por um período
de 12 horas, posteriormente peneirado na # nº. 200. O material que passou nesta
peneira foi colocado na estufa a 110 ºC por um período de 24 horas. O processo via
seco consiste basicamente na moagem a seco das matérias-primas, seguido pela
granulação do pó fino. Na etapa de moagem são usados moinhos que permitam a
obtenção de fina granulometria com elevada superfície específica, que favoreça a
gresificação da massa durante o processo de sinterização.
Na obtenção do chamote há inicialmente necessidade de fragmentação das
peças descartadas. O chamote, portanto foi submetido à britagem em moinho de
martelos com grelha de 9 mm de diâmetro e seguida de moagem em moinho
planetário por 3h em rotação de 230 rpm. Este resíduo então foi peneirado na nº.
200. O material que passou nesta peneira foi colocado na estufa a 110 ºC por um
período de 24 horas.
A cinza vegetal foi peneirada na # nº. 200. O material que passou nesta
peneira foi colocado na estufa a 110ºC por um período de 24 horas.
A preparação da massa cerâmica constitui-se na primeira fase no processo
produtivo de revestimentos cerâmicos. Isto se deve a necessidade de que a massa
preparada propicie a granulometria, morfologia e umidade adequadas para uma boa
fluidez durante o preenchimento da matriz de compactação.
Portanto, para as formulações das massas de resíduos, confeccionou-se um
triaxial composto de chamote, resíduo de caulim e cinza. Neste triaxial, está
representado graficamente o ponto M3JE. Este é o ponto de partida do estudo que é
composto de 69,0% de resíduo de caulim, mais 7,7% de chamote, e 23,3% de cinza,
e através dele, obtemos os percentuais das outras formulações, utilizando o critério
da probabilidade aleatória, baseado na proporcionalidade, cuja porcentagem de
variabilidade está no valor de 5%. Assim na obtenção das outras formulações das
massas dos resíduos, se fixa um resíduo e varia os dois outros em 5%. Desta
maneira compomos as outras formulações do estudo que são: M7JE, M8JE, M9JE,
M10JE, M11JE, M12JE, M13JE, M14JE e M15JE. Estas formulações estão
61
distribuídas segundo os percentuais de cada resíduos que a compõem e que pode
que pode ser verificado na Tabela 6.
Tabela 6: Formulação das massas de resíduos estudadas (% peso)
Formulações Resíduo Caulim Chamote Cinza
M3JE 69,0 7,7 23,3
M7JE 74,0 7,7 18,3
M8JE 79,0 7,7 13,3
M9JE 84,0 7,7 8,3
M10JE 69,0 12,7 18,3
M11JE 69,0 17,7 13,3
M12JE 69,0 22,7 8,3
M13JE 64,0 12,7 23,3
M14JE 59,0 17,7 23,3
M15JE 54,0 22,7 23,3
No triaxial de resíduos cujos vértices estão chamote, resíduo de caulim e a
cinza é possível verificar as trajetórias, proporcionalidades, visto no Gráfico 8.
Gráfico 8 – Triaxial de resíduos representando as variações de
composições estudadas
62
5.3.1 Preparação dos corpos-de-prova
Para determinação da umidade de moldagem foram realizadas cinco
amostras umedecidas e prensadas, e colocadas para secar por um período de 24 h.
Após as medidas necessárias, determinou-se a sua umidade e a massa especifica
aparente.
5.3.2 Secagem e queima dos corpos-de-prova
As formulações da pesquisa descritas na Tabela 6, foram inicialmente secas
em estufa elétrica por 24 h para retirada da umidade natural, posteriormente,
adicionado 6,5 % (±1%) de água e inseridas em saco plástico por um período de
24 h, a fim de manter a umidade de conformação constante.
Para cada formulação foram conformados 20 corpos-de-prova, pesando-se
13 g do material por unidade. Estes corpos-de-prova foram moldados numa matriz
metálica com seção interna de 6 cm x 2 cm x 0,5 cm e prensados uniaxialmente sob
uma pressão de 25 MPa. O equipamento utilizado foi uma prensa hidráulica Schulz
modelo PHS 15t. Após a prensagem os corpos-de-prova foram medidos quanto as
suas dimensões e massa, com um paquímetro (150 mm / 0,01 mm) e uma balança
(4 kg / 0,01 g). Posteriormente colocados para secagem em estufa elétrica com
temperatura de 110 º C por 24 h e em seguida medidas as suas dimensões e
massa. Os corpos-de-prova foram queimados a 850 ºC, 950 ºC, 1050 ºC e 1150 ºC.
A queima foi realizada com velocidade controlada de temperatura, tendo
permanecido na temperatura máxima durante 30 min, em um forno elétrico (Elektro,
Linn Elektro Therm) em uma atmosfera ao ar, obedecendo as variáveis da Tabela 6.
Pode-se observar na Tabela 7 as variáveis de queima da etapa de formulação das
massas cerâmicas.
Para determinação das propriedades fisico-mecânicas foram realizados
ensaios de retração linear de queima, absorção de água, massa especifica aparente,
porosidade aparente e de resistência mecânica sob flexão em três pontos. Para
todas as propriedades tecnológicas o resultado final foi obtido a partir de uma média
das medidas de cinco corpos-de-prova.
63
Tabela 7: Variáveis de queima da etapa de formulação das massas de resíduos
Taxa de
Aquecimento
Patamar
Final
Temperatura
Misturas
Quantidade de
Corpos-de-Prova
(°C/min) (min) °C
M3JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M7JE 20 5 e10 30 850, 950, 1050, 1150
M8JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M9JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M10JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M11JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M12JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M13JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M14JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
M15JE 20 5 e 10 30 850, 950, 1050, 1150
5.4 Caracterização do produto final
Ao término do processo de sinterização, os corpos-de-prova foram
submetidos aos ensaios tecnológicos para determinação de absorção de água (AA),
porosidade aparente (PA), retração linear (RL), massa específica aparente (MEA) e
módulo de ruptura a flexão em três pontos (MRF), segundo critérios previstos pela
NBR 13818/1997 – Placas cerâmicas para revestimento – especificação e métodos
de ensaios, sucintamente descritos a seguir e as análises por difração de raios X
(DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para análise da evolução
microestrutural e da superfície de fratura, além de presença de fase líquida formada
e porosidade.
5.4.1 Perda de massa ao fogo (PF)
Quando um material argiloso é queimado ele sofre transformações químicas e
físicas devido às reações que ocorrem nas temperaturas específicas.
A perda de massa ao fogo (PF) quantifica quanto de massa o material perdeu
em relação à temperatura de queima, sendo determinada pela Equação 2. Para
determinação da PF foi utilizada uma balança analítica. Todos os resultados foram
obtidos da média aritmética de 5 corpos-de-prova.
64
100
)(
(%) x
M
MM
PF
Q
QS
−
=
(2)
onde: Ms = massa do corpo-de-prova seco (após a conformação e secagem),
em grama;
Mq
= massa do corpo-de-prova queimado, em grama.
5.4.2 Retração Linear após queima (RL)
A retração linear considera a variação da dimensão linear do corpo cerâmico,
em percentagem, após a etapa de sinterização. Uma variação com valor positivo
caracteriza uma retração da dimensão inicialmente considerada, caso contrário,
considera-se que o corpo cerâmico sofreu expansão. O procedimento adotado foi à
medição com paquímetro digital Starret 721, com resolução de 0,01 mm, dos
comprimentos dos corpos-de-prova antes e após sinterização. Para o cálculo dos
valores de retração linear após a queima, foi utilizada a Equação 3.
100
)(
(%) x
L
LL
RL
F
FO
−
=
; (3)
Onde, RL é o valor da retração linear, em percentual, do corpo-de-prova após
sinterização;
L
0
é o valor do comprimento do corpo-de-prova antes da sinterização e
L
f
é o valor do corpo-de-prova após o processo de sinterização.
5.4.3 Absorção de Água (AA)
A absorção de água é o valor em porcentagem, da massa de água absorvida
pelo corpo após sinterização. O ensaio de absorção de água foi realizado da
seguinte forma: os corpos cerâmicos foram pesados imediatamente após saída do
forno em balança analítica TECNAL – Mark 4100 com capacidade de 4100g com
resolução de 0,01g. Consecutivamente, foram submerso em água destilada por 24
horas em recipiente de vidro. Após esse tempo foram retirados do recipiente e
removidos os excessos de água superficial com um pano umedecido e
65
imediatamente pesados para a verificação da variação de suas novas massas. O
valor da absorção de água, em percentual mássico, foi obtido através da Equação 4.
100
)(
(%) x
M
MM
AA
Q
QU
−
=
; (4)
Onde, AA é a absorção de água em percentagem; M
u
é a massa do corpo-de-
prova saturado em água; M
q
é a massa do corpo-de-prova queimado. Após o cálculo
da absorção de água de cada corpo-de-prova, foi tirada a média aritmética dos
valores obtidos para cada grupo.
5.4.4 Porosidade Aparente (PA)
O cálculo da porosidade aparente fornece o provável percentual do volume de
poros abertos, após a sinterização, dos corpos-de-prova em relação ao seu volume
total. A obtenção desse valor foi calculada da seguinte maneira: após a realização
das pesagens dos corpos-de-prova, para o cálculo da absorção de água, também foi
medida a massa dos corpos-de-prova imersos, pelo método da balança hidrostática.
De posse dos três valores, M
u
, M
q
e massa do corpo imerso (M
i
), utilizou-se a
Equação 5, para a obtenção do valor, em percentual, da porosidade aparente.
100
)(
(%)
x
MM
MM
PA
IU
QU
−
−
=
; (5)
Sendo PA o valor calculado da porosidade aparente e M
i
a massa do corpo-
de-prova imerso em água.
5.4.5 Massa Específica Aparente (MEA)
A Massa Específica Aparente (MEA) é a razão entre massa do corpo-de-
prova queimado e seu volume ou ainda a razão entre o peso seco e a diferença
entre o peso saturado e o peso imerso, como mostra a Equação 6.
66
IU
Q
MM
M
cmgMEA
−
=)/(
3
; (6)
Foi realizada a média aritmética dos grupos de valores obtidos para cada
formulação.
5.4.6 Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (TRF)
A tensão de ruptura à flexão refere-se à resistência do material à flexão
simples pelo método dos três pontos, segundo o método proposto por VICAT. Para a
medida desta propriedade, foi utilizada uma máquina de ensaios universal, modelo
AG – I 250KN, da Shimadzu, operando a uma velocidade de 0,5 mm/min, conforme
o método proposto pela norma ASTM D-790/1986. Para obtenção dos resultados,
foram realizados ensaios em cinco corpos-de-prova para cada uma das
formulações, sendo que o valor final foi dado pela média aritmética desses valores.
Os cálculos foram efetuados automaticamente pelo software Trapezium 1.14, da
Shimadzu. A Equação 7 fornece os resultados.
2
2
3
)/(
bh
PL
cmkgfTRF =
; (7)
ondeTRF é a Tensão de ruptura (KPa); P é a carga atingida no momento da
ruptura (kgf); L é a distância entre os apoios do corpo de prova; b é a largura do
corpo de prova e h a altura do corpo de prova.
5.4.7 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
As amostras estudadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram
as mesmas que foram preparadas para os ensaios de flexão.
A análise foi realizada em um microscópico eletrônico de varredura
(SHIMADZU 55X-550) pertencente ao CTGÁS.
67
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES
6.1 Caracterização das matérias primas
Na determinação da umidade de moldagem utilizou-se cinco corpos de
provas, umedecidos, prensadas, pesadas (Pu), posteriormente realizadas medidas
de comprimento (Cu), largura (Lu), altura (Hu) e, colocadas para secar em uma
estufa a 110 ºC, por um período de 24 h. Após secos os corpos de provas foram
novamente medidos e pesados, para posteriormente ser determinando a sua
umidade (TUR) e massa especifica aparente (MEA), como pode ser visto na Tabela
8 e o Gráfico 9. O ponto médio indica a umidade de moldagem cujo valor é de UM =
6.5% para um MEA de 1,82g/cm³.
Tabela 8: Umidade de moldagem
Amostras
Pu
(g)
Cu
(cm)
Lu
(cm)
Hu
(cm)
Ps
(g)
Cs
(cm)
Ls (cm)
Hs
(cm)
TUR
(%)
MEA (g/cm3)
1 12,82
6,050
2,032
0,595
12,42
6,047
2,022
0,593
3,221
1,713
2 12,79
6,049
2,028
0,553
12,10
6,046
2,021
0,551
5,648
1,797
3 13,02
6,044
2,026
0,557
12,23
6,042
2,021
0,556
6,460
1,820
4 12,93
6,047
2,027
0,533
11,91
6,041
2,018
0,532
8,564
1,821
5 12,83
6,045
2,026
0,528
11,7 6,037
2,017
0,527
9,658
1,810
1,7
1,72
1,74
1,76
1,78
1,8
1,82
1,84
0 2 4 6 8 10 12
TUR
MEA (g/cm³)
Gráfico 9 – Umidade de moldagem
68
6.1.1 Resíduo de caulim
A análise química por (FRX) apresenta a composição química do resíduo de
caulim os elementos SiO
2
(66,2%) e Al
2
O
3
(24,4 %) como principais constituintes e
mais K
2
O (7,3%), Fe
2
O
3
e MnO em menores proporções. Observa-se uma elevada
quantidade de fundente (particularmente K
2
O) no resíduo. Pode-se observar que o
valor encontrado para Al
2
O
3
está abaixo do teor presente na caulinita teórica,
quando superior a 46% é classificado como sendo altamente aluminoso. Da mesma
forma verifica-se a presença de SiO
2
devido a silicatos oriundos dos argilominerais,
micas e os feldspatos e, sílica livre proveniente do quartzo, este causa redução, não
só da plasticidade, como também leva a uma baixa retração linear (SANTOS, 1989).
O resultado da análise química do resíduo de caulim pode ser visto na Tabela
9, possibilitando dessa maneira identificar as porcentagens dos óxidos presentes.
Tabela 9: Análise química de resíduo de caulim
Principais elementos, % em peso.
Material
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
SO
3
K
2
O
MnO TiO
2
MgO
Outros
R.Caulim 66,22 24,41 0,67 - 1,29 7,3 0,08 - - 0,04
A perda de massa ao fogo do resíduo do caulim foi realizada numa mufla, na
temperatura de 1050 ºC, com taxa de aquecimento 10 ºC/min, durante 60 min. O
resultado quantifica a PF= 10,36%.
A análise mineralógica do resíduo de caulim pode ser observada pelo
difratograma do Gráfico 10. Observa-se neste difratograma que os picos
característicos de cada fase presente estão com alta intensidade e bem definidos.
Os picos mostram a presença das fases da caulinita (Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
), ilita
(K,H
3
O)Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2,
microclineo (KAlSi
3
O
8
), moscovita KAl
2
(Si
3
Al)O
10
(OH,F) e
quartzo (SiO)
2.
69
10 20 30 40 50 60 70 80 90
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Q
Q
Q
K
Q
Q
Q
Q
K
M
Mi
Mi
Mi
Q
Q
Mi
M
K
Mi
Q
Q
M
M
Intensidade (cps)
2
θ
θθ
θ
I
Q - Quartzo / SiO
2
M - Moscovita / ( K , Na ) ( Al , Mg , Fe )
2
( Si
3.1
Al
0.9
) O
10
( OH )
2
Mi - Microclínio /
KAlSi
3
O
8
K - Caulinita / Al
2
( Si
2
O
5
) ( OH )
4
I - Ilita / (K,H
3
O) Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2
Gráfico 10 – Difratograma do resíduo de caulim
O fato de se ter encontrado caulinita e ilita no resíduo de caulim, proporciona
uma dificuldade adicional na análise racional, uma vez que a presença destes
argilominerais provoca uma inconsistência numérica no método utilizado. Desta
forma, a avaliação torna-se mais qualitativa, obtendo-se cerca de 22 % de ilita, 39 %
de caulinita, 10 % ortoclásio e 29% de quartzo.
Verifica-se na análise dilatométrica do resíduo de caulim a presença de
regiões com comportamentos distintos. Inicialmente, o corpo a verde dilata em
função do aumento da temperatura, considerando a existência de diferentes
argilominerais. Por volta de 580 °C verifica-se uma expansão brusca na curva,
resultado da transformação alotrópica do quartzo (
α
→
β
), explicado claramente pelo
teor de 29 % de quartzo no resíduo de caulim. Em seguida, o material volta a dilatar
na faixa entre 600 ºC e 900 ºC. Ressalta-se que nesta faixa de temperatura tem-se
também a transformação da caulinita em metacaulinita, que se opõe a dilatação
térmica. Nesta faixa de temperatura, tem-se já atuando, não apenas a difusão
superficial e por contorno de grão, mas o inicio da difusão volumétrica, responsável pela
substancial redução durante o processo de sinterização. Observa-se uma mudança de
comportamento em torno de 900 °C, e 980 ºC tendo-se uma inversão de
comportamento. Observa-se uma severa retração em temperaturas superiores a 1100
°C, indicando a formação da fase líquida, proveniente da grande quantidade de óxidos
fundentes presentes no resíduo de caulim, como pode ser visto no Gráfico 11.
70
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
∆
l / lo (%)
TEMPERATURA (º C )
Gráfico 11 – Curva dilatométrica do resíduo de caulim
Com base na curva de TG e DTG observa-se uma acentuada perda de massa
entre 500 ºC e 750 ºC cujo valor é de 8,0% presume-se que esta perda esteja
associada à desidroxilação da caulinita e, entre 750 ºC e 1200 ºC, uma nova perda
de massa de 2,0%, com perda total de 10%.
Verifica-se, todavia na curva de DTG que a temperatura da máxima perda de
massa encontra-se em 571,51 °C, conforme se pode observar no Gráfico 12.
Gráfico 12 – Curva termogravimétrica com derivada do
resíduo de caulim
A curva da análise térmica diferencial (ATD) apresenta um pico endotérmico
em torno de 600 ºC, provavelmente associado à desidroxilação da caulinita e um
71
pico exotérmico em torno de 980 ºC, relacionado ao rearranjo estrutural para
formação da Mulita. Na temperatura de 1100 ºC ocorre a reação de formação da
mulita. A sílica livre liberada a aproximadamente 980 ºC reage com a alumina
formando mulita, como pode ser visto no Gráfico 13.
0 200 400 600 800 1000
-30
-20
-10
0
10
ATD (
µ
V)
Temperatura (°C)
Gráfico 13 – Curva térmica diferencial do resíduo de caulim
O resíduo de caulim apresentou uma granulometria entre < 0.2 µm e 30 µm,
dos quais 31% são inferiores a 2 µm, 68 % tem diâmetro entre 2 e 20 µm. 1%
superior a 20 µm. O diâmetro a 50% corresponde a 3,36 µm e o médio de 4,62µm,
visualizado no Gráfico 14.
Gráfico 14 – Curva granulométrica do resíduo de caulim
72
6.1.2 Resíduo de telha (chamote)
A análise química por (FRX) apresenta a composição química do chamote,
elementos com alto teor de SiO
2
(52,6%) e Al
2
O
3
(26,3%) como também um elevado
teor de Fe
2
O
3
(10,6%). Os metais em forma de óxidos K
2
O, CaO, MgO e TiO
2
,
também aparecem em concentrações significativas, o que possivelmente acarretará
maior fundência, quando o chamote for incorporado à massa cerâmica, que pode ser
observado na Tabela 10.
Tabela 10: Análise química do chamote
Principais elementos, % em peso.
Material
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
SO3
K
2
O MnO
TiO
2
MgO
Outros
Chamote 52,60 26,31
10,58 1,66 1,26 3,81
0,35 1,04
1,77 0,16
A perda de massa ao fogo do chamote foi realizada numa mufla em
temperatura de 1050 ºC, com taxa de aquecimento 10 ºC/min, durante 60 min. O
resultado quantifica uma PF= 1,22%. A baixa perda de massa se deve ao fato de já
ser um produto advindo de outra queima, contudo, com temperatura mais baixa a
que foi submetido para as análises térmicas.
Na análise mineralógica observou-se uma predominância de illita
(K,H
3
O)Al
2
Si
3
AlO10(OH)
2
sendo detectado teores de anortita, (CaAl
2
Si
2
O
8
) silicatos de
cálcio-alumínio que é um feldspato, hematita (Fe
2
O
3
) e quartzo, (SiO
2
), Gráfico 15.
Gráfico 15 – Difratograma do chamote
73
A análise racional determinou 12,54% anortita; 10,59%; hematita; 57,77%
illita; 18,16%; quartzo e 0,95% de acessório.
A análise dilatométrica do chamote, Gráfico 16, é caracterizada por uma
expansão até uma temperatura de cerca de 800 °C, sendo resultado da dilatação
térmica das fases presentes no material que já sofreu processo de queima em torno
de 850 °C. A mudança na inclinação da curva ocorre em 800 °C, indicando que o
chamote iniciou o processo de sinterização. Tal comportamento é coerente com o
processamento anterior do material.
0 200 400 600 800 1000
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
∆
l / lo (%)
TEMPERATURA (C°)
Gráfico 16 – Curva dilatométrica do chamote
O comportamento termogravimétrico do chamote indica uma perda de massa
total em torno de 2,3 %, como pode ser observado no Gráfico 17. O chamote é
originado de um material da fragmentação da telha, produto advindo de outra
queima em torno de 850 ºC, portanto deveria apresentar estabilidade quanto à perda
de massa. Entretanto, acredita-se que esta perda de massa adicional esteja
condicionada com a temperatura máxima da análise termogravimétrica 1200 ºC.
74
Gráfico 17 – Curva termogravimétrica com derivada do chamote
Na análise térmica diferencial (ATD) do chamote, se pode verificar que não há
picos definidos na sua trajetória, desta maneira não é possível determinar todas as
transformações que ocorreram com o resíduo. Contudo, observa-se que há uma
variação próxima da temperatura de 300 ºC até 500 ºC quando o material estabiliza
neste patamar de temperatura, visualizado no Gráfico 18.
0 200 400 600 800 1000
-40
-20
0
20
40
ATD (µV)
Temperatura (°C)
Gráfico 18 – Curva térmica diferencial do chamote
O chamote apresenta uma granulometria entre < 0,3 µm e 35 µm dos quais
22% são inferiores a 2 µm, 76% tem diâmetro entre 2,0 e 20 µm e 2% superior a 20
75
µm. O diâmetro a 50% corresponde a 5.21 µm e o médio de 6,68 µm., o que pode
ser visualizado no Gráfico 19.
Gráfico 19 – Curva granulométrica do chamote
6.1.3 Resíduo de lenha (cinza)
A composição química da cinza investigada é caracterizada basicamente por
alta quantidade de CaO (75,3 %) e uma pequena quantidade de SiO
2
(2,8%), com
quantidades significativas de SO
3
(5,2%), K
2
O (9,2%) e MgO (3,1%). A quantidade
elevada de CaO está relacionada a carbonato e hidróxido de cálcio enquanto o SiO
2
está associado com a fase cristalina quartzo. O teor relativamente elevado de K
2
O
mostra que a cinza pode agir como um fundente potencial e pode contribuir para
melhorar as propriedades de queima através da redução da porosidade pela
formação de fase líquida em reação com SiO
2
e Al
2
O
3
. O MgO e CaO podem atuar
como fundente durante a etapa de queima. A análise química pode ser vista na
Tabela 11.
Tabela 11: Análise química da cinza
Principais elementos, % em peso.
Material
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
SO
3
K
2
O
MnO
TiO
2
MgO SrO Outros
Cinza 2,8 - 0,84 75,3 5,2 9,2 0,55 - 3,1 0,32 0,02
76
A perda de massa ao fogo da cinza foi realizada numa mufla, em temperatura
de 1050 ºC, com taxa de aquecimento 10 ºC/min, durante 60 min. O resultado
quantifica uma PF= 36,65%. A perda de massa esta associado a uma elevado
percentual de CaCO
3
.
A perda de massa teórica da calcita corresponde a 44%, condicionada a
liberação do CO
2
.
CaCO
3
, PM=100,09 (g) /mol.
CaO, PM=56,08(g) /mol.
Wt%= (100,09-56,08 / 100,09)100
Wt%= 44%
O resultado da análise por DRX da cinza é mostrado no Gráfico 20.
Analisando os picos do difratograma verifica-se que a principal fase cristalina
existente na cinza é da calcita, proveniente do carbonato de cálcio, identificados na
Tabela 6.13. A cinza contém CaCO
3
(calcita) k
2
SiO4 (arcanita) e C (carbono).
Gráfico 20 –
Difratograma da cinza
O comportamento dilatométrico da cinza, Gráfico 21 é caracterizado por uma
pequena expansão até cerca de 700 °C, seguido de acentuada retração. Na
composição química da cinza observa-se 3,1% de MgO e 75,3% de CaO. O óxido
77
de cálcio é oriundo do carbonato de cálcio CaCO
3
que se decompõem durante o
aquecimento.
O carbonato de cálcio é utilizado como fornecedor de uma das matérias-
primas formadoras da fase líquida que é o óxido de cálcio. Isto acontece quando se
faz a calcinação desta substância química em fornos com temperatura de
aproximadamente 900 °C.
0 200 400 600 800 1000 1200
-4
-3
-2
-1
0
1
∆
l / lo (%)
TEMPERATURA (C°)
Gráfico 21 – Curva dilatométrica da cinza
O comportamento termogravimétrico da cinza na curva de TG indica uma
perda de massa em torno de 30%, entre 650 ºC e 800 ºC, e de 8%, entre 800 ºC e
1200 °C, perfazendo uma perda total de 38%. Estas perdas provavelmente são
devido à dissociação dos carbonatos alcalinos e alcalinos terrosos existentes na
composição química da cinza.
Verifica-se, todavia na curva de DTG que a temperatura da máxima perda de
massa encontra-se em 780,02 °C, como se pode observar no Gráfico 22.
78
Gráfico 22 –
Curva termogravimétrica com derivada da cinza
Os aspectos fundamentais do comportamento térmico das cinzas
determinado através do (ATD) mostram que há um pico endotérmico a 200 ºC
devido à perda de água adsorvida
;
e um pico endotérmico a 920 °C devido à
decomposição do carbonato de cálcio, visualizado no Gráfico 23.
0 200 400 600 800 1000
-100
-80
-60
-40
-20
0
ATD (µV)
Temperatura (°C)
Gráfico 23 –
Curva térmica diferencial da cinza
A cinza apresentou uma granulometria entre < 0,3 µm e 50 µm, sendo que
14% são inferiores a 2 µm, 70 % tem diâmetro entre 2 e 20 µm, e 16 % superior a 20
79
µm. O diâmetro a 50% é de 10,74 µm e o médio de 11,80 µm, como pode ser visto
no Gráfico 24.
Gráfico 24 –
Curva granulométrica da cinza
O resultado da análise química fornece informações importantes para a
caracterização e também par a previsão e entendimento do comportamento dos
resíduos. A Tabela 12 apresenta um quadro contendo a composição química com a
percentagem dos elementos presentes em forma de óxido, do resíduo de caulim,
chamote de telha e a cinza vegetal. Além disso, se tratando de resíduos e
considerando que a granulometria influencia no processamento e nas propriedades
finais pode-se verificar de forma resumida a distribuição granulométrica dos
resíduos, nas faixas < 2 µm; 2 µm a 20 µm; > 20 µm, além do diâmetro médio. A
granulometria das matérias primas é fundamental na maior parte dos processos
industriais, inclusive de materiais cerâmicos, e está diretamente relacionada com o
comportamento dos materiais nas diferentes fases unitárias (ORTS et al., 1993).
As amostras de cinza e de chamote não apresentaram limites de plasticidade
e liquidez. Portanto, a plasticidade requerida da massa de resíduos encontra-se no
resíduo de caulim. Certa plasticidade garante menos prejuízo durante o
extrusamento de produtos cerâmicos, passíveis de deformações, e é responsável
pela maior resistência mecânica da peça cerâmica.
80
Tabela 12: Quadro resumo de caracterização dos resíduos
Porcentagens dos elementos presentes nos resíduos
Distribuição granulométrica dos resíduos em volume (% volume)
Tamanho
Médio
11,8 4,6 5,5
< 2,0 µm 14,0 31,0 22,0
2,0 e 20 µm 70,0 68,0 76,0
>20 µm 16,0 1,0 2,0
Limites de consistência dos resíduos (%)
Limite de
Liquidez
21 - -
Limite de
Plasticidade
19 - -
Índice de
Plasticidade
(IP)
6 Np Np
Np = Não Plástico
Óxidos Cinza %
Resíduo de
Caulim %
Chamote %
SiO2 2.791 66,217 52,602
Al2O3 – 24.406 26,311
K2O 9.202 7.301 3,805
CaO 75.302 – 1,675
SO3 5.182 1.288 1,264
Fe2O3 0.836 0.668 10,578
MnO 0.553 0.076 0,354
MgO 3.074 – 1,773
Rb2O 0.011 0.031 0,018
NbO – 0.006 –
SrO 0.324 – 0,027
CuO 0.021 – –
TiO2 – – 1,035
BaO – – 0,472
ZrO2 – – 0,038
PF 36,65 10,36 1,22
81
6.2 Caracterização das formulações dos resíduos
As massas dos resíduos estudadas apresentaram curvas dilatométricas
semelhantes, com relação à forma e tendências em todo o intervalo de temperaturas
da pesquisa. Inicialmente as curvas apresentam uma expansão térmica até cerca de
550 ºC, seguida de uma nova expansão entre 580 ºC e 600 °C com mudança de
fase, causada pela transformação do quartzo α para quartzo β. Também é nessa
região que se tem a queima da matéria orgânica e a liberação do enxofre e carvão
da cinza (GOMES et, al., 2007). A partir de 600 °C reinicia a expansão e em 800 ºC
observa-se que prevalece o comportamento dilatométrico do resíduo de caulim. Isto
se justifica pelo volume de resíduo adicionado em cada formulação, acima de 54%,
ou seja, comporta-se como uma matriz contínua. Este comportamento pode ser
confrontado com a dilatometria do resíduo de caulim puro, conforme Gráfico 11.
Entre 800 ºC e 900 ºC verifica-se uma antecipação do processo de retração
da matriz. Quando consideramos o comportamento dilatométrico da “cinza” pura,
verificamos que a mesma apresenta uma retração brusca entre 700 ºC e 800 ºC.
Este comportamento da cinza e atribuído à decomposição térmica do CaCO
3
e a
fusão do silicato de potássio. Este comportamento é reforçado pela retração do
chamote que se sobrepõe à retração da “cinza” conforme Gráfico 16.
Notadamente entre 900 ºC e 1050 ºC verifica-se a formação de um patamar
dilatométrico nas misturas. Este comportamento pode ser atribuído à presença da
cinza, conforme evidenciado pela dilatometria da “cinza pura” apresentada no
Gráfico 21. Na mistura, a cinza pode proporcionar dois efeitos combinados,
expansão devido à liberação do CO
2
e redução da fase vítria devido à formação das
fases cristalinas CaSiO
3
(wolastonita) e CaAl
2
SO
2
O
8
(anortita) que restringem a
retração devido à sinterização por formação de fase líquida.
Este resultado é coerente com as transformações físico-químicas dos
constituintes das misturas. Inicialmente verificamos a formação da fase cristalina
“anortita”, que pode ser relacionada à reação entre a metacaulinita, resultante da
desidroxilação da caulinita, e o CaO, proveniente da “cinza”, conforme a reação:
2SiO
2
. Al
2
O
3
(s) + CaO (s) → CaSi
2
Al
2
O
8
(s)
(metacaulinita) (óxido de cálcio) (anortita
)
82
Esta reação é ratificada pelo difratograma do Gráfico 30 referente à mistura
sinterizadas a 950 ºC. Esta reação é proporcionada pela elevada reatividade da
metacaulinita e ao caráter básico do CaO(s). Numa faixa de temperatura mais
elevada, ou seja, em torno de 1050 ºC verifica-se a formação de wolastonita, que
pode ser relacionada à reação entre a sílica livre e a calcita seguindo a equação:
SiO
2
(s) + CaO(s) →CaSiO
3
(s)
(
sílica livre) ( óxido de cálcio) (wolastonita)
Esta reação é favorecida pelo aumento da temperatura e a redução da
metacaulinita disponível para a reação. A diferença de caráter ácido/básico entre a
sílica e a calcita é um fator muito favorável para a formação de “wolastonita”.
Em 1050 ºC, o grupo de composições M9JE/ M12JE, que contém 8,3% em
peso de cinza, apresenta o comportamento esperado para sistemas ricos em
formadores de fase líquida, ou seja, mica, silicato de potássio e óxido de ferro.
Contudo para os grupos de composição M8JE / M11JE, que contém 13,3% em peso
de cinza e M3JE / M13JE / M15JE, que contém 23,3% em peso de cinza, verifica-se
um comportamento “anormal” das curvas dilatométricas, caracterizadas por uma
expansão “abrupta” que aumenta com o teor de “cinza” adicionado nas formulações.
Este comportamento pode ser atribuído a dois conjuntos simultâneos de reações
acompanhadas da formação de gás.
Considera-se inicialmente a presença de carbono “C” residual proveniente da
“cinza”, conforme comprovado no difratograma do Gráfico 20. Considera-se também
a presença de óxido de ferro (Fe
2
O
3
) na forma de hematita, conforme comprovado
no difratograma do Gráfico 15.
Deste modo as seguintes reações podem ser consideradas:
C
(s)
+ ½ O
2(g)
→ CO
(g)
C
(s)
+ O
2(g)
→ CO
2(g)
( A)
C
(s)
+ CO
2(g)
→ CO
(g)
3F
2
O
3(s)
+ C
(s)
/CO
(g)
→ 2Fe
3
O
4(s)
+ CO(
g
)/CO
2(g)
Fe
3
O
4(s)
+ C
(s)
/CO
(g)
→ 3FeO
(s)
+ CO
(g)
/CO
2
(g)
( B )
FeO
(s)
+ C
(s)
/CO
(g)
-→ Fe
(s)
+ CO
(g)
/CO
2
(g)
83
Os conjuntos de reações (A) e (B) evidenciam a formação de fase gasosa,
que em presença de fase líquida promove a dilatação (inchamento) da peça. O
Gráfico 25 mostra a dilatometria das curvas estudadas.
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
M3JE
M7JE
M8JE
M9JE
M10JE
M11JE
M12JE
M13JE
M15JE
∆
L/Lo ( % )
TEMPERATURA (°C)
Gráfico 25 – Dilatometria das massas dos resíduos
As massas M3JE, M13JE e M15JE apresentaram configuração de curvas
semelhantes, com picos elevados e valores de ∆L/Lo no segundo “ombro” entre
1,7% e 2,0%, visto no Gráfico 25. As três massas têm um potencial de calcita
elevado, pois a porcentagem de cinza é de 23%, e isso faz com que haja em cerca
de 1100 ºC o início da formação de um “ombro” de expansão conseqüência da
cristalização de fases, como a anortita. A Fotografia 17 mostra claramente a massa
M3JE queimada nas temperaturas ensaiadas, havendo expansão crescente em
todas as temperaturas, alcançando 1,47% em 1150 ºC, portanto, não houve retração
no corpo de prova, pode-se traduzir como estabilidade dimensional. Com relação a
cor pode-se verificar que em 1050 ºC o corpo de prova ficou esbranquiçado,
provavelmente devido ao oxidação do carbono e, em 1150 ºC a tonalidade mostrou-
se um pouco amarelada.
84
Fotografia 17 – Amostra sinterizada, M3JE 5 ºC/min
A Fotografia 18 mostra a massa M15JE queimada nas temperaturas
ensaiadas, havendo expansão de 0,73% em 850 ºC, observa-se que na temperatura
de 1150 ºC uma retração total de 8,58%, o corpo de prova deformou bastante e
diminuiu de tamanho, indicando a fase liquida que preenche os interstícios entre as
partículas, resultando numa retração e sinterização. Com relação à cor verifica-se
que em1050 ºC o corpo de prova apresentou uma coloração mais clara e em 1150
ºC a coloração passa a ser amarelo esverdeado.
Fotografia 18 – Amostra sinterizada, M15JE 5 ºC/min
850 ºC 950 ºC 1050 ºC
1150
º
C
850 ºC 950 ºC 1050 ºC
1150
º
C
85
As massas M7JE e M10JE observado no Gráfico 25, apresentam a mesma
configuração de curva, mas com valores de expansão de picos de ∆L/Lo no segundo
“ombro” estão entre 1,0% e 1,1%. Na massa M7JE e M10JE o teor de cinza baixou
para 18,3%, por conseguinte, um menor percentual de calcita e tendo o resíduo de
caulim aumentado em 5%, passando para 74% com o chamote inalterado, 7,7%. Já
na massa M10JE o resíduo de caulim permaneceu 69% com o chamote 12,7%.
Observa-se, portanto, que quanto menor o teor de calcita menor a expansão. Os
percentuais das massas podem ser observados na Tabela 2.
A Fotografia 19 visualiza a massa M7JE queimada nas temperaturas
ensaiadas, havendo expansão de 0,83% em 850º C e em 1150 ºC observa-se que
corpo de prova diminuiu devido à retração total de 3,27%, indicando haver fase
liquida, resultando numa retração e sinterização. Novamente em 1050 ºC a amostra
passa a ter uma coloração mais abraquiçada e em 1150 ºC uma cor marrom claro.
Fotografia 19 – Amostra sinterizada, M7JE 5ºC/min
As curvas das massas M8JE e M11JE observado no Gráfico 25, apresentam
a mesma configuração de curva, todavia teor de cinza baixou para 13,3%, por
conseguinte, um menor percentual de calcita, entretanto, não apresentaram picos de
expansão no segundo “ombro” com ∆L/Lo medindo em torno de 0,5%, mas
apresentando um patamar pouco ascendente entre a temperatura de 850 ºC e 1150
ºC, para posteriormente iniciar retração e sinterização definitiva em
aproximadamente 1180 ºC, com formação de fase líquida e densificação.
1050 ºC 1150 ºC 850 ºC 950 ºC
86
Na Fotografia 20 observa-se a massa M8JE queimada nas temperaturas
ensaiadas, havendo expansão de 0,79% em 850 ºC e em 1150 ºC o corpo de prova
alterou muito, com retração total de 9,69%, indicando haver fase liquida, resultando
numa retração e sinterização. A cor esbranquiçada em 1050 ºC e em 1150 ºC um
cinza escuro.
Fotografia 20 – Amostra sinterizada, M8JE 5 ºC/min
As massas M9JE e M12JE observado no Gráfico 25, não apresentaram pico
de expansão no segundo “ombro”, contendo as mesmas um menor percentual de
cinza 8,3%, por conseguinte menos calcita, mas com o resíduo de caulim e chamote
variando em 5 % (Tabela 2). No intervalo entre 850 ºC e 1050 ºC houve um declive
decrescente entre 1,0% e 0,5% no ∆L/Lo, até atingir a temperatura de 1100 ºC para
a completa sinterização.
Na Fotografia 21 são mostradas as amostras da formulação M12JE queimada
nas temperaturas ensaiadas, havendo expansão de 0,67% em 850 ºC em 1150 ºC
observa--se que corpo de prova alcançou uma retração total de 5,73% modificou
bastante a sua cor, com tonalidade mais escura, naturalmente por haver 22,7 % de
chamote, por conseguinte maior porcentagem de óxido de ferro, ao mesmo tempo,
indicando existir fase liquida, resultando numa retração e sinterização.
87
Fotografia 21 – Amostra sinterizada, M12JE 5 ºC/min
.
A expansão que ocorre em 1000 ºC é decorrente da formação de fases ricas
em cálcio, as quais, por apresentarem densidades menores do que as fases
originais sofrem uma expansão. Na verdade, a reação do óxido de cálcio, presente
após a decomposição do carbonato, para a formação de silicatos e aluminossilicatos
é a única responsável pelo “ombro” de expansão observada na ETI das massas
contendo calcita (MARINO; BOSCHI, 2000).
O uso do termo sinterização não informa quanto ao fenômeno de combustão
dos materiais orgânicos presentes na massa. Nesta etapa, as peças a verde passam
por diversas transformações físico-químicas até adquirirem suas propriedades finais.
Dentre essas transformações, enumera-se a seguir as principais, em ordem
crescente de temperatura, segundo Sousa (2003):
1) <200 ºC – eliminação de água livre absorvida;
2) 300 a 650 ºC – combustão de matérias orgânicas, decomposição de
hidróxidos e desidrolização de minerais argilosos;
3) 573 ºC – transformação alotrópica do quartzo, α em ß;
4) 800 a 950 ºC – decomposição de carbonatos de cálcio e magnésio,
combustão de restos carbonosos, formação de fases cristalinas e vítreas;
5) 1100 ºC – decomposição de sulfatos e incremento de fases vítreas.
850 ºC 950 ºC 1050 ºC 1150 ºC
88
As Análises Térmicas Diferenciais (ATD) das massas estudadas
apresentaram curvas semelhantes (Gráfico 26). Algumas indicaram um pico
endotérmico a 100 ºC, relativo à perda de umidade e de água adsorvida, todavia
todas as curvas das massas apresentaram um pico endotérmico em torno de 600
ºC, provavelmente associado à desidroxilação da caulinita. Posteriormente outro
pico endotérmico entre 870
ºC
a 900 °C devido à decomposição do carbonato de
cálcio (CaCO
3
).
.
0 200 400 600 800 1000
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
ATD (
µ
V)
TEMPERATURA (°C)
M3JE
M7JE
M8JE
M9JE
M10JE
M11JE
M12JE
M13JE
M14JE
M15JE
Gráfico 26 – ATD das massas contendo resíduos
No Gráfico 27 observa-se a superposição e semelhanças das curvas de TG.
Na determinação individual das perdas de massa, pode-se considerar que a maior
percentagem das perdas está entre as temperaturas de 500 ºC e 780 ºC, para as
massas M3JE, M7JE, M13JE, M15JE com percentual médio em torno de 13,5% e
em um total de 15% até de 1200ºC. Todavia as massas M9JE, M10JE, M11JE,
M12JE, entre 500 ºC a 720 ºC, a perda de massa chegou aos 8% e entre 720 ºC até
1200 ºC mais 2% perfazendo um total de 10%. O resultado das massas individuais
em função das percentagens se observa nas figuras que estão no apêndice.
89
0 200 400 600 800 1000 1200
84
86
88
90
92
94
96
98
100
102
Perda de Massa ( % )
TEMPERATURA (º C)
M3JE
M7JE
M8JE
M9JE
M10JE
M11JE
M12JE
M13JE
M14JE
M15JE
Gráfico 27 – TG das massas de resíduos
Para o estudo da evolução microestrutural em função da queima, utiliza-se a
massa M3JE, por ser a mesma o ponto de partida da pesquisa, ao mesmo tempo,
por apresentar um comportamento uniforme ao longo das temperaturas de queima.
A massa M3JE em estado verde apresentada no difratograma do Gráfico 28, mostra
as fases de cada matéria prima utilizada na mistura. A calcita (CaCO
3
) encontrado
na cinza, Ilita (K,H
3
O)Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2,
quartzo (SiO)
2
encontrada no chamote e
resíduo de caulim, caulinita (Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
), microclínio (KAlSi
3
O
8
) no resíduo de
caulim. Portanto as fases presentes em cada matéria prima utilizada na massa
M3JE foram devidamente obtidas no DRX.
90
Gráfico 28 – Difratograma da mistura M3JE verde
O difratograma apresentado no Gráfico 29 mostra a massa M3JE queimada
na temperatura de 850 ºC. O que se pode observar é que apenas duas fases se
mantiveram presentes nesta temperatura, o quartzo (SiO
2
) e microclineo (KAlSi
3
O
8
).
Gráfico 29 – Difratograma da mistura M3JE após
sinterização a 850 ºC
91
A análise do difratograma da massa M3JE na temperatura de 950 ºC indica
que as fases de hematita proveniente do chamote e anortita que é uma fase que na
sua composição agrega o cálcio, provavelmente da decomposição do CaCO
3
da
cinza, alumínio e sílica que estão no resíduo de caulim. O Gráfico 30 mostra as
fases do difratograma.
Gráfico 30 – Difratograma da mistura M3JE após
sinterização a 950 ºC
A análise do difratograma da massa M3JE na temperatura de 1050 ºC e
indica quartzo, a fase anortita, que na sua composição agrega o cálcio
provavelmente da decomposição do CaCO
3
da cinza, alumínio e sílica que estão no
resíduo de caulim e a fase Wolastonita. A wolastonita é metasilicato de cálcio tendo
a formula química CaSiO
3,
com composição teórica de 48,3% de óxido de cálcio e
51,7% de dióxido de silício, mas pode conter impurezas como Al, Fe, Mg, Mn, K e
Na (FERNANDES; FRAJNDLICH; RIELLA, 2006). O Gráfico 31 mostra as fases do
difratograma.
Um importante parâmetro durante o processo de revestimento poroso é a
temperatura máxima de sinterização que influencia diretamente a microestrutura e a
formação de novas fases cristalinas (SOUSA; HOLANDA, 2007).
92
Gráfico 31 – Difratograma da mistura M3JE após
sinterização a 1050 °C
A análise do difratograma da massa M3JE na temperatura de 1150 ºC é
idêntica a de 1050 ºC com quartzo e anortita, porém com uma intensidade de picos
mais acentuados na Wolastonita. As vantagens do uso da wolastonita em cerâmicas
são duas. Ela melhora as propriedades mecânicas da cerâmica, e reduz falha por
empenamento e fratura dos materiais cerâmicos que são rapidamente aquecidos. A
wolastonita se difunde rapidamente com a sílica e alumina a baixas temperaturas,
reduzindo a expansão térmica e minimizando fraturas e encolhimento
(FERNANDES; FRAJNDLICH; RIELLA, 2006). O Gráfico 32 mostra as fases no
difratograma.
93
Gráfico 32 – Difratograma da mistura M3JE após
sinterização a 1150 °C
A evolução microestrutural em função da queima da massa M8JE foi
analisada por apresentar a maior retração em 1150 ºC. A massa M8JE a 850 °C
apresentada no difratograma do Gráfico 33, mostra as fases de cada matéria prima
utilizada na mistura. A calcita que é proveniente do (CaCO
3
) encontrado na cinza,
Ilita (K,H
3
O)Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2,
quartzo (SiO)
2
encontrada no chamote e resíduo de
caulim, microclínio (KAlSi
3
O
8
) no resíduo de caulim. Portanto as fases presentes em
cada matéria prima utilizada na massa M8JE foram devidamente obtidas no DRX.
94
Gráfico
33 – Difratograma da mistura M8JE após
sinterização a 850 °C
O difratograma do Gráfico 34, pouco difere do apresentado em 850 ºC apenas
com intensidades diferentes, com calcita, Ilita
,
quartzo, microclínio. Portanto as fases
presentes em cada matéria prima utilizada na massa M8JE foram devidamente
obtidas no DRX.
Gráfico 34 – Difratograma da mistura M8JE após
sinterização a 950 °C
95
A análise do difratograma da massa M8JE na temperatura de 1050 ºC indica
quartzo, a fase anortita, que na sua composição agrega o cálcio provavelmente da
decomposição do CaCO
3
da cinza, alumínio e sílica que estão no resíduo de caulim
e chamote e microclínio, Gráfico 35.
Gráfico 35 – Difratograma da mistura M8JE após
sinterização a 1050 °C
A análise do difratograma da massa M8JE na temperatura de 1150 ºC,
Gráfico 36, indica quartzo, a fase anortita, leucita (KAlSi
2
O
6
) silicato de alumínio e
potássio do grupo dos feldspatóides e hematita (Fe
2
O
3
) oriundo do chamote.
Gráfico 36 – Difratograma da mistura M8JE após
sinterização a 1150 °C
96
A mistura M12JE foi analisada por conter o maior percentual de chamote
23,7% e o menor de cinza 8.3%. A 850 ºC a M12JE apresenta no difratograma do
Gráfico 37 quartzo (SiO)
2
em pico de maior intensidade, Ilita
(K,H
3
O)Al
2
Si
3
AlO
10
(OH)
2
encontrada no chamote e resíduo de caulim, calcita
proveniente do (CaCO
3
) encontrado na cinza e microclínio (KAlSi
3
O
8
). Portanto as
fases presentes em cada matéria prima utilizada na massa M12JE foram as mesmas
das encontradas em M8JE e devidamente obtidas no DRX.
Gráfico 37 – Difratograma da mistura M12JE após
sinterização a 850 °C
O difratograma do Gráfico 38, é praticamente idêntico ao apresentado em 850
ºC apenas com intensidades diferentes, com quartzo, Ilita
,
calcita, microclínio.
Portanto as fases presentes em cada matéria prima utilizada na massa M12JE foram
devidamente obtidas no DRX.
97
Gráfico 38 – Difratograma da mistura M12JE
após sinterização a 950 °C
A análise do difratograma da massa M12JE na temperatura de 1050 ºC indica
quartzo, microclínio a fase anortita, que na sua composição agrega o cálcio
provavelmente da decomposição do CaCO
3
da cinza, alumínio e sílica que estão no
resíduo de caulim, Gráfico 39.
Gráfico 39 – Difratograma da mistura M12JE após
sinterização a 1050 °C
98
A análise do difratograma da massa M12JE na temperatura de 1150 ºC,
Gráfico 40, indica quartzo, leucita (KAlSi
2
O
6
) silicato de alumínio e potássio do grupo
dos feldspatóides, a fase anortita e hematita (Fe
2
O
3
) oriundo do chamote.
Gráfico 40 – Difratograma da mistura M12JE após
sinterização a 1150 °C
A perda de massa ao fogo dos resíduos (PF) foi obtida através do percentual
de perda de massa de cada matéria prima, multiplicada pela composição da
formulação de cada massa estudada. As massas M3JE, M7JE, M13JE, M14JE e
M15JE foram as que tiveram maiores perdas de massas, em torno de PF=15%, pois
as mesmas contêm na sua formulação maiores percentuais de cinza, com maiores
quantidades de calcita oriundas do (CaCO
3
) que em determinada temperatura
transforma-se em CaO + CO2, portanto, perdendo mais massa. Enquanto que a
massa M12JE seguida da M9JE por terem um percentual menor de cinza na sua
composição, perdeu menos massa, PF= 10,5% e PF= 11,8%, como pode ser
observado na Tabela 13. Estes resultados podem ser comparados com os obtidos
com TG no Gráfico 27.
Tabela 13: Perda de massa ao fogo das massas contendo resíduos
T(°C)
1050ºC
M3JE
M7JE
M8JE
M9JE
M10JE
M11JE
M12JE
M13JE
M14JE
M115JE
PF % 15,2
14,5 13,2 11,8 14,0 12,2 10,5
15,3
14,9 14,3
99
6.2.1 Deformação piroplástica
O resultado da análise química das materiais primas revela que o K
2
O esta
presente na cinza com 9,2%, no resíduo de caulim com 7,3% e no chamote com
3,8%, portanto, a sua somatória 20,3% representa um alto teor de fundente. Além
desses fundentes ainda existe os alcalino-terrosos MgO e CaO que se funde em
altas temperaturas. Quanto maior o peso atômico dos óxidos dos metais alcalinos,
K
2
O > Na
2
O > Li
2
O, maior tende a ser a viscosidade da fase líquida. Quanto maior a
quantidade de fase líquida e menor sua viscosidade, maior a tendência de
deformação. Quanto maior a temperatura e o tempo de permanência na queima,
menor a viscosidade e maior a quantidade de fase vítrea, portanto, maior será a
deformação, (MILAK
,
et al., 2007).
Pode-se entender, portanto, que as massas
M7JE, M13JE, M14JE, M15JE na temperatura 1150 ºC com taxa de aquecimento de
5º/min e M7JE, M15JE na temperatura 1150 ºC com taxa de aquecimento de
10º/min foram as que atingiram a deformação piroplástica, pois somavam um
percentual maior de fundentes. A massa M7JE contém um alto teor de fundente na
sua composição e na queima em temperatura de 1150 ºC, com taxe de 5 ºC/min,
apresentou uma deformação piroplástica acentuada. Portanto, produtos que
apresentam significativas variações dimensionais e/ou desvios da forma podem
prejudicar os efeitos estéticos obtidos com as peças assentadas, assim constatamos
que essa massa não apresenta um padrão de qualidade adequado, como pode ser
visto na Fotografia 22.
Fotografia 22 – Deformação piroplástica da massa a 1150 ºC M7JE
100
6.3 Caracterização física dos corpos sinterizados
6.3.1 Retração linear de queima (5 ºC/min)
As massas M3JE, M13JE, M14JE, M15JE, contêm na sua formulação 23,3%
de cinza e apresentaram expansão desde a temperatura de 850 ºC até 1050 ºC,
quando passaram a retrair em 1150 ºC, salvo a M3JE que continuou expandindo.
Observa-se, entretanto que, a expansão diminui à medida que essas massas
aumentam em 5% o teor de chamote ao mesmo tempo diminui em 5% o resíduo de
caulim, conforme observado na Tabela 14. Quando a temperatura alcança 1050 ºC à
expansão aumenta novamente, presume-se que a partir de 950 ºC o CO
2
do CaCO
3
é liberado dando margem a expansão, conforme discutido por meio dos resultados
dilatométricos.
Tabela 14: Retração Linear de Queima (%) (5 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
RL (%) DP (%) RL (%) DP (%) RL (%) DP (%) RL (%) DP (%)
M3JE -0,69 0,10 -0,78 0,07 -1,41 0,04 -1,47 0,09
M7JE -0,83 0,02 -0,69 0,11 -0,89 0,11 3,27 2,06
M8JE -0,79 0,05 -0,80 0,07 -0,42 0,01 9,69 0,47
M9JE -0,74 0,04 -0,57 0,04 -0,20 0,09 2,99 0,71
M10JE -0,80 0,03 -0,75 0,05 -0,94 0,03 1,24 0,67
M11JE -0,84 0,02 -0,80 0,04 -0,76 0,03 2,03 0,03
M12JE -0,67 0,03 -0,58 0,09 -0,23 0,02 5,73 0,59
M13JE -0,81 0,07 -0,81 0,02 -1,06 0,02 1,84 0,74
M14JE -0,80 0,03 -0,77 0,04 -0,97 0,04 8,69 1,93
M15JE -0,73 0,02 -0,72 0,04 -1,35 0,15 8,58 3,05
DP – Desvio-Padrão da média; * Sinal negativo indica expansão.
As massas M7JE e M10JE contêm na sua formulação 18,3% de cinza e
apresentaram expansão na temperatura de 850ºC diminuindo de 950 ºC e
expandindo novamente na de 1050 ºC, quando passaram a retrair em 1150 ºC. Da
mesma maneira as massas têm um acréscimo de 5% de chamote e decréscimo de
5% no resíduo de caulim. Verifica-se, portanto, que na temperatura de 1050 ºC os
valores de expansão foram menores do que das massas que continham 23,3%,
conforme observado no Gráfico 41.
101
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
- 2
- 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
Retração Linear (%)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 41 – Retração linear de queima (5 ºC/min)
As massas M8JE e M11JE contêm na sua formulação 13,3% de cinza e
apresentaram expansão decrescente até a temperatura de 1050 ºC, quando
passaram a retrair em 1150 ºC. Os valores de expansão foram menores do que das
massas que continham 18,3%.
As massas M9JE e M12JE contêm na sua formulação 8,3% de cinza e
apresentaram expansão decrescente até a temperatura de 1050 ºC, quando passaram
a retrair em 1150 ºC. Os valores de expansão foram menores do que das massas que
continham 13,3%, o que pode ser verificado na Tabela 14 no Gráfico 41.
6.3.2 Absorção de água (5 ºC/min)
A absorção da água das massas estudadas permaneceu num patamar médio
de 20%, até a temperatura de 850 ºC, a massa que continha o maior teor cinza, a
M15JE, resultou em 23,19% de AA e a que continha menor teor cinza, a massa
M9JE, resultou em 17,99% de AA. Na temperatura de 950 ºC as massas M8JE e
M9JE aumentaram em média sua absorção em 1%, as demais diminuíram em torno
de 1%. A partir de 1050 ºC para 1150 ºC a absorção diminui muito, ficando a massa
M8JE com o menor percentual 1,16%, apenas a massa M3JE com 19,11%
apresentou (AA) crescente. Acredita-se que à medida que se eleva o teor de
102
chamote nas massas os valores de absorção de água se reduziram pela fusão da
ilita contida no chamote. A porosidade aberta, dessa forma, teve maior fechamento
pelas forças de capilaridade devido à diminuição da viscosidade do fundido (MELO
et al., 2006) como pode ser observado na Tabela 15 e no Gráfico 42.
Tabela 15: Absorção de água (%) (5 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
AA DP (%) AA DP (%) AA DP (%) AA DP (%)
M3JE 20,72 0,39 20,77 0,32 18,77 0,26 19,11 0,21
M7JE 20,74 0,42 20,12 0,31 18,32 0,40 9,18 3,17
M8JE 18,55 0,31 19,38 0,59 16,51 0,27 1,16 0,35
M9JE 17,99 0,18 18,15 0,40 15,75 0,24 7,60 0,26
M10JE 21,15 0,65 20,13 0,56 20,78 0,33 15,43 1,03
M11JE 20,39 0,29 19,79 0,16 20,47 0,65 13,41 0,66
M12JE 19,59 0,09 19,72 0,24 16,97 0,34 9,32 1,12
M13JE 20,62 0,19 19,95 0,24 21,53 0,19 16,15 2,00
M14JE 19,80 0,08 22,15 0,13 21,68 0,38 5,86 0,32
M15JE 23,19 0,15 23,16 0,19 20,87 0,32 6,33 4,54
DP – Desvio-Padrão da média.
Na absorção de água das massas ensaiadas, pode-se verificar na Tabela 15
que na temperatura de 1150 °C há uma abrupta queda em seus percentuais.
Quando comparado com os percentuais da retração linear, pode-se compreender
que nesta temperatura 1150 °C há presença da fase liquida preenchendo os
interstícios entre as partículas, portanto a sinterização. Quando se observa a
Fotografia 20 verifica-se que o corpo de prova na temperatura em questão, está com
suas dimensões totalmente alteradas, que pode ser comprovada com o RL de
9,69% e um AA de 1,16%, indicando desta maneira, uma retração e, ao mesmo
tempo, com coloração marrom escura, ocasionada pelo teor de ferro existente na
sua composição. Vale ressaltar nesta análise que a massa M3JE tem um o
comportamento diferenciado, foi à única que teve os valores de AA% praticamente
inalterados, em torno de 20%, da mesma forma, com um RL% praticamente
constante. Na Fotografia 17 observa-se nos corpos de prova somente alteração a
tonalidade da cor, com tonalidade esbranquiçada na de 1050 ºC.
A calcita é constituída exclusivamente por carbonato de cálcio e decompõe-se
em um único intervalo de temperaturas, 950 ºC, aproximadamente, quando se dá a
liberação do CO
2
ligado ao CaO (MARINO; BOSCHI, 2000). Portanto, em
103
temperaturas acima de 950 ºC as amostras tornaram-se mais porosas e assim
maiores (AA%).
A adição de 3% e 5% de chamote, à massa cerâmica queimada, em 850 °C
produziu um aumento de 3,9% e 5,2% e na temperatura de 950 °C, um aumento de
1,6% e 3,4% na absorção de água (CAMPELO et al., 2006).
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
2 0
2 2
2 4
Absorção Aparente (%)
T E M P E R A T U R A ( º c )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 42 – Absorção aparente (5 ºC/min)
6.3.3 Porosidade aparente (5 ºC/min)
A porosidade aparente apresentou percentuais em torno de 36% para as
massas M8JE, M9JE, 38% para as massas M12JE, M14JE e 40% para as massas,
M3JE, M7JE, M10JE, M11JE, M13JE sendo que a massa M15JE foi a que
apresentou o maior percentual de porosidade 44,66% na temperatura de 850 ºC.
Verifica-se, portanto que a porosidade está intimamente vinculada à absorção, pois
os percentuais encontrados foram proporcionais, por conseguinte, as massas que
detinham maiores teores de calcita foram as que apresentaram maiores
porosidades. Assim observa-se que a menor absorção apresentada na temperatura
de 1150 ºC foi na massa M8JE com um valor de 2,67%, entretanto a que menor
apresentou alteração foi à massa M3JE com 36,7%, como se observa na Tabela 16
e no Gráfico 43.
104
A porosidade de revestimento está intimamente associada à formação de
gases ou espaços intergranulares provenientes da sua conformação. Como há
grande presença de fundentes e consequentemente de fase vítrea na microestrutura
é o comportamento do líquido formado na queimada massa cerâmica que rege o
dimensionamento e condicionamento da porosidade (LENGLER, 2006).
Tabela 16: Porosidade aparente (%) (5 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
PA% DP (%) PA% DP (%) PA% DP (%) PA% DP (%)
M3JE 40,73 0,61 40,70 0,46 36,27 0,60 36,70 0,36
M7JE 40,94 0,66 39,34 0,49 35,57 1,11 19,11 6,19
M8JE 36,91 0,67 38,70 1,08 32,96 0,56 2,67 0,76
M9JE 35,57 0,36 38,70 0,73 36,00 0,51 15,72 0,52
M10JE 41,53 0,89 39,55 0,75 40,10 0,54 30,92 1,89
M11JE 40,21 0,51 38,95 0,27 39,83 1,01 27,09 1,34
M12JE 38,69 0,16 38,91 0,39 34,56 0,69 20,30 2,35
M13JE 40,69 0,23 39,26 0,44 41,60 0,21 31,10 1,90
M14JE 38,57 0,21 43,15 0,21 41,83 0,59 13,13 2,94
M15JE 44,67 0,35 44,46 0,45 39,95 0,58 13,77 9,18
DP – Desvio-Padrão da média.
A diminuição da porosidade ocorre pela formação de fase líquida que, durante
o processo de sinterização, penetra nos poros densificando o material.
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
4 5
Porosidade Aparente (%)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 43 – Porosidade aparente (5º/min)
105
6.3.4 Massa específica aparente (5 ºC/min)
Os valores de massa específica aparente apresentam uma leve tendência de
diminuição com a adição da cinza. A massa específica aparente apresentou valores
em torno de 1,62 g/cm³ para as massas M8JE, M9JE, 1,59 g/cm³ para M12JE,
M14JE e na média de 1,56 g/cm³ para as M3JE, M7JE, M10JE, M11JE, M13JE,
M14JE sendo que a massa M15JE foi a que apresentou o menor valor 1,48 g/cm³ na
temperatura de 850º C. Praticamente esses valores não se alteraram na temperatura
de 950 ºC. Entretanto a partir da temperatura de 1050 para 1150 ºC quase todas as
massas específicas aumentaram seus valores, atingindo 2,28 g/cm³ a M8JE, e 2.11
g/cm³ a M15JE. Exceto a massa M3JE que praticamente não se alterou 1,55 g/cm³.
O mecanismo que proporcionou os acréscimos no percentual das massas
especifica a partir da temperatura de 1150 ºC, deve-se a retração existente nessa
temperatura com preenchimento dos poros pela fase líquida, devido a fase anortita e
a wolastonita.
As massas específicas aparentes podem ser observadas na Tabela 17 e no
Gráfico 44.
Tabela 17: Massa específica aparente (g/cm³) (5 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
MEA DP (%) MEA DP (%) MEA DP (%) MEA DP (%)
M3JE 1,56 0,01 1,55 0,02 1,57 0,00 1,55 0,01
M7JE 1,57 0,01 1,56 0,01 1,59 0,02 1,91 0,14
M8JE 1,62 0,01 1,61 0,02 1,67 0,01 2,28 0,03
M9JE 1,64 0,01 1,62 0,01 1,72 0,00 1,91 0,01
M10JE 1,55 0,03 1,57 0,03 1,53 0,01 1,70 0,03
M11JE 1,56 0,01 1,58 0,01 1,55 0,02 1,75 0,02
M12JE 1,59 0,01 1,58 0,01 1,69 0,01 1,98 0,04
M13JE 1,57 0,01 1,58 0,01 1,52 0,01 1,69 0,04
M14JE 1,56 0,00 1,52 0,00 1,51 0,01 2,12 0,08
M15JE 1,48 0,01 1,49 0,01 1,51 0,01 2,11 0,02
DP – Desvio-Padrão da média.
A utilização entre 10% e 30% de chamote em uma massa padrão produziu
uma redução na densidade aparente em torno de 0,10 g/cm³ (CASAGRANDE et al.,
2008).
106
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
1 .4 5
1 .5 0
1 .5 5
1 .6 0
1 .6 5
1 .7 0
1 .7 5
1 .8 0
1 .8 5
1 .9 0
1 .9 5
2 .0 0
2 .0 5
2 .1 0
2 .1 5
2 .2 0
2 .2 5
2 .3 0
2 .3 5
Massa Específica Aparente (g/cm³)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 44 – Massa específica a aparente (5 ºC/min)
6.3.5 Tensão de ruptura a flexão (5 ºC/min)
Na tensão de ruptura a flexão a 5 ºC/min, pode-se observar nas massas
medidas que houve um acréscimo de tensão à medida que a temperatura de
sinterização aumenta. Todavia que apresentou a maior tensão na temperatura de
1150 ºC foi M8JE com um valor de 38,26 MPa seguido da M12JE 33,25 MPa. Nas
massas M7JE e M13JE não foi possível fazer as medições devido existirem
deformações piroplásticas. A Tabela 18 e no Gráfico 45 mostram esses resultados.
A adição de até 20% de chamote nas massas cerâmicas aumenta a
resistência após a queima, enquanto a adição acima de 20% reduz a resistência
(PRACIDELLI, 1997).
A resistência à flexão dos corpos queimados depende do balanço entre a
absorção de água (porosidade aberta – influi no sentido de diminuir a resistência) e
da quantidade de certas fases cristalinas de elevada resistência mecânica, como a
anortita e wolastonita. O aumento da TRF deve-se ao aumento da quantidade de
anortita e wolastonita, detectado através das análises por difração de raios-X.
107
Tabela 18: Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (TRF) (MPa) (5 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
TRF DP (%) TRF DP (%) TRF DP (%) TRF DP (%)
M3JE 10,90 1,65 7,25 0,97 11,94 0,77 16,56 1,95
M7JE 8,26 1,36 6,76 0,66 7,25 0,42 - -
M8JE 5,92 0,83 6,09 0,77 12,03 1,98 38,26 4,48
M9JE 3,45 0,48 4,44 0,65 9,45 1,56 27,41 3,34
M10JE 8,84 1,50 5,11 0,65 4,66 1,25 12,46 2,56
M11JE 6,07 0,51 5,26 1,12 4,35 2,46 21,39 3,56
M12JE 8,32 1,32 9,23 2,56 15,28 1,36 33,25 6,38
M13JE 8,04 0,95 5,51 0,79 4,67 0,49 - -
M14JE 11,82 0,52 7,32 0,59 6,44 1,80 6,53 1,15
M15JE 12,69 1,18 12,33 2,15 15,19 1,28 17,59 2,05
DP – Desvio-Padrão da média
A utilização entre 3% e 30% de chamote em uma massa padrão produziu
uma redução substancial na tensão de ruptura a flexão (CASAGRANDE et al.,
2008).
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
2 0
2 2
2 4
2 6
2 8
3 0
3 2
3 4
3 6
3 8
4 0
Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (MPa)
T E M P E R A T U R A (° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 45 – Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (MPa) (5 ºC/min)
6.3.6 Retração linear de queima (10 ºC/min)
Na retração linear de queima com taxa de aquecimento de 10 ºC/min pode-se
verificar que até 850 ºC todas as massas estudadas expandiram. A expansão
continuou aumentando mais na temperatura de 1050 ºC para as massas M3JE,
108
M15JE e expandindo menos para as demais massas, sendo que, a menor foi para a
M12JE. Na temperatura de 1150 ºC as massas M3JE, M10JE, M11JE, M13JE,
M14JE continuam em expansão, as demais retraíram, Tabela 19 e no Gráfico 46.
Presume-se que o teor de calcita nas massas estudadas tenha proporcionado
esse acréscimo na expansão, porém, deve-se compreender que a velocidade na
taxa de aquecimento foi o dobro, contribuindo para a expansão de algumas massas
em 1150 ºC. Esse comportamento pode ser interpretado através da cinética das
reações químicas dos elementos que compõem as massas que, não foram
totalmente completadas e alcançando valores um pouco menor na retração, como
ocorreu na taxa de 5 ºC/ min.
Os revestimentos porosos devem apresentar boa estabilidade dimensional na
sinterização, com baixos valores de retração linear
(
SOUSA; HOLANDA, 2005).
Tabela 19: Retração Linear de Queima (%) (10 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
RL% DP (%) RL% DP (%) RL% DP (%) RL% DP (%)
M3JE -0,67 0,06 -0,78 0,13 -0,78 0,06 -1,08 0,06
M7JE -0,69 0,05 -0,77 0,06 -0,59 0,05 4,47 1,57
M8JE -0,54 0,02 -0,71 0,02 -0,40 0,04 5,59 1,08
M9JE -0,52 0,02 -0,47 025 -0,30 0,02 2,94 0,48
M10JE -0,59 0,05 -0,60 0,04 -0,57 0,09 -0,59 0,02
M11JE -0,47 0,05 -0,50 0,03 -0,50 011 -0,01 0,04
M12JE -0,44 0,04 -0,49 0,06 -0,16 0,04 6,43 1,10
M13JE -0,78 0,04 -0,66 0,02 -0,74 0,03 -1,01 0,04
M14JE -0,66 0,00 -0,58 0,03 -0,53 0,65 -0,87 0,02
M15JE -0,73 0,02 -0,72 0,04 -0,87 0,13 2,14 2,20
DP – Desvio-Padrão da média * Sinal negativo indica expansão.
Quando se adiciona chamote nas massas, a retração linear de queima
aumenta. Isso se dá devido ao argilomineral ilita que inicia sua fusão em torno de
1050 ºC. Com isso, a ilita provoca um eutético junto ao feldspato e assim, a fase
líquida penetra nos poros existentes, ocorrendo maior retração (MELO et al., 2006).
109
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
- 1
0
1
2
3
4
5
6
7
Retração Linear (%)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 46 – Retração linear de queima (10 ºC/min)
6.3.7 Absorção de água (10 ºC/min)
A absorção de água na taxa de 10 ºC/min, em todas as massas ensaiadas
apresentou pequenos decréscimos na expansão à medida que a temperatura de
sinterização vai aumentando de 850 ºC, 950 ºC, 1050 ºC. Entretanto na temperatura
de 1150 ºC este valor diminui mais acentuadamente para a massa M8JE seguida da
M7JE e M9JE. O motivo desta ocorrência presume que tenha sido devido à boa
sinterização provocada pelos fundentes dos resíduos de caulim e cinza. Todavia as
massas M13JE e M14JE praticamente voltaram ao patamar que estavam em 850
ºC, como pode ser visto na Tabela 20 e no Gráfico 47.
Verifica-se que na de 1050 ºC as massas alcançaram patamares de absorção
de água em torno de 20%, o que satisfaz as normas de padrões nacionais e
internacionais, para revestimento de materiais porosos, e desta forma estando
incluído na classificação dos produtos pelos grupos de absorção de água segundo a
norma ISO 10545. Revestimentos Cerâmicos: Absorção de água (%) AA < 3,0 BIb,
3,0 < AA < 6,0 BIIa, 6,0 < AA < 10,0 BIIb, AA > 10,0 BIII *. Revestimentos para
parede (azulejos).
110
Tabela 20: Absorção de água (%) (10 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
AA% DP (%) AA% DP (%) AA% DP (%) AA% DP (%)
M3JE 21,85 0,93 20,53 0,71 19,45 0,80 18,16 0,45
M7JE 19,05 0,23 18,23 0,32 18,19 0,22 8,14 0,81
M8JE 18,41 0,23 17,80 0,83 14,38 1,23 4,15 0,54
M9JE 17,19 0,25 16,97 0,81 16,15 0,28 8,47 0,79
M10JE 20,06 0,25 18,11 0,24 18,11 0,34 19,45 0,21
M11JE 19,08 0,16 17,65 0,09 17,99 0,19 17,69 0,28
M12JE 18,75 0,16 17,53 0,29 17,45 0,59 11,79 1,02
M13JE 21,49 0,21 19,31 0,52 19,37 0,66 22,25 0,57
M14JE 22,50 0,49 20,65 1,14 20,55 0,59 22,00 0,20
M15JE 22,91 0,33 20,90 0,40 20,42 0,18 14,01 3,04
DP – Desvio-Padrão da média
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
2 0
2 2
2 4
Absorção Aparente (%)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 47 – Absorção aparente (10 ºC/min)
6.3.8 Porosidade aparente (10 ºC/min)
A porosidade aparente na taxa de aquecimento de 10 ºC/min, das massas
ensaiadas apresentaram pequenos decréscimos à medida que a temperatura de
sinterização passa de 850 ºC para 1050 ºC. Entretanto, observa-se que na
temperatura 1150 ºC o decréscimo na porosidade foi acentuado na massa M8JE
seguido da M7JE e M9JE. Pode-se considerar que a massa M3JE permaneceu a
mais estável, levando a crer que seja a mais indicada em todo esse processo de
análise. A Tabela 21 e o Gráfico 48 mostram esses resultados.
111
Observa-se que os valores obtidos para a porosidade dão seqüência aos
encontrados na absorção, mostrando compatibilidade nos resultados. Nesta análise
pode-se considerar que mesmo que a velocidade na taxa de aquecimento seja o
dobro, 10 °C/min, não houve em valores absolutos uma grande diferença quando
ensaiados na taxa de 5 ºC/min. Desta maneira pode-se verificar o quanto é viável
economicamente utilizar uma taxa mais rápida, evitando assim desperdício de tempo
e energia tanto nos fornos a lenha como a gás, e diminuindo os impactos
relacionados com a produção.
Tabela 21: Porosidade aparente (10 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
PA% DP (%) PA% DP (%) PA% DP (%) PA% DP (%)
M3JE 42,38 1,36 39,24 0,96 37,06 1,32 34,81 0,81
M7JE 38,20 0,47 35,87 0,63 35,74 0,52 17,27 1,59
M8JE 37,42 0,37 35,72 1,28 29,58 2,02 8,99 1,09
M9JE 35,33 0,50 34,50 1,39 32,94 0,60 17,48 1,71
M10JE 40,31 0,38 35,52 0,52 35,45 0,61 37,69 0,52
M11JE 38,69 0,20 35,10 0,26 35,81 0,27 34,77 0,62
M12JE 38,22 0,23 35,17 0,49 35,12 1,06 25,98 1,92
M13JE 42,54 0,37 37,03 0,85 37,07 1,16 42,87 0,89
M14JE 44,17 0,79 39,01 1,94 38,97 0,91 42,33 0,52
M15JE 44,80 0,61 39,92 0,63 38,84 0,39 28,56 5,26
DP – Desvio-Padrão da média.
Verifica-se claramente a redução da porosidade com o aumento da
temperatura de sinterização. Este comportamento esta de acordo com a estrutura
das peças de revestimento poroso (SOUSA; HOLANDA, 2007).
112
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
4 5
Porosidade Aparente (%)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 48 – Porosidade aparente (10 ºC/min)
A presença de carbonatos na massa cerâmica é de fundamental importância,
pois garante a porosidade necessária para revestimento poroso (BIII) (SOUSA;
HOLANDA, 2005).
6.3.9 Massa específica aparente (10 ºC/min)
A massa especifica aparente obtida com taxa de aquecimento de 10 ºC/min
apresenta pequenos acréscimos de valores quando a temperatura de sinterização
atinge 1050 ºC. Na temperatura de 1150 ºC a que apresentou o maior acréscimo foi
a M8JE seguida da M7JE e M12JE em de 1150 ºC. Todavia as massas as M10JE,
M11JE, M13JE e M14JE diminuíram. A Tabela 22 e o Gráfico 49 mostram esses
resultados.
O aumento nos valores das massas específicas na temperatura de 1150 ºC
está condicionada a sinterização e formação da fase liquida que preenche os poros
nesta temperatura. Outro fator importante é o teor de chamote incorporado nas
massas cerâmicas, verifica-se que na massa M15JE foi incorporado 22,7% de
chamote, teve a menor densidade na temperatura de 850 ºC, todavia aumentou
significamente em 1150 ºC.
113
Tabela 22: Massa específica aparente (g/cm
3
) (10 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
MEA DP (%) MEA DP (%) MEA DP (%) MEA DP (%)
M3JE 1,52 0,03 1,52 0,03 1,54 0,02 1,57 0,01
M7JE 1,62 0,01 1,61 0,01 1,61 0,01 1,95 0,03
M8JE 1,66 0,01 1,65 0,03 1,76 0,06 2,08 0,03
M9JE 1,70 0,01 1,69 0,03 1,71 0,00 1,89 0,01
M10JE 1,61 0,01 1,61 0,01 1,60 0,01 1,56 0,01
M11JE 1,64 0,01 1,64 0,00 1,63 0,01 1,62 0,01
M12JE 1,66 0,01 1,65 0,01 1,66 0,02 1,95 0,05
M13JE 1,55 0,02 1,55 0,02 1,54 0,02 1,50 0,02
M14JE 1,52 0,02 1,50 0,03 1,51 0,02 1,50 0,00
M15JE 1,51 0,01 1,51 0,01 1,51 0,00 1,77 0,12
DP – Desvio-Padrão da média.
Os valores de massa específica aparente apresentam tendência de
diminuição com a adição da cinza.
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
1 .5
1 .6
1 .7
1 .8
1 .9
2 .0
2 .1
Massa Específica Aparente (g/cm³)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 49 – Massa especifica aparente (10 ºC/min)
6.3.10 Tensão de ruptura a flexão (10 ºC/min)
Na tensão de ruptura a flexão a 10 ºC/min, pode-se observar nas massas
medidas que houve um acréscimo de tensão à medida que a temperatura de
sinterização aumenta. A massa M3JE foi a que apresentou o valor mais baixo na
temperatura de 1150 ºC. A massa M7JE não foi possível fazer a medição em 1150
114
ºC, devido os corpos de prova apresentar uma deformação excessiva, deformação
piroplástica. Dentre as massas a que apresentaram maiores tensões na temperatura
de 1150 ºC estão a M8JE, M10JE e M12JE, visto na Tabela 23 e no Gráfico 50.
Devemos considerar que estamos tratando de material que contém uma
absorção e porosidade elevada, ao mesmo tempo na grande maiores das massas
até 1050 ºC houve expansão, isso tudo nos leva a crer que estamos lidando com um
material que poderá ser utilizado como revestimento poroso e a medida de
resistência não é um fator preponderante.
Tabela 23: Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (TRF) (MPa) (10 ºC/min)
T(°C) 850 950 1050 1150
TRF DP (%) TRF DP (%) TRF DP (%) TRF DP (%)
M3JE 7,71 1,59 8,81 1,31 8,89 3,59 14,00 2,04
M7JE 10,35 0,80 9,53 0,79 9,54 1,71 - -
M8JE 8,66 1,34 8,77 1,74 11,25 1,24 30,34 1,85
M9JE 6,14 0,91 6,77 1,44 9,04 1,84 22,92 3,20
M10JE 19,65 1,93 18,32 1,81 21,89 2,22 26,32 2,36
M11JE 19,27 1,64 19,61 1,24 19,81 1,25 24,56 2,35
M12JE 15,31 1,58 16,03 1,46 19,63 1,09 40,06 7,49
M13JE 21,19 2,13 19,40 2,22 20,86 1,88 23,66 1,35
M14JE 20,20 3,51 18,74 2,37 19,66 1,74 20,32 1,26
M15JE 20,11 1,37 18,98 1,10 20,39 1,08 21,40 1,11
DP – Desvio-Padrão da média.
Em geral, aos materiais de revestimento poroso são atribuídas algumas
características como: máxima estabilidade dimensional durante a queima,
porosidade aberta entre 10 e 20% (expressa como a capacidade de absorção de
água) e valores de tensão de ruptura à flexão do produto sinterizado iguais ou
superiores a 12 MPa, para placas cerâmicas com espessura superior ou igual a 7,5
mm e superiores ou iguais a 15 MPa, para placas com espessura inferiores a 7,5
mm (SOUSA; HOLANDA, 2005).
115
8 5 0 9 0 0 9 5 0 1 0 0 0 1 0 5 0 1 1 0 0 1 1 5 0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
4 5
Tensão de Ruptura a Flexão em 3 Pontos (MPa)
T E M P E R A T U R A ( ° C )
M 3 J E
M 7 J E
M 8 J E
M 9 J E
M 1 0 J E
M 1 1 J E
M 1 2 J E
M 1 3 J E
M 1 4 J E
M 1 5 J E
Gráfico 50 – Tensão de Ruptura a Flexão em 3 pontos (TRF) (MPa) (10 ºC/min)
A massa M3JE apresentou características de um revestimento poroso e para
uma melhor visualização dos resultados dos ensaios tecnológicos, organiza-se a
Tabela 24.
Tabela 24: Resumo dos ensaios tecnológicos da massa M3JE a 5 ºC/min
T(°C) 850 950 1050 1150
RL / DP (%) -0,69 0,10 -0,78 0,07 -1,41 0,04 -1,47 0,09
AA / DP (%) 20,72
0,39 20,77 0,32 18,77 0,26 19,11 0,21
PA / DP (%) 40,73
0,61 40,70 0,46 36,27 0,60 36,70 0,36
MEA (g/cm³) 1,56 0,01 1,55 0,02 1,57 0,01 1,55 0,01
TRF (kPa) 10,90
1,65 7,25 0,97 11,94 0,77 16,56 10,90
DP – Desvio-Padrão da média * Sinal negativo indica expansão.
6.11 Avaliação dos resultados tecnológicos das formulações durante a
sinterização nas taxas de aquecimento de 5 º/ min e 10 ºC/ min
Na retração linear aparente verifica-se que até a temperatura de sinterização
de 1050 ºC não houve alteração nos resultados. Em 1150 ºC observa-se que na taxa
de 5 ºC/min houve expansão apenas na M3JE e as demais retraíram, enquanto que,
na taxa de 10 ºC/min houve expansão nas formulações M3JE, M9JE, M10JE,
M13JE e M14JE e as restantes contraíram. Conclui-se, portanto que, na taxa de 10
116
ºC/min não foi possível ocorrer todas as reações químicas que proporcionassem
uma melhor sinterização.
Na absorção de água verifica-se que também não houve alteração de
resultados até a temperatura de sinterização de 1050 ºC. Entretanto em 1150 ºC os
resultados foram distintos, salvo a formulação M3JE. Essa distinção pode ser
verificada na taxa de 10 ºC/min cujos percentuais de absorção de água nas
formulações foram maiores do que na taxa de 5 ºC/min, indicando que não houve
uma completa reação dos seus constituintes.
Da mesma maneira ocorreu com a porosidade aparente, uma diminuição
gradativa nos percentuais até a temperatura de sinterização de 1050 ºC e mais
acentuadamente em 1150 ºC. Verifica-se, portanto o mesmo fenômeno da absorção,
resultados distintos, salvo a formulação M3JE. Essa distinção pode ser verificada na
taxa de 10 ºC/min cujos percentuais de porosidade aparente nas formulações foram
maiores na taxa de 5 ºC/min, mostrando que a uma maior velocidade de
aquecimento resulta numa incompleta reação dos seus constituintes.
Verifica-se que os valores das massas especificas aparente mostraram que
na taxa de 5 ºC/min foram um pouco maiores do que na taxa de 10 ºC/min, em todas
as temperaturas de sinterização. Todavia na de 1150 ºC forma mais acentuados.
Com relação a tensão de ruptura a flexão verifica-se um efeito inverso com
valores maiores na taxa de 10 ºC/min do que na 5 ºC/min. Esses resultados estão
relacionados com as reações químicas que ocorrem durante a sinterização.
6.4 Caracterização microestrutural por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
A caracterização microestrutural do material sinterizado foi realizada em
amostras polidas e atacadas com HF, visando revelar a existência das fases
presentes no material.
A Micrografia 1 apresenta a M3JE sinterizada a 950 ºC correspondente à
formulação 69% de resíduo de caulim, 7,7% de chamote e 23,3 % de cinza,
mostrando a presença de porosidade distribuída na microestrutura. Percebe-se
também a morfologia das partículas provenientes dos resíduos, assim como a
presença de quartzo.
117
Micrografia 1 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a
950 ºC x270 SE
De acordo com a Micrografia 2 observa-se uma estrutura homogênea com
evidencia da presença de fase líquida na temperatura de sinterização. Na
formulação M3JE encontra-se teor elevado de cinza que pode proporcionar dois
efeitos combinados, expansão devido à liberação do CO
2
e redução da fase vítrea
devido à formação das fases cristalinas CaSiO
3
(wolastonita) e CaAl
2
SO
2
O
8
(anortita)
que restringem a retração devido à sinterização por formação de fase líquida. No
ponto “A”, indicado na Micrografia 2, realizou-se análise química por EDS, sendo
constatado a presença de silício, alumínio, cálcio, ferro e oxigênio (Tabela 25). Já no
ponto “B” o alumínio e potássio são mais evidentes com diminuição da silício e no
ponto “C” alumínio e cálcio são mais intensos com pouco silício.
118
Micrografia 2 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a
950 ºC x500 SBSE
O resultado das análises químicas dos pontos A, B e C, obtidos através das
EDS correspondentes, pode ser observado na Tabela 25.
Tabela 25: Elementos químicos em peso (%) da M3JE 950 ºC x500 SBSE
Ponto A Ponto B Ponto C
Elemento Peso (%) Peso (%) Peso (%)
C 40.381 21.815 26.507
O 29.668 34.516 39.692
F 6.788 17.575 15.105
Na 0.747 0.459 -
Mg 0.411 0.722 0.394
Al 6.249 9.120 6.079
Si 8.032 6.106 0.783
K 2.628 4.595 1.887
Ca 4.329 5.092 9.553
Fe 0.767 - -
A Micrografia 3 corresponde a M3JE sinterizada a 950 ºC. Nela pode-se
observar a fase líquida solificada, agregando os grãos da microestrutura.
119
Micrografia 3
– Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a
950 ºC x1500 SE
Verifica-se a partir da micrografia da M3JE, sinterizada a 1150 ºC, uma
intensa formação de fase líqüida, conduzindo a formação de estrutura densa e,
portanto, de baixa porosidade. A porosidade remanescente pode ser atribuída a
decomposição do carbonato (calcita) presente na cinza, Micrografia 4.
Micrografia 4 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a
1150 ºC x270 SE
120
Na Micrografia 5 é apresentada a amostra M3JE sinterizada a 1150 ºC.
Verifica-se uma intensa formação de fase líquida, que se solidifica no resfriamento
promovendo a coesão da estrutura. O contraste de imagem gerado pelo modo BSE
permite verificar que o cálcio, elemento de peso atômico mais elevado, encontra-se
homogeneamente disperso na microestrutura. Este resultado atesta que o
procedimento de mistura e homogeneização foi bem sucedido. Os elementos
químicos que foram determinados no EDS são: Al= 27; C= 12; Ca=40; Mg=24,3;
O=16; K=39; Na=22,99; Si=28. Portanto, pode-se considerar que o cálcio e o
potássio são os que mais se sobressaem na imagem da Micrografia 5.
Micrografia 5 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a
1150 ºC x270 SBSE
A Micrografia 6 da M3JE sinterizada a 1150 ºC, permite ratificar que as
matérias-primas de partida estão bem homogêneas. O ponto “A” na imagem contém
cálcio e alumínio e pouca silício, todavia o ponto “B” o teor de cálcio é ainda maior,
com alumínio, silício e potássio e o ponto “C” com pouco alumínio, potássio e cálcio.
Presume-se, portanto, que há formação das fases cristalinas CaSiO
3
(wolastonita) e
CaAl
2
SO
2
O
8
(anortita) associadas à estas regiões de maior concentração de cálcio,
colaborando com a restrição de formação de fase líquida. A formação destas fases
cristalinas é importante para evitar a deformação excessiva das amostras em
temperaturas elevadas, conforme discutido anteriormente.
121
Micrografia 6 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a
1150 ºC x500 SBSE
O resultado das análises químicas dos pontos A, B e C, obtidos através das
EDS correspondentes, pode ser observado na Tabela 26.
Tabela 26: Elementos químicos em peso (%) da M3JE 1150 ºC x500 SBSE
Ponto A Ponto B Ponto C
Elemento Peso (%) Peso (%) Peso (%)
C 19.025 12.415 32.881
O 39.071 33.172 50.150
F 26.922 24.936 9.028
Na 0.574 0.460 -
Mg 0.305 1.069 -
Al 5.976 8.292 2.446
Si 0.595 3.735 0.797
K 1.410 2.350 1.099
Ca 6.122 13.571 3.599
A Micrografia 7 corresponde a M3JE sinterizada a 1150 ºC. Verifica-se a
ocorrência de fase líquida envolvendo os grãos da microestrutura.
122
Micrografia 7 – Micrografia por MEV da M3JE sinterizada a
1150 ºC x1500 SE
A micrografia da M8JE sinterizada a 1050 ºC x270 SE corresponde à
formulação 79% de resíduo de caulim, 7,7% de chamote e 13,3 % de cinza. Pelo
fato do teor de cinza ter diminuído na composição em comparação a M3JE, não
produziu uma diminuição efetiva na quantidade de poros, Micrografia 8.
Micrografia 8 – Micrografia por MEV da M8JE sinterizada
a1050 ºC x270 SE
Os pontos “A” e “B” identificados na Micrografia 8 possuem uma quantidade
elevada de silício, todavia, o ponto “A” o cálcio e o ferro estão num percentual menor
123
do que no ponto “B” entretanto o ponto “A” na imagem pode-se verificar uma
coloração mais clara e brilhante. A Tabela 27 os elementos químicos.
Tabela 27: Elementos químicos em peso (%) da M8JE
a1050 ºC x270 SE
Ponto A Ponto B
Elementos Peso (%) Peso (%)
C - -
O 48.499 36.766
F - -
Na 1.292 -
Mg 0.893 0.905
Al 17.746 12.882
Si 20.139 24.527
K 6.200 6.406
Ca 4.177 16.631
Fe 1.054 36.766
A Micrografia 9 mostra a M8JE sinterizada a 1050 ºC. Observa-se novamente
uma interligação dos grãos e alguma porosidade remanescente.
Micrografia 9 – Micrografia por MEV da M8JE sinterizada a
1050 ºC x1000 SE
A Micrografia 10 apresenta a M12JE sinterizada a 1150 ºC correspondente à
formulação 69% de resíduo de caulim, 23,3% de chamote e 8,3 % de cinza. A
imagem mostra uma microestrutura compacte com evidência de uma fase sólida
124
abundante, ao mesmo tempo, morfologia diversificada com placas em formato
hexagonal.
Micrografia 10 – Micrografia por MEV da M12JE sinterizada
a 1150 ºC x270 SBSE
Na micrografia da M12JE sinterizada a 1150 ºC assinala-se três pontos,
Micrografia 11. O ponto “A” está focado sobre uma placa, nele encontra-se um
percentual elevado de silicio, indicando, portanto tratar-se de quartzo. O ponto “B” se
encontra num aglomerado de coloração mais escura, nele foi determinado uma
percentagem de ferro, além do silicio, potássio, cálcio e alumínio. Presume-se a
presença de hematita além dos silicatos. Já o ponto “C” está sobre um grão cuja
composição foi determinada basicamente de alumínio, silicio e potássio. Os
percentuais dos elementos químicos podem ser visto na Tabela 28.
125
Micrografia 11
– Micrografia por MEV da M12JE sinterizada a
1150 ºC x500 SBSE
O resultado das análises químicas dos pontos A, B e C, obtidos através das
EDS correspondentes, pode ser observado na Tabela 28.
Tabela 28: Elementos químicos em peso (%) da M12JE a
1150 ºC x500 SBSE
Ponto A Ponto B Ponto C
Elementos Peso (%) Peso (%) Peso (%)
C 15.280 30.330 20.771
O 61.353 43.579 53.989
F - - -
Na - - 0.423
Mg - 0.625 -
Al 0.466 10.060 5.154
Si 22.90 7.662 13.919
K - 3.478 5.744
Ca - 2.828 -
Fe - 1.438 -
126
7 CONCLUSÕES
Os resultados obtidos evidenciaram que é tecnicamente possível se produzir
revestimentos monoporosos exclusivamente com resíduos de caulim, cinza e
chamote. Verificou-se que as formulações das massas desempenham um papel
fundamental nas propriedades do produto final, assim como as temperaturas de
sinterização e taxas de aquecimento. De forma especifica, pode concluir que:
1 – Quanto maior a quantidade de cinza adicionada na massa cerâmica,
maior é a dilatação, presume-se que este fenômeno esteja relacionado com a
quantidade de calcita (CaCO3), que é potencializada pela presença de carbono
residual.
2 – O teor relativamente elevado de óxidos alcalinos e alcalino-terrosos
existentes nos resíduos contribui para redução da porosidade de queima através da
formação de fase líquida.
3 – A formulação M3JE, composta de 69% de resíduo de caulim, 7,7% de
chamote e 23,3 % de cinza, se tornou adequada devido sua estabilidade
dimensional, absorção e resistência condizente aos materiais porosos, como
resultado da presença de quartzo, anortita e wolastonita, formadas na queima a
1050 ºC.
4 – A temperatura de sinterização tecnicamente mais adequada foi a de 1050
ºC, por propiciar estabilidade dimensional nas massas estudadas, combinando bons
atributos técnicos, tais como, baixa porosidade, controle dimensional e resistência
mecânica adequada à aplicação pretendida.
5 – A taxa de aquecimento 5 ºC/min e 10 ºC/min indica a robustez da
formulação, produzida em mufla elétrica. Isto indica que as mesmas podem se
adequar a diferentes condições de queima.
6 – Resistência mecânica e absorção da maioria das massas estudadas estão
dentro do patamar das normas nacionais e internacionais que classificam as
diferentes classes de revestimentos cerâmicos em função da absorção de água
(AA%). Nesse entendimento podemos considerar que a classe de material do tipo
BIII, >10% (AA), denominado monoporosa, com valores de tensão de ruptura à
127
flexão do produto sinterizado iguais ou superiores a 12 MPa, e com espessura de
placas cerâmicas superiores ou igual a 7,5 mm, estão inseridas neste contexto.
7 – Os ensaios de MEV-EDS, evidenciam que a combinação de matérias-
primas (resíduos) e as condições de processamento utilizadas foram adequadas
para se obter sistemas com elevada estabilidade e homogeneidade químicas. Este
resultado reforça a viabilidade técnica de utilização de resíduos para obtenção de
produtos cerâmicos para aplicação como revestimentos.
128
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
1 – Ampliar o estudo para outros sistemas de resíduos industriais e minerais;
2 – Estudar o comportamento das misturas entre os resíduos de caulim,
chamote e cinza sob condições de extrusão;
3 – Verificar o comportamento dos sistemas estudados em condições de
processo industrial;
4 – Realizar um estudo para verificar a estabilidade física e química dos
sistemas estudados em longos tempos de exposição à água;
5 – Verificar o efeito de ciclos rápidos de queima sobre as propriedades
físicas destes sistemas e correlacionar com os aspectos estruturais e
macroestruturais.
129
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classificação: Rio de Janeiro, 2004.
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136
APÊNDICE
137
•
Dilatometria dos resíduos
0 200 400 600 800 1000
0
1
2
3
4
5
EVENTO
TEMPERATURA
CHAMOTE
0 200 400 600 800 1000 1200
-40
-30
-20
-10
0
10
EVENTO
TEMPERATURA
CINZA
Chamote Cinza
0 200 400 600 800 1000 1200
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
EVENTO
TEMPERATURA
RESIDUO DE CAULIM
Resíduo de caulim
•
Dilatometria das massas dos resíduos
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
M7JE M8JE
138
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
M9JE M10JE
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
M11JE M12JE
0 200 400 600 800 1000 1200
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
0 200 400 600 800 1000 1200
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
∆
l / l
0
TEmperatura
M14JE
M13JE M14JE
0 200 400 600 800 1000 1200
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
0 200 400 600 800 1000 1200
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
∆
L / Lo
TEMPERATURA ( ºC )
M3JE M15JE
139
•
Análise Térmica Diferencial das massas dos resíduos (ATD)
0 200 400 600 800 1000
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
TEMPERATURA (°C)
DTA (
µ
V)
0 200 400 600 800 1000
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
DTA (
µ
V)
TEMPERATURA (°C)
ATD M3JE ATD M7JE
0 200 400 600 800 1000
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
DTA (
µ
V)
TEMPERATURA (°C)
0 200 400 600 800 1000
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
TEMPERATURA (°C)
DTA (
µ
V)
ATD M8JE ATD M9JE
0 200 400 600 800 1000
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
DTA (
µ
V)
TEMPERATURA (°C)
0 200 400 600 800 1000
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
TEMPERATURA (°C)
DTA (
µ
V)
ATD M10JE ATD M11JE
140
0 200 400 600 800 1000
-20
-15
-10
-5
0
5
DTA (
µ
V)
TEMPERATURA (°C)
0 200 400 600 800 1000
-40
-30
-20
-10
0
TEMPERATURA (°C)
DTA (
µ
V)
ATD M12JE ATD M13JE
0 200 400 600 800 1000
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
DTA (
µ
V)
TEMPERATURA (°C)
0 200 400 600 800 1000
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
TEMPERATURA (°C)
DTA (
µ
V)
ATD M14JE ATD M15JE
ATD M3JE (1200 °C) ATD M12JE (1200 °C)
141
•
Análise termogravimétrica dos resíduos (TG)
Resíduo de caulim Chamote
Cinza
•
Análise termogravimétrica das massas dos resíduos (TG)
M3JE M7JE
142
M8JE M9JE
M10JE M11JE
M12JE M13JE
M14JE M15JE
143
•
Massas de resíduos sinterizadas nas temperaturas de ensaios
M3JE 5 ºC/min M3JE 10 ºC/min
M7JE 5º C/min M7JE 10º C/min
M8JE 10ºC/min M8JE 5º C/min
850
ºC
950
ºC
1050
º
C
1150
ºC
850
ºC
950
ºC
1050
ºC
1150
ºC
144
M7JE 10º C/min M7JE 5º C/min
M8JE 10ºC/min M8JE 5ºC/min
M9JE10ºC/min
M9JE 5ºC/min
145
M10JE 10 ºC/min M10JE 5 ºC/min
M11JE 10 ºC/min
M11JE 5 ºC/min
M12JE 10 ºC/min M12JE 5 ºC/min
146
M13JE 10 ºC/min
M13JE 5 ºC/min
M14JE 10 ºC/min M14JE 5 ºC/min
M15JE 10 ºC/min
M15JE 5 ºC/min
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