Caracterização Química

A Tabela 6 mostra, em percentual de massa, a composição química das matérias-primas utilizadas.

Tabela 6. Componentes químicos das matérias-primas.

Componentes químicos Matéria-

prima

SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O TiO2 MgO CaO outros

argila 67,87% 19,49% 5,28% 4,84% 1,16% 0,64% 0,19% 0,53%

calcário 22,71% 8,63% 5,20% 0,89% 1,24% 3,27% 57,5% 0,56%

A composição da argila é típica para o uso em fabricação de telhas e tijolos conforme mostrado na Tabela 2. Apresentou como constituintes básicos, os óxidos SiO2 e Al2O3, com predominância significativa da SiO2 que está

associada ao quartzo e à caulinita em combinação com a Al2O3. Também

apresentou teor de 5,28% de Fe2O3, cuja presença é responsável pela

coloração vermelha da peça cerâmica e 4,84% de K2O que é um componente

fundente responsável pela diminuição da temperatura de sinterização e essencial para fabricação de cerâmica de baixa porosidade. A análise química da argila corrobora com a análise residual (4.2.6) feita, onde se verificou a presença de matéria orgânica, mica, sílica livre em granulometria fina e grânulos de óxido de ferro.

O calcário apresentou como constituinte majoritário o CaO que o caracteriza como carbonato de cálcio (CaCO3) e uma pequena fração de MgO

será confirmado pelo difratograma de raios X. A presença do SiO2 (22,71%),

Al2O3 (8,63%) e Fe2O3 (5,20%) são decorrentes dos torrões de calcário

coletados serem oriundos de veios localizados nas jazidas de argilas utilizadas na indústria de cerâmica estrutural.

5.1.2. Caracterização Mineralógica

As Figuras 11 e 12 apresentam os difratogramas de raios X da argila e calcário, respectivamente.

Figura 11. Difratograma de raios X da argila.

Na Figura 11, verificam-se picos de difração das fases cristalinas referentes à caulinita (Al2Si2O5(OH)4), e quartzo (SiO2), Muscovita

(KAl2Si3AlO10(OH,F)2) e Ortoclásio (KAlSi3O8) corroborando com a FRX pela

Figura 12. Difratograma de raios X do calcário.

O difratograma obtido para o calcário mostra picos de difração das fases cristalinas do carbonato de cálcio ou calcita (CaCO3), Quartzo (SiO2), dolomita

(CaMg(CO3)2) e caulinita (Al2Si2O5(OH)4), confirmado também pela análise

química pela presença dos óxidos de cálcio, magnésio, silício e alumínio. Os picos referentes hematita não estão identificados em ambos difratogramas das matérias-primas, mas a sua presença será confirmada pela análise racional.

5.1.3. Análise Racional

A Tabela 7 mostra a concentração das fases cristalinas identificadas nas matérias-primas:

Tabela 7. Concentração das fases cristalinas das matérias-primas.

Fases identificadas (%)

Matéria-prima caulinita quartzo hematita muscovita ortoclásio calcita dolomita

argila 34,4 37,2 5,3 6,2 16,9 - -

calcário 21,8 12,5 5,3 - - 57,1 3,3

Os resultados da análise racional mostram que há uma predominância de quartzo e caulinita na argila estudada, seguido de ortoclásio, muscovita e hematita, caracterizando uma argila típica de cerâmica estrutural. O calcário é calcítico, como pode se verificar pela maior concentração da calcita. As concentrações de caulinita, quartzo e hematita são decorrentes da proveniência do calcário como já foi mencionado anteriormente.

5.1.4. Análises Térmicas

As Figuras 13 e 14 mostram os resultados da análise termogravimétrica e termodiferencial realizadas na argila.

Figura 14. Curva termodiferencial (DTA) da argila.

Nota-se uma perda de massa (TG) e um pico endotérmico (ATD) entre as temperaturas de 30ºC e 115ºC indicando, provavelmente, a perda de água de umidade. Observa-se que para a faixa de temperatura entre 450ºC e 600ºC (pico endotérmico em 500ºC) ocorre maior perda de massa, este comportamento é devido a dissociação da água de constituição dos argilominerais. A partir de 950°C ocorre a reestruturação do material fundido, dando lugar a formação de novas fases cristalinas como a mulita, o que se pode verificar com o pico exotérmico em 1130ºC.

As Figuras 15 e 16 mostram a análise termogravimétrica e a análise termodiferencial realizadas no calcário.

Figura 15. Curva termogravimétrica (TG) com derivada (DTG) do calcário.

Observa-se pela curva termogravimétrica uma perda ao fogo de 28,3%. Este alto valor se deve pela decomposição do calcário com a saída do CO2

através da reação apresentada pela Equação 2 o  n

2

3 CaO CO

CaCO .

Observa-se que a maior perda de massa ocorreu entre 750ºC e 900ºC (pico endotérmico em 800ºC), entre essas temperaturas ocorre de forma mais significativa a decomposição dos carbonatos. Também se observam pela curva termodiferencial três picos endotérmicos: um entre 50°C e 100°C, que corresponde à perda de água de umidade; outro em 500°C, devido à perda de hidroxilas do material argiloso presente no calcário; e o terceiro, com maior intensidade, entre as temperaturas de 750°C e 800°C, devido à decomposição da calcita.

5.1.5. Granulometria

A Tabela 7 e as Figuras 17 e 18 apresentam os resultados da análise granulométrica da argila e do calcário.

Tabela 8. Distribuição granulométrica das matérias-primas por peneiramento.

Peneira da ABNT Abertura (

P

20 850 37,8 45,2 50 300 23,7 25,3 80 177 10,1 10,8 100 156 4,5 3,1 200 75 9,8 5,8 325 45 6,6 4,2 fundo - 7,5 5,6

P-20 P-50 P-80 P-100 P-200 P-325 FUNDO 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 % RE TI DO N A P E N E IR A Nº DA PENEIRA DA ABNT ARGILA CALCÁRIO

Figura 17. Gráfico da distribuição granulométrica das matérias-primas.

Como pode se observar, a fração argilosa é menor, com predominância de uma granulometria mais grosseira causada pela maior presença de sílica. O calcário apresenta uma distribuição granulométrica mais grosseira que a da argila, devido a resistência dos torrões de calcário em si decompor em frações menores. Uma granulometria muito grosseira pode prejudicar as propriedades tecnológicas da cerâmica estrutural. Essas propriedades são melhoradas quando ocorre um empacotamento harmônico entre os grãos maiores e menores durante a conformação, de tal forma que minimize o máximo os espaços vazios na peça conformada.

5.1.6. Plasticidade

A Figura 19 mostra os índices de plasticidade e os limites de plasticidade das composições obtidos no experimento e seus respectivos prognósticos.

Figura 18. Prognóstico de extrusão das formulações através dos limites de Atterberg.

Observando a Figura 18, nota-se que todas as massas das formulações estão dentro dos padrões aceitáveis para a extrusão, sendo que as formulações C0, C5, C10 e C15 estão na região que compreende uma extrusão ótima. Comparando os limites e os índices de plasticidade das formulações com calcário com a formulação sem calcário, nota-se que o calcário não influenciou de forma significativa nestas propriedades da argila usada no experimento.