Uso de resíduo e de minerais de pegmatito da região do seridó RN e de argilas portuguesas em formulações de grês porcelanato

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E

ENGENHARIA DE MATERIAIS

TESE DE DOUTORADO

Uso de Resíduo e de Minerais de Pegmatito da Região do

Seridó

_–

RN e de Argilas Portuguesas em Formulações de

Grês Porcelanato

GLEBA COELLI LUNA DA SILVEIRA

Orientador: Prof. Dr. Wilson Acchar Co-orientador: Prof.Dr.Uílame Umbelino Gomes

Dezembro de 2010

(2)

GLEBA COELLI LUNA DA SILVEIRA

Uso de Resíduo e de Minerais de Pegmatito da Região do

Seridó

_–

RN e de Argilas Portuguesas em Formulações de

Grês Porcelanato

Orientador: Prof. Dr. Wilson Acchar

Co-orientador: Prof. Dr. Uílame Umbelino Gomes

Dezembro de 2010

Natal – RN

(3)

Catalogação da Publicação na Fonte. UFRN / SISBI / Biblioteca Setorial Especializada do Centro de Ciências Exatas e da Terra – CCET. Luna da Silveira, Gleba Coelli.

Uso de resíduo e de minerais de pegmatito da região do Seridó – RN e de argilas portuguesas em formulações de grês porcelanato / Gleba Coelli Luna da Silveira. – Natal, RN, 2011.

194 f. : il.

Orientador : Prof. Dr. Wilson Acchar.

Co-orientador: Prof. Dr. Uílame Umbelino Gomes.

Tese (Doutorado) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Ciências Exatas e da Terra. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.

(4)

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“Deus está em toda parte ao mesmo tempo, em redor de você, dentro de você! Jamais você está desamparado. Nunca está só. Não permita que a mágoa o perturbe: procure manter-se calmo, para ouvir a voz silenciosa de Deus dentro de você. Assim, poderá superar todas as dificuldades que aparecerem em seu caminho, e há de descobrir a Verdade que

existe em todas as coisas e pessoas.”

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Dedico meu doutorado, assim como tudo o que obtenho em minha vida,

aos meus pais, Sr. Wilson Correia da Silveira e Sra. Givonete Luna da

Silveira, eternas luzes a iluminar meus caminhos.

A minha avó Edith Correia da Silveira

“In Memorium”.

E a minha tia, Prof

a.

Hilda Correia da Costa que hoje em espírito

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AGRADECIMENTOS

À Deus, pois tenho consciência de que sem Seu consentimento nada acontece,

assim como aos meus PAIS, que me foram dados por Ele, cuja educação os torna

responsáveis pelo que sou e por tudo o que posso ser em minha vida.

Ao meu irmão Engenheiro Eletricista Rhenus Victor Luna da Silveira e minha irmã Farmacêutica e Bioquímica Ms. Zama Messala Luna da Silveira pelos eternos incentivos e apoio, pelas palavras de carinho nas horas que mais necessito.

Ao meu orientador Profo. Dr. Wilson Acchar, por toda paciência, empenho e

dedicação ao nosso trabalho, e por me ter proporcionado um ano de doutorado em Portugal, na Universidade de Aveiro, cujo enriquecimento não foi tão somente técnico-científico, mas também humano e cultural.

Ao meu co-orientador profo_{Dr. Uílame Umbelino Gomes pela atenção que sempre}

me foi dada, e pelas vezes que corrigiu meus textos e me forneceu orientações.

À Profa_Dra_{. Ana Maria Segadães, por ter me aceito sob sua orientação na}

universidade de Aveiro, Aveiro - Portugal.

(8)

A CAPES (Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível

Superior) – órgão vinculado ao Ministério da Educação, que financia minha pesquisa

na UFRN, Brasil, assim como na Universidade de Aveiro, Aveiro – Portugal.

Agradeço por todo o apoio que me foi dado, aos técnicos da CAPES, Sr. João Marcos Silva Martins, Profa Dra. Maria Luiza Pereira de Carvalho, Profa Dra. Idelazil Cristina Talhavini e Sr. Gustavo, que gerenciam minha bolsa.

À pró-reitora de pós-graduação da UFRN Profa Edna Maria da Silva e às

funcionárias da pró-reitoria de pós-graduação, Sras. Maria Lassalete Cruz, Dalva Lúcia de Araújo e Marisa Mendonça da Silva, como também às antigas secretárias do PPGCEM/CCET, Renata Amaral de Medeiros e Lídia Gabriela Rodrigues de Souza e ao atual secretário Ismael Torquato por toda amizade e ajuda prestada.

Agradeço as amigas Kelly Cristina Leandro Araújo, Denise Domingos da Silva e a Sra. Lindalva Varela de Souza, amiga e funcionária da UFRN, pelas palavras de incentivo, de apoio e sincera amizade. E ao Sr. Tadeu Pereira da Silva por toda gentileza e ajuda dada quando da localização e coleta da matéria-prima da região do Seridó - RN.

Aos técnicos de nível superior do Departamento de Engenharia Cerâmica e do Vidro da Universidade de Aveiro, os engenheiros Jorge Corker, Augusto Luis Lopes e as engenheiras Maria Conceição Pereira da Costa, Marta Carmona Ferro, Célia Miranda, Ana Margarida Batista Silva e Cristina Fernandes pelas análises realizadas durante o desenvolvimento de minha pesquisa nesta universidade.

(9)

Aveiro, Maria Luísa Pinto Costa, Alexandra Sílvia Vieira Martins, Carla Isabel Vidal Neves e Paula Alexandra Curveira e Pinho, pela atenção e ajuda.

A todos meus colegas e amigas Leonor, Regla, Rejini, Ana, Lélian, Uiara, Cláudia, com os quais convivi no Bloco 4, no Campus Santiago, da residência da Universidade de Aveiro que sempre tinham palavras incentivadoras e que ainda hoje mantemos nossa amizade. E aos meus colegas de laboratório em Portugal, La Salete, Elisabeth, Walid, Cláudia Devezas, pelo carinho com que me receberam.

Agradeço aos alunos de iniciação científica Brena e Pedro pelos ensaios realizados. E aos colegas de doutorado Eduardo, Clawsio, Tércio, Tiago Chelappa, Micheline, Antônio e Ana Paula pelo companheirismo.

Agradeço aos técnicos responsáveis pelo Laboratório Institucional de Difratometria de Raios-X e de Microscopia Eletrônica de Varredura da UFRN, Érico Barreto de Oliveira e Artejose Revorêdo da Silva, respectivamente, pela atenção e pelas várias análises realizadas.

Agradeço a professora do Departamento de Química Analítica Maria de Fátima Moura pela realização de várias análises térmicas.

(10)

RESUMO

No estado do Rio Grande do Norte, Brasil, as jazidas mais expressivas na produção de minerais de pegmatito e granito estão na região do Seridó. Os municípios de Parelhas e Equador são os principais responsáveis pela produção de feldspato, quartzo caulim e granito. As indústrias cerâmicas estão sempre em busca de competitividade, investindo em novos produtos e/ou aprimorando as técnicas existentes. O grês porcelanato é um tipo de cerâmica que se destaca no mercado, pois apresenta características técnicas e estéticas superiores a de outros produtos existentes. As características das matérias-primas obtidas inicialmente com a análise química e a análise mineralógica são decisivas para que se obtenha um produto com as condições que satisfaça a um processo de fabricação estando, a princípio, diretamente relacionados com o ciclo de queima. Esta pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de novas formulações de massas cerâmicas para a produção de grês porcelanato. As matérias-primas caracterizadas inicialmente foram o feldspato, o quartzo, o caulim e o granito. Como parte da pesquisa foi desenvolvida na Universidade de Aveiro, em Portugal, foram usadas duas argilas empregadas na produção de cerâmicas portuguesas. A matéria-prima brasileira e portuguesa e o produto final, tanto em Portugal como no Brasil, foram submetidos às análises de fluorescência de raios-X, difração de raios-X, análise granulométrica, análise dilatométrica, análises térmicas e análises de microscopia eletrônica de varredura. Os corpos de prova preparados na Universidade de Aveiro (DECV) foram

sinterizados a 1000 ⁰C e 1200 ⁰C e os corpos de prova preparados na UFRN foram

sinterizados a 1000 _⁰C, 1050 _⁰C, 1100 _⁰C, 1150 _⁰C, 1200 _⁰C, 1250 _⁰C e 1300 _⁰C, porém os melhores resultados obtidos e que evidenciaram a presença do mineral mulita foram nas temperaturas de 1200 _⁰C, 1250 _⁰C e 1300 _⁰C. Os resultados mostraram que o resíduo de granito usado pode ser considerado matéria-prima de excelente qualidade para uso na indústria cerâmica de pisos e revestimento e mais exatamente pela indústria de grês porcelanato. Os ensaios físicos e mecânicos realizados nos corpos de prova das formulações 01 e 02 desenvolvidas na UFRN apresentaram uma absorção de água e resistência mecânica próprias para o grês.

(11)

ABSTRACT

In the State Rio Grande do Norte, Brazil, the most significant deposits of minerals in the production of granite and pegmatite are Seridó region. Municipalities of Parelhas and Equador are the main responsible for the production of feldspar, quartz, kaolin and granite. The ceramic industries are always in search of competitiveness by investing in new products or improving existing techniques. The stoneware is a type of pottery that stands in the market because it presents technical and aesthetic characteristics superior to other existing products. Characteristics of the raw materials initially obtained with chemical analysis and mineralogical analysis are crucial in getting a product that satisfies the conditions in a manufacturing process and is, in principle, directly related to the firing cycle. This research aimed at developing new formulations for the mass production of ceramic stoneware. The raw materials initially characterized were feldspar, quartz, kaolin and granite. As part of the research was developed at the University of Aveiro, in Portugal, we used two clays used in the production of Portuguese ceramics. The raw material Brazilian and Portuguese and the final product, both in Portugal and Brazil, were analyzed for X-ray fluorescence, X-X-ray diffraction, granulometric analysis, dilatometric analysis, thermal analysis and analysis of scanning electron microscopy (MEV). The

specimens prepared at the University of Aveiro (DECV) were sintered at 10000C and

12000C and the specimens prepared in UFRN were sintered at 10000C, 10500C,

11000_{C, 1150}0_{C, 1200}0_{C, 1250}0_{C and 1300}0_{C, but the best results and}

demonstrating the presence of the mineral mullite were at temperatures of 12000_C,

12500_{C and 1300}0_{C. The results showed that the granite waste used may be}

considered raw material of excellent quality for use in the ceramic industry and coating floors and more accurately by the industry of stoneware. Physical and mechanical tests conducted on samples of the formulations F01 and F02 developed in UFRN showed a water absorption and mechanical strength suitable for the stoneware.

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RESUMEN

En la provincia de Rio Grande do Norte, Brasil, los depósitos de minerales más importantes en la producción de granito y pegmatita están en la región de Seridó. Las ciudades de Parelhas y Ecuador son responsables por la producción de caolín, feldespato, cuarzo y granito. Las industrias de cerámica están siempre en busca de la competitividad mediante la inversión en nuevos productos o mejora de las técnicas existentes. El gres porcelánico es un tipo de cerámica que se destaca en el mercado ya que ofrece características técnicas y estéticas superiores a otros productos existentes. Las características de la materia prima obtenidas inicialmente con el análisis químico y análisis mineralógico son muy importantes para que se llegue a un producto que traiga satisfacción a las condiciones del proceso de fabricación y en principio, están directamente relacionadas con el ciclo de cocción. Esta investigación se conduce a un desarrollo de nuevas formulaciones para la producción de pastas cerámicas de gres porcelánico. Las materias primas caracterizadas inicialmente fueron el caolín, el feldespato, el cuarzo y el granito. Como parte de la investigación fue desarrollada en la Universidad de Aveiro, Portugal, fueron añadidas dos arcillas utilizadas en la industria cerámica portuguesa. La materia prima brasileña y portuguesa y el producto final, de Brasil y Portugal, fueron sometidos a los análisis de fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X, análisis de tamaño de partícula, dilatometría, análisis térmico y microscopía electrónica de barrido. Las muestras preparadas en la Universidad de Aveiro (DECV) fueron sinterizadas a 1000 _⁰C y 1200 _⁰C, y las preparadas en la UFRN, fueron sinterizadas a 1000 ⁰C, 1050 ⁰C, 1100 ⁰C, 1150 ⁰C, 1200 ⁰C, 1250 ⁰C y 1300 ⁰C,

pero los mejores resultados fueron a temperaturas de 1200 _⁰C, 1250 _⁰C y 1300 _⁰C

con la identificación del mineral mulita. Los resultados mostraron que los residuos de granito se pueden considerar materia prima de excelente calidad para uso en la industria cerámica de pisos y revestimientos, así como para la industria de piezas de gres porcelánico. Los ensayos físicos y mecánicos realizados con muestras preparadas a partir de las formulaciones 01 y 02, desarrolladas en UFRN, mostraron una absorción de agua y resistencia mecánica adecuada a la producción de gres.

(13)

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 Mapa com as Áreas de Potenciais Minerais de

Matérias-Primas para Materiais Cerâmicos 30

Figura 02 Mineral de Pegmatito (Caulim) 34

Figura 03 Depósito de Caulim (Equador/RN) 34

Figura 04 Mineral de Pegmatito (Feldspato) 38

Figura 05 Feldspato (Armil) 38

Figura 06 Mineral de Pegmatito (Quartzo) 43

Figura 07 Mineral Quartzo (Depósito, Armil) 43

Figura 08 Argila (Cerâmica Só Telha, Portugal) 45

Figura 09 Argila (Cerâmica do Gato, Brasil) 45

Figura 10 Mineral Granito (Parelhas, RN) 47

Figura 11 Rocha Granítica (Parelhas, RN) 47

Figura 12 Grês Caldo – Desenhos Executados Sobre Placas

Cerâmicas de Grês Porcelanato 49

Figura 13 Produtos Fabricados Pelas Indústrias Cerâmicas Brasileiras

(ANFACER, 2010) ₅₄

Figura 14 Processo de Fabricação das Indústrias Cerâmicas

Brasileiras (ANFACER, 2010) 55

Figura 15 Produção (%) de Placas Cerâmicas na Itália nos Anos de

1999 e 2000 58

Figura 16 Dimensões de Placas Cerâmicas. Cooperativa Cerâmica

Imola (BIFFI, 2002) 60

Figura 17 Gráfico com a Relação Entre o Grau de Moagem, a Compactação a Verde e a Temperatura de Queima (SACMI,

In BIFFI, 2002) 66

Figura 18 ARMIL – Mineradora do Nordeste 68

Figura 19 Rocha Granítica, Parelhas – RN 68

Figura 20 CAULISE – Caulim do Seridó Ltda, Equador - RN 68

Figura 21 Caulim no Secador - Empresa CAULISE 68

Figura 22 Microscópio Eletrônico de Varredura do DECV da

(14)

Figura 23 Ciclo Térmico de Sinterização nas Temperaturas de 1000

⁰C, 1050 ⁰C, 1100 ⁰C, 1150 ⁰C, 1200 ⁰C, 1250 ⁰C e 1300 ⁰C 76

Figura 24 Instrumento de Análise Dilatométrica do DECV da

Universidade de Aveiro, Portugal 77

Figura 25 Modelo de Curva de Greisificação (SANCHEZ, 2002) 83

Figura 26 Análise de Difração dos Raios - X do Feldspato 87

Figura 27 Análise de Difração dos Raios - X do Quartzo 88

Figura 28 Análise de Difração dos Raios - X do Caulim 88

Figura 29 Análise de Difração dos Raios - X do Granito 89

Figura 30 Análise de Difração dos Raios - X da Argila Portuguesa BP1 90

Figura 31 Análise de Difração dos Raios - X da Argila Portuguesa T2 91

Figura 32 Análise Térmica do Feldspato 92

Figura 33 Análise Térmica do Quartzo 93

Figura 34 Análise Térmica do Granito 94

Figura 35 Análise Térmica do Caulim 95

Figura 36 Análise Térmica da Argila Portuguesa BP1 96

Figura 37 Análise Térmica da Argila Portuguesa T2 97

Figura 38 Distribuição de Tamanho de Partículasdo Feldspato 98

Figura 39 Distribuição de Tamanho de Partículasdo Quartzo 99

Figura 40 Distribuição de Tamanho de Partículasdo Caulim 100

Figura 41 Distribuição de Tamanho de Partículasdo Granito 101

Figura 42 Distribuição de Tamanho de Partículasda Argila Portuguesa

BP1 ₁₀₂

Figura 43 Distribuição de Tamanho de Partículasda Argila Portuguesa

T2 ₁₀₂

Figura 44 Micrografia Obtida por MEV – Feldspato 103

Figura 45 Micrografia Obtida por MEV – Granito 104

Figura 46 Micrografia Obtida por MEV – Caulim 104

Figura 47 Micrografia Obtida por MEV – Argila BP1 105

Figura 48 Micrografia Obtida por MEV – Argila T2 106

Figura 49 Análise Dilatométrica Processo 01 (42% de caulim + 58% de

(15)

Figura 50 Análise Dilatométrica Processo 03 (22% de caulim + 78% de granito)

108

Figura 51 Análise Dilatométrica Formulação 01 110

Figura 52 Análise Dilatométrica Formulação 02 (Tradicional) 111

Figura 53 Pastilhas do Processo 01 Sinterizadas a 1200 _⁰C 112

Figura 54 Pastilhas do Processo 03 Sinterizadas a 1200 ⁰C 112

Figura 55 Corpos de Prova da Formulação 01 Sinterizados a 1000 _⁰C,

1050 _⁰C, 1100, _⁰C 1150 _⁰C, 1200 _⁰C, 1250 _⁰C e 1300 _⁰C 113

Figura 56 Corpos de Prova da Formulação 02 Sinterizados a 1000 _⁰C,

1050 _⁰C, 1100, _⁰C 1150 _⁰C, 1200 _⁰C, 1250 _⁰C e 1300 _⁰C 113

Figura 57 DRX do produto Final (P1A3) do Processo 01 – 42% de

caulim e 58% de granito. T = 1000 _⁰C 114

Figura 58 DRX do Produto Final (P3A3) do Processo 03 – 22% de

caulim e 78% de granito. T = 1000 ⁰C 115

Figura 59 MEV da Superfície de Fratura do Material Obtido (P1A3) no

Processo 01. Sinterizada a 1000 _⁰C. Ampliação 1000x 116

Processo 03. Sinterizada a 1000_⁰C. Ampliada 2000x 118

Figura 63 DRX do Produto Final (A1P1) do Processo 01 – 42% de

caulim e 58% de granito. T = 1200 _⁰C 119

Figura 64 DRX do Produto Final (A1P3) do Processo 03 – 22% de

caulim e 78% de granito. T = 1200 _⁰C. 119

Figura 65 MEV da Superfície de Fratura do Material Obtido (A1P1) no

processso 01. Sinterizada a 1200 _⁰C. Ampliação 1000x 121

Figura 67 MEV da Superfície de Fratura do Material obtido (A1P3) no

(16)

processo 03. Sinterizada a 1200⁰C. Ampliação 1000x 122

Figura 69 DRX do Produto Final do Processo P3 (78% de granito +

22% de caulim); T = 1000_⁰C 123

22% de caulim); T = 1050_⁰C 123

22% de caulim); T = 1100_⁰C 124

22% de caulim); T = 1150⁰C 125

Figura 73 MEV da Superfície de Fratura do Material Obtido no

Processo P3. T = 1000 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 126

Processo P3. T = 1000 _⁰C; V=10_⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 126

Processo P3. T = 1050 ⁰C; V=10 ⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 127

Processo P3. T = 1100_⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 128

22% de caulim) + Argila T2 (20%); T = 1000 _⁰C 131

22% de caulim) + Argila T2 (20%); T = 1050 ⁰C 132

(17)

22% de caulim) + Argila T2 (20%); T = 1150 ⁰C 133

Figura 85 MEV da Superfície de Fratura do Processo P3 + Argila T2

(20%), T = 1000 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 134

(20%), T = 1000 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 135

(20%), T = 1050_⁰C; V=10_⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 135

(20%), T = 1050 ⁰C; V=10 ⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 136

(20%), T = 1100 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 137

(20%), T = 1100 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 137

(20%),T = 1150 ⁰C; V=10 ⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 138

(20%), T = 1150 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 139

22% de caulim) + BP1 (20%); T = 1000 _⁰C 140

22% de caulim) + BP1 (20%); T = 1050 _⁰C 140

22% de caulim) + BP1 (20%); T = 1100 _⁰C 141

22% de caulim) + BP1 (20%); T = 1150 _⁰C 142

Figura 97 MEV da Superfície de Fratura do Processo P3 + Argila BP1

– 20%). T = 1000 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 143

– 20%). T = 1000 ⁰C; V=10 ⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 143

(18)

– 20%). T = 1050 ⁰C; V=10 ⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 145

– 20%). T = 1100 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 145

– 20%). T = 1100 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 146

– 20%). T = 1150 _⁰C; V=10 _⁰C/min; t = 1 hora; 1000x 147

– 20%). T = 1150⁰C; V=10⁰C/min; t = 1 hora; 5000x 147

Figura 105 DRX do Produto Final da Formulação 01; T = 1200_⁰C 148

Figura 108 MEV do Produto Final da Formulação 01; T = 1200_⁰C; 2000x 150

Figura 109 EDS do Ponto A do Produto Final da Formulação 01;

T = 1200_⁰C 151

Figura 110 EDS do Ponto B do Produto Final da formulação 01;

T = 1200⁰C 152

Figura 112 EDS do Ponto C do Produto Final da Formulação 01;

T = 1200_⁰C 153

Figura 113 EDS do Ponto D do Produto Final da Formulação 01;

T = 1200⁰C 154

Figura 115 EDS do Ponto A do Produto Final da formulação 01;

T = 1250_⁰C 155

Figura 116 MEV do Produto Final da Formulação 01; T = 1250⁰C; 2000x 156

Figura 117 EDS do Ponto B do Produto Final da Formulação 01;

T = 1250_⁰C 156

T = 1250_⁰C 157

(19)

T = 1300_⁰C 159

T = 1300_⁰C 161

Figura 126 DRX do Produto Final da Formulação 02. T = 1200 _⁰ C 162

T = 1200_⁰C 165

T = 1200_⁰C 167

T = 1250⁰C 169

T = 1250_⁰C 169

T = 1250⁰C 171

(20)

T = 1250⁰C 172

T = 1300_⁰C 173

T = 1300_⁰C 174

T = 1300_⁰C 175

T = 1300⁰C 177

Figura 149 Absorção de Água – Formulações 01 e 02 179

Figura 150 Porosidade Aparente – Formulações 01 e 02 180

Figura 151 Massa Específica Aparente (%) – Formulações 01 e 02 181

Figura 152 Retração Linear (%) – Formulações 01 e 02 182

Figura 153 Módulo de Tensão de Ruptura à Flexão em Três Pontos

(TRF) 183

Figura 154 Curva de Greisificação da Formulação 01 184

(21)

LISTA DE TABELAS

Tabela 01 Localização das argilas portuguesas 45

Tabela 02 Principais centros do mundo de produção de placas cerâmicas 61

Tabela 03 Valores de absorção de água para materiais cerâmicos do tipo

grês porcelanato 62

Tabela 04 Classificação das placas cerâmicas segundo as suas tipologias 63

Tabela 05 (a.b) Formulação dos Processos 1 e 3 (P1 e P3) 74

Tabela 06 Formulações P3 (22% de caulim + 78% de granito), P3 + Argila

T2 (20%) e P3 + Argila BP1 (20%) 74

Tabela 07 Formulação 01 75

Tabela 08 Formulação 02 75

Tabela 09 Minerais de Pegmatito e granito da Região de Parelhas e

Equador (RN/Brasil) e Argilas de Portugal 86

Tabela 10 Absorção de Água (AA) – Formulações 01 e 02 178

Tabela 11 Porosidade Aparente (PA) – Formulações 01 e 02 179

Tabela 12 Massa Específica Aparente (MEA) – Formulações 01 e 02 180

Tabela 13 Retração Linear Após a Queima (RL) – Formulações 01 e 02 181

Tabela 14 Módulo de Tensão de Ruptura (TRF) – Formulações 01 e 02 182

(22)

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AA Absorção de Água

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ANFACER Associação Nacional de Fabricantes de Cerâmica

ATG Análise Termogravimétrica

ATD Análise Termodiferencial

CTGás Centro de Tecnologia do Gás

DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral

DRX Difração de Raios X

FRX Fluorescência de Raios X

LABMAT Laboratório de Materiais

LaPFiMC Laboratório de Propriedades Físicas e Mecânicas

Raios X

MEA Massa Específica Aparente

MEV Microscópio Eletrônico de Varredura

MP Massa Padrão

MRF Módulo de Ruptura à Flexão

NBR Norma Brasileira

PA Porosidade Aparente

PET Politereftalato de Etileno

PF Perda ao Fogo

RL Retração Linear

RN Rio Grande do Norte

SINTEC/RN Sindicato dos Técnicos em Cerâmica do Rio Grande

do Norte

UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte

 Comprimento de Onda

(23)

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1 ... 26

1 INTRODUÇÃOE OBJETIVOS... 26

1.1 INTRODUÇÃO ... 26

1.2 OBJETIVOS ... 28

1.2.1 Objetivo Geral ... 28

1.2.2 Objetivos Específicos ... 28

CAPÍTULO 2 ... 29

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 29

2.1 Localização das Jazidas de Pegmatito e Granito na Região do Seridó ... 29

2.2 Minerais de Rochas Pegmatíticas e Graníticas usados como Matérias-Primas de Grês Porcelanato ... 31

2.2.1 Caulim ... 31

2.2.2 Feldspato ... 37

2.2.3 Quartzo ... 42

2.2.4 Argilas ... 44

2.2.5 Granito ... 46

2.2.6 Corantes e Pigmentos ... 47

2.3 História e Produção do Grês Porcelanato ... 49

2.4 O Grês Porcelanato em Portugal ... 52

2.5 O Grês Porcelanato no Brasil ... 54

2.6 O Grês Porcelanato na Itália e no Mundo ... 56

2.7 Classificação do Grês Porcelanato ... 62

2.8 Processo de Produção de Grês Porcelanato ... 64

CAPÍTULO 3 ... 68

3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 68

3.1. Matérias-Primas ... 63

3.2 Caracterização das Matérias-Primas ... 69

(24)

3.2.2 Análise Mineralógica por Difração de Raios-X ... 70

3.2.3 Análise Térmica ... 70

3.2.4 Análise Granulométrica ... 71

3.2.5 Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura ... 71

3.3 Massas Cerâmicas para Obtenção do Grês Porcelanato ... 72

3.3.1 Formulações dos Corpos de Prova para Obtenção do Grês Porcelanato ... 73

3.3.1.1 Formulação para o Processo 1 e 3 (P1 e P3) sinterizadas a temperatura de patamar de 1200 ºC e velocidade de aquecimento de 10º C/min ... 73

3.3.1.2 Formulação para o Processo 1 e 3 (P1 e P3) sinterizadas a temperatura de patamar de 1000 ºC e velocidade de aquecimento de 10º C/min ... 73

3.3.1.3 Formulações P3 (22% de caulim + 78% de granito), P3+Argila T2 (20%) e P3+Argila BP1 (20%) ... 74

3.3.1.4 Formulações 01 e 02 (F01 e F02) ... 75

3.3.2 Análise Dilatométrica dos Corpos de Prova ... 76

3.3.3 Caracterização dos Corpos de Prova Sinterizados ... 77

3.3.3.1 Análise Mineralógica por Difração de Raios-X ... 77

3.3.3.2 Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura ... 78

3.3.4 Caracterização Tecnológica dos Corpos de Prova Sinterizados ... 78

3.3.4.1 Absorção de Água (AA) ... 79

3.3.4.2 Porosidade Aparente (PA) ... 80

3.3.4.3 Massa Específica Aparente (MEA) ... 80

3.3.4.4 Retração Linear Após a Queima (RL) ... 81

3.3.4.5 Módulo de Tensão de Ruptura à Flexão em Três Pontos (TRF) .. 82

3.3.4.6 Curva de Greisificação ... 83

CAPÍTULO 4 ... 84

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES... 84

4.1 Caracterização da Matéria-Prima ... 84

4.1.1 Análise Química por Fluorescência de Raios - X ... 84

(25)

4.1.2.1 Análise de Difração de Raios - X de Minerais de Rocha

Pegmatítica e Resíduo de Rocha Granítica ... 86

4.1.2.2 Análise dos Raios - X das Argilas Portuguesas ... 89

4.1.3 Análise Térmica ... 91

4.1.3.1 Análise Térmica de Minerais de Rocha Pegmatítica e Resíduo de Rocha Granítica ... 91

4.1.3.2 Análise Térmica das Argilas Portuguesas ... 95

4.1.4 Análise Granulométrica ... 97

4.1.4.1 Análise Granulométrica de Minerais de Rocha Pegmatítica e Resíduo de Rocha Granítica ... 97

4.1.4.2 Análise Granulométrica das Argilas Portuguesas ... 101

4.1.5 Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura ... 103

4.1.5.1 Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura de Minerais de Rocha Pegmatítica e Resíduo de Rocha Granítica ... 103

4.1.5.2 Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura das Argilas Portuguesas ... 105

4.2 Massas Cerâmicas para Obtenção do Grês Porcelanato ... 106

4.2.1 Análise Dilatometrica dos Corpos de Provas ... 106

4.2.2 Corpos de Prova Pós-Sinterização ... 111

4.2.2.1 Sinterização dos corpos de prova dos Processos 1 e 3 (P1 e P3) 111 4.2.2.2 Sinterização dos corpos de prova das Formulações 01 e 02 (F01 e F02) ... 113

4.2.3 Caracterização dos Corpos de Prova Sinterizados ... 114

4.2.3.1 Sinterização dos corpos de prova dos Processos 1 e 3 (P1 e P3) à Temperatura de 1000 ºC, Tempo de 2 Horas e Velocidade de Aquecimento de 10º C/min ... 114

4.2.3.1.1 Análise Mineralógica por Difração de Raios - X ... 114

4.2.3.1.2 Análise de Microscopia Eletrônica de Varredura ... 115

4.2.3.2 Sinterização dos corpos de prova dos Processos 1 e 3 (P1 e P3) à Temperatura de 1200 ºC, Tempo de 2 horas e Velocidade de Aquecimento de 10 º C/min ... 118

(26)

4.2.3.3 Sinterização dos Corpos de Prova do Processo P3 (22% de caulim + 78% de granito) às Temperaturas de 1000 °C, 1050 °C, 1100 °C e 1150 °C, Tempo de 1 Hora e Velocidade de Aquecimento de 10º

C/min ... 122

4.2.3.4 Sinterização dos Corpos de Prova do Processo P3 (22% de caulim + 78% de granito) + Argila T2 (20%) às Temperaturas de 1000 °C, 1050 °C, 1100 °C e 1150 °C, Tempo de 1 Hora e Velocidade de Aquecimento de 10º C/min ... 131

4.2.3.5 Sinterização dos Corpos de Prova do processo P3 (22% de caulim + 78% de granito) + BP1 (20%) a Temperaturas de 1000 °C, 1050 °C, 1100 °C e 1150 °C, Tempo de 1 Hora e Velocidade de Aquecimento de 10º C/min ... 139

4.2.3.6 Sinterização dos Corpos de Prova da Formulação 01 (F01) ... 148

4.2.3.7 Sinterização dos Corpos de Prova da Formulação 02 (F02) ... 162

4.3 Caracterização Tecnológica dos Corpos de Prova Sinterizados ... 177

4.3.1 Absorção de Água (AA) ... 178

4.3.2 Porosidade Aparente (PA) ... 179

4.3.3 Massa Específica Aparente (MEA) ... 180

4.3.4 Retração Linear Após a Queima (RL) ... 181

4.3.5 Módulo de Tensão de Ruptura à Flexão em Três Pontos (TRF) ... 182

(27)

CAPÍTULO 5 ... 186

5 CONCLUSÕES ... 186

CAPÍTULO 6 ... 188

6 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS ... 188

(28)

Uso de Resíduo e de Minerais de Pegmatito da Região do Seridó – RN e de Argilas Portuguesas em Formulações de Grês Porcelanato

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