CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA DE ARGILAS DO NORTE FLUMINENSE
S.J.G. SOUSA, G. P.SOUZA, L.A. H. TERRONES, J.N.F. HOLANDA
Universidade Estadual do Norte Fluminense, LAMAV/GMCer, Av. Alberto Lamego 2000, 28013-602 Campos Goytacazes,RJ. holanda@uenf.br
RESUMO
O Norte Fluminense é rico em depósitos de argilas sedimentar que são largamente usadas na fabricação de produtos de cerâmica vermelha para construção civil. Neste trabalho amostras de argilas foram caracterizadas do ponto de vista mineralógico por meio do uso de técnicas como difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e fluorescência de raios-X. Os resultados mostram que as argilas do Norte Fluminense apresentam a caulinita como argilomineral predominante, além de impurezas de quartzo e gibsita.
Palavras-chave: argila sedimentar, caracterização, mineralogia, norte fluminense.
INTRODUÇÃO
As argilas são materiais abundantes na crosta terrestre e vem sendo usadas desde a antiguidade para fabricação de artefatos cerâmicos(1). Atualmente, as argilas são ainda utilizadas em diferentes áreas, principalmente na fabricação de produtos de cerâmica vermelha para a construção civil.
De acordo com Sousa Santos(2), as argilas são materiais que apresentam granulometria muito fina (< 2 µm) e adquirem plasticidade quando umedecidas. Os minerais constituintes característicos das argilas são os argilominerais, sendo que os mais representativos são os do grupo da caulinita (caulinita e haloisita), grupo da ilita (ilita), grupo das esmectitas (montmorilonita e saponita), grupo da clorita, grupo da vermiculita e o grupo dos interestratificados, que compreendem modelos estruturais variados os quais são intermediários ou mistos dos grupos citados anteriormente.
No município de Campos dos Goytacazes, localizado no Norte Fluminense, existem importantes jazimentos de argilas, os quais têm sido explorados pelos ceramistas locais na produção de tijolos, blocos cerâmicos e telhas, produtos de amplo
uso na construção civil. As argilas da região de Campos dos Goytacazes são provenientes de material intemperizado, transportado pelo Rio Paraíba do Sul e sedimentado em bacias de inundação nos períodos de enchentes do rio. A indústria cerâmica da região compreende um grande número de olarias, concentradas principalmente nas proximidades das jazidas.
Neste trabalho foi feita a caracterização mineralógica de algumas amostras de argilas sedimentar do Norte Fluminense usadas na fabricação de produtos de cerâmica vermelha.
MATERIAS E MÉTODOS
No presente trabalho foram estudadas três amostras de argilas do município de Campos dos Goytacazes, localizado no norte do estado do Rio de Janeiro. As amostras de argilas foram cominuídas, secadas e classificadas por peneiramento para < 40 mesh (< 475 µm ABNT). As amostras de trabalho foram identificadas por F1, F2 e F3.
A composição química das amostras de argilas foi determinada por fluorescência de raios-X. Os resultados são apresentados em forma de percentuais de óxidos: SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MnO, MgO, CaO, K2O e Na2O. A perda ao fogo (PF) foi determinada de acordo com % PF = Ms – Mc / Ms x100, onde Ms é a massa seca em 110 ºC e Mc é a massa calcinada em 1100 ºC durante 1 h.
Os experimentos de difração de raios-X foram realizados num difratômetro marca Seifert, modelo URD 65, usando-se radiação Cu-Kα em 40 kV e 40 mA, sob ângulo de 5 º a 60 º. A análise qualitativa das fases cristalinas presentes foi efetuada por meio da comparação do ângulo de Bragg e da distância interplanar dos principais picos experimentais obtidos, com fichas padrão JCPDS.
A morfologia e textura das partículas de argila foram determinadas por microscopia eletrônica de varredura (Zeiss, modelo DSM 962) com uma microssonda acoplada e microscopia eletrônica de transmissão (Zeiss, modelo Omega 912).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 1 apresenta os difratogramas de raios-X das amostras de argilas estudadas. Os resultados indicam a presença das seguintes fases mineralógicas:
caulinita (Al2O3.2SiO2.2H2O), quartzo (SiO2) e gibsita (Al2(OH)6). Verifica-se que a caulinita é a fase majoritária em todas as amostras de argila. A ilita também foi identificada nas argilas da região de Campos dos Goytacazes-RJ, embora em pequena quantidade. Os resultados indicam ainda a presença de goetita e feldspato potássico.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
k=kaolinite q=quartz i=illite g=gibbsite go=goethite f=feldspar
i k
k k k kg q q
k
q i k
go f
k q
g k
F3 F2 F1
Intensity(a.u)
2θ(degree)
Figura 1 – Difratogramas de raios-X das amostras de argilas.
Os resultados das análises químicas das amostras podem ser vistos na Tabela I.
Nesta tabela são apresentadas, também, para efeito comparativo as razões de SiO2/Al2O3 para as amostras e a caulinita teórica. Pose-se notar que a correspondência entre os valores obtidos para as argilas estudadas e a caulinita teórica não é exata, devido à presença de impurezas.
Tabela I – Composição química das amostras de argilas.
Amostras de Argilas Compostos
F1 F2 F3 Caulinita Teórica
SiO2
Al2O3
Fe2O3
TiO2
MnO MgO CaO K2O Na2O
PF SiO2/Al2O3
46,42 27,90 9,10 1,32 0,11 0,71 0,22 1,67 0,36 11,96
1,66
43,21 29,21 9,38 1,47 0,06 1,13 0,24 1,45 0,53 12,72
1,45
43,53 31,60 8,64 1,29 0,05 0,75 0,13 1,26 0,32 12,47
1,36
46,55 39,50
13,95 1,18
De acordo com os resultados, todas as argilas estudadas apresentaram alto teor de alumina e baixo teor de sílica, quando comparadas com outras argilas Brasileiras(2). A razão SiO2/Al2O3 das amostras variou entre 1,36 e 1,66, que é superior ao da caulinita teórica. Isto indica que as argilas estudadas apresentam alto teor de argilominerais, principalmente caulinita, conforme mostrado na Fig. 1. A perda ao fogo é relativamente alta e próxima ao da caulinita teórica. As argilas apresentam, também, alto teor de ferro, que é responsável pela cor vermelha dos produtos cerâmicos após queima. Os teores de óxidos alcalinos (K2O e Na2O) e alcalinos terrosos (MgO e CaO) obtidos para estas argilas são baixos. Caso estas argilas sejam utilizadas para piso e revestimento cerâmico é necessário fazer uma correção no teor de fundentes.
Aspectos morfológicos das partículas do pó de argila da região de Campos dos Goytacazes-RJ obtidos por microscopia eletrônica de varredura são mostrados na Figura 2. Pode-se observar as placas de caulinita de tamanho inferior a 2 µm aglomeradas, dificultando a visualização das partículas individuais. Na Figura 3 é
mostrada uma placa de mineral rica em Al, Si e Fe. As argilas de Campos dos Goytacazes-RJ são ricas em ferro, conforme mostrado na Tabela I.
Figura 2 – Morfologia das partículas de argila.
Figura 3 – Mapeamento de uma partícula de argila por EDS.
A Figura 4 mostra uma micrografia obtida por microscopia eletrônica de transmissão. Placas hexagonais do argilomineral caulinita podem ser claramente observadas. As placas apresentam tamanho da ordem de 2 µm. Além disso, foi observada uma pequena quantidade de partículas tubulares típicas de haloisita.
Figura 4 – Micrografia de pó de argila obtida por MET.
Os resultados obtidos por microscopia eletrônica de transmissão são interessantes, devido ao fato de que haloisita geralmente não é detectada por outras técnicas de caracterização. No caso da difração de raios-X, o pico principal da haloisita é sobreposto com o pico da caulinita(3). Ainda, a haloisita também pode não ser detectada quando presente em pequenas quantidades.
CONCLUSÕES
Neste trabalho argilas da região Norte Fluminense usadas na fabricação de cerâmica vermelha foram investigadas.
Os resultados experimentais indicaram que do ponto de vista mineralógico as argilas apresentam a caulinita como a principal fase mineral, bem como ilita, quartzo e gibsita como impurezas. Além disso, análise por microscopia eletrônica de transmissão indicou a presença de uma pequena quantidade de haloisita tubular.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao CNPq e a CAPES pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS
[1] R.A. Haber, P.A. Smith, Overview of traditional ceramics, in Engineering Materials Handbook, ASM International, EUA, vol. 4 (1991) 3-15.
[2] P.S. Santos, Ciência e Tecnologia de Argilas, 2a edição, Editora Edgard Blücher, Vol.
1, S. Paulo (1989) 45-71.
[3] G.W. Brindley, P.S. Santos, H.S. Santos, The Amer. Mineral 48, (1963).
MINERALOGICAL CHARACTERIZATION OF CLAYS FROM NORTH FLUMINENSE
ABSTRACT
The north fluminese is rich in clay deposits that are widely used by the ceramic plants in production of red ceramic. In this work clay samples were submitted to mineralogical analysis using the following techniques: X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray fluorescence.The results indicated that the clays from North Fluminense are rich in kaolinite, and quart and gibbsite as main impurities.
Key-words: sedimentary clay, mineralogy, characterization, north fluminense.
