CARACTERIZAÇÃO DE ARGILA DE QUEIMA CLARA DO MUNÍCIPIO DE BOA SAÚDE/ RN
P.N de Medeiros; C.C da Silva; A. L. Medeiros; E. Harima. IFRN, AV. Senador Salgado FIlho,1559; CEP: 59015-000;
E-mail: patrí[email protected] IFRN
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo a caracterização de uma argila de queima clara proveniente do município de Boa Saúde/RN para utilização na cerâmica branca. Foram realizados ensaios de limites de plasticidade e de liquidez, bem como análises química e mineralógica na argila in natura. Os corpos de prova foram preparados por prensagem uniaxial a 20 MPa e queimados em temperaturas entre 1000ºC e 1200ºC para verificar a cor de queima e propriedades físicos-mecânicas. Também foram realizados ensaios de retração linear, absorção de água, porosidade aparente, densidade aparente e tensão de ruptura à flexão nas peças sinterizadas. A 1200 ºC, a absorção de água e a resistência à flexão de três pontos foram de 10,87% e 3,02 MPa, respectivamente.
Palavras-chave: Caracterização, Sinterização, Cerâmica Branca, Cor de queima.
INTRODUÇÃO
A cerâmica é uma arte milenar e no Brasil é usada, principalmente, como forma de expressão de arte popular e artesanato em muitas regiões. Para fabricação da cerâmica é usada a argila, que é um material natural, de textura macia por sua granulação muito fina, que se comporta plasticamente quando em contato com água, mas que endurece depois de seca ou aquecida e possui diversas aplicações dependendo da sua composição e propriedades (1).
As indústrias cerâmicas do Brasil geralmente estão localizadas em determinadas regiões por uma combinação de fatores que envolvem as
matérias primas, energia e mercado consumidor. O Rio Grande do Norte segue também a esse conjunto de fatores, tornando-se bastante promissor para o desenvolvimento do setor de cerâmica branca, pois além de energia de baixo custo (gás natural), é detentor de reservas de matérias primas em qualidade e quantidade suficiente para exploração econômica(2).
A argila é constituída de argilominerais e outros minerais como quartzo, mica, hematita, etc, matéria orgânica e outras impurezas. Quimicamente, estas argilas são silicatos de alumínio (ou magnésio) hidratados, contendo ainda ferro, sódio, potássio, titânio, entre outros constituintes(3). Elas podem ser
magras (quando apresentam baixa plasticidade) ou gordas (quando possuem alta plasticidade). De acordo com a necessidade, estas podem ser misturadas adequadamente.
As argilas posem ser classificadas quanto a sua cor. Existem as argilas vermelhas, que possuem elevado teor de ferro, e resistem a temperaturas de até 1100 °C, sendo geralmente utilizadas usadas na fabricação de materiais para construção civil. Já as argilas brancas apresentam alto teor de caulinita a resistem a temperaturas superiores a 1200 °C, sendo utilizadas principalmente para fabricação de porcelana e porcelanato.
Assim, neste trabalho foram realizadas caracterizações físico-químicas e mineralógicas de argilas do município de Boa Saúde/RN.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para a realização deste trabalho, foi utilizada uma argila oriunda do município de Boa Saúde/RN, que apresenta coloração clara após queima. A argila foi secada ao ar livre, cominuída em um graal para granulometria inferior a peneira 65 mesh para preparação de corpos de prova e 325 mesh para análise química e mineralógica, Foi homogeneizada e secada por 24 h a uma temperatura de 110 ºC em uma estufa.
Foram feitos ensaios de limite de plasticidade (LP) e limite de liquidez (LL) para obter o índice de plasticidade (IP) da argila, de acordo com a expressão: IP = LL – LP (A)
As análises química, por fluorescência de raios-X, e mineralógica, por difração de raios-X, foram realizadas no laboratório do CTGás em Natal/RN, seguindo a orientação da norma NBR ISO IEC 17025.
Os corpos de prova utilizados para determinação das características tecnológicas foram conformados por prensagem uniaxial com umidade de 8 %, a uma pressão de 20 MPa.
Esses corpos foram compactados numa matriz padrão de aço medindo 60 mm x 20 mm, apresentada na figura 1, utilizando-se para tanto uma prensa hidráulica da marca Marcon com capacidade para 15 toneladas.
Figura 1 - Desenho da matriz para compactação das argilas.
20 mm 60 mm
Figura 2 - Desenho as dimensões padrão dos corpos de prova. Os corpos de prova foram sinterizados em forno Jung modelo 0713 nas temperaturas de 1000 ºC, 1100 ºC e 1200 ºC, com taxa de aquecimento de 10 ºC/min.
RESULTADOS E DISCUSSÕES Índices de Attemberg
Os parâmetros determinados para se verificar a plasticidade da argila encontram-se listados na Tabela 3.
Tabela 3 – Índices de Attemberg.
Parâmetro %
Limite de Plasticidade 30
Limite de liquidez 49
Índice de plasticidade 19
Verificou-se que a argila possui alto índice de plasticidade. Deste modo, dependendo da técnica a ser utilizada para fabricação de peças de cerâmica branca é necessário que se misture com outra argila menos plástica.
Análise química
O resultado da análise química da argila é mostrado na Tabela 2. Tabela 2 - Composição química da argila.
Composição % SiO2 60,19 Al2O3 32,07 Fe2O3 4,20 K2O 1,19 TiO2 1,10 CaO 0,48 MgO 0,41 SO3 0,08 Cr2O3 0,06 P2O5 0,05 MnO 0.04 CuO 0,03 ZrO2 0,03 NiO 0.02 ZnO 0,02 SrO 0,02 Y2O3 0,02
O teor de óxido de silício (SiO2) elevado pode estar associado à presença
de minerais de caulinita, mica, feldspatos e quartzo. A quantidade de óxido de alumínio (Al2O3) pode ser relacionada ao argilomineral caulinita e ao feldspato.
óxido de titânio (TiO2), que chega mais de 5% nessa argila, têm conferido uma
coloração creme-amarelada após a sinterização. Análise mineralógica
A Figura 3 apresenta o difratograma de raios-X da argila.
Figura 3 – Difratograma de raios-X.
O resultado mostra que a argila apresenta a estrutura cristalina da caulinita e do quartzo. No difratograma se observa um pico intenso, que corresponde à grande quantidade de quartzo presente. Esta elevada quantidade de quartzo presente na composição mineral desta matéria primas é confirmada pela análise química.
A caulinita é o argilomineral presente no caulim e em muitas argilas utilizadas para fabricação de produtos cerâmicos. Este mineral é responsável pelo desenvolvimento de plasticidade e apresenta comportamento de queima refratário.
Propriedades tecnológicas
Na tabela 3 pode-se observar os resultados das características tecnológicas dos corpos de prova após a sinterização em diferentes temperaturas. Os valores apresentados são referentes à média aritmética em cinco determinações por ensaio de queima.
Tabela 3 - Propriedades tecnológicas após queima.
Propriedade 1000 ºC 1100 ºC 1200 ºC RL (%) 2,93 6,37 8,73 AA (%) 17,45 12,83 10,87 PA (%) 37,76 26,06 20,67 DA (%) 1,79 1,77 1,69 RF (MPa) 1,20 1,88 3,02
Cor de queima Creme Amarelado Amarelado
Estes resultados mostram que, de maneira geral, com o aumento da temperatura há aumento na retração linear e melhora das propriedades. Porém, verificou-se que devido a grande quantidade de quartzo, a argila não chegou a sua temperatura ideal de sinterização. Devido à composição da argila apresentar baixos teores de óxidos fundentes, nas temperaturas de 1000 ºC e 1100 ºC houve baixa retração linear, alta absorção e porosidade aparente, e baixa resistência à flexão. Na temperatura de 1200 ºC houve aumento da retração linear, diminuição da absorção e porosidade aparente com relativo aumento da resistência à flexão.
A baixa retração de queima e altos valores de absorção de água e de porosidade têm proporcionado o baixo valor de resistência à flexão, mesmo na temperatura de 1200 ºC. Assim, tais propriedades podem apresentar grande melhoria com a temperatura de queima acima dessa temperatura.
CONCLUSÕES
Este estudo mostrou que a argila analisada apresenta coloração clara após a queima devido o valor relativamente baixo de teor de óxido de ferro, o que permite a sua utilização na fabricação de peças para cerâmica branca. A argila é composta basicamente de caulinita e de quartzo. Tal composição permite a sua utilização em massas cerâmicas para queima em uma temperatura mais elevada.
REFERÊNCIAS
1. ODOM, I. E. (1984). "Smectite Clay Minerals: Properties and Uses". Phil Trans. R. Soc. London. A311, pp. 391-409.
2. M. A. F. Melo, S. G. Neto, D. M. A. Melo, L. P. Carvalho, J. N. Galdino, S. A. G. Silva. Cor e propriedades mecânicas de algumas argilas do Rio Grande do Norte para uso em cerâmica branca. Cerâmica, 48, 308 (2002) 183.
3. A.R.S.Assunção; F.G.V Santos; J.M.R. Mercury; E.D. Pereira; G.F.G. Freitas; N.S.L.S. Vasconcelos. Caracterização mineralógica de matérias-primas cerâmicas de Caxias-MA.18º Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Porto de Galinhas-PE (2008).
4. L. F. O. Da Silva; N.S.L.S Vasconcelos; R. S. Angélica; G. F. G. Freitas; J. M. Rivas Mercury. Caracterização físico-química e mineralógica de argilas do município
de Timon-MA. Caxias-MA.18º Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Porto de Galinhas-PE (2008).
5. F. M. Monteiro; J. L. de Sousa; T. G. Machado; U. U. Gomes; G. G. da Silva; N. M. Ferreira. Nova composição de argilas vermelhas do município de São Gonçalo do Amarante-RN para produção de blocos cerâmicos. 18º Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Porto de Galinhas-PE (2008).
6. J. C. Luz; J.B. Silva; J.C.S. Andrade; Sales Júnior, J.C.C; R.M. Nascimento; C.A. Paskocimas. Propriedades físico-mecânica de algumas argilas da bacia do Parnaíba na Região de Timon-MA para utilização em cerâmica Branca. 18º Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Porto de Galinhas-PE (2008).
CHARACTERIZATION OF WHITE FIRE CLAY FROM BOA SAÚDE/RN
This pappers aim the characterization of white fire clay with white burning color from Boa Saúde/RN for use in white ceramic. The raw clay was characterizes through plasticity and liquidity limits, chemistry and mineralogical analysis. The samplers were prepared by unidirectional compacting under pressure of 20MPa and burned in temperatures between 1,000 ºC and 1,200 ºC to verify the color accordingly the burning temperature and physical-mechanical properties. After fired the ceramic bodies were submitted to analyses of firing shrinkage, water absorption, specific mass and flexural strength in sintered parts. The 1200 ° C, the water absorption and resistance to bending of three points were 10.87% and 3.02 MPa, respectively.
