UFOP - CETEC - UEMG
REDEMAT
R
EDET
EMÁTICA EME
NGENHARIA DEM
ATERIAISUFOP – CETEC – UEMG
Tese de Do uto ra do
Ma i o de 20 15
"Apro vei ta me nto do resí duo de estea ti to pa ra
uso e m cerâ mi ca s"
Auto r: Ha rl l ey Sa nder Si l va To rres
Ori enta do r: Pro f . Dr. Antô nio Cl a ret
So a res Sa bi o ni
Harlley Sander Silva Torres
"Aproveitamento do re síduo de esteatito para uso em
cerâmicas"
T e se d e D o u t o r a do a p r e s e nt a d a a o P r o g r a ma d e P ó s - G r a d u a ç ã o e m E ng e n h a r ia d e M a t e r ia is d a RE D E M AT , c o mo p a r t e int e g r a nt e d o s r e q u is it o s p a r a a o bt e n ç ã o d o t ít u lo d e D o u t o r e m E n g e n h a r ia d e Ma t e r ia is .
Área de co nce ntra ção : Aná lise e S e leção de Mate r ia is
Or ie nt ado r : Ant ô nio C la ret Soa res Sab io ni
Co- or ie ntad or : Angé lica F o rtes Dr u mmo nd C hica r ino Va ra jão
O u r o P r e t o , ma io d e 2 0 1 5 UFOP - CETEC - UEMG
REDEMAT
R
EDET
EMÁTICA EME
NGENHARIA DEM
ATERIAISi i i
A g r a d e c i m e n t os
- Ao s o r ie nt a d o r e s :
P r o f. D r . A nt ô n io C la r e t S o a r e s S a b io n i p o r a c r e d it a r no me u t r a ba l ho
P r o fª. D ra. A n g é l ic a Fo r t e s D r u mo n d C h ic a r in o V a r a jã o , p e l a c o mp r e e n sã o , a t e n ç ã o , c u id a d o e e n s i n a me nt o s.
- Ao s me mb r o s d a b a nc a :
P r o f. D r . G e r a ld o Lú c io d e Fa r ia P r o f. D r . W i l ma r Ba r bo s a Fe r r a z
P r o fa. D ra. A na Me r c e d e s Mo r a le s C a r r e r a
- À A n a C a r o li n a C a mp o s Ma t e u s p e la c o nt r ibu iç ã o e e s fo r ç o .
- À m in h a fa m í l ia p o r c o mp r e e n d e r a m in h a a u sê n c ia e e m e sp e c ia l a o Ro d r ig o p e lo a p o io , d e d ic a ç ã o e p a c iê n c ia .
- À Q C p e lo a p o io s e mp r e .
- C AP E S – Co o r d e n a ç ã o d e Ap e r fe iç o a me nt o d e P e s so a l d e N ív e l S u p e r io r
- Fu n d a ç ã o d e A mp a r o à P e s q u is a d o E st a d o d e M i n a s G e r a i s ( F AP E MI G ) ,
- Co n se l ho N a c io n a l d e D e se n vo lv i me nt o C ie nt í f ic o e T e c no ló g ic o ( CN P q )
- CD T N – C e nt r o d e D e se n vo l v i me nt o d a T e c no lo g ia N u c le a r
- La bo r a t ó r io d e D i fr a ç ã o d e R a io s X d o D e p a r t a me nt o d e G e o lo g ia , E sc o la d e M in a s – U F O P .
- La bo r a t ó r io d e P r o p r ie d a d e s I nt e r fa c ia is d o D e p a r t a me nt o d e E ng e n h a r ia d e M in a s .
- N a no L a b – La bo r a t ó r io d e M ic r o sc o p i a E le t r ô n ic a d e V a r r e d u r a e M ic r o a n á l is e s e C a r a c t e r iz a ç ã o Ma t e r i a is – RE D E M AT
- M ic r o L a b- La bo r a t ó r io d e M ic r o sc o p i a E le t r ô n ic a d e V a r r e d u r a e M ic r o a n á l is e s d o d e p a r t a me nt o d e G e o lo g ia , E sc o la d e M in a s – U F O P .
iv - G E O X – L a bo r a t ó r io d e F lu o r e s c ê n c i a d e R a io s X d o D E G E O -
E sc o la d e M in a s - U F O P .
v
S u m á r i o
A g r a d e c i me nt o s . . . i i i
L ist a d e F ig u r a s . . . ix
L ist a d e T a be la s . . . x i v Re su mo . . . x v A b st r a c t . . . x v i i Ca p ít u lo 1 - I nt r o d u ç ã o . . . 1
Ca p ít u lo 2 – O b je t ivo s . . . 3
2 . 1 - O b je t iv o G e r a l . . . 3
2 . 2 - O b je t iv o s E sp e c í f ic o s . . . 3
Ca p ít u lo 3 - R e v is ã o B ib l io g r á f ic a . . . 4
3 . 1 - Ar g i la s . . . 4
3 . 2 - O E st e a t it o : . . . 5
ix
L i s t a d e F i g u r a s
F ig u r a 3 . 1 : E st r u t u r a d e u m o c t a e d r o e u ma fo lh a o c t a é d r ic a q u e p o d e s e r p r e e n c h id a p o r Mg 2 + , A l3 + , F e 2 + o u Fe 3 + c o m ío ns d e o x ig ê n io s e h id r o x i la s na s e xt r e m id a d e s ( S ha c k e l fo r d , 2 0 0 8 ) . . . . 4 F ig u r a 3 . 2 : E st r u t u r a d e u m t e t r a e d r o e u ma fo lh a t e t r a é d r ic a q u e p o d e se r p r e e n c h id a p o r ío n s S i, A l o u Fe 3 + e c o o r d e n a d a p o r q u a t r o ío n s d e o x ig ê n io na fo r m a ç ã o d o s a r g i lo m in e r a is ( S h a c k e l fo r d , 2 0 0 8 ) . . . . 5 F ig u r a 3 . 3 : E st r u t u r a d a c a ma d a d e t a lc o c o m a s fo lh a s t e t r a é d r ic a s p r e e n c h id a s p o r S i e o c t a é d r ic a c o m o Mg , c o o r d e n a d a s p o r o x ig ê n io s e h id r o x i la s ( a d a p t a d o d e Mu r r a y, 2 0 0 7 ) . . . . 6 F ig u r a 3 . 4 : D i fr a t o g r a ma d e r a io s X p a d r ã o p a r a o t a lc o ( M in d a t . o r g , 2 0 1 4 ) . . . . 7 F ig u r a 3 . 5 : E st r u t u r a d e u ma c a ma d a d a c a u l i n it a c o m a s fo lh a s t e t r a é d r ic a p r e e n c h id a p o r S i e o c t a é d r ic a p o r A l, c o o r d e n a d a s p o r o x ig ê n io s e h id r o x i la s ( a d a p t a d o d e M u r r a y, 2 0 0 7 ) . . . . 1 3 F ig u r a 3 . 6 : D ifr a t o g r a ma p a d r ã o d e r a io s X p a r a c a u l in it a ( G o nz a le s, 2 0 0 7 ) . . . . 1 4 F ig u r a 3 . 7 : Fo t o mic r o g r a f ia d e m ic r o sc o p ia e le t r ô n ic a d e v a r r e d u r a ( ME V ) d e m ic r o c r ist a is la m e la r e s p s e u d o - he x a g o na is d e c a u l i n it a ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) . . . . 1 5 F ig u r a 3 . 8 : A fo t o mic r o g r a f ia mo st r a a fo r ma a lo n g a d a d a mu l it a d e r iv a d a d a q u e i ma d o t o p á z io a 1 3 0 0 ° C ( M ia o , 1 9 9 9 ) . . . . 2 2 F ig u r a 3 . 9 : Fo t o m ic r o g r a f ia s d e w h is k e r s d e mu l it a o bt id a d o t o p á z io . . . 2 5 F ig u r a 4 . 1 : F lu xo g r a ma d a Me t o d o lo g ia u t il iz a d a no d e s e n vo lv i me nt o d e st e t r a b a lh o . . . . 2 7 F ig u r a 4 . 2 : P a st il h a d e e st e a t it o i n n a t u r a , fa br ic a d a e m mo ld e
x F ig u r a 4 . 3 : Co r p o d e p r o va c o n fo r ma d o c o m 4 0 g d e a r g i l a c a u l i n ít ic a ( C) c o m d i me n sõ e s a p r o x i ma d a s d e 7 , 0 c m x 2 , 0 c m x 1 , 0 c m. As se t a s in d ic a m o s d e fe it o s m a c r o sc ó p ic o s. . . . 3 0 F ig u r a 4 . 4 : D is p o s it i vo u t il iz a d o p a r a d e t e r mi n a r o mó d u lo d e r u p t u r a à fle x ã o . . . . 4 0 F ig u r a 5 . 1 : D i fr a t o g r a ma s d e Ra io s X d e a mo st r a s na t u r a l e a q u e c id a s d e e st e a t it o . . . . 4 2 F ig u r a 5 . 2 : E sp e c t r o s d e Mö s s b a u e r d a s a mo st r a s na t u r a l e q u e i ma d a s a 5 0 0 , 1 0 0 0 e 1 2 0 0 , 1 3 0 0 e 1 4 0 0 ° C. H = H e ma t it a . . . . 4 4 F ig u r a 5 . 3 : Fo t o mic r o g r a f ia s d e m ic r o sc o p ia e le t r ô n ic a d e v a r r e d u r a ( ME V ) d e p a st ilh a s d e e st e a t it o na t u r a l ( a ) e q u e i ma d a s a 5 0 0 ° C( b) , 1 0 0 0 ° C( c ) , 1 2 0 0 °C( d ) , 1 3 0 0 ° C( e ) e 1 4 0 0 ° C( f) . . . 4 5
F ig u r a 5 . 4 : Fo t o mic r o g r a f ia d e m ic r o s c o p ia e le t r ô n ic a d e v a r r e d u r a ( ME V ) d e p a st i lh a d e e st e a t it o q u e ima d a a 1 4 0 0 °C p o r 2 ho r a s. . . . 4 6 F ig u r a 5 . 5 : D i fr a t o g r a ma s d e Ra io s X d e a mo st r a s na t u r a l e q u e i ma d a s a 5 0 0 , 1 0 0 0 e 1 2 0 0 ° C. . . . . 4 9 F ig u r a 5 . 6 : D i fr a t o g r a ma s d e Ra io s X d a a mo st r a d e C p a r a a fr a ç ã o a r g i la . . . 5 0 F ig u r a 5 . 7 : Fo t o mic r o g r a f ia d e m ic r o s c o p ia e le t r ô n ic a d e va r r e d u r a p a r a a s u p e r f íc ie d o c o r p o d e p r o v a i n n a t u r a( a ) , a q u e c id o s a
x i F ig u r a 5 . 1 1 : Fo t o g r a f ia d e c o r p o s d e p r o va d e m ist u r a s d e e st e a t it o e c a u l i m. A s p r o p o r ç õ e s d a s m ist u r a s d e C+ E q u e c o n st it u e m o s c o r p o s d e p r o va s ã o d a d a s na T a b e la 4 . 2 . . . . 5 7 F ig u r a 5 . 1 2 : Co r p o s d e p r o v a r e p r o v a d o s p o r a p r e s e nt a r e m d e fe it o s su p e r f ic ia is t a is c o mo q u e br a s, t r in c a s e f is su r a s. S e n d o P C( a ) , P 1 ( b) e P 2 ( c ) q u e i ma d o s a 1 0 0 0 ° C ; e P 3 ( d ) , P 4 ( e ) , P 5 ( f) e P 6 ( g ) q u e i ma d o s a 1 2 0 0 ° C. . . . 5 8 F ig u r a 5 . 1 3 : Co mp a r a ç ã o vo lu mé t r ic a d e c o r p o s d e p r o v a fa br ic a d o s c o m ( P C) 4 0 g d e a r g i la c a u l i n ít ic a e ( P E ) c o m a me s ma q u a nt id a d e d e e st e a t it o se g u i n d o o s me s mo s p a r â me t r o s d e fa br ic a ç ã o : u m id a d e , ma s sa e p r e ss ã o . . . . 5 9
F ig u r a 5 . 1 4 : V a r ia ç ã o d o vo lu me a p a r e nt e mé d io ( V A e m c m³ ) e d o p e so e sp e c í f ic o a p a r e nt e ( P E A e m g / c m³ ) d e c o r p o s d e p r o va v e r d e s e m r e la ç ã o à q u a nt id a d e d e C p r e se nt e n a m ist u r a . . . . 5 9 F ig u r a 5 . 1 5 : A va r ia ç ã o d i me n s io na l mo st r a a r e t r a ç ã o l in e a r d e q u e i ma d o s c o r p o s d e p r o va fa br ic a d o s d e a r g i la c a u l in ít ic a ( P R) e d e e st e a t it o ( P E ) e m e st a d o na t u r a l ( a ) e q u e i ma d o s a 5 0 0 ° C ( b) , 1 0 0 0 ° C( c ) e 1 2 0 0 ° C( d ) . . . . 6 0 F ig u r a 5 . 1 6 : Re t r a ç ã o l in e a r d e q u e i ma ( R Q ) p a r a o s c o r p o s d e p r o va e m r e la ç ã o à q u a nt id a d e d e e st e a t it o p r e se nt e na m ist u r a . . . . 6 1 F ig u r a 5 . 1 7 : R e s ist ê nc ia à c o mp r e ss ã o ( MP a ) d o s c o r p o s d e p r o v a q u e i ma d o s na s t r ê s t e mp e r a t u r a s. . . 6 2 F ig u r a 5 . 1 8 : A b so r ç ã o d e á g u a ( A A ) no s c o r p o s d e p r o va q u e i ma d o s a 1 0 0 0 e 1 2 0 0 ° C, e m r e la ç ã o à q u a nt id a d e d e e st e a t it o p r e s e nt e na m ist u r a . . . . 6 5 F ig u r a 5 . 1 9 : P o r c e nt a g e m d e P e r d a d e Ma s sa ( P M) d e c o r p o s d e p r o va q u e i ma d o s a 1 0 0 0 e 1 2 0 0 ° C e m r e la ç ã o à q u a nt id a d e d e E p r e s e nt e na m ist u r a . . . . 6 6
x i i i F ig u r a 5 . 3 3 : E D S d a a mo st r a P 1 3 q u e i ma d a a 1 2 0 0 ° C. A a ná l is e id e nt if ic a Fe , A l e m r e g iõ e s o n d e h á fo r ma ç ã o d e ( 1 ) mu l it a ( 2 ) e nst a t it a . . . . 8 2 F ig u r a 5 . 3 4 : A n á l is e p o r BE T d a s a mo st r a s d e c o r p o s d e p r o v a q u e i ma d o s a 1 0 0 0 e 1 2 0 0 ° C. O d ia g r a ma mo st r a o vo lu me d e p o r o s ( V P ) d a s a mo st r a s P 1 0 , P 1 1 e P 1 2 e m r e la ç ã o à t e mp e r a t u r a . . . . 8 3 F ig u r a 5 . 3 5 : E sp e c t r o s Mö ss b a u e r d a s a mo st r a s P 1 0 na t u r a l ( a ) e q u e i ma d a s a 5 0 0 ( b) , 1 0 0 0 ( c ) e 1 2 0 0 ° C ( d ) . . . . 8 4
x i v
L i s t a d e T a b e l a s
x v
R e s u m o
Ce r â m ic a s fo r a m fa br ic a d a s a p a r t ir d e m ist u r a s d e a r g i la c a u l i n ít ic a e r e s íd u o s d e e st e a t it o d a s o fic in a s d a r e g iã o d e O u r o P r e t o e Ma r ia n a , M in a s G e r a is , Br a s i l. P a r a is so , a mo st r a s d o s d o is ma t e r ia i s fo r a m r e c o lh id a s, se c a s, ho mo g e n e iz a d a s, q u a r t e a d a s e p e n e ir a d a s e m 3 5 # ( 0 , 4 2 5 m m) . A s a mo st r a s fo r a m i n i c ia l me nt e a n a l is a d a s e m se p a r a d o a f i m d e s e c o n h e c e r su a s c a r a c t e r í st ic a s q u í m ic a s , m in e r a ló g ic a s e t e xt u r a is , a lé m d o c o mp o r t a me nt o f ís ic o d e a c o r d o c o m a q u e i ma e m v á r ia s t e mp e r a t u r a s.
P a r a a s c a r a c t e r iz a ç õ e s q u í m ic a s e m i n e r a ló g ic a s fo r a m u t il iz a d a s t é c n ic a s d e I CP / O E S , D i fr a ç ã o d e R a i o s X , e sp e c t r o sc o p ia Mo ss b a u e r , M ic r o s c o p ia E le t r ô n ic a d e V a r r e d u r a ( M E V ) , E sp e c t r o sc o p ia p o r E ne r g ia D is p e r s i v a ( E D S ) e BE T ( T e o ria d e Br u n a u e r , E m me t e T e lle r ) . A p ó s a q u e i ma , a s c e r â m ic a s fo r a m s u b me t id a s a e n s a io s f ís ic o s p a r a a va l ia ç ã o d o vo lu me a p a r e nt e , ma s sa e sp e c í f ic a a p a r e nt e , r e t r a ç ã o l i n e a r d e s e c a g e m e q u e i ma , p e r d a a o fo g o , a bso r ç ã o d e á g u a , r e s ist ê n c ia à c o mp r e ss ã o e mó d u lo d e r u p t u r a a fle x ã o .
A s a mo st r a s d e e st e a t it o fo r a m q u e i ma d a s à s t e mp e r a t u r a s d e 5 0 0 , 1 0 0 0 , 1 2 0 0 , 1 3 0 0 e 1 4 0 0 ° C , e m a r , p o r 2 ho r a s. O t a lc o é o m in e r a l p r e d o mi n a nt e n a s a mo st r a s. A q u e i ma fo i r e sp o ns á ve l p e la mu d a n ç a d e fa se d e ss e m in e r a l, a c e le r a n d o o p ro c e sso d e s int e r iz a ç ã o . A 1 4 0 0 °C, o a p a r e c i me nt o d a c o r d ie r it a fo i r e sp o n s á ve l p e lo su r g i me nt o d e p o r o s n a su p e r f íc ie d a a mo st r a . O p r o c e s so d e s int e r iz a ç ã o se in ic ia a 1 0 0 0 ° C c o m a p r e se n ç a d e f a se a mo r fa e fa se e n st a t it a .
x v i p e so e sp e c í f ic o , r e s ist ê n c ia à c o mp r e ss ã o me c â n ic a , r e t r a ç ã o l in e a r e a bso r ç ã o d e á g u a .
x v i i
A b s t r a c t
Ce r a m ic bo d ie s o f k a o l in a nd so a p st o n e r e s id u a ls c o lle c t e d fr o m w o r k s ho p s i n O u r o P r e t o a n d Ma r ia n a , M in a s G e r a is, Br a z i l , w e r e p r e p a r e d . S a mp le s bo t h r a w ma t e r ia ls w e r e d r ie d , c r u s h e d a n d g r o u nd t o y ie ld a p o w d e r w it h a p a r t ic le s iz e su it a b le t o p a s s t hr o u g h a 3 5 # ( 0 , 4 2 5 m m) s ie v e .
M in e r a lo g ic a l, c h e m ic a l a n d t e xt u r a l t r a ns fo r ma t io n s w e r e in v e st ig a t e d in bo t h ma t e r ia ls . Fu r t h e r mo r e , t he p h ys ic a l s c ha r a c t e r ist ic s w e r e i n v e st ig a t e d in s e v e r a l t e mp e r a t u r e s.
T he sa mp le s w e r e in v e st ig a t e d b y u s in g I C P / O E S , X - r a y d if fr a c t io n, Mö s s ba u e r s p e c t r o sc o p y, S c a n n i n g E le c t r o n M ic r o sc o p y ( S E M) , E ne r g y D is p e r s iv e S yst e m ( E D S ) a nd BE T T he o r y ( Br u na u e r , E mme t a n d T e l le r ) . T h e a p p a r e nt vo lu me , d e n s it y b u lk , l in e a r s hr in k a g e , ma s s lo s s o n ig n it io n, w a t e r a b so r p t io n, c o mp r e ss i v e st r e n g t h a n d mo d u lu s o r r u p t u r e b y f le x u r a l t e st s w e r e d e t e r m in e d o n t he bu r n e d s h a p e d s a mp le s.
S a mp le s o f st e a t it e w e r e bu r n e d a t 5 0 0 , 1 0 0 0 , 1 2 0 0 , 1 3 0 0 a n d 1 4 0 0 ° C fo r 2 ho u r s, in a ir . T a lc is t h e p r e d o m in a nt m in e r a l in t h e r a w sa mp le . B u r n in g c h a ng e d t h e p h a s e s a nd le a d t o t he s i nt e r in g . A t 1 4 0 0 ° C, t he a p p e a r a n c e o f c o r d ie r it e p r o vo k e d p o r o u s in t he su r fa c e o f t he s a mp le s. T h e s int e r i n g b e g in s a t 1 0 0 0 ° C w it h t he p r e se n c e o f a n a mo r p ho u s p h a se a n d e n st a t it e .
Ce r a m ic s o f k a o l in it e c la ys w e r e bu r n e d a t 5 0 0 , 1 0 0 0 a nd 1 2 0 0 ° C, fo r 2 ho u r s , in a ir . K a o li n it e w a s t he p r e d o min a nt m i n e r a l in t he r a w sa mp le s. T he b u r n in g le a d t o t he s int e r in g a nd c a u s e d d e fe c t s o n t h e su r fa c e a nd c o lo r c ha n g e s. T h e a p p e a r a nc e o f mu l l it e a t 1 0 0 0 °C t ha t b e c o me s d o mi n a nt a t 1 2 0 0 ° C in c r e a se d t he sp e c i f i c w e ig ht , st r e n g t h, l in e a r s hr in k a g e a n d w a t e r a bso r p t io n.
1
C a p í t u l o 1 - I n t r o d u ç ã o
Co n h e c id o c o mo p e d r a - sa b ã o , o e st e a t it o é u ma r o c ha me t a mó r f ic a c o mp o st a p r in c ip a l me nt e p e lo m i n e r a l t a lc o , u m f i lo s s i l ic a t o d e ma g n é s io h id r a t a d o , ( Mg3( S i4O1 0) ( O H )2) . A lé m d o t a lc o p o d e m se r e nc o nt r a d o s c o mp o n e nt e s m in e r a is c o mo c lo r it a , s e r p e nt in a , ma g n e s it a c a lc it a e o u t r o s ( Ba yle y, 1 9 8 8 ) . P o r su a c o mp o s iç ã o , é u m i mp o r t a nt e c o mp o ne nt e na p r o d u ç ã o d e c e r â m ic a s d e r e v e st ime nt o , t e c id o s, d e fe n s iv o s a g r íc o la s, t int a s, ve r n iz e s, p r o d u t o s fa r ma c ê u t ic o s, c o s mé t ic o s, v e la s, s a bã o e ma t e r ia is p l á st ic o s ( T o r r e s, 2 0 0 7 ) .
H ist o r ic a me nt e , a lg u ma s c id a d e s d a r e g iã o su d e st e d e M in a s G e r a is sã o ba st a nt e c o n he c id a s p e l a Ar t e B a r r o c a e m p e d r a - sa b ã o p r e s e nt e na s ig r e ja s d o M e st r e A le i ja d in ho . A lé m d is so , o t r a d ic io na l a r t e sa n a t o min e ir o d e a r t e fa t o s, o b je t o s e p a n e la s d e p e d r a , in c r e me nt a o c o mé r c io r e g io n a l ma nt e n d o a c u lt u r a , in c e nt iv a n d o o d e s e n vo lv i me nt o so c ia l e se r v in d o d e b a s e e c o nô m ic a p a r a mu it a s fa m í l ia s . A t r a d ic io n a l e xt r a ç ã o d a p e d r a - sa b ã o fe z su r g ir a o r e d o r d e s s a s c id a d e s , a lé m d a s o fic in a s d e a r t e s a na t o , in d ú st r ia s d e b e ne f ic ia me nt o , se p a r a ç ã o e p r o d u ç ã o d e p e ç a s e m e sc a la q u e a t e nd e m a o me r c a d o int e r no e e xt e r no .
Me s mo c o m t o d a t e c no lo g ia a p l ic a d a , o s p r o c e s so s d e ma n ip u la ç ã o e p r o d u ç ã o g e r a m u ma g r a nd e q u a nt id a d e d e f ino s q u e no r ma l me nt e s ã o d e sc a r t a d o s e m lo c a i s in a d e q u a d o s , c o nt r ibu i n d o p a r a a d e p o s iç ã o d e p o e ir a no so lo e p a r a o a s so r e a me nt o e c o nt a mi n a ç ã o do s cur so s d ’águ a ( T o r r e s, 2 0 0 7 ) . Ap e s a r d o s in v e st i me nt o s e p r o je t o s d e d e s e n vo lv i me nt o d o a r t e sa n a t o e d a s p e q u e n a s in d ú st r ia s d e p e d r a -sa b ã o , a r e g iã o a in d a t e m p r o b le ma s q u e a i mp e d e m d e a t in g ir a a u t o ssu st e nt a b i l id a d e .
2 A s a r g i la s c a u l in ít ic a s s ã o c o mp o st a s p r e d o m in a nt e me nt e p e l a c a u l i n it a , o a r g i lo m i n e r a l ma is a bu n d a nt e n a na t u r e z a e u m d o s ma i s u t il iz a d o s p e la in d ú st r ia ( M u r r a y, 2 0 0 7 ; M i l lo t , 1 9 7 0 ) . T e m p a p e l fu n d a me nt a l e m a p l ic a ç õ e s c e r â m i c a s, n a fa br ic a ç ã o d e t int a s, p lá st ic o s, bo r r a c h a s, ma t e r ia is p o z o lâ n ic o s p a r a c i me nt o s , p a p e l e o u t ro s p r o d u t o s ind u st r ia l iz a d o s ( M u r r a y, 2 0 0 7 ) . Ap e sa r d e M in a s G e r a is se r a t u a l me nt e u m d o s p r i n c ip a is e st a d o s p r o d u t o r e s d a c a u l i n it a no Br a s i l, a r e g iã o d e O u r o P r e t o e Ma r ia n a p o s su i g r a n d e s d e p ó s it o s d e a r g i la c a u l i n ít ic a a i n d a se m d e st in a ç ã o ind u st r ia l.
3
C a p í t u l o 2
–
O b j e t i v os
2 . 1 - O b j e t i v o G e r a l
O o b je t ivo g e r a l d e st a t e s e é a va l ia r t e c no lo g ic a me nt e c e r â m ic a s t r a d ic io na is t a is c o mo t ijo lo s ( b l o c o s c e r â m ic o s) e p e ç a s d e o r na me nt a ç ã o , fa br ic a d a s a p a r t ir d e mist u r a s d e a r g i la s c a u l in ít ic a s c o m r e s íd u o s d e e st e a t it o ( p e d r a - sa b ã o ) d a r e g iã o d e M i n a s G e r a is. 2 . 2 - O b j e t i v o s E s p e c í f i c o s
Ca r a c t e r iz a r m in e r a ló g ic a , f ís ic a , q u í m ic a e t e c no ló g ic a d a s a r g i la s c a u l i n ít ic a s e d o e st e a t it o q u e se r ã o u t il i z a d o s p a r a ma s sa s c e r â m ic a s.
Ca r a c t e r iz a r m in e r a ló g ic a , f ís ic a , q u í m ic a e t e c no ló g ic a d e c e r â m ic a s t r a d ic io n a is c o n st it u íd a s d e mist u r a s d e a r g i la s c a u l i n ít ic a s e e st e a t it o , t a is c o mo p e ç a s d e o r n a me nt a ç ã o e t ijo lo s ( b lo c o s c e r â m ic o s) .
A p r o ve it a r o r e s íd u o d e e st e a t it o c o mo c o mp o n e nt e p a r a u so e m c e r â m ic a s t r a d ic io n a is .
D e s e n vo lv e r t e c no lo g ia s a d e q u a d a s p a r a a fa br ic a ç ã o d e c e r â m ic a s a p a r t ir d a s m ist u r a s d e e st e a t it o e a r g i la c a u l in ít ic a .
4
C a p í t u l o 3 - R e v i s ã o B i b l i o g r á f i c a
3 . 1 - A r g i l a s
A s a r g i la s s ã o ma t e r ia is t e r r o so s, n a t u r a is e d e g r a nu la ç ã o fi n a . A d q u ir e m c e r t a p la st ic id a d e a o se r e m m ist u r a d o s c o m á g u a ( S a nt o s, 1 9 9 2 ) ma s q u a nd o se c a s t o rn a m–se d u r a s e r íg id a s . Q u a nd o q u e i ma d a s a t e mp e r a t u r a s a c i ma d e 1 0 0 0 ° C p o d e m a t in g ir e le v a d a d u r e z a , u lt r a p a s sa n d o 7 n a e sc a l a Mo h s . G e o lo g ic a me nt e , sã o c o n s id e r a d a s a r g i la s a q u e le s ma t e r ia is c o m d iâ me t r o ig u a l o u me no r a 2μ m. Q u i m ic a me nt e sã o fo r ma d a s d e s i l ic a t o s h id r a t a d o s d e a lu m ín io , fe r r o e ma g n é s io e fr e q u e nt e me nt e p o d e m s e r e n c o nt r a d a s g r a nd e s q u a nt id a d e s d e me t a is a lc a l in o s e a lc a l i no s t e r r o so s. A c o mp o s iç ã o d a s a r g i la s é d e r iv a d a d e v á r io s a r g i lo m in e r a is ( S a nt o s, 1 9 9 2 ) .
A e st r u t u r a c r ist a l i n a d o s a r g i lo m in e r a is c o n s ist e e m d u a s u n id a d e s e st r u t u r a is bá s ic a s , u ma fo lh a o c t a é d r ic a e u ma t e t r a é d r ic a . A fo l h a o c t a é d r ic a é c o mp o st a d e o x ig ê n io s e h id r o x i la s e q u id ist a nt e s d o a lu m ín io , ma g n é s io o u ío n s d e fe r r o ( Fe2 + o u F e3 +) a r r a n ja d o s d e nt r o d o s o c t a e d r o s ( Ba i le y, 1 9 8 8 ) ( F ig u r a 3 . 1 ) . Q u a n d o o Mg2 + e st á p r e s e nt e , e le p r e e n c he t o d o s o s o ct a e d r o s. N e s se c a so , c a d a h id r o x i la é c o mu m a t r ê s o c t a e d r o s l ig a nd o - s e a s s i m a t r ê s Mg2 +, o q u e d á a e s s a e st r u t u r a o no me d e fo lh a t r io c t a é d r i c a . Q u a nd o o A l3 + e st á p r e s e nt e sã o p r e e n c h id a s so me nt e 2 / 3 d a s p o s iç õ e s. N e st a c a so , c o mo c a d a h id r o x i la l ig a - se a d o is A l3 + p r e s e nt e s e m d o is o c t a e d r o s , o m in e r a l é c ha ma d o d e d io c t a é d r ic o ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) .
5 A fo lh a t e t r a é d r ic a é p r e e n c h id a no r ma l me nt e p o r ío n s S i, A l o u Fe3 + q u e e st ã o c o o r d e na d o s p o r q u a t r o ío n s d e o x ig ê n io . E sse s t e t r a e d r o s sã o a r r a n ja d o s d e fo r ma he x a g o na l e vã o se ju nt a n d o in d e f in id a me nt e p a r a fo r ma r , p o r e x e mp lo , a fo lh a d e t e t r a e d r o s d e s í l ic a ( F ig u r a 3 . 2 ) . As fo lh a s t e t r a é d r ic a s e o c t a é d r ic a s sã o u n id a s p o r se u s v é r t ic e s a t r a v é s d e o x ig ê n io s o u h id r o x i la s fo r ma n d o c a m a d a s 1 : 1 ( c a u l i n it a ) o u 2 : 1 ( t a lc o ) . A s c o mp o s i ç õ e s d o s a r g i lo m i n e r a is s ã o mu it o d ife r e nt e s me s mo s e nd o se mp r e d e r iv a d a s d e e st r u t u r a s t e t r a é d r ic a s e o c t a é d r ic a s ( M u r r a y, 2 0 0 7 ) . A c o mp o s iç ã o , o a r r a n jo e m c a ma d a s e o e mp i lh a me nt o d e f in e m a s c a r a c t e r íst i c a s e vã o d a r a s ma is d i fe r e nt e s p r o p r ie d a d e s f ís ic a s e q u í m ic a s a o m i n e r a l ( M u r r a y, 2 0 0 7 ; M i l lo t , 1 9 7 0 ) . Mu d a n ç a s e st r u t u r a is só a c o n t e c e m q u a n d o sã o su b m e t id a s a a lt a s t e mp e r a t u r a s p o r u m lo n g o p e r ío d o d e t e mp o e é p o r isso q u e mu it a s a r g i la s sã o u t il iz a d a s c o mo ma t e r ia is r e fr a t á r io s ( G r i m, 1 9 6 2 ) .
F ig u r a 3 . 2 : E st r u t u r a d e u m t e t r a e d r o e u ma fo lh a t e t r a é d r ic a q u e p o d e s e r p r e e n c h id a p o r ío n s S i, A l o u Fe 3 + e c o o r d e na d a p o r q u a t r o ío n s d e o x ig ê n io n a fo r ma ç ã o d o s a r g i l o m in e r a is ( S h a c k e l fo r d , 2 0 0 8 ) . 3 . 2 - O E s t e a t i t o :
6 S u a e st r u t u r a é a n á lo g a à p ir o fi l it a , s i l ic a t o d io c t a é d r ic o t a mbé m d e c a ma d a s 2 : 1 , c o m a d i fe r e n ç a d e q u e o c á t io n M g2 + t o ma o lu g a r d o A l3 + ( S h a c k e l fo r d e D o r e mu s 2 0 0 8 ; B a i le y, 1 9 8 8 ) . E m s it u a ç õ e s id e a is , a o c o nt r á r io d a s m ic a s, nã o e x ist e m c á t io n s e nt r e a s c a ma d a s d o t a lc o já q u e o a r r a n jo 2 : 1 é e le t r o st a t ic a m e nt e ne u t r o . E st e s a r r a n jo s t ip o sa n d u íc h e s ã o ma nt id o s ju nt o s p o r fo r ç a s d e V a n d e r W a a ls , o q u e fa c i l it a a c l iv a g e m ( B a i le y, 1 9 9 8 ; E s l i ng e r , 1 9 8 8 ; M i l lo t , 1 9 7 0 ) ( F ig u r a 3 . 3 ) . A s c a ma d a s t ê m a p r o x i ma d a me nt e 1 0 Å c o m e sp a ç a me nt o b a s a l d e 9 , 3 Å. ( M i l lo t , 1 9 7 0 ) . O d ifr a t o g r a ma d e r a io s X p a d r ã o p a r a o t a lc o p o d e s e r o b se r v a d o na F ig u r a 3 . 4 c o m o s p r in c ip a is p ic o s a 9 ° ( d = 9 , 3 1 Å) , 2 8 °( d = 3 , 1 2 Å) e 1 9 °( d = 4 , 5 5 Å) .
F ig u r a 3 . 3 : E st r u t u r a d a c a ma d a d e t a lc o c o m a s fo lh a s t e t r a é d r ic a s p r e e n c h id a s p o r S i e o c t a é d r ic a c o m o Mg , c o o r d e na d a s p o r o x ig ê n io s e h id r o x i la s ( a d a p t a d o d e M u r r a y, 2 0 0 7 ) .
7 F ig u r a 3 . 4 : D i fr a t o g r a ma d e r a io s X p a d r ã o p a r a o t a lc o ( M in d a t . o r g , 2 0 1 4 ) .
N o t a lc o p u r o , o s s ít io s o c t a é d r ic o s s ã o o c u p a d o s p e lo ma g n é s io . E st e c á t io n é h e xa c o o r d e n a d o c o m o x i g ê n io s e h id r o x i la s . P o d e m su r g ir no vo s s ít io s q u a nd o a s h id r o x i la s a s s u me m a s c o n f ig u r a ç õ e s t r a n s o u c is e m r e la ç ã o a o c á t io n. E s se s s ít io s sã o d e no m in a d o s M1 e M 2 r e sp e c t iv a me nt e e t ê m t a ma n ho s a p r o x i ma d a me nt e id ê nt ic o s. E m c a so d e d e f ic iê n c ia d e s i l íc io , o a lu m í n io p o d e o c u p a r o s s ít io s t e t r a é d r ic o s ( Ba i le y, 1 9 8 8 ) . P o d e t a mbé m o c o r r e r a su b st it u iç ã o d o Mg2 + p e lo F e2 + se m p r o vo c a r d e s b a la n c e a me nt o d e c a r g a s. E s se c á t io n p o d e a p a r e c e r e m a m bo s o s s ít io s M1 e M 2 . E m c a s o d e su b st it u iç ã o p o r u ma g r a n d e q u a nt id a d e d e Fe2 + s u r g ir á u ma so l u ç ã o só l id a iso mo r fa a o t a lc o , c ha ma d a d e m in e so t a ít a o u F e3( S i4O1 0) ( O H )2. ( Lu z , 2 0 0 5 ; Ca mp o s 2 0 0 1 ; B a i le y, 1 9 8 8 ) .
8 fo r ma , a e st a b i l id a d e t a mb é m c r e sc e c o m o a u me nt o d o s c á t io n s q u e n e u t r a l iz a o s â n io n s, o u s e ja , a q u e le s q u e t ê m c o n f ig u r a ç ã o o c t a é d r ic a ( 6 c á t io n s) s ã o ma is e st á ve is q u e a q u e l e s q u e p o ss u e m a p e n a s 4 c á t io n s , c a so d a p ir o f i l it a ( 4 c á t io ns d e A l+ 3) ( W e so lo w s k i, 1 9 8 4 ) .
Q u a n d o a q u e c id o , o t a lc o li b e r a h id r o x i la s e m fo r ma á g u a . E s s a a d so r ç ã o é fe it a e m d i fe r e nt e s t e mp e r a t u r a s d e v id o à e n e r g ia d e l ig a ç ã o . A a d so r ç ã o d e á g u a a c o nt e c e n a su p e r fíc ie b a sa l e d e nt r o d a e st r u t u r a c r ist a l in a d o t a lc o . A 8 5 0 ° C, a d e s i d r o x i la ç ã o ( L ia o e S e n n a , 1 9 9 2 ; W e so lo w s k i, 1 9 8 4 ) le v a à fo r ma ç ã o d e p r o t o e n st a t it a e s í l ic a a mo r fa . A 1 0 0 0 ° C , p o d e - se v e r a fo r ma ç ã o d o s s ít io s M 1 , q u e a c i ma d e st a t e mp e r a t u r a t r a ns fo r ma m- se e m M2 . A fa se e n st a t it a é e st á ve l a b a i xo d e 9 0 0 ° C, a fa s e p r o t o e n st a t it a e nt r e 9 0 0 ° C e 1 2 5 0 ° C, e c l i no e n st a t it a é e st á ve l a c i ma d e 1 2 5 0 ° C ( We so lo w sk i, 1 9 8 4 ) . Ac i ma d e 1 2 5 0 ° C su r g e a me so e n st a t it a q u e c o m o a u me nt o d e t e mp e r a t u r a e vo lu i p a r a c l ino e n st a t it a . E m t e mp e r a t u r a s su p e r i o r e s a 1 4 5 0 ° C, a p r o t o e n st a t it a s e t r a ns fo r ma e m c l i no e n st a t it a e a s í l ic a s e c r ist a l iz a c o mo c r ist o b a l it a . E st u d o s mo st r a m q u e a d e s id r o x i la ç ã o in ic ia - s e a 8 0 0 ° C no a r e a 7 0 0 ° C no v á c u o ( We so lo w sk i, 1 9 8 4 ) .
E xp e r i me nt o s mo st r a m q u e a p r o t o e n st a t it a p o d e se r fo r ma d a a p a r t ir d a o r t ho e n st a t it a . S e o s c r ist a i s d a p r o t o e nst a t it a fo r e m mu it o p e q u e no s e la p o d e d e s a p a r e c e r t o t a lme nt e a a lt a s t e mp e r a t u r a s e s e c o n v e r t e r e m c l i no e n st a t it a . P r o t o e nst a t it a p o d e a in d a s e r e st a b i l iz a d a c o m a ju d a d e a d it i vo s c o mo L i e S c ( R e yn a r d e t a l, 2 0 0 8 ) .
9 d e n s id a d e 2 , 7 a 2 , 8 g / c m³ , r e s ist ê nc ia a o c ho q u e , le v e z a e ba ix a s c o nd u t iv id a d e s t é r m ic a e e lé t r ic a ( Lu z , 2 0 0 5 ) .
3 . 2 . 1 - E s t u d o d e c a s o s
E st u d o s fe it o s e m ma s s a s c e r â m ic a s c o m a p r e se n ç a d e t a lc o mo st r a m o s e u c o mp o r t a me nt o e m d iv e r sa s s it u a ç õ e s.
A e st r u t u r a d o t a lc o , o t a ma n ho e a f o r ma d e su a s p a r t íc u la s sã o mo d i f ic a d o s q u a nd o o e st e a t it o é su b me t id o a p u lv e r iz a ç ã o me c â n ic a . E m u ma mo a g e m in ic ia l o d iâ me t r o d e p a r t íc u la s r e d u z s ig n i f ic a t iv a me nt e e e m se g u id a p e r ma n e c e in a lt e r a d o . A á r e a su p e r f ic ia l e sp e c í f ic a a u me nt a p r o p o r c io n a l me nt e à r e d u ç ã o d o t a ma n ho d a s p a r t íc u la s ( T e r a d a e Y o ne mo c h i , 2 0 0 4 ) .
Ao se a que cer, a sa íd a de va po r d’á gu a le va à fo r ma ção de po ro s q u e fa z a u me nt a r a a b so r ç ã o d e á g u a p r i n c ip a l me nt e q u a nd o a p e r c e nt a g e m d e t a lc o na m ist u r a p a ss a d e 5 0 % ( C h a nd r a , 2 0 0 5 ) .
A p a r t ir d e 1 1 0 0 ° C, u ma ma s s a c e r â m ic a c o mp o st a d e a r g i la , c a lc á r io , q u a r t z o e t a lc o a s su me u m c o mp o r t a me nt o no q u a l h á u m a u me nt o e m s u a ma s sa e sp e c í f ic a ( S o u z a e t a l, 2 0 0 5 ) . A p a r t ir d e st a
t e mp e r a t u r a o t a lc o p a s s a a a u x i l ia r a d e n s i f ic a ç ã o , p r o mo ve n d o u m a u me nt o d a fa s e l íq u id a q u e va i p r e e n c he r p r o g r e ss iv a me nt e o s p o r o s a be r t o s, p r o vo c a nd o u ma ma io r a p r o x i ma ç ã o e nt r e a s p a r t íc u la s. I s so r e su lt a na r e t r a ç ã o d o s c o r p o s c e r â m ic o s, e c o n se q u e nt e me nt e , no a u me nt o d a ma s sa e sp e c í f ic a a p a r e nt e d a s p e ç a s c e r â m ic a s s int e r iz a d a s ( S o u z a e t a l, 2 0 0 5 ) . T e st e s r e ve la r a m o a u me nt o no mó d u l o d e
r e s ist ê n c ia à f le x ã o q u a nd o s e a d ic i o no u t a lc o e m u ma c o mp o s iç ã o in d u st r ia l d e r e v e st ime nt o p o r o so ( M a r in o e t a l, 2 0 0 0 ) . E s s e s r e s u lt a d o s
su g e r e m q u e a q u a nt id a d e d e t a lc o p r e se nt e na ma s sa c e r â m ic a p o d e se r a d m in ist r a d a d e t a l ma n e ir a q u e e ss a s p r o p r ie d a d e s se ja m c o nt r o la d a s ( B a ld o e A lv e s , 1 9 9 8 ) .
1 0 d e t a lc o ( S a l la m e t a l, 1 9 8 4 ) . A a d iç ã o d e t a lc o p r e c a lc in a d o a u me nt o u
a r e s ist ê nc ia me c â n ic a . N e st a m ist u r a fo r a m d e t e c t a d a s a lg u ma s fa se s c r ist a l in a s. A s p r in c ip a is fo r a m mu l it a , q u a r t z o , c r ist o ba l it a , p r o t o e nst a t it a e c o r d ie r it a . S u a q u a nt id a d e v a r ia d e a c o r d o c o m a t e mp e r a t u r a d e q u e i ma , c o mp o s iç ã o e q u a nt id a d e d e t a lc o . A a d iç ã o d e t a lc o p r e c a lc i n a d o r e su lt o u n a c r is t a liz a ç ã o d a c o r d ie r it a . N e s sa s m ist u r a s , a s d u a s fo r ma s d e mu l it a p r i má r ia e se c u nd á r ia fo r a m fa c i l me nt e id e nt if ic a d a s ( S a l la m e t a l, 1 9 8 4 ) .
O me s mo a c o nt e c e q u a nd o a c o r d ie r i t a fo i a d ic io n a d a a o t a lc o p r e c a lc in a d o . Ao s e r e m s i nt e r iz a d o s a u ma t e mp e r a t u r a p r ó x i ma d a t e mp e r a t u r a d e fu sã o d o t a lc o , c o r p o s ma is d e n so s fo r a m fo r ma d o s. A fu sã o p a r c ia l d o t a lc o fa z d i m in u i r a p o r o sid a d e e a a b so r ç ã o d e á g u a . A lé m d is so , u ma r e a ç ã o e nt r e a c o r d ie r it a e o e st e a t it o fe z su r g ir fo r st e r it a ( G ö k ç e e t a l, 2 0 1 1 ) .
A a d iç ã o d e e st e a t it o na fa b r ic a ç ã o d e t e r mo p lá st ic o s fa z a u me nt a r su a v is c o s id a d e , p r o p r ie d a d e imp o r t a nt e p a r a a mo ld a g e m p o r in je ç ã o , e xt r u sã o o u p r e n sa g e m a q u e nt e ( Ka r a t a s, 2 0 0 4 ) . P o r o u t ro la d o , a fo r ma ç ã o d e c r ist a is c o m o a u me nt o d a t e mp e r a t u r a e su a t r a ns fo r ma ç ã o a p ó s r e s fr ia me nt o c a u s a m a d e t e r io r a ç ã o d a s c e r â m i c a s d e e st e a t it o e a p e r d a d a s p r o p r ie d a d e s me c â n ic a s. I s so é a g r a v a d o q u a nd o o ma t e r ia l e nt r a e m c o nt a t o c o m á g u a , o q u e p õ e e m d ú v id a su a a p l ic a b i l id a d e e m ma t e r ia is c o mo a q u e le s p a r a t r a t a me nt o d e nt á r io ( M i lc a r e k e t a l, 2 0 0 4 ) .
U ma a mo st r a d e t a lc o c o me r c ia l d e a lt a p u r e z a fo i le v a d a a o mo in ho d e bo la s c o m v á c u o ind u z id o p a r a t r a t a me nt o me c â n ic o . D e p o i s d e 2 ho r a s ho u v e mo d i f ic a ç ã o no s p a r â me t r o s c r ist a l in o s e a p ó s 5 ho r a s ho u ve mu d a nç a no t a ma n ho d a s p a r t íc u la s. A mo a g e m p r o lo ng a d a le v o u à d e g r a d a ç ã o d a e st r u t u r a , ma s nã o h o u ve fo r ma ç ã o d e s í l ic a a mo r fa . ( D e l l is a nt i e t a l, 2 0 0 9 ) .
1 1 d a s c e r â m ic a s ( D e l l is a nt i e t a l, 2 0 0 9 ) . A s p r o p r ie d a d e s d e u m c o r p o
c e r â m ic o , a s su nt o e m fo c o ne st e t r a b a lho , e st ã o d ir e t a me nt e l ig a d a s à su a e st r u t u r a e a o s e u g r a u d e d e ns if ic a ç ã o . A mbo s p o d e m se r mo d i f ic a d o s a t r a vé s d o p r o c e s so d e s in t e r iz a ç ã o ( Lo e h ma n, 1 9 9 3 ) q u e fa z a u me nt a r a r e s ist ê nc ia me c â n ic a e a c o nd u t iv id a d e t é r m ic a d e s se s c o r p o s. ( Br o p h y e t a l, 1 9 7 2 ) . Q u a n d o s int e r iz a d a s, a s c e r â m ic a s a ba s e
d e t a lc o fo r ma m u ma fa s e l íq u id a q u e fa z e st a b i l iz a r a fa s e p r o t o e nst a t it a . A c r ist a l iz a ç ã o d a p r o t o e n st a t it a g e r a l me nt e se in ic ia a 1 2 5 0 ° C e s e t o t a liz a a 1 4 2 0 ° C ( S o y o k a n, 2 0 0 7 ) e st a nd o d ir e t a me nt e l ig a d a à s p r o p r ie d a d e s me c â n ic a s d o ma t e r ia l ( V e la e t a l, 2 0 0 7 ) .
S e g u nd o V a n V la c k ( 1 9 7 3 ) , a r e s ist ê n c ia me c â n ic a d o ma t e r ia l c e r â m ic o c o me ç a a se d e s e n vo lv e r já n a fa se in i c ia l d a s in t e r iz a ç ã o .
3 . 2 . 2 - A p l i c a ç õ e s
A a p l ic a ç ã o d o t a lc o e a q u a nt id a d e u t il iz a d a p o d e m s e r d i fe r e nt e s d e a c o r d o c o m o s v á r io s s e t o r e s d a i nd ú st r ia e c o m a s c a r a c t e r íst ic a s d o s p r o d u t o s q u e se p r e t e n d e o bt e r . D e nt r o d o s se t o r e s ind u st r ia i s p o d e m se r c it a d o s c o mo o s ma is i mp o r t a nt e s ( T o r r e s , 2 0 0 7 ) :
1 ) Ce r â m ic a : o t a lc o fa z a u me nt a r a r e s is t ê nc ia a o c ho q u e t é r mic o , a o a t a q u e d e á lc a l is , a r e s ist ê n c ia me c â n ic a e a r e s ist ê n c ia e lé t r ic a e m a lt a s t e mp e r a t u r a s. P o r o u t ro la d o , d im i n u i a r e t r a ç ã o d e q u e i ma , a t e mp e r a t u r a d e ma t u r a ç ã o d e ma ss a , a e xp a n sã o p o r a bso r ç ã o d e á g u a e a p e r d a d ie lé t r ic a .
2 ) P a p e l: n a fa b r ic a ç ã o d e p a p e l s ã o c o ns id e r a d a s a a lv u r a , a g e o me t r ia d a s p a r t íc u la s, a a br a s i v id a d e , a c o mp o s iç ã o e a s p r o p r ie d a d e s q u í m ic a s d o t a lc o . P a r a e s se u so , o min e r a l d e v e se r p u r o e t e r a lt o ín d ic e d e r e fr a ç ã o g a r a nt ind o a s s i m a o p a c id a d e . T e m q u e se r q u i m ic a me nt e in e r t e já q u e é u sa d o c o mo c a r g a e c o mo p ig me nt o a lv e ja nt e .
1 2 4 ) T int a e ve r n iz : q u a n d o d e fo r ma ç ã o la me la r , p o d e se r u t il iz a d o c o mo c a r g a e p ig me nt o . Q u a n d o p o ssu i fo r ma ç ã o fi b r o sa é c o mu me nt e u s a d o c o mo a g e nt e d e s u s p e ns ã o .
5 ) D e fe n s iv o s a g r íc o la s: u s a d o c o mo c a r g a i n e r t e p r in c ip a l me nt e e m in s e t ic id a s.
6 ) P r o d u t o s fa r ma c ê u t ic o s: u t il iz a d o c o mo c a r g a p a r a p o ma d a s , c r e me s , p ó s, g r a nu la d o s e n a fa br ic a ç ã o d e c á p su la s, c o mp r i m id o s e d r á g e a s.
7 ) P e r fu ma r ia , s a bã o e ve la s: se t o r e s d e g r a n d e p a r t ic ip a ç ã o e q u e e x ig e m ma t e r ia l d e a lt a p u r e z a . G r a nd e p a r t e d o t a lc o d e st in a d o a e s sa s in d ú st r ia s p a s sa p o r p r o c e s so s d e b e ne f ic ia me nt o p a r a a t ing ir a q u a l id a d e e x ig id a , c o n se q u e nt e me nt e , p r o mo v e o d e s e n vo lv i m e nt o c o nst a nt e d e t e c no lo g ia s d e be n e f ic ia me nt o . P o r t e r a s p r o p r ie d a d e s d e a d so r ç ã o e f lu id e z , é u s a d o c o mo su p o r t e p a r a p ig me nt o s o r g â n ic o s e ino r g â n ic o s.
8 ) Ma t e r ia is p o li mé r ic o s : u t i l iz a d o c o mo c a r g a e r e fo r ç o p a r a p r o d u ç ã o d e a r t e fa t o s d iv e r so s, b a q u e l it e , p o l ip r o p ile no e ma ss a p lá st ic a . E x ig e g r a nu lo me t r ia p r é - d e t e r min a d a e ba i xo t e o r d e Fe2O3. U s a d o c o mo c a r r e g a me nt o p a r a c o r r e ç ã o d e p r o b le ma s d e d e fo r m id a d e e m p e ç a s d e p o l ia m id a in j e t a d a s.
9 ) T e c id o s: u t i l iz a d o p a r a d a r p e so e a lv e ja r t e c id o s, b a r ba nt e s e f io s.
1 0 ) P r o d u t o s a l i me nt a r e s: u s a d o p a r a p o l i me nt o no be n e f ic ia me nt o d e a r r o z , c la r i f ic a nt e p a r a ó le o s c o me s t ív e is e a g e nt e e m p ó n a ma n u fa t u r a d e ba la s e d o c e s.
1 3 3 . 3 - C a u l i m / C a u l i n i t a
A c a u l in it a é o p r in c ip a l m in e r a l d o c a u l i m , o a r g i lo m i n e r a l ma i s a bu nd a nt e n a na t u r e z a . É f i lo s s i l ic a t o fo r ma d o p e lo e mp i lh a me nt o d e c a ma d a s 1 : 1 ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ; M i l lo t , 1 9 7 0 ) o r g a n iz a d a s d e mo d o q u e o s p o nt o s n ã o c o mp a r t il h a d o s d a fo lh a t e t r a é d r ic a e st ã o na me s ma d ir e ç ã o ( E s l in g e r , 1 9 8 8 ) . E la s s ã o c o nst it u íd a s d e fo l h a s t e t r a é d r ic a s d e S iO4 a lt e r n a d a s c o m fo l h a s o c t a é d r ic a s d e A l2( O H )6 q u e sã o c o mb in a d a s d e fo r ma q u e o t o p o d a s í l ic a t e t r a é d r ic a se u n e a o t o p o d a fo lh a o c t a é d r ic a ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) ( F ig u r a 3 . 5 ) . As fo lh a s sã o l ig a d a s a t r a v é s d e u m o x ig ê n io c o mu m q u e t o r na a l ig a ç ã o a lt a me nt e p o la r . A p e n a s 2 / 3 d a s p o s iç õ e s o c t a é d r ic a s s ã o p r e e nc h id a s p o r A l e e s se s á t o mo s s ã o e n vo lv id o s p o r 4 o x ig ê n io s e 6 h id r o x i la s ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) . O s o x ig ê n io s p r e s e nt e s no t o po , t a nt o q u a nt o a s h id r o x i la s, se r v e m p a r a c o nt r a ba la n ç a r a s c a r g a s e se l ig a m s i mu lt a n e a me nt e a o s i l íc io d a fo lh a t e t r a é d r ic a e a o a lu m ín io p r e s e nt e no c e nt r o d o o ct a e d r o ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) . Já a s c a ma d a s a d ja c e nt e s sã o l ig a d a s p o r p o nt e s d e h id r o g ê n io e nt r e á t o mo s d e o x ig ê n io e g r u p o s d e O H , q u e se e st e nd e m d a s h id r o x i la s e x p o st a s n a s fo lh a s o c t a é d r ic a s ( E s l in g e r , 1 9 8 8 ; M i l lo t , 1 9 7 0 ) .
1 4 E m mé d ia , u m c r ist a l t e m d e 5 0 a 6 0 c a ma d a s e o e sp a ç a me nt o e nt r e a s c a ma d a s é d e 7 Å ( E s l in g e r , 1 9 8 8 ; M i l lo t , 1 9 7 0 ) . G e r a l me nt e su a e st r u t u r a é e le t r ic a me nt e n e u t r a , nã o e x ist in d o c a r g a s e nt r e a s c a ma d a s e n ã o o c o rr e nd o su b st it u iç õ e s c a t iô n ic a s, e x c e t o e m a lg u ma s p o u c a s su b st it u iç õ e s iso mó r f ic a s q u a n d o Fe3 + o u Fe2 + o c u p a o s ít io d o a lu m ín io ( G a r d o l in s k i e t a l ., 2 0 0 3 ; E s l in g e r , 1 9 8 8 ) . O s ío n s d e
a lu m ín io p r e se nt e s no s s ít io s o c t a é d r ic o s s ã o o s r e sp o n sá v e is p e l a n e u t r a l iz a ç ã o d a s c a r g a s r e s id u a is d o s s i l ic a t o s.
D ifr a t o g r a ma s d e r a io s X mo st r a m g r a nd e s p ic o s a 1 2 ° ( d = 7 , 1 3 Å ) e 2 4 ° ( d = 3 , 5 8 Å) q u e d e sa p a r e c e m a c i ma d e 4 5 0 ° C ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ; M i l lo t , 1 9 7 0 ) ( F ig u r a 3 . 6 ) .
F ig u r a 3 . 6 : D i fr a t o g r a ma p a d r ã o d e r a io s X p a r a c a u l in it a ( G o nz a le s, 2 0 0 7 ) .
A c a u l in it a é c o n st it u íd a d e 4 6 , 5 4 % d e S iO2 , 3 9 , 5 0 % d e A l2O3 e 1 3 , 9 6 % d e H2O fo r ma n d o a c é lu la u n it á r ia A l4S i4O1 0( O H )8. P o s su e m c r ist a is la me la r e s q u e p o d e m a p r e se nt a r e st r u t u r a s r e g u la r e s o u ir r e g u la r e s d e p e nd e nd o d a e sp é c ie ( S a nt o s , 1 9 9 2 ; E s l in g e r , 1 9 8 8 ; G o me s , 1 9 8 8 ) .
1 5 d e v id o à d is t r ib u iç ã o c a t iô n ic a o c t a é d r ic a e a o e mp i lh a me nt o . ( E s l in g e r , 1 9 8 8 ) .
F ig u r a 3 . 7 : Fo t o mic r o g r a f ia d e m ic r o sc o p ia e le t r ô n ic a d e v a r r e d u r a ( ME V ) d e m ic r o c r ist a is l a me la r e s p se u d o - he x a g o na is d e c a u l i n it a ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) .
O g r u p o d o c a u li m/ se r p e nt in a a p r e s e nt a d o is su bg r u p o s : o d a se r p e nt in a ( t r io c t a é d r ic a ) e o d a c a u l in it a ( d io c t a é d r ic a ) q u e in c lu i a c a u l i n it a , a d ic t it a , a n a c r it a e a ha lo i s it a . O s mi n e r a is d o su b g r u p o d a c a u l i n it a p o s su e m e st r u t u r a 1 : 1 e s ã o o r g a n iz a d o s d e fo r ma q u e a c o mb in a ç ã o d a s fo l h a s o c t a é d r ic a e t e t r a é d r ic a sã o c o nt ín u a s no s e ixo s a e b e e mp i l h a d a s n a d ir e ç ã o c . A s d ife r e n ç a s e nt r e o s m in e r a is d o g r u p o su r g e m n a ma n e ir a c o mo e s sa s c a ma d a s sã o e mp i lh a d a s ( M u r r a y, 2 0 0 7 ) .
1 6 r e o lo g ia , t e m r e la t iv a me nt e b a ix a á r e a su p e r f ic ia l, e x ib e bo a c r ist a l in id a d e e bo a d ist r ib u iç ã o no t a ma n ho d e p a r t íc u la s . A c a u l in it a n ã o é a br a s iv a , t e m d u r e z a 1 , 5 2 n a e s c a la d e Mo hs e t e m p r o p r ie d a d e s r e fr a t á r ia s q u a nd o p u r a ( Lu z e D a ma sc e no , 1 9 9 3 ; Mu r r a y, 2 0 0 7 ) . D e mo d o g e r a l, a p ó s a q u e i ma a p r e s e nt a u m a lt o mó d u lo d e r u p t u r a e c o r br a nc a o u p r ó x i ma a o br a n c o . É q u im ic a me nt e in e r t e , t e m u ma la r g a v a r ia ç ã o d e p H ( 4 - 9 ) , t e m ba ix a c o nd u t iv id a d e d e c a l o r e e le t r ic id a d e , é h id r o fí l ic a e d is p e r s a fa c i l me nt e e m á g u a ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) .
P a r a a ma io r ia d a s a p l ic a ç õ e s in d u st r ia is , a c a u l i n it a p o d e se r b e ne f ic ia d a p o r p r o c e s so se c o o u ú mid o a fi m d e r e d u z ir o u e l i m in a r a s i mp u r e z a s e me lho r a r p r o p r ie d a d e s fís ic a s c o mo br i lh o , a lv u r a , o p a c id a d e , v is c o s id a d e , t a ma n ho , fo r ma e d ist r ib u iç ã o d e p a r t íc u la s. N a ma io r ia d a s a p l ic a ç õ e s i n d u st r ia is o br il ho e a c o r sã o mu it o i mp o r t a nt e s.
O s m in e r a is ma is c o mu n s no s c a u l in s sã o o q u a r t z o , mic a , i l it a , e s me c t it a , fe ld s p a t o , g o e t h it a , he ma t it a , p ir it a , a n a t á s io , r u t ilo , i l me n it a e t r a ç o s d e t u r ma l in a , z ir c ô n io , k i a n it a e a l g u n s m in e r a i s p e s a d o s ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) . O a na t á s io , o r u t ilo e a b io t it a sã o o s min e r a i s d ir e t a me nt e r e sp o n sá v e is p e la c o lo r a ç ã o e e st ã o ma is c o nc e nt r a d o s n a gra nu lo met r ia <2 0μ m. O s ca u lins ha lo isít ico s são de mo do gera l ma is br a nc o s, c o m p r o p r ie d a d e s r e fr a t á r ia s ma is e f ic ie nt e s e t e m ma io r r e s ist ê n c ia me c â n ic a ( G o me s, 1 9 8 8 ) . A s p o r c e la n a s c o m ma io r t e o r d e c a u l i m e me no r t e o r d e q u a r t z o s ã o a s q u e d e se n vo lv e m ma io r r e s ist ê n c ia me c â n ic a .
O c a u l i m é mu it o u t il iz a d o e m a p l ic a ç õ e s c e r â m ic a s, na fa b r ic a ç ã o d e t int a s, bo r r a c h a e ma t e r ia is p o z o lâ n ic o s p a r a c i me nt o s. E m a lg u n s c a so s, i mp u r e z a s na t u r a is c o mo o fe r r o p o d e m p r e ju d ic a r a p e r fo r ma n c e d e a lg u n s p r o d u t o s d e r iv a d o s d e st e ma t e r ia l ( FO O e t a l, 2 0 1 1 ) .
3 . 3 . 1 - E s t u d o d e c a s o s
1 7 a b a s e d e c a u l in it a p e r d e m u m id a d e a 1 0 0 ° C. O ma t e r ia l o r g â n ic o s e o x id a a 3 5 0 ° C. N e st a me s ma t e mp e r a t u r a s e in ic ia t a mb é m a p e r d a d o s g r u p o s O H p r in c ip a l me nt e d a g o e t h it a e d a g ip s it a . A 5 0 0 ° C o c o r r e a d e s id r o x i la ç ã o d a c a u l i n it a e a r e d e c r ist a l in a s e t o r na a mo r fa ( Mu r r a y, 2 0 0 7 ) . E s sa m ist u r a a mo r fa d e s í l i c a e a lu m i n a se t r a n s fo r ma e m me t a c a u l i n it a ( Fo o e t a l, 2 0 1 1 ; S a nt o s e t a l, 2 0 0 6 ) . E s sa r e a ç ã o é le nt a
e c e r c a d e 2 0 % d a no v a fa s e é fo r ma d a p o r va c â n c ia s. E ss a s v a c â nc ia s sã o r e sp o n sá v e is p e la a lt a s i n t e r a b i l id a d e d o ma t e r ia l e c o n se q u e nt e me nt e g e r a a lt a r e t r a ç ã o lin e a r a o s e r a q u e c id o a a lt a s t e mp e r a t u r a s ( M a g l ia no e P a nd o l fe l l i , 2 0 1 0 ) .
N o g e r a l, p a r a t o d a s a s e sp é c ie s , a d e so x id r i la ç ã o o c o r r e e nt r e 5 0 0 ° C e 7 0 0 ° C ( G o me s, e t a l 1 9 8 8 ) . A me t a c a u l in it a s e d e c o mp õ e p o r
vo lt a d e 8 5 0 ° C e m s í l ic a n ã o c r ist a l in a e g a ma a lu m in a . A g a ma -a lu m in -a é u m-a f-a se int e r me d iá r i-a e nt r e -a me t -a c -a u l i n it -a , -a c r ist o b -a l it -a e a mu l it a e t e m a fo r ma d e u m e sp i n é l io ( G r im, 1 9 6 2 ) .
P o r vo lt a d e 1 2 0 0 °C sã o fo r ma d o s mu l it a e c r ist o b a l it a . E ss e s c r ist a is sã o d e r i v a d o s d a d e c o mp o s iç ã o e m e st a d o só l id o d e c a u l in it a se n d o a mu l it a a fa s e d e ma is a lt a t e m p e r a t u r a ( S i lv a e t a l, 2 0 1 1 ; G r i m,
1 9 6 2 ) . N e st a t e mp e r a t u r a n ã o e x ist e ma is n e n hu m t r a ç o d e g a ma -a lu m in -a ( G r i m, 1 9 6 2 ) .
N a s int e r iz a ç ã o , a r e t r a ç ã o d i fe r e nc ia d a d a c a u l in it a p r o vo c a u m a c e nt u a d o t r in c a me n t o e m c o r p o s c e r â m ic o s ( M a g l ia no e P a nd o l fe l l i , 2 0 1 0 ) .
A fo r ma ç ã o d a mu l it a t e m d e sp e r t a d o in t e r e s se no s p e sq u is a d o r e s ( G o me s, 1 9 8 8 ) d e v id o a su a s p r o p r ie d a d e s f ís ic a s t a is c o mo r e s ist ê nc i a à f lu ê n c ia , e st a b i l id a d e q u í m ic a , b a i x a c o n st a nt e d ie lé t r ic a e ba i x o c o e fic ie nt e d e e x p a n s ã o t é r mic a ( Mo n t e ir o e t a l, 2 0 0 4 ) . E m e sp e c ia l,
o s w h is k e r s d e mu l it a , d e v id o a o se u p e q u e no d iâ me t r o e à p e r fe iç ã o c r ist a l in a , a p r e s e nt a m a lt a r e s ist ê n c i a me c â n ic a e t ê m s id o fo c o d e i mp o r t a nt e s e st u d o s o nd e s ã o u t il iz a d o s c o mo r e fo r ç o n a fa b r ic a ç ã o d e c o mp ó s it o s me t á l ic o s, p o l i mé r ic o s e c e r â m ic o s. ( T a n e t a l, 2 0 1 1 ,
1 8
3 . 3 . 2 - A p l i c a ç õ e s
O c a u l i m é u m d o s ma is i mp o r t a nt e s a r g i lo m i n e r a is u t il iz a d o s p e la in d ú st r ia e a p e s a r d a c a u l in it a se r u m m in e r a l b a st a nt e c o mu m, o s d e p ó s it o s d e ma t e r ia l p u r o e u t i l iz á ve i s s e e n c o nt r a m e m me no r nú me r o . Ao c o nt r á r io d a e s me c t it a e d a se p io l it a , a c a u l i n it a é me no s r e a t iv a e m fo r mu la ç õ e s in d u st r ia is, o q u e e x p l ic a su a g r a nd e a p l ic a ç ã o . D e nt r e o s se t o r e s in d u st r ia is o c a u l i m e st á p r e s e nt e p r in c ip a l me nt e e m ( Mu r r a y , 2 0 0 7 ) :
1 ) P a p e l: u ma d a s ma is i mp o r t a nt e s a p l ic a ç õ e s d o c a u l i m é c o mo c a r g a o u c o be r t u r a d e p a p e l. Co mo c a r g a e le é m ist u r a d o à c e lu lo s e e c o mo c o b e r t u r a e le é m ist u r a d o à á g u a , a d e s i vo s e o u t r o s a d it ivo s q u e t o r na m o p a p e l ma is br i lh a nt e , ma is o p a c o , e c o m me lh o r imp r e ss ã o . 2 ) T int a s : u m me r c a d o ba st a nt e s ig n i f ic a nt e q u e c o nso me a n u a l me nt e 6 0 0 m i l t o ne la d a s d e c a u l i m. É u t il iz a d o c o mo e xt e n so r e p ig me nt o s n a ma io r ia d a s t int a s lá t e x a b a se d e á g u a . U t il iz a n d o p a r t íc u la s me no r e s que 2μ m o cau lim co nt r ibu i par a a visco s idad e, su sp e nsão e n i v e la me nt o d a s t int a s.
3 ) Ce r â m ic a s: é u t i l iz a d o n u ma la r g a q u a nt id a d e d e c e r â m ic a s p o r d a r p la st ic id a d e , r e s ist ê n c ia me c â n ic a , r e fr a t a r ie d a d e , c o r , mo ld a g e m, r e d u z ir a a b so r ç ã o d e á g u a e c o nt r o la r a r e t r a ç ã o . S ã o u sa d o s p r in c ip a l me nt e p a r a fa b r ic a ç ã o d e b lo c o s r e fr a t á r io s, t ijo lo s iso la nt e s, a r g a ma s sa s r e fr a t á r ia s, ma t e r ia is mo ld á ve is e o u t r o s.
4 ) Co mp ó s it o s p o l i mé r ic o s : o c a u l i m é u t il iz a d o c o mo c a r g a e m m ist u r a s e c o mp o s iç õ e s p o l i mé r ic a s p a r a me l ho r a r o a c a ba me nt o su p e r f ic ia l, r e d u z ir a s t r in c a s e a r e t r a ç ã o d u r a nt e a c u r a . S u a p r e s e nç a fa z e sc u r e c e r a fib r a p a d r ã o q u a nd o a fib r a d e v id r o é u sa d a c o mo r e fo r ç o , me lh o r a a e st a b i l id a d e t é r mi c a , c o nt r ib u i p a r a o a u me nt o d a r e s ist ê n c ia a o imp a c t o , d a r e s ist ê n c ia q u í m ic a e d a r e s ist ê nc ia à s a ç õ e s d o t e mp o . T e m g r a n d e i mp o r t â n c ia n a c o mp o s iç ã o p a r a r e v e st ime nt o s d e P V C p a r a f io s e c a bo s.
1 9 t u bo s e ha st e s e xt r u d a d a s p o r q u e d ã o d u r e z a a o ma t e r ia l e d i m i n u e m a f la c id e z o u o c o la p so d u r a nt e a fa br ic a ç ã o . T a mb é m é u sa d o p a r a e l i m in a r p r o b le ma s me c â n ic o s d e mo ld a g e m e m b r in q u e d o s e e le t r o d o mé st ic o s e p a r a fa br ic a ç ã o d e lu v a s, a d e s iv o s e n e o p r e ne .
6 ) Ca t a l is a d o r e s: mu it o s c a t a l iz a d o r e s sã o u sa d o s e m a lt a s t e mp e r a t u r a s e a lt a s p r e s sõ e s, se n d o a ss i m o c a r á t e r r e fr a t á r io d o c a u l i m é a p r o p r ia d o p a r a e ss e u so . N e s se c a so sã o p r e fe r í v e is a q u e le s c o m ba i xo s t e o r e s d e fe r r o , t it â n io , á lc a l is e a lc a l in o s t e r r o so s.
7 ) F ib r a d e v id r o : o s c o mp o n e nt e s b á s ic o s d a s f i b r a d e v id r o s ã o a s í l ic a , o c a u l i m e o c a lc á r io c o m b a i x a s q u a nt id a d e s d e á c id o bó r ic o , su l fa t o d e só d io e c a r bo n a t o d e só d io . A f ib r a d e v id r o t e m g r a n d e u t il iz a ç ã o n a fa br ic a ç ã o f io s t ê xt e is, r o u p a s, p la c a s d e c ir c u it o s e le t r ô n ic o s, r e fo r ç o s p a r a p lá st ic o s e t e lh a s.
8 ) C i me nt o P o rt la nd : o c i me nt o é fe it o a p a r t ir d e u ma m ist u r a d e c a l, s í l ic a , a lu m i n a , e ó x id o d e f e r r o . A m ist u r a é s i nt e r iz a d a , p u lv e r iz a d a e a d ic io na d a d e u m r e t a r d a nt e . O c a u l i m é u ma p o d e r o s a fo nt e d e s í l ic a e a l u m in a . E s p e c ia l m e nt e o me t a c a u l i m é u sa d o c o mo a d it iv o p o z o lâ n ic o o nd e é e x ig id a a lt a r e s ist ê n c ia . N e ss a fa se , s í l ic a e a lu m in a a mo r fa s r e a g e m c o m o c á lc io e p r o d u z e m u m no vo s i l ic a t o c o m fo r ma s ma is a lo n g a d a s q u e a u me nt a m a r e s ist ê n c ia d o c o n c r e t o .
3 . 4 - M u l i t a :
2 0 A k s a y e t a l, 1 9 9 1 ; Ca me r o n, 1 9 7 7 ) . O s d e fe it o s a p a r e c e m q u a nd o ío n s
d e A l3 + d is p o st o s d e nt r o d o s t e t r a e d r o s s ã o su b st it u íd o s p o r ío n s S i4 + e la c u n a s d e o x ig ê n io su r g e m p a r a c o m p e n sa r a s c a r g a s p o s it iv a s. Ca d a t e t r a e d r o d e S iO4 p o d e se r c o o r d e na d o p o r t r ê s t e t r a e d r o s d e A lO4, p o r u m t e t r a e d r o d e S iO4 e d o is A lO4, o u p o r d o is S iO4 e u m A lO4. A lé m d is so , a s c a d e ia s t e t r a é d r ic a s d e ( A l, S i) O4 c o in c id e m c o m a s c a d e ia s d e a nd a lu s it a ( S c h n e id e r e t a l, 1 9 9 4 ) . D e st a fo r ma , p o d e - s e d iz e r q u e a
e st r u t u r a d a mu l it a c o r r e s p o nd e a u m a fa s e d e so r d e n a d a i nt e r me d iá r i a e nt r e d u a s fa se s o r d e n a d a s: a s i l i ma n it a e a a nd a lu s it a ( A l2S iO5 o u A l2O3. S iO2) ( C a me r o n, 1 9 7 7 ) . P o d e - s e d iz e r t a mb é m q u e a e st a b i l id a d e d a mu l it a e st á d ir e t a me nt e l ig a d a à su a c a p a c id a d e d e a c o mo d a r a s la c u n a s d e o x ig ê n io ( H e r c u la no , 2 0 0 7 ) . S e nd o a s s i m , a mu l it a p o d e fo r ma r c o mp o s iç õ e s e st e q u io mé t r ic a s ( 3 A l2O3. 2 S iO2 ( mu l it a 3 : 2 ) e 2 A l2O3. S iO2 ( mu l it a 2 : 1 ) ) e c o mp o s iç õ e s n ã o e st e q u io mé t r ic a s.
A mu l it a n a t u r a l p o d e s e r e n c o nt r a d a nu ma fa ix a e nt r e 5 7 e 6 0 % mo la r d e so lu ç ã o só lid a d e A l2O3 o u e nt r e 6 9 e 7 1 , 8 % d e so lu ç ã o e m p e so d e a lu m i n a . J á a mu l it a s int é t ic a p o d e se r e nc o nt r a d a nu ma fa ix a ma io r d e a lu m i n a ( C a me r o n, 1 9 7 7 ) . D e p e nd e nd o d a t e mp e r a t u r a d e c r ist a l iz a ç ã o a s mu l it a s s int é t ic a s p o d e m a lc a n ç a r a t é 8 4 % e m p e so d e a lu m in a , o u o e q u iv a le nt e a 7 5 , 5 % mo l a r d e a lu m in a . A c r ist a l iz a ç ã o d a mu l it a p o d e se r d iv id id a e m d o is e st á g io s: no p r i me ir o sã o fo r ma d o s p e q u e no s c r ist a is d e mu l it a , no se g u n d o a fo r ma ç ã o d im i n u i d a nd o lu g a r a o c r e s c i me nt o d o s g r ã o s. S ã o o s me t a is p r e s e nt e s n a c o mp o s iç ã o q u í m ic a d a a r g i la q u e vã o in f lu e n c ia r a e ne r g ia d e a t iv a ç ã o e c o n se q u e nt e me nt e o s p a r â me t r o s d e n u c le a ç ã o e c r ist a l iz a ç ã o ( S ilv a e t a l, 2 0 1 1 ) .
3 . 4 . 1 - P r o p r i e d a d e s e e s t u d o s d e c a s o s d a m u l i t a
2 1 t e mp e r a t u r a s ( Ba r e a , 2 0 0 5 ) . P o s su i a lt o p o nt o d e fu sã o , ba ix o c o e fic ie nt e d e e xp a n sã o t é r m ic a , bo a e st a b i l id a d e t é r m ic a e q u í m ic a , r e s ist ê n c ia a o c ho q u e t é r m ic o e b a ix a c o n st a nt e d ie lé t r ic a ( S o u t o e t a l .,
2 0 0 9 ) . É u m c o mp o ne nt e i mp o r t a nt e p a r a a fa b r ic a ç ã o d e r e fo r ç o p a r a c o mp ó s it o s e t e m u m a lt o p o t e nc ia l p a r a u so e m a e r o na v e s, t u r b in a s e ma t e r ia is r e fr a t á r io s p a r a v e íc u lo s e sp a c ia is ( D o n g e t a l ., 2 0 1 1 ; K i m e t a l ., 2 0 0 9 ) . A s p r in c ip a is p r o p r ie d a d e s d a mu l it a s ã o a p r e se nt a d a s n a
t a be la 3 . 1 .
T a b e la 3 . 1 : P r o p r ie d a d e s d a mu l it a ( H e r c u la no , 2 0 0 7 ) P r o p r ie d a d e s
G r a nd e z a s F ís ic a s I nt e n s id a d e s P o nt o d e fu sã o ( in c o ng r u e nt e )
Co e fic ie nt e d e e xp a n sã o t é r mic a D e n s id a d e r e a l
D u r e z a V ic k e r s Co n st a nt e d ie lé t r ic a Mó d u lo d e e la st ic id a d e Co nd u t iv id a d e t é r mic a Re s ist ê n c ia à fle x ã o
> 1 8 0 0 ° C
4 , 5 – 5 , 6 x1 0 - 6 0 C- 1 3 , 1 6 - 3 , 2 2 g . c m- 3 1 1 G P a
4 , 5 - 6 , 7
1 3 , 8 – 3 4 , 5 G P a 0 , 0 6 Wc m- 1. K- 1
3 0 0 - 4 0 0 MP a ( mu l it a d e n sa c o m g r ã o s me no r e s q u e 5μ m), 400
540MP a (grão s me no re s qu e 0,1μ m).
Í nd ic e d e r e fr a ç ã o d a mu l it a 3 : 2 ( a u me nt a c o m o t e o r d e a lu m i n a )
1 , 6 4 8
2 2 A mu l it iz a ç ã o se c u nd á r ia é p r o vo c a d a p e la r e a ç ã o e nt r e a s í l ic a r e st a nt e d o me t a c a u l i m e α- A l2O3. A a u sê n c ia d e α- A l2O3 r e s u lt a e m q u a nt id a d e s me no r e s d e mu l it a ( M a g l ia no e P a nd o l fe l l i, 2 0 1 0 ) .
D e v id o a o e xc e sso d e a lu m in a p r e s e nt e a p ó s a mu l it iz a ç ã o a 1 2 0 0 ° C, a d e n s i f ic a ç ã o d e mu l it a / a lu m in a d i fá s ic a r e q u e r a lt a s t e mp e r a t u r a s, ma s a o me s mo t e mp o , a l t a s t e mp e r a t u r a s p o d e m r e t a r d a r a d e n s i f ic a ç ã o p o r e l i m in a r a fa s e v ít r e a . Co m is so , a r e la ç ã o d e n s i f ic a ç ã o - c r e s c i me nt o d e g r ã o p o d e mu d a r a mo r fo lo g ia d a mu l it a mo st r a nd o g r ã o s c o m fo r ma s a t íp ic a s ( Z ho u , 1 9 9 9 ) . E mbo r a a q u a nt id a d e d e mu l it a fo r ma d a d e p e n d a d a q u a nt id a d e d e a r g i la , d a t e mp e r a t u r a e d o t e mp o d e q u e i ma , a mo r fo lo g ia , in f lu e n c ia d a p e l a p r e s sã o , é o p r in c ip a l fa t o r q u e a f e t a a r e s ist ê n c ia à f le x ã o d a s c e r â m ic a s ( P é r e z e t a l, 2 0 1 2 ) . A F ig u r a 3 . 8 mo st r a o c r e sc i me nt o d o s
g r ã o s a lo n g a d o s d e mu l it a a p a r t ir d a q u e i ma d o t o p á z io a 1 3 0 0 ° C p o r 5 ho r a s ( M ia o , 1 9 9 9 ) .
F ig u r a 3 . 8 : A fo t o mic r o g r a f ia mo st r a a fo r ma a lo ng a d a d a mu l it a d e r iv a d a d a q u e i ma d o t o p á z io a 1 3 0 0 ° C ( M ia o , 1 9 9 9 ) .
