Ceramica Vermelha 2

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2. Composição da matéria prima e sua influência sobre as características do produto

Origem: Derivam da degradação ocorrida em temposremotos de rochas matriz que ainda hoje constituem grandeparte da crosta terrestre.

�Ações de fraturamento;

�Ações de transporte e deposição de água e vento;

� Transformações químicas.

2.1 Composição Mineralógica Descritiva

Para a produção de cerâmica vermelha a subdivisão pode ser efetuada da seguinte maneira:

�Argila propriamente dita (Caulinitas, ilitas,

montmorilonitas);

� Material granulometria mais grosseira (Inerte);

� Impurezas mais grosseiras (Areia grossa, seixos, madeiras,

fósseis, etc.);

� Substâncias químicas diversas.

2.2 Composição Granulométrica

Diagrama de Winkler

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2.3 Composição Química

O conhecimento da composição química é muitoimportante para os fins de obtenção de informações úteis parapesquisa e interesse prático:

� Influência dos vários elementos sobre resistência mecânica;

� Influência sobre o comportamento a várias temperatura;

� Possibilidade de formação de eflorescência;

� Elementos nocivos que se liberam na queima causandopoluição ou corrosões das estruturas do forno.

2.4 Matéria-prima como influência da composição sobre requisitos do produto.

� Resistência Mecânica;� Porosidade e Retração;

� Permeabilidade e Gelividade;� Cor;

� Eflorescências;� Nódulos Calcários;

� Lascamentos e Bolhas Superficie;� Coração Negro;

� Gretagem ou Trincas.

2.4.1 Resistência Mecânica

a) Resistência mecânica a seco depende de modo direto:

�Argilas;

� Percentuais de seus componentes “argilas” e sua

granulometria;

� Poder de coesão crescente com o aumento da

quantidade;

� Eletrólitos e aditivos especiais;

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2.4.1 Resistência Mecânica

b) Resistência mecânica a seco depende de modo indireto:

� Regularidade de secagem ;

� Grau de secagem;

� Forma da peça e regularidade de conformação;

� Quantidade de água e sua subdivisão na massa;

� Dimensões granulométricas dos inertes e sua

homogeneização da massa;

� Moagem fina para matérias-primas duras.

Resistência Mecânica

2.4.2 Porosidade e Retração

No estado seco a porosidade de uma cerâmica vermelhadepende somente de frações granulométricas dos componentese do modo com o qual estão misturados.

A compactação máxima e a porosidade mínima seobetem quando a distribuição granulométrica é homogênea.

Durante a queima a porosidade aumenta .Após reduz por efeito da formação de fases líquidas que

tendem a preencher os poros existentes e a provocar aretração.

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2.4.2 Porosidade e Retração

A porosidade da cerâmica vermelha queimada, é então influenciada por:

A) Porosidade inicial a seco;B) Formação de fases líquidas;C) Reorganização das estruturas cristalinas internas,

dependentes da composição mineralógica e da finuragranulométrica.

OBS: Os poros podem ser abertos, fechados, isolados,comunicáveis, grandes e pequenos.

Porosidade

2.4.3 Permeabilidade e Gelatividade

Ambas características estão ligadas á porosidade doproduto.

A permeabilidade esta ligada diretamente ao porosinterligados e abertos.

A gelatividade ao contrário depende da dimensão e dadistribuição dos poros, da resistência mecânica e elasticidadeem relação as solicitações.

As soluções para este defeito são análogas aquelasindicadas para a variação da porosidade.

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Permeabilidade – medida macroscópica da facilidadepela qual um fluido, impulsionado por gradiente de pressão,escoa através de um meio poroso.

2.4.4 CorA cor vermelha da cerâmica é devida a oxidação dos

compostos de ferro (óxido férrico).

Vermelho escuro– > 4 % de Fe2O3 ;Marrom – 3 a 4 % de Fe2O3 ;Marrom avermelhado, rosa até branco -< 3% de Fe2O3 ;Creme ou branco – 2 a 4 % Óxido de cálcio (CaO) emagnésio (MgO) (calcário), também os óxidos alcalinos(sódio (Na2O) e potássio (K2O)) ;Cor Azul – Óxidos ferrosos por subtração de oxigênio domonóxido de carbono (atmosferas redutoras);Preto ou cinza – Adição de dióxido de manganês (MnO2 )pirolusita (siderúrgicas);

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2.4.5 Eflorescências

São cores e manchas indesejáveis na superfície dascerâmicas. Proveniente dos sulfatos (sódio, potássio, cálcio,magnésio, ferro) e também por alguns carbonatos e nitratos.

Na queima também pode haver a formação deeflorescência, trazido do exterior pelos gases de combustão docarvão ou óleo (pré-aquecimento). No forno, onde se rompemas ligações químicas preexistentes e formam-se as novastambém podem ocorrer a eflorescência.

Juntamente com os materiais argilosos, a porosidade,definida como dimensão e distribuição de poros, modifica emmuito o surgimento deste fenômeno.

Defeito de eflorescência

2.4.6 Nódulos Calcários

Trata-se de grânulos de calcário (CaCO3) bem visíveis,originados da matéria-prima, desplastificantes, ou da moagemde concreções presentes no jazimento (infiltrações ecristalizações de soluções de bicarbonato de cálcio).

Durante a queima, o calcário dissocia, libera o anidrocarbônico (CO2) e permanece como um grão de óxido decálcio (CaO). Após a queima, a cal viva (CaO) ao seumidificar, transforma-se em hidróxido de cálcio [Ca(OH)2]aumentando seu volume, a pressão exercida pelo grânulosupera a resistência mecânica e produz lascamento.

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2.4.6 Nódulos Calcários

As soluções imediatas para evitar os nódulos são dadaspela redução dos grânulos a diâmetros inferiores ao milímetro, o que limita notavelmente os danos de lascamentos, masobriga a reduzir a passagem entre os laminadores.

Também podem ser amenizadas pela adição de cloretode cálcio e de sódio (0,2 a 0,4 %) mas necessita de atençãodevido as ações agressivas do cloro e do sódio ao ferro.

Nódulo calcário

2.4.7 Lascamentos e Bolhas Superficiais

Ambos os fenômenos são provocados pela formação de elevadas pressões no interior dos septos dos produtos devido ao desenvolvimento de gás, ou seja, a quantidade de gás que se forma é superior aquela que pode escapar para o exterior através da porosidade aberta.

As zonas externas dos septos sofrem deformações plásticas ou semi-plásticas, devido as altas temperaturas ou aos tempos de exposição. Também a altas temperaturas ocorrem lascamentos e não bolhas se o desenvolvimento de gás e de pressões for muito rápido.

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2.4.7 Lascamentos e Bolhas Superficiais

Os lascamentos e bolhas são facilitados por:� Baixa porosidade da materia-prima;�Alta velocidade de aquecimento;� Grande quantidade de gás desenvolvido;� Grossas espessuras dos septos.

Estão sujeitos a estes defeitos materiais que contémmaiores percentuais de argila com granulometria finíssima,com conteúdo de água residual, água zeolítica, água decristalização , carbonatos ou substâncias orgânicas finamentemisturadas, quando os tempos de aquecimento não sãosuficientementes lentos. Uma das soluções para esteinconveniente é a adição de desplastificantes.

Lascados

2.4.8 Coração NegroSão manchas pretas e cinzas que aparecem no interior

da espessura dos septos do produto após a queima.

São causadas pela combustão de substâncias orgânicassituadas no interior do material argiloso em quantidadesvariáveis, sendo também influenciado pela espessura.

A oxidação interna para uma cerâmica vermelha é maisfácil entre 600 a 800 ºC, o que é muito importante para osmateriais sujeitos a este fenômeno, uma permanência maiorneste intervalo de temperatura. A adição de desplastificantesconsegue freqüentemente eliminar totalmente o coração negro.

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Coração negro

Coração Negro

2.4.9 Gretagem ou Trincas CapilaresCom muita freqüência são encontradas em telhas e

cumeeiras.

A causa principal é atribuída ao conteúdo de sílica livre(SIO2) que , aos 573 ºC sofre um transformação, acompanhadapor uma sensível redução de volume do produto.

Para evitar este problema utiliza-se um resfriamentomais lento, porém nas temperaturas que compreendem os 900a 650 ºC um resfriamento mais rápido para haver tempo datemperatura descer lentamente até abaixo dos 500 ºC.

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Gretagem

2.5 DesplastificantesGeralmente são constituídos de grânulos que

permanecem inerte na secagem e algumas vezes reagem naqueima com a massa formando novos componentes;

Tipos de desplastificantes:

�Areia de granulometria entre 50 a 500 mícron;� Chamota de granulometria entre 80 a 800 mícron;� Serragem de Madeira;�Cinzas volantes;�Materiais argilosos secados entre 600 a 700 º C;� Materiais argilosos magros.

2.5 Desplastificantes

Sua vantagem de utilização se restringe à redução:

� Excessiva retração de secagem, (dificulta a secagem);

�A laminação e as estruturas devidas a conformação;

� Formação de lascamentos na secagem, bolhas na

queima;

� Coração negro.

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2.5 DesplastificantesSua adição também pode haver desvantagens:

� A diminuição da resistência mecânica a seco e

queimado;

� Retrações do material no forno durante o

resfriamento e fissuras capilares;

�Ações abrasivas dos constituintes inertes;

� Custos mais elevados aos equipamentos de mistura.

Variação da retração na secagem com adição de areia

Redução da carga de ruptura a flexão do seco com a adição de areia

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Redução da carga de ruptura a flexão do seco com a adição de cinzas de carvão

2.6 Ensaios Sobre Materiais Argilosos

Ensaios sobre materia-prima são efetuados em todos os campos da cerâmica.

Os ensaios se classificam em três aspectos:

1. Provas industriais ;

2. Provas de rotina na empresa (controle de qualidade);

3. Provas de laboratório (levantamento de dados

característicos da matéria-prima).

Ensaios mais relevantes para o processo são:

� Umidade;

� Plasticidade (IP = LL – LP);

� Determinação de elementos químicos;

� Retração em função da umidade da massa;

� Resistência mecânica a seco e queimado;

� Comportamento na secagem;

� Dilatometria;

�Análise termodiferencial;

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�Análise termogravimétrica;

� Impermeabilidade á água;

� Gelividade;

� Porosidade;

� Peso especifico aparente;

� Eflorescência.

Impermeabilidade

Retração linear de secagem, queima, perda ao fogo.

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Resistência Mecânica

Índice de Plasticidade

Dilatometria

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Dilatometria

Análise Termodiferencial

Análise Termogravimétrica