Ceramica Vermelha 2

Prof. Vitor de Souza Nandi 28/7/2012

Cerâmica Vermelha 1

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



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;



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.



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.



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);



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.



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.



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.



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.



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.



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



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;



�Análise termogravimétrica;

� Impermeabilidade á água;

� Gelividade;

� Porosidade;

� Peso especifico aparente;

� Eflorescência.

Impermeabilidade

Retração linear de secagem, queima, perda ao fogo.



Resistência Mecânica

Índice de Plasticidade

Dilatometria



Dilatometria

Análise Termodiferencial

Análise Termogravimétrica

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