AditivaçÃo dos filitos do grupo são roque (SP) Às argilas do pólo cerâmico de santa gertrudes pelo processo de via seca



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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 020180

30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC


ADITIVAÇÃO DOS FILITOS DO GRUPO SÃO ROQUE (SP) ÀS ARGILAS DO PÓLO CERÂMICO DE SANTA GERTRUDES PELO PROCESSO DE VIA SECA

Gaspar Jr., L.A.; Souza, M.H.O.; Moreno, M.M.T.

Av. 24-A, 1515-Bela Vista-Rio Claro-SP. E-mail: fenix@linkway.com.br

IGCE/UNESP, campus de Rio Claro



RESUMO



Dois conceitos são de extrema importância atualmente em qualquer setor industrial: qualidade e economia. Particularmente no setor cerâmico, estes dois conceitos são fundamentais. Desde a sua criação, o Pólo Cerâmico de Santa Gertrudes tem se utilizado de uma única matéria prima: as argilas da Formação Corumbataí, abundantes na região. No entanto, cada vez mais é necessário buscar novas matérias primas, a fim de evitar a exaustão das jazidas de argila e também melhorar a qualidade dos produtos cerâmicos, sempre com a finalidade de se adequar às normas vigentes. O presente descreve os resultados de testes de adição dos quartzo filitos alterados do Grupo São Roque, na região de Jundiaí (SP), às argilas de uma jazida escolhida (Sartori, no distrito de Assistência, em Rio Claro). A metodologia consistiu na caracterização química (determinação da quantidade de elementos maiores e menores), mineralógica (descrição microscópica, DRX e análise térmica) e física (ensaios tecnológicos cerâmicos) das referidas argilas, assim como do quartzo filito alterado. A adição do filito (rico em quartzo) melhorou os valores de dilatação e a cot do produto final, mas a absorção de água e a resistência mecânica pioraram.
Palavras-chaves: filito, aditivo, via seca

INTRODUÇÃO


O Pólo Cerâmico de Santa Gertrudes, na última década, ultrapassou em produção os outros tradicionais pólos cerâmicos brasileiros, tornando-se referência nacional em pavimentos cerâmicos. Este crescimento vertiginoso é resultado de um aumento de investimento em todas as áreas de pesquisa, especialmente no que diz respeito à matéria-prima. As argilas da Formação Corumbataí, no momento a única matéria-prima utilizada, têm sido intensivamente estudadas e o resultado deste estudo se reflete na melhoria da qualidade dos produtos. No entanto, como praticamente todas as indústrias do pólo trabalham pelo método de via seca, criou-se a falsa idéia de que apenas as argilas devem ser usadas como matéria-prima. Esta mentalidade está criando um problema grave a médio e longo prazo: o esgotamento das jazidas de argila da região, para as quais estimou-se um tempo de vida útil de 25 anos.A própria UNICER (União dos Ceramistas, que formula e repassa massas cerâmicas para algumas indústrias da região) tem tido problemas em estabilizar um padrão de massa cerâmica, devido à necessidade constante de mudança de jazidas, assim como às variações que ocorrem nas próprias jazidas.

Apesar do processo por via seca não permitir grandes quantidades de aditivos em relação ao processo por via úmida, nada impede que sejam utilizados outros materiais, em menor quantidade, a fim de melhorar propriedades químicas, reduzir ciclos de queima e economizar energia e combustível, além de racionalizar o uso das jazidas de argila, já que mesmo dentro das próprias jazidas vários níveis são desperdiçados. Ao invés de serem combinados para poderem ser aproveitados, estes níveis são simplesmente tratados como rejeito, e empilhados em depósitos. Uma utilização racional destes níveis também auxiliaria a aumentar a vida útil da jazida.

A localização do Pólo de Santa Gertrudes é privilegiada. Além de estar assentado sobre as argilas da Formação Corumbataí, existem na região e nas redondezas outras litologias que possuem grande potencial cerâmico. Temos, por exemplo, os arenitos e siltitos da Formação Tatuí, basaltos e diabásios, os granitos da região de Itu e São Roque, arenitos da Formação Pirambóia e filitos do Grupo São Roque.

O presente trabalho consistiu em adicionar quartzo filitos alterados de textura granoblástica, estrutura foliada e fácies xisto verde do Grupo São Roque a uma massa cerâmica composta pelos níveis argilosos da mina Sartori, pertencente à Formação Corumbataí. A metodologia usada para tal estudo consistiu na caracterização química, mineralógica e físico-cerâmica das principais matérias-primas (argilas), assim como o aditivo (quartzo filito). Os filitos já foram empregados com sucesso na fabricação de revestimentos, louça sanitária e de outros produtos, as partir da década de 60(1).


O FILITO DO GRUPO SÃO ROQUE
O Grupo São Roque é de baixo grau metamórfico, e é constituído por uma seqüência metavulcanossedimentar basicamente clástica com uma menor porcentagem de intrusivas básicas(2). Porém, a litologia de interesse deste trabalho são os filitos da região de Jundiaí. Estes filitos são marcados por intercalações pelíticas finamente laminadas, podendo passar gradativamente para pacotes de meta-ritmitos e localmente para metarenitos e metassiltitos. São essencialmente quartzo filitos e filitos sericíticos. Quando frescos, os filitos são cinza-esverdeados, e quando alterados, possuem coloração rósea avermelhada. Como o filito fresco é muito duro para ser moído, (no caso das análises físicas cerâmicas) coletou-se apenas o filito alterado, facilitando o processo de moagem.
METODOLOGIA
A metodologia usada inspirou-se em (3) e (4) e consistiu de: coleta de amostras, análise mineralógica (descrição macroscópica, descrição microscópica a partir de análise de lâmina delgada, Difração de Raios X e análises térmicas de ATD), análise química (Fluorescência por Raios X) e ensaios tecnológicos cerâmicos (resistência mecânica, absorção de água, porosidade aparente, retração linear de queima e dilatação térmica linear). A descrição microscópica foi efetuada apenas para o filito fresco, ao passo que a descrição macroscópica foi efetuada tanto para o filito fresco quanto para o alterado.

Coleta de Amostras: Escolheu-se um perfil topográfico homogêneo de 12m, à beira da antiga estrada Campinas-Jundiaí, próximo ao trevo de Jordanésia (figura 1). Notou-se que este perfil havia sido explorado recentemente por


Figura 1: Mapa de localização da jazida fornecedora de filito na região de Jundiaí (ponto vermelho) (In(5)).


retroescavadeiras. Neste perfil coletou-se um filito alterado, de coloração rósea, textura granoblástica e estrutura foliada. Em um nível topográfico abaixo, coletou-se um filito fresco, de coloração cinza-esverdeada, bastante duro. Ambas as amostras foram coletadas na forma de calha.

Descrição Macroscópica: As amostras (fresca e alterada) foram analisadas a olho nu quanto aos seguintes aspectos: mineralogia, coloração, estrutura e textura.

Descrição Microscópica: Confeccionou-se lâminas delgadas para as amostras de filito fresco que foram analisadas usando o microscópio óptico Carl Zeiss Jena. Não foram confeccionadas lâminas para as amostras de filito alterado, pois tal metodologia é complicada e requer o uso de corantes não disponíveis no laboratório.

Difração de Raios X: Confeccionou-se pastilhas de amostra total para o filito alterado e para os níveis argilosos da jazida Sartori e lâminas orientadas com a fração argila apenas para os níveis argilosos pelo método do pó. Depois de prontas, as pastilhas foram submetidas ao difratômetro Siemens D5000 e interpretadas com auxílio do software EVA 2.0.

Análise Térmica: As amostras de filito alterado e dos níveis argilosos da jazida Sartori foram submetidas à análise térmica diferencial. O equipamento utilizado foi o SHIMADZU DTA-50 e os termogramas foram interpretados com auxílio do software TA-50WSI.

Fluorescência por Raios X: Nesta análise foi determinada a composição dos elementos maiores e menores do filito alterado e dos níveis argilosos. O método de preparação de amostras foi o da prensagem do pó da amostra usando cera como ligante. Depois de prontas, as pastilhas foram medidas no espectrômetro PHILIPS PW 2510.

Ensaios Tecnológicos Cerâmicos: Analisou-se os níveis argilosos da jazida Sartori inicialmente isolados. Posteriormente, formulou-se diversas misturas entre estes níveis e a mistura que apresentou melhores resultados foi aditivada com filito alterado sob três condições: a 5%, 10% e 15%. Depois de preparadas as massas cerâmicas, foram prensados corpos de prova com controle da densidade aparente a cru, com dimensões de 7x2cm. Os corpos de prova foram então queimados em laboratório no forno gradiente MAITEC a temperaturas de 1020ºC, 1070ºC e 1120ºC. Logo após, os corpos de prova queimados foram submetidos aos ensaios de resistência mecânica (servindo-se do flexômetro BP), absorção de água, porosidade aparente (sendo estas duas análises obtidas de forma conjunta), retração linear de queima (medida por meio de paquímetro) e dilatação térmica linear (obtida através do dilatômetro BP). Também foi observada a cor dos corpos de prova, sob as três diferentes temperaturas de queima.

RESULTADOS E CONCLUSÕES


Descrição Macroscópica: O filito alterado possui coloração rósea avermelhada, muito friável, textura granoblástica, apresentando expressiva foliação. Através da descrição a olho nu, são visíveis quartzo (ou disperso ou formando veios centimétricos a milimétricos cortando a amostra) e sericita (com aspecto sedoso característico). O filito fresco, encontrado em nível topográfico inferior, possui coloração cinza-esverdeada, muito duro (tal dureza dificulta o uso do filito fresco na indústria cerâmica de revestimentos, por causa da dificuldade de se moer este material), textura granoblástica, estruturação foliada marcante, sendo visíveis apenas veios de quartzo.

Descrição Microscópicado filito fresco: Identificou-se, com o auxílio do microscópio, quartzo, e sericita como minerais dominantes, e como minerais traços, encontrou-se plagioclásio, clorita, turmalina, carbonatos e hidróxido de ferro.

  • O quartzo ocorre como cristais isolados, pouco alterados, e também como veios orientados compostos por cristais de grandes dimensões (foto 1).

  • O plagioclásio ocorre na forma de pequenos cristais incolores, alterando para caulinita;

  • A clorita ocorre na forma de cristais pequenos a médios, coloração verde-clara, geralmente preenchendo fraturas;

  • A sericita ocorre na forma de pequenas ripas, formando uma matriz muito fina, juntamente com grãos de quartzo, perfazendo a maior parte da lâmina (foto 1);




Foto 1: Fotomicrografia dos veios de quartzo do filito fresco, cortando a matriz sericítica (nicóis cruzados, aumento de 2,5 vezes).




  • A turmalina ocorre na forma de pequenos cristais alaranjados, prismáticos, dispersos na lâmina;

  • Os carbonatos ocorrem na forma de cristais pequenos a médios, incolores, associados aos veios de quartzo ou preenchendo fraturas como mineral secundário;

  • O hidróxido de ferro (goethita/limonita) ocorre como manchas avermelhadas; está associado aos carbonatos, sendo originário da alteração destes;



D
ifração de Raios X:
Os difratogramas referentes aos níveis argilosos revelam mineralogia composta de quartzo, hematita, magnetita, feldspato e traços de calcita e brucita, além dos argilominerais illita (predominante no nível superior S2), caulinita (predominante no nível basal S1) e esmectita (subordinada em ambos os níveis).A figura 2 mostra um difratograma de fração argila do nível superior (S2). O difratograma referente ao filito alterado revela mineralogia composta por quartzo (mineral predominante), caulinita, muscovita (o mineral equivalente à sericita), feldspato do tipo albita e
Figura 2: Difratograma de fração argila do nível superior S2.
calcita (figura 3).


Figura 3: Difratograma de amostra total do filito alterado.


Análise Térmica:

  • Os termogramas de ATD dos níveis argilosos são muito semelhantes. Pela posição, forma e intensidade dos picos endo e exotérmicos dos termogramas identificou-se illita e caulinita como argilominerais dominantes. Em todos os termogramas observou-se a presença de dois picos endotérmicos, sendo que o primeiro, variando entre 87ºC e 97ºC, representa perda de água adsorvida, e o segundo, variando entre 532ºC e 552ºC, reflete desidroxilação da illita e caulinita. Observou-se também discreto pico exotérmico referente à nucleação de mullita.

  • O termograma de ATD do filito alterado também apresenta dois picos endotérmicos (a 62ºC e a 534ºC), sendo o primeiro referente à perda de água adsorvida e o segundo à desidroxilação dos argilominerais presentes na amostra.

Fluorescência por Raios X: a composição química dos níveis argilosos é muito similar, tendo como único diferencial relevante o teor um pouco maior de MgO na amostra correspondente à lente argilosa (SL) (tal fato se deve provavelmente à maior quantidade de esmectita nesta amostra). O filito

alterado possui um teor de Al2O3 mais elevado do que as amostras de argila; em compensação, os teores de Fe2O3, K2O e sobretudo MgO são muito mais baixos (figura 4). Tal fenômeno se deve ao fato de que o filito se encontra muito alterado. Durante o processo de alteração, elementos como sódio, potássio, cálcio e magnésio são os primeiros a saírem do perfil, e o alumínio se acumula.



Ensaios Tecnológicos Cerâmicos: dos níveis argilosos, o que obteve melhores resultados foi o nível superior (S2), apesar de sua alta retração linear de queima. A partir dos resultados dos níveis isolados, formularam-se diversas misturas entre os mesmos. A mistura que apresentou os melhores resultados


Figura 4: Gráfico de análise química dos níveis argilosos e do filito alterado.


foi a mistura denominada M4 (composta por 60% do nível inferior S1, 30% do nível superior S2 e 10% da lente intermediária SL). Logo após estes ensaios, a amostra M4 foi aditivada com o filito alterado, produzindo três outras amostras, a MF1 (aditivada com 5% de filito), a MF2 (10% de filito) e MF3 (15% de filito). Observou-se que a adição do filito abaixa os valores de dilatação e também clareia a cor do produto final, porém, os valores de porosidade aparente e de absorção de água aumentaram e a resistência mecânica diminuiu com o aumento crescente da adição do filito. No entanto, considerou-se como adequadas as amostras MF1 e MF2 (figuras 5 e 6).

Através dos resultados obtidos, chegou-se às seguintes conclusões:



  • Os níveis argilosos da jazida Sartori são muito homogêneos química e mineralogicamente; a composição mineralógica é basicamente: quartzo, hematita, magnetita, feldspato, traços de brucita e calcita, illita, caulinita e esmecita;

  • O filito compõe-se basicamente de quartzo, caulinita, sericita e carbonatos (calcita);



Figura 5: Gráfico das propriedades físicas das amostras a 1120ºC





Figura 6: Gráfico de dilatação térmica linear das amostras



  • Dos níveis da jazida Sartori, o mais promissor é o nível superior (S2). Entre as misturas efetuadas, a que apresentou melhores resultados foi a mistura M4 (60% S1, 30% S2 e 10% SL). A aditivação do filito clareia a cor do produto final e abaixa os valores de dilatação e de resistência mecânica, e aumenta a absorção de água e a porosidade aparente. No entanto, adições de 5% e de 10% possibilitam a confecção de um produto final satisfatório.

  • Torna-se cada vez mais necessário o estudo de aplicação de novas matérias-primas no Pólo Cerâmico de Santa Gertrudes, a fim de melhorar a qualidade e racionalizar o uso das argilas da região.

AGRADECIMENTOS


Os autores agradecem à FAPESP pelo financiamento da pesquisa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
(1) SANTOS, P.S. (1989) – Ciência e Tecnologia de Argilas. São Paulo, ed. Büchler, v. 1, 499p.

(2) HASUI, Y; CARNEIRO, C.D.R.; BISTRICHI, C.A. (1978) – Os granitos e granitóides da região de dobramentos Sudeste nos Estados de São Paulo e Paraná. In: Congresso Brasileiro de Geologia, 30, 1978. Recife. Anais... Recife, SBG, pp. 2.579-2.593.

(3)GASPAR Jr., L.A.; CHRISTOFOLETTI, S.R.; SOUZA, M.H.O.; VALARELLI, J.V.; MORENO, M.M.T. (1997) – Panorama atual do Pólo Cerâmico de Santa Gertrudes em função de novos estudos mineralógicos e texturais da matéria-prima utilizada na indústria de revestimentos. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 41, São Paulo, 1997, pp. 696-699.

(4)GASPAR Jr. L.A.; SOUZA, M.H.O.; MORENO, M.M.T.; VALARELLI, J.V. (2000) - Caracterização mineralógica, química e cerâmica das argilas da Jazida Sartori (SP) para futura utilização na indústria de revestimentos. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 44, São Pedro (no prelo).

(5)http://www.expedia.com

ADDITION OF THE PHYLLITES FROM SÃO ROQUE GROUP (SP) TO THE CLAYS FROM SANTA GERTRUDES CERAMIC CENTER THROUGH DRY WAY PROCESS


ABSTRACT
Two concepts are extremely important currently on any industrial section: quality and economy. Particularly in the ceramic section, these two concepts are essential. Since it was created, Santa Gertrudes’s Ceramic Center has been used only one sort of raw material: the clays from Corumbataí Formation, very abundant on the region. However, it’s more and more necessary to quest new raw materials, in order to avoid the exhaustion of the clay mines and also to improve the quality of the ceramic products, with the purpose to fit to the current rules. This project describes the results of the adiction tests of altered quartz phyllites from São Roque Group, in Jundiaí region (SP State), to the clays from a picked mine (Sartori mine, in Assistência district, Rio Claro County). The approach consisted on the chemical (determination of the amount of major and minor elements), mineralogical (microscopical description, DRX and thermal analysis) and physical (ceramic technological assays) characterization of the referred clays, as well of the altered quartz phyllite. The addition of the phylite (rich in quartz) improved the dilatometry parameters and the colour of the final product, but the water absorption and the mechanical resistance turned into worse.


Keywords: phyllite, additive, dry way process

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