Ardósia como matéria prima para cerâmica



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Anais do 44º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0740

31 de maio a 4 de junho de 2000 - São Pedro – S.P.


ARDÓSIA COMO MATÉRIA PRIMA PARA CERÂMICA

M. C. de A. Oliveira*; E. de P. Rodrigues* **; A. C. Artur**


Av. José Odorizzi, 1555 – Bairro Assunção

São Bernardo do Campo – SP – CEP 09861-000



mariacri@sp.senai.brmailto:Mariacri@sp.senai.br
*Escola SENAI “Mario Amato” – Centro Nacional de Tecnologia em Cerâmica

**UNESP – Instituto de Geociências



RESUMO
A atividade extrativa de ardósias gera uma grande quantidade de rejeitos. Pelas suas características físicas, esse rejeito não pode ser empregado como revestimento rochoso e o seu descarte acaba se tornando um problema ambiental. As ardósias são rochas metamórficas, originadas a partir de sedimentos argilosos. Sua composição química assemelha-se à das argilas normalmente empregadas na fabricação de produtos cerâmicos vermelhos. Neste trabalho foram três amostras de rejeitos de ardósia, procedentes de Minas Gerais Os ensaios realizados foram: análise química, análise mineralógica por difração de raios-X e caracterização das propriedades: cor de queima, absorção d’água, porosidade aparente, resistência mecânica à flexão, retração de queima e massa específica aparente. Os resultados obtidos indicam que os rejeitos da mineração e do beneficiamento de ardósia podem ser empregados na fabricação de materiais cerâmicos, uma vez que desenvolvem propriedades adequadas aos produtos de cerâmica vermelha destinados à construção civil (tijolos, blocos, telhas) e revestimentos cerâmicos semi-porosos.
Palavras-chave: matérias primas; ardósia; rejeitos
INTRODUÇÃO
Minas Gerais é o maior produtor nacional de ardósias; sua produção provém dos municípios de Papagaios, Curvelo, Pompéu, Paraopeba, Caetanópolis, Felixlândia, Leandro Ferreira e Martinho Campos. As ardósias Formação Santa Helena, do Supergrupo Bambuí. As principais variedades comerciais são denominadas pela cor: Cinza, Verde, Roxa, Grafite, Preta e Ferrugem, além de uma variedade litológica chamada matacão (1).
O principal foco de extração e beneficiamento de ardósias é o município de Papagaios (80% da produção total da região), com ardósias cinzentas na maior parte.
O perfil tecnológico deficiente da atividade extrativa e do beneficiamento, a falta de pesquisa para qualificação de novas frentes de lavra, o não aproveitamento da ardósia do tipo matacão e, sobretudo, o direcionamento de vendas para o mercado externo, ocasionam uma elevada quantidade de rejeitos (2). processo de beneficiamento gera, um grande volume de rejeito, o qual não pode ser usado como revestimento rochoso devido às suas características físicas: ou são pequenos pedaços de rocha, com formato irregular, ou é um efluente líquido (lama) oriundo do processo de beneficiamento.
O rejeito vem sendo descartado em pilhas de “bota-fora” nas imediações das jazidas. São milhares de toneladas de material acumulado que ocasionam problemas ambientais e descaracterizam a paisagem (1). A otimização do desempenho dos produtores de ardósia depende, dentre outros fatores, da definição de normas para disposição dos rejeitos e, principalmente, da fixação de alternativas para o aproveitamento destes.
As ardósias provêm do metamorfismo de baixo grau de argilas (sedimentos pelíticos) Ao se consolidarem, as argilas passam a argilitos e folhelhos elo processo de metamorfismo, através da elevação da pressão e da temperatura, estes passam a ardósias e filitos (3). A composição mineralógica das ardósias consiste essencialmente de quartzo e minerais estáveis (3). Quimicamente, as ardósias conservam a composição dos folhelhos argilosos ou argilitos dos quais se originaram, podendo ser classificadas como aluminossilicatos contendo ferro e álcalis. Por essa razão, espera-se que quando submetidas a tratamento térmico, as ardósias desenvolvam propriedades cerâmicas, assim como os materiais argilosos o fazem.
Neste trabalho foram investigadas as propriedades físicas de interesse cerâmico das ardósias, com o objetivo de evidenciar o potencial de uso dos rejeitos citados, na fabricação de produtos cerâmicos.
MATERIAIS E MÉTODOS DE ANÁLISE
Materiais selecionados. Foram utilizadas amostras de rejeito de ardósias de três diferentes variedades cromáticas, cuja ocorrência é mais abundante: cinza, verde e grafite. Para comparar as propriedades físicas ardósias, foram duas amostras de argilas usadas na fabricação de produtos de cerâmica vermelha, aqui denominadas argilas “A” e “B”.
Caracterização química e mineralógica. A análise química das amostras selecionadas forealizadas adotado-se as seguintes técnicas: a) fusão alcalina com carbonato de sódio, para a abertura das amostras; b) Calcinação à 1000ºC/2h, para determinação da perda ao fogo; c) Gravimetria, para a determinde SiO2 e Al2O3; d) Fotometria de chama, para a determinação de Na2O e K2O; f) Espectrofotometria de absorção atômica, para a determinação de Fe2O3, CaO e MgO; e g) Espectrofotometria Ultra-violeta Visível, para a determinação de TiO2 . A composição mineralógica das amostras foi determinada através de difratometria de raios-X, pelo método do pó.
Caracterização física de interêsse cerâmico. Para determinar a temperatura de queima a ser adotada nos ensaios de caracterização física, foi necessário avaliar a fusibilidade das ardósias. Foram empregados cones de fusibilidade, submetidos às temperaturas de 950, 1050, 1100, 1150 e 1250ºC. Devido comportamento piroplástico oco temperaturas de 1100ºC e acima, foram adotadas as temperaturas de 950 e 1050ºC para a caracterização cerâmica dos materiais.
A plasticidade das ardósias foi avaliada segundo a norma ABNT NBR 7180 (4), que aplica os limites de Atteberg.
As propriedades cerâmicas determinadas foram: cor de queima, retração após secagem e após queima, resistência mecânica à flexão após secagem e após queima, massa específica aparente, porosidade aparente e absorção d’água, segundo metodologia usual (5).
Devido à característica não plástica das ardósias selecionadas, foi adotada a prensagem unaxial como método de conformação. Para conferir resistência à verde e possibilitar o manuseio dos corpos de prova, foi adicionaum produto ligante à água utilizada na preparação da amostra para prensagem. As amostras de ardósia foram britadas em britador de mandíbulas e moídas em moinho de discos. Após a moagem, o material foi peneirado em peneira de malha ABNT #70, umidecido com 8% de solução de aquosa de álcool polivinílico a 4% e granulado em peneira de malha ABNT #32. A pressão de compactação adotada foi 220Kgf/cm2, em corpos de prova com dimensão de 5 x 12,5 x 0,6 cm.
Os resultados obtidos na caracterização física e química das ardósias foram às propriedades apresentadas pelas duas argilas selecionadas. A fim de comprovar o potencial de uso cerâmico dos rejeitos gerados pelo setor de mineração de ardósias, foram adotadas como referência as propriedades requeridas para as argilas plásticas para cerâmica vermelha ou estrutural, definidas por P. S. Santos (6):
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Segundo a norma ABNT NBR 7180, as três amostras de ardósia são consideradas como “não plásticas”, uma vez que apresentam “índice de plasticidade” próximos a zero.
As tabelas I, II, III e IV, apresentam respectivamente, a composição mineralógica,a composição química e as propriedades físicas de interesse cerâmico determinadas à 950 e à 1050ºC.
Tabela I: composição mineralógica

Amostra

Minerais Identificados

Ardósia cinza

Muscovita, Quartzo, Feldspato

Ardósia verde

Muscovita, Quartzo, Feldspato

Ardósia grafite

Muscovita, Quartzo, Feldspato

Argila A

Illita, Quartzo, Hematita

Argila B

Illita, Quartzo, Muscovita

Tabela II: Composição química ( % )



óxidos

Ardósia Cinza

Ardósia verde

Ardósia grafite

Argila

A


Argila

B


P. F.

3,84

3,60

4,22

7,40

8,00

SiO2

60,10

58,76

58,61

65,40

64,8

Al2O3

20,11

22,69

19,92

17,70

15,50

Fe2O3

5,63

5,23

6,86

6,82

9,30

TiO2

0,69

0,68

0,69

0,67

Traços

CaO

1,09

0,67

0,77

Traços

0,24

MgO

2,53

2,54

2,89

0,40

0,98

Na2O

2,07

1,60

1,95

0,22

0,33

K2O

3,61

4,08

3,84

1,27

2,60

Tabela III: Caracterização cerâmica – amostras queimadas à 950ºC


Amostra


Propriedades cerâmicas

Retração Linear (%)

TRF

(MPa)


MEA

(g/cm3)



Porosidade apar (%)

Absorção d’água

(%)


Cor de queima

Ardósia cinza

0,0

4,2

1,79

33,4

18,8

vermelha

Ardósia verde

0,1

6,6

1,88

30,3

16,3

vermelha

Ardósia grafite

0,2

9,2

1,84

31,5

17,1

vermelha

Argila

A


4,3

2,8

1,81

36,4

20,2

vermelha

Argila

B


12,7

13,8

1,82

27,9

14,5

vermelha

Tabela IV: Caracterização cerâmica – amostras queimadas à 1050ºC


amostra


Propriedades cerâmicas

Retração Linear (%)

TRF

(MPa)


MEA

(g/cm3)



Porosidade apar. (%)

Absorção d’água (%)

Cor de queima

Ardósia cinza

1,9

13,3

1,95

29,0

16,1

vermelha

Ardósia verde

3,9

30,3

2,11

20,2

9,4

vermelha

Ardósia grafite

2,6

27,6

2,26

23,8

11,8

vermelha

Argila

A


6,5

4,0

1,95

29,6

15,1

vermelha

Argila

B


13,6

14,5

1,86

31,7

16,2

vermelha

As três amostras de ardósia selecionadas apresentaram propriedades cerâmicas comparáveis argilas A e B. Os materiais estudados são adequados à fabricação de cerâmica vermelha ou estrutural, segundo os valores de referência adotados (6) .


A propriedade cor de queima é determinante da aplicação tecnológica do material (6). A cor “vermelha” amostras de ardósia, restringe seu uso na fabricação de produtos de cerâmica vermelha (tijolos, telhas, etc.) e revestimentos cerâmicos de base vermelha.
A falta de plasticidade das ardósias impede o uso como única matéria prima a compor o produto. Embora tenha sido possível obter resistência suficiente para o manuseio dos corpos de prova, através da adição de l, essa alternativa não é viável em um processo industrial. Assim, os rejeitos de ardósia moída podem ser utilizados misturados com argilas de alto poder aglomerante. Nesse caso, a ardósia moída agirá como desplastificante. O teor ideal para adição de rejeitos de ardósia é determinado em função da característica plástica da argila.
Os rejeitos de ardósia podem ser úteis quando adicionados a massas cerâmicas vermelhas, pois apresentam boa vitrificação e adquirem resistência mecânica em baixas temperaturas.
Para verificar a viabilidade técnica da reciclagem cerâmica dos rejeitos de ardósia se faz necessária a realização de ensaios tecnológicos específicos de misturas de rejeito e argilas, comparando-se os resultados obtidos com as especificações existentes para os produtos cerâmicos (7).
CONCLUSÕES
As amostras de rejeitos da mineração de ardósia neste trabalho desenvolvem propriedades cerâmicas compatíveis com as argilas geralmente utilizadas na fabricação de produtos de cerâmica vermelha e revestimentos de base vermelha. Logo, há potencial de uso cerâmico para esses rejeitos.
A reciclagem cerâmica dos rejeitos de ardósia pode representar uma alternativa de utilização para o material acumulado nas regiões extrativas e beneficiadoras. Porém, faz-se necessário avaliar a viabilidade econômica desse processo e a possibilidade de demanda para o aproveitamento, pelas indústrias cerâmicas em atividade na região, do grande volume de rejeitos acumulados no Estado de Minas Gerais.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos à Mineração Alto das Pedras (Papagaios – MG), pelo envio dos rejeitos de ardósia para este estudo; ao geólogo Cid Chiodi Filho, pelas informações técnicas fornecidas e à estagiária Ariane Mainetti de Andrade, pelo apoio na preparação das amostras.
REFERÊNCIAS


  1. CHIODI FILHO, Cid et al. Panorama do Setor de Ardósias do estado de Minas Gerais, Brasil. Belo Horizonte, Governo do Estado de Minas Gerais – Secretaria de Estado de Minas e Energia –SEME, 1998, 2 v.

  2. CHIODI FILHO, Cid et al. Panorama mínero-industrial do setor de ardósias em Minas Gerais. Rochas de Qualidade, São Paulo, ed. 139, p. 77-91, março/abril 1998.

  3. YARDLEY, Bruce W. D. O Conceito de Metamorfismo. In: Introdução à Petrologia Metamórfica. Londres, 1988, cap 1, p. 11-14.

  4. ABNT, NBR 7180; Solo – Determinação do Limite de Plasticidade. São Paulo, 1984. 3 p.

  5. COCCHI, Monica Chiusano, Ensaios Preliminares – Parte prática. São Bernardo do Campo, SENAI/DR-SP/Escola SENAI Mario Amato, 1994, 24 p. (Publicações Didáticas).

  6. SANTOS. Pérsio de Souza, Argilas Plásticas para Cerâmica Vermelha ou Estrutural. In: Ciência e Tecnologia de Argilas, 2. ed. São Paulo, Edgard Blücher, v. 2, cap. 17, p. 393-403.

  7. SCHWABE, W. K. e HELLER, L. Caracterização e Pesquisa de Aplicações de Resíduos e Aparas de Ardósia. Belo Horizonte, 1996. 112 p. Relatório de Pesquisa – Projeto Ardósia , convênio SEBRAE-MG, DESA-UFMG, PATME, ACI-Papagaios.

SLATE AS A CERAMIC RAW MATERIAL


ABSTRACT
The mining activity and processing of slates produces a big amount of waste materials. Due its physical characteristics, these materials can not be used like stone tiles, and its discard turn into an environmental trouble. Slates are metamorphic rocks, proceeded from clay sediments. This chemical composition are similar to clays used for brick-structural ceramics production. In this present work, were characterized three samples of slates wastes from Minas Gerais State. The properties determined were: chemical composition, mineralogical composition (by x-ray difraction), color, water absorption, appearent porosity and bulk density. Results indicate that slates wastes from mining and processing can be used to produce ceramic materials, considering that this ceramic properties are suitable for brick and tiles products.
Key words: raw materials; slate; waste.

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