Estudo de Argilas Desconhecidas do Estado da Paraíba Visando Uso Industrial



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Anais do 43º Congresso Brasileiro de Cerâmica 3160

2 a 5 de junho de 1999 - Florianópolis – S.C.



Estudo de Argilas do Estado da Paraíba Visando Uso Industrial

E. S. de Medeiros, A. M. N. Silva, H. L. Lira, G. A. Neves,

Av. Aprígio Veloso, 882, Bodocongó

58109-970 Campina Grande - Pb

(083) 310-1183, 3101178

e-mail: helio@dema.ufpb.br

Universidade Federal da Paraíba

Centro de Ciências e Tecnologia

Departamento de Engenharia de Materiais

RESUMO

As argilas têm sido amplamente utilizadas nos mais diversos usos industriais, tais como cerâmica, papel, indústria petroquímica, etc. Apesar do grande número de estudos realizados com argilas, tanto a nível nacional como regional, verifica-se que no Estado da Paraíba ainda existem alguns depósitos desconhecidos ou carentes de estudos tecnológicos visando seu potencial de aplicação industrial. Este trabalho tem como objetivo a caracterização tecnológica de diversas amostras de argilas provenientes de Nova Palmeira, Estado da Paraíba, para fins de utilização industrial principalmente em cerâmica vermelha para fabricação de tijolos e telhas, tendo em vista a sua grande importância econômica naquela região. Para tanto, foram realizados os ensaios preliminares preconizados por Sousa Santos(3). Os resultados mostraram que estas argilas apresentam potencial de uso tanto na indústria cerâmica como em outros fins industriais.


Palavras - Chave: argilas, caracterização, cerâmica.

INTRODUÇÃO

A argila é uma matéria-prima importante na agricultura, mecânica dos solos e também em várias indústrias tais como: cerâmica, papel, metalúrgica, petrolífera e química[1-9].

Todas as propriedades úteis das argilas advêm dos argilominerais. Estes são criados, destruídos e recriados ao longo do ciclo das rochas, têm granulometria fina, com partículas com dimensões menores que 2µm, mas apresentam estrutura cristalina perfeita ou quase perfeita. Até pouco tempo estas estruturas eram desconhecidas e só com o surgimento de técnicas como: DRX, ME, AQ, ATD, ATG, etc., foi possível identificar e caracterizar o estado cristalino desses argilominerais. Atualmente, existe um grande número de publicações sobre o estudo de argilas, na literatura(10-15), entretanto, ainda há muitas argilas não estudadas.

Os laboratórios que estudam argilas são freqüentemente solicitados para estudar argilas desconhecidas visando prever se podem ter usos industriais e/ou ser classificadas como argilas industriais. O método de ensaio pode seguir o esquema proposto pelo Pérsio de Souza Santos(3), pois o mesmo é usado há vários anos e utiliza a menor quantidade possível de argila, utiliza corpos de prova com forma, dimensões e método de conformação padronizados, podendo ser submetido a um número grande de ensaios; permite o ensaio simultâneo de um grande número de amostras e é de fácil interpretação, mesmo quando utilizado por pessoas inexperientes(3-7).

A necessidade de estudo das matérias primas cerâmicas no estado da Paraíba advêm da grande importância econômica que essas argilas têm gerado pelo surgimento de grande quantidade de indústrias cerâmicas. Em vários municípios, a economia local baseia-se nesse tipo de indústria sendo, na maioria das vezes, a principal fonte de emprego .

Apesar do grande número de trabalhos feitos com argilas do estado da Paraíba, verifica-se que a maioria dos produtos fabricados nesse estado não são compatíveis com a qualidade das matérias primas(10). Este fato indica que há uma fraca integração entre os pesquisadores e os produtores talvez por desconhecimento daqueles por parte destes.

Este trabalho tem por objetivo determinar, por meio de ensaios preliminares, preconizados por Sousa Santos, as possíveis aplicações tecnológicas para algumas argilas não estudadas tecnológicamente do estado da Paraíba.
Materiais e Métodos

Materiais

Foram coletadas cinco amostras de argilas. Para cada amostra designou-se uma sigla como segue:

NP-1: “Barro da Serra da Roça”

NP-2: “Barro da Malhada do Mestre”;

NP-3: “Caulim da Serra da Roça”;

NP-4: “Taguá da Serra da Roça”;

NP-5: “lama do Açudim”;

Ambas provenientes da cidade de Nova Palmeira (230Km distante de João Pessoa - PB).



Amostragem para Difração de Raios-X
Das argilas coletadas foram peneiradas amostras em torno de 15g em peneira ABNT#200 para argila para cerâmica branca e ABNT#80 para argilas para cerâmica vermelha, sendo feita as difrações de raios-X.

Metodologia

Os ensaios tecnológicos foram conduzidos segundo a sistemática proposta por Sousa Santos(3). Os corpos de prova foram moldados com as seguintes dimensões 6,0x2,0x0,5cm3 – prensados a 20Mpa. O processo de secagem e queima dos corpos de prova realizou-se na temperatura de 110º C em estufa, e a 900ºC e 1200ºC em forno de atmosfera oxidante, com velocidade constante de elevação de temperatura (100ºC/h) permanecendo no patamar de queima por 2 horas. O resfriamento ocorreu naturalmente até a temperatura ambiente.


Resultados e Discussão
Os dados obtidos experimentalmente segundo a metodologia preconizada por Sousa Santos(3) serão apresentados e discutidos a seguir.
Identificação Mineralógica por Difração de Raios-X
As argilas foram submetidas a identificação mineralógica por difração de raios-X. Os resultados, bem como os difratogramas com a identificação dos argilominerais para cada reflexão, encontram-se descritos abaixo.

Amostra NP-1


Esta amostra apresenta reflexões dos seguintes minerais:

  1. Moscovita;

  2. Caulinita;

  3. Quartzo.

Figura 01. Difratograma da amostra NP-1

Amostra NP-2
Esta amostra apresenta reflexões dos seguintes minerais:


  1. Montmorilonita;

  2. Caulinita;

  3. Quartzo.



Figura 02. Difratograma da amostra NP-2.


Amostra NP-3
Esta amostra apresenta reflexões dos seguintes minerais:

  1. Moscovita;

  2. Caulinita;

  3. Quartzo.



Figura 03. Difratograma da amostra NP-3.

Amostra NP-4
Esta amostra apresenta reflexões dos seguintes minerais:


  1. Moscovita;

  2. Caulinita;

  3. Quartzo.

Figura 04. Difratograma da amostra NP-4.


Amostra NP-5
Esta amostra apresenta reflexões dos seguintes minerais:

  1. Moscovita;

  2. Caulinita;

  3. Quartzo.

Figura 05. Difratograma da amostra NP-5.

As amostras, quando analisadas por difração de raios-X apresentam em sua composição os seguintes argilominerais: caulinita, moscovita, quartzo e montmorilonita.
Ensaios Preliminares
A tabela I abaixo apresenta os resultados de retração linear (Rs), tensão de ruptura a flexão (TRF), umidade de prensagem (Up) e coloração natural das argilas.

Tabela I. Dados obtidos para os ensaios após secagem.



Amostra

Temperatura

de secagem (ºC)



Up

(%)


TRF

(Kgf/cm2)



RS

(%)


Cor do Corpo de Prova

NP-1

110

12,0

14,6

1,0

Amarelo

NP-2

110

15,4

29,0

3,0

Marrom

NP-3

110

11,8

2,6

0,6

Branco

NP-4

110

10,2

5,6

0,2

Rosa

NP-5

110

17,3

24,8

1,0

Cinza

Segundo a sistemática desenvolvida por Sousa Santos(3) pela classificação quanto à tensão de ruptura a flexão após secagem a 110ºC, as amostras NP-1, NP-2, NP-4 e NP-5 têm uso provável em cerâmica vermelha ou estrutural uma vez que as mesmas estão dentro das faixas especificadas(3,10). A amostra NP-3, segundo a mesma metodologia, tem possível uso em cerâmica branca.


Características dos Corpos de Prova Queimados a 950ºC e 1200ºC:
A tabela II abaixo apresenta os resultados de retração de queima (RQ), tensão de ruptura a flexão (TRF), porosidade aparente (PA), absorção de água (AA), massa específica aparente (MEA) e coloração dos corpos de prova após queima.
Tabela II. Dados obtidos para os ensaios após queima a 950ºC e 1200ºC.

Amostra

Temperatura

de queima (ºC)



TRF

(Kgf/cm2)



PA

(%)


AA

(%)


MEA

(g/cm3)



RQ

Cor de Queima

NP-1

950

20,9

18,9

8,1

2,3

2,1

Vermelho Claro

NP-2

950

67,9

22,4

10,6

2,1

1,2

Vermelho Escuro

NP-3

950

16,7

41,6

27,6

1,5

2,8

Branco

1200

61,5

10,3

5,1

2,0

0,1

Branco

NP-4

950

35,74

36,9

21,8

1,7

0,2

Rosa Escuro

NP-5

950

51,8

34,0

19,8

1,7

1,2

Vermelho Claro

Para a tensão de ruptura a flexão, as amostras NP-1, NP-3 e NP-4 apresentam valores inferiores aos limites propostos por Sousa Santos(3). As amostras NP-2 e NP-5 apresentam valores superiores aos valores mínimos indicando possível aplicação em cerâmica vermelha.

Observa-se também que quanto a porosidade aparente as amostras NP-3 e NP-4 apresentam valores superiores àqueles exigidos para a porosidade em cerâmica vermelha quando sinterizados a 950ºC.

CONCLUSÕES

As dados experimentais obtidos para a identificação metodológica de argilas visando uso industrial mostraram que : a) por difração de raios-X foi possível a identificação dos seguintes argilominerais: caulinita, moscovita, montmorilonita e quartzo; b) as amostras que apresentaram cor vermelha após queima, com exceção das amostras NP-1 e NP-4, apresentam potencial de uso em cerâmica vermelha na fabricação de tijolos e telhas; c) a amostra NP-3 apresenta potencial de uso em cerâmica branca; d) pôde-se verificar a reprodutibilidade e a facilidade de execução do método preconizado por Sousa Santos; e) ensaios completos devem ser realizados para definir os usos específicos destes materiais na indústria cerâmica.



Referências Bibliográficas

1. Gomes, C. F.: Argilas: o que são e para que servem, Fundação Calouste Gulbenkian, 1a Edição, Lisboa, (1987).

2. Grim, R. E.: Applied Clay Mineralogy, McGraw-Hill Books Company, 1st Edition, New York, (1962).

3. Sousa Santos, P.: Ciência e Tecnologia das Argilas, Ed. Edgard Blucher, 2a Edição, Vol. 1, São Paulo, 1989.

4. Norton, F. H.: Introdução à Tecnologia Cerâmica, Ed. Edgard Blücher, São Paulo, (1973).

5. Cailère, S. & Hénin, S.: Minéralogie des Argiles, Ed. Masson et Cie., Paris, (1963).

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7. Brindley, G. W.: Chlorite minerals: X-ray Identification and Crystal Structure of Clay Minerals. 2nd Edition, G. Brown Mineralogical Society, p. 242-250, (1961).

8. Dana, J. D. & Hurlbut Jr.,C. S.: Manual de Mineralogia, 1ª edição, LTC editora, Rio de Janeiro, pp.133-156, 2(1981).

9. Callister Jr., W. D.: Materials Science and Engineering: An Introduction, 4th edition, New York, pp.52-58, 3(1997).

10. Macedo, R. S.: Estudo das Matérias Primas e Tijolos Cerâmicos Furados Produzidos no Estado da Paraíba, Campina Grande-Pb, Dissertação de Mestrado, DEMa/CCT/UFPB, pp.113, (1997).

11. Menezes, R. R.; Neves, G. A.; Santana, L. N. L.; Cosia, A. C. U. M.: Caracterização de Argilas do Município de Juazerinho - Paraíba. In 41º Congresso Brasileiro de Cerâmica, São Paulo, SP, (1997).


12. Macedo, R. S.; Ferreira, H. C.; Amorim, L. V.; Neves, G. A.; Costa, A. C.M.; Silva, C. R.; Pontes L. R. A. Santana, L. N. L. Caracterização e Propriedades de Argilas do Cariri Paraibano, Sumé-PB - Parte I – Amostragem Preliminar, Anais Do 38o, Congresso Brasileiro de Cerâmica, p. 282-286-, Blumenau - SC, (1994).
13. Macedo, R. S.; Galdino, A .G. S.; Morais, C. R. S. ; Ferreira, H. C.: Estudo Preliminar de Argilas do Estado da Paraíba para utilização como Matéria-­prima em Cerâmica Vermelha - Parte 1, Cerâmica 42 (275), 259, (1996).
14. Ferreira, H. S.; Amorim, L. V.; Neves, G. A. Relatório Final - Caracterização e Propriedades de Argilas do Cariri Paraibano - Sumé, Pb. UFPB/DEMa, (1994).
15. Ferreira, H. C.; Ensaios de Laboratório e Especificações para Argilas Brasileiras, visando usos Industriais. São Paulo - SP. Dissertação (Mestrado em Eng. Química), EPUSP, 1972.
STUDY OF CLAYS OF PARAÍBA STATE FOR INDUSTRIAL USE



Abstract

Clays have been widely used in several different industrial uses, such as, ceramic, paper, petrochemical industry, etc. In spite of the great number of studies with clays, as national and regional level, it is verified that in Paraíba State, there are some unknown clay deposits that needed a technological study to investigate the potential in industrial applications. This work concerns with the technological characterization of several clay samples from Nova Palmeira, Paraíba State, for industrial uses mainly as structural ceramic in the production of bricks and tiles, due to the economic importance in that area. The experimental part was carried out by preliminary tests developed by Sousa Santos(3). The results showed that these clays present a potential use in ceramic industry as well as in another industrial applications.


Keywords: clays, characterization, ceramic materials.

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