Rochas miloníticas de piedade (SP) como matéria-prima fundente para a indústria cerâmica: potencialidade geológica e características cerâmicas



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Anais do 43º Congresso Brasileiro de Cerâmica 0270

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



ROCHAS MILONÍTICAS DE PIEDADE (SP) COMO MATÉRIA-PRIMA FUNDENTE PARA A INDÚSTRIA CERÂMICA: POTENCIALIDADE GEOLÓGICA E CARACTERÍSTICAS CERÂMICAS

José Francisco Marciano Motta1 Antenor Zanardo2 Fabiano Cabañas Navarro3

(1) Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de S. Paulo – IPT/Digeo

Cidade Universitária – CEP 05508-901 – São Paulo – SP e-mail jfmotta@ipt.br

(2) IGCE – UNESP - Rio Claro – SP (3) Graduando IGCE – UNESP - Rio Claro – SP

RESUMO
No centro-sul do Estado de São Paulo, nas proximidades de Piedade, ao longo de uma estrutura geológica denominada Falha de Taxaquara, ocorre uma espessa faixa de granitóides milonitizados compostos de quartzo (25%), feldspato (20-60%) e sericita (20-50%). A granulação das rochas variam de muito fina a média e a relação feldspato/sericita aumenta com a granulação da rocha. O conteúdo de álcalis (K e Na) varia de 6,5 a 9,5%. Uma importante porção da faixa encontra-se com coloração esbranquiçada, apresentando menos de 5% de minerais máficos e teor de Fe2O3 inferior a 1%, gerando queima clara. Quando intemperizada, a rocha apresenta-se enriquecida em caulinita e mais pobre em álcalis. As diversas fácies litológicas apresentam ocorrências significativas e boas características cerâmicas, o que lhes confere boas perspectivas de aproveitamento econômico, sobretudo na indústria de revestimentos cerâmicos.


Palavras-chave: matéria-prima, cerâmica, fundentes para revestimentos, minerais industriais
INTRODUÇÃO
Os feldspatos são minerais alumínio-silicáticos, com quantidades variáveis de K, Na e Ca, bastante utilizados como matéria-prima fundente na indústria cerâmica. A principal rocha produtora de feldspato é o pegmatito, onde é comum a concentração de cristais grandes e de alta pureza, mas podem ser beneficiados a partir de diversas rochas, como é o caso de alasquitos nos Estados Unidos, granitóides e arcóseos na Europa e aplito no Japão. Outra matéria-prima de aplicação semelhante é o nefelina sienito, produzido em larga escala no Canadá, Noruega e Rússia.

No Brasil, a extração de feldspato se restringe basicamente a pequenos corpos de pegmatitos, produzidos principalmente na Província Oriental do Brasil (MG-RJ-BA-ES) e a Província Borborema-Seridó (PB-RN).

Devido às características geológicas e geográficas das jazidas nacionais, somadas ao crescimento da indústria cerâmica brasileira e de outras indústrias consumidoras de feldspato, o abastecimento desse mineral foi tornando-se difícil e caro, forçando a indústria cerâmica buscar alternativas técnica e economicamente mais viáveis.

Nessa trajetória destacam-se os filitos, que foram empregados com sucesso para a fabricação de revestimentos, louça sanitária e de outros produtos, a partir da década de 60(1). Nessa busca, outras rochas feldspáticas, não tão puras quanto o pegmatito, foram também sendo integralmente incorporadas às massas cerâmicas.



Hoje no Brasil, a pesquisa de fundentes para massas cerâmicas e vidros vem se intensificando. Embora alguns autores divulgem os resultados de novos trabalhos relacionados a fundentes(2)(3)(4), a divulgação técnico-científica desses projetos é ainda muito restrita em relação aos projetos em andamentos, conforme a relação de mais de 20 projetos em andamento, conforme Coelho et al.(5), destacando-se:

  1. Pesquisa de Pegmatitos: S. L. do Paraitinga – SP (Hervy / EMI); Coronel Murta – MG (RF Mineração); Paraiba e RN (Portobello e Quatzomex);

  2. Feldspato de granitóides: Granito Sorocaba-SP (Céramus, Cisper, Prominex); Jundiaí-SP (Tavares Pinheiro, Saint Gobain); Visc. Rio Branco-MG (Estrela do Sul);

  3. Pesquisa de nefelina sienito/fonolito: Sul da Bahia (CBPM); Santa Catarina (Companhia Carbonífera Urusanga); Lages – SC (Portobello); Caxias – RJ (Hecla do Brasil); Pará (Inca); Nova Iguaçu – RJ (Pedreira Vigne); e

  4. Pesquisa de anortosito: Rio Grande do Sul e Minas Gerais (Cominas).

No presente trabalho são estudados granitóides milonitizados, constituídos de feldspato, quartzo e sericita, com o objetivo de incorporá-los em massa cerâmicas diversas. As características químicas da rocha confere propriedades fundentes acima de 1.000ºC, enquanto que as características físicas podem facilitar a moagem e a separação de dois tipos de concentrados, um mais feldspático e outro mais sericítico. Dessa forma o estudo aqui apresentado visa contribuir no abastecimento de matérias-primas fundentes para o parque cerâmico, sobretudo do Estado de São Paulo.
MATERIAIS E MÉTODOS DE ANÁLISE
No estudo aqui apresentado, foram efetuados os seguintes trabalhos: mapeamento geológico e amostragem; análises mineralógicas (difratometria de raios-X, microscopia ótica), análises químicas; ensaios preliminares de beneficiamento e ensaios cerâmicos.

Mapeamento geológico e amostragem. A área de interesse ao presente estudo abrange uma faixa de cerca de 10 km de extensão, com largura superior a 400m, tendo sido efetuado perfis geológicos em cortes de estrada e drenagens. As amostras foram coletadas em canais e pontualmente, compostas ou não, para os estudos laboratoriais.

Análises mineralógicas. As amostras de rochas miloníticas foram caracterizadas através de estudos de microscopia ótica e difratometria de raios X, em laboratórios do IPT e IGCE-Unesp-Rio Claro.

Análises químicas. Foram determinados os óxidos maiores e menores, através de espectometria de raios X em amostras não fundidas, realizadas em Laboratório do IGCE-Unesp-Rio Claro.

Ensaios preliminares de beneficiamento. Testes prospectivos de cominuição e análises de distribuição granulométrica foram efetuados visando ensaios de beneficiamento, em desenvolvimento em Laboratórios do IPT.

Ensaios cerâmicos expeditos. Foram realizados ensaios de queima expedita, determinações de diversos parâmetros cerâmicos e ensaio de viscosidade.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Localização da Área. A área em apreço localiza-se no município de Piedade, no sul do Estado de São Paulo, conforme ilustra a Figura 1.
Geologia da área. O objetivo de estudo são as rochas granitóides milonitizadas da Zona de Cisalhamento de Taxaquara (ZCT), estrutura orientada na direção NE, que delimita distintas unidades pré-cambrianas na região, tendo sido estudada por Hasui et al. (1977) (6), entre outros autores. Na porção estudada, de cerca de 10 km de extensão, ocorrem filonitos/milonitos quartzo-feldspato-sericíticos escuros, contendo mais de 5% de minerais máficos, e filonitos/milonitos claros, com menos de 5% de minerais máficos. Esses últimos formam corpos de 70 a mais de 200 m de largura, com extensão de várias centenas de metros, e constituíram-se nos principais alvos do estudo. Os filonitos/milonitos encontram-se em diversos estágios de intemperismo, sendo que as partes mais alteradas são exploradas comercialmente para uso como cargas minerais e, em menor participação, em cerâmica. As partes mais sãs não são exploradas e, às vezes, determinam a paralisação da lavra dos pacotes superiores, por não serem escarificáveis, apesar de constituírem nos litotipos mais ricos em álcalis.

Área de concentração, no Estado de São Paulo, das indústrias cerâmicas, potenciais consumidoras de filonitos

Localização da área de estudo

Figura 1: Localização da área de estudo no Estado de São Paulo
Mineralogia. As rochas em pauta são fortemente foliadas, com granulação variando de muito fina a média. É comum nas rochas granitóides, quando metamorfizadas em zona de cisalhamento de baixo grau metamórfico, como é o caso estudado, sofrerem uma forte cominuição dos grãos, com transformação dos feldspatos em uma matriz sericítica, como apontado por diversos autores(7)(8).

Na área de estudo, os termos mais finos (filonitos) apresentam matriz lepidoblástica com constituição mineralógica visual estimada de cerca de 45-50% de sericita, 25-30 % de quartzo, 20-25% de feldspato (microclínio e plagioclásio), e menos de 5% de outros minerais (opacos, titanita, óxidos/hidróxidos de ferro, turmalina).

Nos termos mais grossos (milonitos), também fortemente foliados, observa-se, ao microscópio, textura granoblástica, com composição estimada de 55 a 60 % de feldspato, 20 a 25% de quartzo, 15 a 20 % de sericita/muscovita e menos de 5% de outros minerais.

Além dos minerais definidos nos estudos de microscopia, a análise de difratometria de raios-X das amostras revelou a presença de caulinita, que se acentua nas rochas mais alteradas.


Análise química. As análises químicas foram efetuadas em rochas miloníticas claras (sãs e alteradas) e escuras, com os resultados dos principais óxidos apresentados na Tabela I.

Tabela I: Resultados das análises químicas das rochas estudadas (em %)




Tipo de Rocha Milonítica

P.F.

Si O2

Al2O3

K2O

Na2O

Mg O

CaO

Fe2O3

Total

Clara




Alvo 1

2,66

71,68

16,89

5,24

2,14

0,20

0,21

0,82

99,85




Alvo 2

1,41

70,35

17,50

5,63

3,77

0,44

0,43

0,13

99,66




Alterada

Alvo 3

7,90

66,50

18,30

3,20

0,10

0,10

1,50

1,10

98,70

Escura



Geral

2,35

67,01

18,81

5,62

2,51

0,64

0,39

2,10

99,43

Obs.: PF= Perda ao Fogo

Os resultados indicam maiores valores de óxido de ferro para as rochas escuras em relação as claras, presente nos minerais máficos como a biotita. Os valores de álcalis (óxidos de sódio e potássio) situam-se em torno de 8% nas rochas sãs, encontrando-se associados aos feldspatos e sericita/muscovita, enquanto que nas rochas alteradas apresentam valores bem menores, devido à degradação desses minerais, principalmente dos feldspatos, para a caulinita. Essa alteração é também refletida nos valores de Perda ao Fogo.

Quando a rocha é cominuída, de forma branda, e analisada nas diversas frações (Tabela II), há uma tendência de aumento dos óxidos de sódio, ferro, alumínio, potássio e da perda ao fogo, com a granodecrescência; enquanto a sílica diminui. Esta tendência reflete a concentração dos minerais em proporções diferentes nas diversas granulometrias.

Tabela II: Composição química do filonito claro, nas diversas frações granulométricas após moagem em meio líquido (L) e seco (S) (em %).




Amostras

P.F.

Si O2

Al2O3

K2O

Na2O

Mg O

CaO

P2O5

Fe2 O3

TiO2

MnO2

Total




80 #

1,60

76,65

13,74

4,98

1,98

0,17

0,17

0,01

0,59

0,10

0,01

100,00




150 #

1,74

75,71

14,40

4,98

2,07

0,17

0,18

0,01

0,63

0,10

0,01

100,00




200 #

2,15

74,02

15,34

5,08

2,21

0,18

0,20

0,01

0,69

0,10

0,01

99,99

L

270 #

2,31

73,51

15,13

5,59

2,02

0,18

0,26

0,02

0,84

0,13

0,01

100,00




325 #

2,52

71,34

17,22

5,32

2,20

0,21

0,23

0,01

0,80

0,12

0,01

99,98




<325 #

3,02

68,23

19,65

5,47

1,99

0,28

0,21

0,01

0,99

0,13

0,01

99,99




80 #

2,34

73,94

15,64

5,01

1,90

0,19

0,15

0,01

0,70

0,10

0,01

99,99




150 #

2,53

72,97

16,12

5,15

1,98

0,19

0,17

0,02

0,73

0,11

0,01

99,98

S

200 #

2,88

71,32

17,10

5,21

2,10

0,21

0,21

0,02

0,82

0,12

0,01

100,00




270 #

3,04

70,51

17,55

5,20

2,27

0,19

0,24

0,02

0,83

0,12

0,01

99,98




325 #

3,95

65,82

20,87

4,97

2,81

0,24

0,20

0,01

0,98

0,12

0,01

99,98




<325 #

3,83

66,13

19,90

5,96

2,20

0,24

0,27

0,02

1,26

0,15

0,01

99,97



Ensaios de Beneficiamento. Conforme abordado nas seções anteriores (mineralogia e composição química), as rochas apresentam variações química e mineralógica nas diferentes granulações/granulometrias. O objetivo desta análise foi observar a composição mineralógica de cada fração, visando ulteriores estudos de beneficiamento, como work index e separação de material mais sericítico do mais feldspático, admitindo-se que cada um desses materiais possa ter, individualmente, uma aplicação distinta e mais valorizada. Em um experimento preliminar, através de uma moagem branda, o produto apresentou grosso modo uma distribuição do pó em duas modas granulométricas, com cerca de 40 % acima de 200# e 60% abaixo dessa malha. Na análise microscópica das frações, observa-se agregados de sericita impuros (com feldspato e quartzo), agregados de sericita puros, quartzo livre, feldspato livre e outros minerais, como biotita, muscovita e opacos. Há um predomínio dos agregados sericíticos impuros (com feldspato e quartzo) acima da malha 270# e de agregados sericíticos puros abaixo da malha 270, sendo que a individualização (liberação) dos minerais se acentua na fração menor que 270#.

Nesse ensaio preliminar, os resultados de análise química e DRX corroboraram com a hipótese preconizada, justificando um ensaio mais elaborado para analisar a liberação e beneficiamento dos dois concentrados buscados.


Ensaios Cerâmicos. Os ensaios cerâmicos ainda são prospectivos e teve a avaliação feita através de queima expedita de pastilhas e ensaio cerâmico preliminar. Nos testes de queima expedita, a 1150oC, os resultados indicam uma boa sinterização para todas as amostras de rochas granitóides milonitizadas, com os corpos queimados apresentando superfícies regulares, variando de levemente foscas a bem vitrificadas e sem defeitos pronunciados de expansão, trincas e manchas. As pastilhas queimaram com cores branca, cinza, creme marrom e vermelha.

Os ensaios cerâmicos preliminares, incluindo ensaio cerâmico de defloculação, foram efetuados em amostra de rocha clara alterada. Os parâmetros cerâmicos determinados são apresentados na Tabela III e revelam boas características para o material queimado, com incrementos das propriedades físicas de 1.150 oC para 1.250 oC. No ensaio de defloculação a amostra apresentou uma baixa viscosidade mediante pequena adição de defloculante, favorecendo a formação de suspensão fluida, conforme apresenta a Figura 2.

Tabela III: Característicos cerâmicos da rocha clara alterada

Parâmetros analisados



Corpo de Prova cru

Corpo de Prova. queimado

110oC

1.150oC

1.250oC

Perda ao fogo (%)

---

5,6

6,0

Limite de plasticidade (%)

32,2

---

---

Umidade de prensagem (%)

3,2

---

---

Retração linear (%)

1,3

3,9

11,5

Tensão de ruptura à flexão (kgf/cm2)

5,0

150,0

654,0

Absorção d’água (%)

---

11,6

1,5

Porosidade aparente (%)

---

21,6

3,9

Massa específica aparente (kg/m2)

---

1861,0

2532,0

Cor

branca

Branca a cinza

Cinza claro



Figura 2 – Curva de defloculação da rocha clara alterada


CONCLUSÕES
Embora os resultados apresentados sejam preliminares e ainda carecem de estudos complementares, indicativamente as rochas miloníticas estudadas mostram características técnicas que lhes atribuem qualidade de matéria-prima cerâmica.

No geral, para toda as rochas milonitizadas da zona de cisalhamento, a cor de queima varia de branco a marrom, com possibilidade de se adequar a matéria-prima (disponibilidade de reservas com diferentes cores de queima) ao produto desejado, uma vez que as fácies de queima clara ou escura são mapeáveis.

O material claro alterado apresentou, nas condições dos ensaios realizados, bons característicos cerâmicos, quando queimado, e boa defloculação para processo de moagem e/ou conformação via úmida. Esta rocha alterada já é minerada na região, porém sua aplicação até o momento era destinada sobretudo como carga mineral nas indústrias de rações animais e de borracha, com apenas uma pequena parcela para fins cerâmicos, na confecção de pisos e pastilhas. Com base nos estudos preliminares, acredita-se que o seu uso deva se intensificar na indústria cerâmica de revestimento, sobretudo na busca de suportes mais claros.

Quanto às rochas sãs ou semi-sãs, os ensaios expeditos mostraram uma boa sinterização na temperatura de 1.150 oC, patamar usual de queima da indústria de pisos e revestimentos cerâmicos. Acredita-se que haja a possibilidade de aplicação na indústria cerâmica, no subsetor de revestimento, nos seus variados processos de preparação de massa, bem como nas diferentes temperaturas de queima. Esta hipótese assenta-se sobre as características físicas, químicas e tecnológicas dos materiais preliminarmente testados, tais como: a) conteúdo de álcalis próxima ao dos “granitos” e “pegmatitos” e superior ao dos filitos hoje utilizados; b) cor de queima variável, desde clara a avermelhada e marrom, com possibilidade aceitação no mercado; c) textura fina e mais fácil moagem do que os “granitos”; e d) proximidade com centros consumidores. Estão em curso testes de moagem e beneficiamento da rocha sã, objetivando a produção de frações granulométricas com composição mineralógica e química distintas, com base na textura mineralógica observada na microscopia. Nesta hipótese, busca-se concentrar o feldspato em fração “grossa” e sericita em fração “fina”, cujo corte ainda está em estudo.

Vale ressaltar que no Estado de São Paulo, embora já se utilize filitos e “granitos” como materiais fundentes, na fabricação de revestimentos e louças sanitárias, há um potencial mercadológico deste tipo de matéria-prima, tendo em vista o crescimento do mercado nacional e mundial de fundentes, sobretudo para o setor de revestimentos91011.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Fapesp (Processo 97/13824-7) e ao CNPq pelo apoio recebido, aos colegas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A e da UNESP- IGCE – Rio Claro, bem como a essas instituições, pela utilização de seus laboratórios e infra-estrutura.

GRANITOID MYLONITIC ROCKS FROM PIEDADE (SP, BRASIL) AS CERAMIC RAW MATERIAL: GEOLOGICAL POTENTIAL AND CERAMIC CHARACTERISTICS


ABSTRACT
Near Piedade town, State of São Paulo, in a low metamorphic grade shear zone called Taxaquara, granitoid rocks have been transformed into phyllonites and mylonites. Based on the color of rocks two facies can be distinguished: light and medium/dark color facies. Alongside the shear zone, according to geomorphic setting the rocks show different weatheared grades. The main mineralogical constituents of the non-wheathered rocks are quartz (25%), feldspar (20 to 60%) and sericite (20-50%) giving alcalis contents varying between 6.5 and 9.5%, which would act as a flux in ceramic
process. The feldspar/sericite rate is higher in the coarse material, and in the wheathered facies occur kaolinite replacing partially the feldspar. The leucocratic facies are poor in mafic minerals (<5%) and the iron content is low (less than 1.0%), giving light color in the fired body as well. All of mylonite and phylonite facies have possibilities of utilization in ceramics and some of these are discussed here.
Key words: ceramic raw material; feldspar; flux material; granitoid mylonites


1REFERÊNCIAS
 P. Souza Santos. Tecnologia de Argilas. 1ª edição. Editora Edgard Blücher, S. Paulo, Brasil (1975), 2v., p.802.

2 Sant’Agostino, L.M., Kahn, H. 1998. Caracterização de granitos para aproveitamento como matéria-prima para vidro. 42º Congr. Bras. Ceram. Anais...Assoc.Bras.Ceram.p.101-104.

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4 Aumond, J.J., Scheibe, L.F. 1996. O fonolito de Lages – SC, um novo fundente cerâmico brasileiro. Cerâmica Industrial: 01 (02). p. 17-21.

5 J. M.Coelho, S. B. Suslick, M. C. A. F. de Souza (no prelo). Reestruturação da indústria de feldspato no Brasil. Trabalho a ser apresentado no 43o Congresso Brasileiro de Cerâmica. Florianópolis, SC (no prelo), 12p.

6 Hasui, Y. et al. - 1977- As grandes falhas do leste paulista. In: Simpósio de Geologia Regional, I, 1977, São Paulo, Atas...p.369-380.

7 Mitra, G. 1978. Ductile deformation zone and mylonites: the mechanical processes involved in the deformation of cristalline basement rocks. American Journal of Sciences, v.278. p 1057-1084.

8 Legrand, J.M.; Silva, S.G.; Almeida, H.L. 1995. Transferência de massa em zonas de cisalhamento: caso da milonitização do granodiorito da Suite Magmática de Caicó (RN). In: Simpósio Nacional de Estudos Tectônicos, 5, Campinas (?), 1995. Resumos...p.141-142.

9 Potter, M. J. Feldspar and nepheline syenite. 1998. US Geological Survey Minerals Information. www.usgs.gov.

10 Tsai. T. 1996. Asian tiles- production satisfies demand. Industrial Minerals Magazine. Metal Bull. London no.349 (oct 96). p.61-67.

11 Motta, J.F.M., Cabral Jr., Tanno. L.C. 1998. Panorama das matérias-primas utilizadas na indústria de revestimentos cerâmicos: desafios ao setor produtivo. Cerâmica Industrial. v.3. no.4-6. p. 30-38.


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