ceramic a branca

7/22/2019 Ceramic a Branca

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Centro de Tecnologia MineralMinistrio da Cincia e Tecnologia

ARGILA PARA CERMICA BRANCA

Jos Francisco Marciano MottaAdo Benvindo da Luz

Carlo Adolpho M. BaltarMarcelo Soares Becerra

Marsis Cabral JuniorJos Mario Coelho

Rio de JaneiroDezembro/2008

CT2008-186-00 Comunicao Tcnica elaborada para o LivroRochas Minerais Industriais: Usos e EspecificaesParte 2 Rochas e Minerais Industriais: Usos eEspecificaesCaptulo 34 pg. 771 - 791


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CAPTULO34

Argila Plstica para Cermica BrancaJos Francisco Marciano Motta1

Ado Benvindo da Luz 2Carlos Adolpho Magalhes Baltar 3

Marcelo Soares Bezerra 4Marsis Cabral Junior 5Jos Mario Coelho 6

1. INTRODUO

Argilas plsticas (ball clays) so definidas como argilas caulinticassedimentares de elevada plasticidade, refratrias, de colorao variada decreme-clara a branca, aps queima em ambiente atmosfrico oxidante egranulometria muito fina, com cerca de 80% em peso abaixo de 2 m. SegundoWilson (1998), o nome ball clay atribudo ao seu mtodo original de extrao,na qual a argila era cortada no piso da cava da mina na forma de cubos de 25cm de aresta, pesando de 15 a 17 kg, que por manuseio obtinha formas esfricas(argila em bola). Este mtodo foi usado h 50 anos na Inglaterra e ainda usado

na ilha de Kalimantan (Indonsia). Quanto aos constituintes mineralgicos, asargilas plsticas contm, alm da caulinita, propores variadas de illita, mica,ou sericita e quartzo de granulometria fina, com pequenas quantidades dematria orgnica e outros minerais tais como esmectita. Os mineraiscontaminantes mais freqentes so xidos de ferro, pirita, siderita, minerais detitnio, gipsita e dolomita. A forma, o tipo e quantidades destes, podeminfluenciar o uso, as rotas de processo e a aplicao da argila na indstriacermica. As argilas plsticas so valorizadas, comercialmente, porqueaumentam a trabalhabilidade e a resistncia mecnica, a seco, dos corpos

cermicos, duas caractersticas importantes das argilas plsticas. Suaspropriedades reolgicas so ideais para colagem e usadas na preparao de

1Gelogo/UNESP, M.Sc. em Geologia/USP, Pesquisador do Centro de Tecnologia de Obras de Infra-Estruturado IPT - SP.

2Engode Minas/UFPE, D.Sc. em Engenharia Mineral/USP, Pesquisador Titular do CETEM/MCT3Engo de Minas/UFPE, D.Sc em Engenharia Metalrgica e de Materiais/COPPE-UFRJ, Professor doDepartamento de Engenharia de Minas/UFPE.

4Engode Minas/UFPE, Especialista em Engenharia Econmica/UNICAMP, Consultor.5Gelogo/UNESP, M.Sc. em Geologia/USP, Pesquisador da Diviso de Geologia do IPT-SP.6Engode Minas/UFPE, D.Sc. Economia Mineral/UNICAMP, Profesor do Departamento de Geologia/UFRJ.


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Argila Plstica para Cermica Branca772

massas cermicas para a produo de placas (revestimentos - pisos e azulejos),porcelanas e loua de mesa, peas sanitrias e isolantes eltricos (McCuistion eWilson, 2006; Menezes et al. 2003; Motta et al. 1993).

A Inglaterra detentora de depsitos de argila plstica de classe mundial,sendo que a qualidade dos seus produtos permitiu ao Reino Unido assumir aliderana mundial na exportao de argilas plsticas por vrias dcadas. Asdenominadas ball clays inglesas das clssicas jazidas de Devon e Dorset sousadas no mundo inteiro como agentes plsticos ligantes, sobretudo naproduo de cermica sanitria.

O vigoroso crescimento mundial da indstria de revestimentos cermicosnas ltimas duas dcadas e, em especial, do porcelanato, provocou o aumento

acentuado da demanda por argilas plsticas, propiciando a entrada de novossuppliers no mercado internacional, como a Ucrnia, Alemanha e China,desbancando a Inglaterra da liderana7.

Muitos pases no distinguem as argilas plsticas das argilas comuns emsuas estatsticas minerais oficiais. Desta forma, as informaes aqui apresentadasso baseadas em artigos especializados (p.ex. McCuistion e Wilson, 2006; Mottaet al. 2007) e anlises setoriais, as quais tm como referncias estatsticas oconsumo de matrias-primas pelos diversos segmentos da indstria cermica..

Estima-se que em 2007 tenham sido consumidas por volta de 20 milhes detoneladas de argilas plsticas, distribudas entre placas cermicas (17 milhes t),sanitrios (1,1 milho t), porcelana e louas de mesa (1,2 milho t) e isoladoreseltricos (0,3 milho t). A regionalizao da produo liderada pela Europa(11 milhes t), seguida da sia e Oceania (6 milhes), Amrica do Sul (1,5milho t) e Amrica do Norte (EUA, 1,1 milho). Quanto aos principais pasesprodutores destacam-se a China (4 milhes), Ucrnia (3,5 milhes t), Alemanha(3 milhes), EUA (1,1 milho) e Inglaterra (1 milho).

No Brasil, a produo estimada em 2007 de 1 milho de toneladas deargilas plsticas, computando-se 900.000 t para revestimentos, sendo 700.000 tpara a confeco de 150 milhes de placas no-porcelanizadas e 200.000 para33 milhes de m2 de porcelanato, 70.000 t para 20 milhes de peas de

7Esse aumento da produo de argilas plsticas inclui variedades de matrias-primas menos nobres do que asclssicas ball clasyempregadas, mormente, na cermica de sanitrios. Isto se d em funo de que as argilasutilizadas na indstria de placas cermicas no requerem as mesmas caractersticas reolgicas exigidas para amanufatura de materiais sanitrios.


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Rochas e Minerais Industriais CETEM/2008, 2 Edio 773

materiais sanitrios, 10.000 t para isoladores, e 10.000 t para 200 milhes depeas de porcelana e loua de mesa (Motta, 2007).

Historicamente, as duas regies com depsitos clssicos brasileiroscorrespondem a So Simo (SP) e Oeiras (PI). Mais recentemente, com aumentoda demanda e a tendncia de regionalizao do parque cermica brasileiro,entraram em produo mais de duas dezenas de novas minas. Algumas dasprincipais jazidas e regies com ocorrncias de argilas plsticas no Brasil,individualizadas por tipo de uso, so relacionadas a seguir.

Parasanitriosdestacam-se as minas de So Simo-SP, Tijucas do Sul - PRe Ipojuca/Cabo e arredores - PE. Para isoladores eltricos so essenciais asargilas de Oeiras-PI e regio, com complementos de argilas locais. No caso do

setor de porcelana e louas de mesa, os plos industriais de So Paulo e sul deMinas so supridos principalmente pelas argilas de So Simo-SP, enquanto queo de Campo Largo-PR abastecido por argilas locais e do Rio Grande do Sul.Para a indstria de revestimentos o suprimento mais regionalizado, sendoproveniente de inmeras jazidas, como no Rio Grande do Sul, onde sominerados depsitos de alterao superficial em Pntano Grande e de argilasformacionais das bacias carbonosas da regio de Cerro do Roque (camadasargilosas associadas aos carves da Bacia do Paran); em Santa Catarina, solavrados pequenos depsitos quaternrios na plancie costeira, depsitos

formacionais e de alteritas na regio planltica no centro do Estado e depsitosde alteritas em Campo Alegre; no Paran, ocorrem depsitos sedimentaresquaternrios em Tijucas do Sul, Campo Largo e So Mateus do Sul; em SoPaulo, so lavrados vrios depsitos, destacando-se a regio nordeste do Estado(Mogi-Mirim, Mogi-Guau, Porto Ferreira e Tamba) e o Vale do Paraba; emMinas Gerais, entre outras localidades, ocorrem depsitos nas regies de Poosde Caldas, Guarda-Mr e Lavras; a Bahia apresenta grandes reservas, mas aindacom produo incipiente (Recncavo e sul do Estado); Pernambuco, Paraba eRio Grande do Norte destacam-se pelos depsitos quaternrios fluviais/costeiros

de pequeno a mdio porte.

Apesar do desenvolvimento de novas jazidas de argilas plsticas no Brasila partir da dcada de 1990, continua a persistir uma srie de dificuldades nosuprimento dessas matrias-primas, envolvendo, sobretudo, a escassez dedepsitos de argilas premium para sanitrios e a oscilao da qualidade dasdemais argilas comercializadas, cujo mercado produtor no conseguiu aindaatingir o padro tecnolgico e nvel de competitividade dos suppliersinternacionais. Essas carncias, j apontadas por diversos autores (Souza Santos,


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1992; Motta, et al. 1998; Menezes et al. 2003), vm se somar falta de pesquisageolgica sistemtica para a gerao de novos depsitos no Pas, fato que vemocorrendo em apenas alguns estados, como a Bahia.

2. MINERALOGIA EGEOLOGIA

Mineralogia

As argilas plsticas so constitudas por caulinita, quartzo, mica (illita),algumas vezes esmectita, clorita, podendo conter minerais contaminantes comoxidos de ferro, pirita, siderita, e titnio, gipsita e dolomita. Os dois principaisconstituintes mineralgicas das argilas plsticas so a caulinita e o quartzo.Existe uma diferena, do ponto de vista cristalogrfico e granulomtrico, entre a

caulinita da argila plstica e a caulinita do caulim. Enquanto esta moderadamente grossa e em geral bem ordenada, a caulinita na argila plsticaapresenta uma distribuio granulomtrica muito fina, sendopredominantemente desordenada no eixo b. Esta caracterstica aumenta aplasticidade das argilas (McCuistion e Wilson, 2006).

As argilas plsticas podem apresentar cor escura e esta atribuda presena de matria orgnica, em geral entre 1 e 2%. Esta pode estar na formade fragmentos de lignina, como cido hmico na forma de colide, oxidado

facilmente durante a queima da argila. O material carbonoso tem umainfluncia favorvel significativa na resistncia, a verde, das argilas plsticas. Omdulo de ruptura desta aumenta com o contedo de material carbonoso, noentanto a partir de certo limite poder prejudicar as propriedades dos corposcermicos (Wilson, 1996; Menezeset al. 2003.).

A presena da esmectita nas argilas plsticas contribui para aumentar asua plasticidade, a resistncia a verde e a retrao linear dos corpos cermicos.A presena da esmectita tambm aumenta a retrao linear aps a queima e, se

essa contm ferro, provoca um efeito deletrio na cor do corpo cermico aps aqueima. No entanto, o principal efeito da esmectita nas argilas plsticas naconformao dos corpos cermicos, onde essa afeta o comportamento dadefloculao da argila, aumentando a demanda por defloculante.

Segundo Souza Santos (1992), a plasticidade de uma argila atribuda : i)presena de matria orgnica sob a forma de sais hmicos, que agem como sefossem colides protetores das partculas de caulinita, resultando na formaode pelculas de gua adsorvida na superfcie das partculas, funcionando como


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agente lubrificante de forma a promover o deslizamento das partculas lamelaresda caulinita, umas sobre as outras; ii) presena da esmectita ou illita, emgranulometria fina, por estarem adsorvidas s partculas lamelares da caulinita,dificultam a formao de agregados do tipo face-aresta; iii) elevada proporo(80%) de partculas com granulometria abaixo de 2 m; iv) finura significativadas lminas hexagonais de caulinita das argilas plsticas.

Diferente do caulim, as argilas plsticas (ball clay) no comportamprocesso econmico de purificao aps sua extrao e, desta forma, osconsumidores devem aceit-las como tal, com todos os seus componentesmineralgicos presentes no sedimento. Esses principais constituintesmineralgicos so a caulinita desordenada, materiais micceos e quartzo.Alguns pesquisadores sugerem uma forma de medio do grau de cristalinidade

da caulinita, variando de zero (caulinita completamente desordenada) a 2, ondea caulinita apresenta-se com cristalinidade perfeita. O ferro e o magnsiosubstituindo o alumnio, na rede octaedral da caulinita, provocam umdesbalanceamento de cargas eltricas, que afetam outras propriedades da argila,como, por exemplo, a capacidade de troca catinica. As argilas plsticas deDevon (Inglaterra) contm uma quantidade significativa de materiais micceos.O quartzo contido nas argilas plsticas de granulometria mais fina e menosanguloso do que o encontrado na matriz do caulim, possivelmente por ter sidosubmetido a vrias etapas de transporte (Wilson, 1998).

Nas jazidas brasileiras, a caulinita amplamente predominante entre osargilominerais, quando no exclusiva. No entanto, alguns depsitos podem terparticipao varivel de outros argilominerais, sobretudo naqueles formados poralterao superficial intemprica de rochas in situ (alteritas). Por exemplo, asargilas plsticas sedimentares sensu strictu de So Simo so constitudaspredominantemente de caulinita, com participao muito pequena e ocasionalde esmectita, alm de outros minerais associados tais como quartzo e mica. Poroutro lado, as argilas plsticas de Oeiras-PI (formada por alterao intemprica

de sedimentos pelticos da Bacia do Parnaba) so constitudas de caulinita, econtam com presena mais significativa de illita e esmectita (Motta et al. 1993).

Geologia

Depsitos de Argila Plstica de Devon e Dorset

Segundo Wilson (1998), os depsitos comerciais de argila plstica naInglaterra esto confinados em trs bacias Tercirias no Sudoeste do Pas: bacias


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Bovey ao sul de Devon, de Petrockstow ao norte de Devon e de Wareham aosudeste de Dorset. Esses depsitos se formaram no Perodo Tercirio Inferior, emclima sub-tropical, onde as condies de muito calor e umidade resultaram numintenso manto de intemperismo sobre os granitos e ardsias do Carbonfero eDevoniano. Os feldspatos dos granitos se transformaram em caulinitamoderadamente ordenada. O processo de intemperismo converteu a clorita ealguma illita contidas nas ardsias, em caulinita desordenada. Bristow, citadopor Wilson (1998), demonstrou que as ardsiasintemperizadas do Carbonfero epreservadas sob as argilas plsticas, ao Norte de Devon, mostram uma gradaocompleta da ardsia fresca para uma mineralogia de argila plstica. Sedimentosderivados da espessa camada de intemperismo foram transportados atravs dosrios para os vales. As areias grossas e os cascalhos formaram os aluvies nosleitos dos rios e a argila, silte e vegetao foram depositados em lagos rasos. Asbacias tectnicas de Bovey e Petrockstow foram reas de fraqueza da crostaterrestre que permitiram a lenta acumulao das argilas plsticas, areias noconsolidadas e linhitos.

Depsitos de Argila Plstica de So Simo-SP

As argilas plsticas de So Simo-SP e de Oeiras-PI, por suas propriedadesfsicas e qumicas e seu uso consagrado na indstria cermica, so consideradasas argilas plsticas referncias no Brasil e por isto foram selecionadas

especialmente para compor este capitulo do livro Rochas e Minerais Industriais.Outros depsitos mais recentemente explotados tambm sero relacionados naapresentao das caractersticas tecnolgicas.

Os depsitos de argila de So Simo fazem parte dos sedimentosquaternrios que preenchem o fundo do Vale do Ribeiro Tamandu, nonoroeste do estado de S. Paulo, ocorrendo nos municpios de So Simo eCravinhos. (Motta et al., 1993).

Segundo ainda esses autores, as argilas encontram-se na forma de lentesou camadas com espessura de at 2 m, associadas a terraos arenosos de idadeneopleistocncia. Os constituintes mineralgicos so caulinita, illita, quartzo efeldspato. Apresenta uma distribuio granulomtrica com mais de 50% abaixode 2 m. Ao microscpio eletrnico de varredura foram observadas partculasde 1 a 3 m, em forma hexagonal, pouco empilhadas ou dispersas, bem comopartculas com bordas arredondadas.


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Depsitos de Argila Plstica de Oeiras e S. Jos do Piau

As argilas de Oeiras so conhecidas desde 1958, quando foram realizadosos primeiros estudos pela Minerao Geral do Nordeste, que detinha os direitosde lavra da jazida, localizada no distrito de Buriti do Rei. Esta jazida encontra-seexaurida, mas posteriormente foi descoberta pela ARMIL, a jazida Mocambinho,tambm no distrito de Buriti do Rei, com uma reserva de 417.648 t (SETDETUR,2005).

Segundo ainda a SETDETUR (2005), existem duas reas situadas nomunicpio de So Jos do Piau, onde foram descobertas duas jazidas de argilasplsticas, sendo uma na Fazenda Tabocas, com 1.477.434 t e a outra naFazenda Vermelho, com 556.876 t. Estas duas jazidas,. h cerca de 20 anos,

foram explotadas por uma empresa de Belm-PA, mas at o ano de 2005encontravam-se paralisadas.

Das duas minas de argilas plsticas, no distrito de Buriti do Rei, municpiode Oeiras, uma a Mina Casa Nova (Grupo Brennand) e a Mina Mucambinhoda ARMIL. Geograficamente esto distantes apenas 2 quilmetros uma da outrae geologicamente fazem parte dos sedimentos da Bacia do Parnaba, maisprecisamente da Formao Pimenteiras, uma seqncia de folhelhos, siltitos eargilitos, com intercalaes de arenito no topo (Motta et al, 1993; Luz et al.,

2007).

Em regra geral, os depsitos caulinticos esto concentrados, em largaescala, nas bacias sedimentares e nas zonas de intemperismo suprgeno.Segundo Motta et al. (1993), o posicionamento geomorfolgico dessesdepsitos, ocupando o topo de um morro aplainado e nivelado regionalmente,aliado ao seu perfil litolgico, sugere a ao de processos suprgenos nagerao do horizonte mineralizado com argila plstica, sendo portanto este, umguia para prospeco de novos depsitos.

A Mina de Casa Nova (Figura 1) caracterizada por um banco de argilitocom 6 m de espessura, de cores claras, finamente laminado. No topo, a camada truncada por um horizonte latertico com espessura de 2 m, ocorrendopercolao de solues superficiais ricas em xido de ferro, pelas fraturas,trazendo coloraes indesejveis para parte da argila.


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Figura 1 Mina de Casa Nova (Grupo Brenannd), distrito de Buriti do Rei pacote argiloso mostrando fratura e solues ferruginosas (Luz et al., 2007).

Outros Depsitos Brasileiros

Alm dos depsitos de So Simo e Oeiras, que se destacam,respectivamente, como fornecedores de matrias-primas essenciais para asindstrias de sanitrios e isoladores eltricos, outros depsitos brasileiros deimportncia encontram-se relacionados na Tabela 1.


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Tabela 1 Relao dos Principais Ocorrncias de Argilas Plsticas do Brasil.

UF Regio Usos Tipo Reserva Produo

PB Alhandra S, R, I Pa P-M P-MRN Macaba / Ares/ Goianinha Sic Pa P PPI Oeiras / S.Jos do Piau I Alt p S M-G* PPE Ipojuca/Cabo Sto. S, R Pa M P-MSE Itabaianinha Sic Pa P-M P

Recncavo Mucug R Alt p S M-G PBA

Litoral Sul R Alt p mS P-M PPoos de Caldas R Co-Pa P-M P-MLavras R Pa M PMGGuarda Mor S Co-Pa G P-MSo Simo S, L Pa P P-M

Mogi-Mirim R Pa P P-MMogi-Guau R Pa P P-MTamba R Pa P P-MPorto Ferreira R Alt S M-G P-MAgua R Pa P-M PAlto Tiet S, R, L Pa P-M P-M*Lagoinha R Pa P P

SP

Vale Paraba - Trememb R Pa P-M P-M*Tijucas do Sul S, R, L Pa M-G MCampo Largo R, L Pa P-M P-MPRSo Mateus do Sul R Pa M P-M

Campo Alegre R Alt p M-G* M-G*Planalto Lages R Alt p S M-G SicSCAlfredo Wagner R Alt p S M-G SicPntano Grande R Alt p ? M-G M-G*

RSCerro do Roque R Und-Clay P-M P-M

Abreviaturas e convenes informais nesta tabela:Usos:S- sanitrios; I - isoladores; L- louas e porcelanas de mesa; R- revestimentosTipo de depsito: Pa- plancie aluvionar; Co= coluvionar; Alt p- alterita de planalto (S=rochas pelticassedimentares; mS- rochas pelticas metassedimentares; - rocha vulcnica; y- anortosito;Und-Clay- underclay - argila sob camada de carvoReservas: P(pequena): at 500.000 t; M (mdia): de 500 mil a 5 milhes t; G(grande): > 5 Milhes tProduo: P(pequena): at 50.000 tpa; M(mdia): de 50 mil a 100 mil tpa; G(grande): 100 mil tpa.

* conjunto de minas.Sic sem informao complementarFonte: extrado de Motta (2007).


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3. LAVRA EPROCESSAMENTO

Lavra

De uma maneira geral, as argilas plsticas localizam-se em zonas baixas,sujeitas a inundao, e so explotadas pelo mtodo de lavra a cu aberto. Forado Brasil, em camadas sedimentares mais antigas, podem existir tambm lavrasubterrnea quando se deseja extrair argila em camadas mais profundas e dequalidade superior. Na lavra a cu aberto, inicialmente feito o decapeamentoda mina, usando tratores e o material de superfcie removido, pelas exignciasambientais, deve ser estocado em local adequado, para futura reabilitao darea lavrada.

Concluda a preparao da frente de lavra, na etapa seguinte tem-se odesmonte, normalmente usando retro-escavadeiras. Alguns depsitos de argilasplsticas possuem diferentes camadas de argilas e, por isso, a sua lavra deve serconduzida de forma seletiva e o material explotado ser estocado em reasseparadas, para blendagem posterior. Cada camada deve ser amostrada ecaracterizada, do ponto de vista tecnolgico, de forma a prover as informaesrequeridas para o processamento posterior (Wilson, 1998 e MacCuistion eWilson, 2006).

Tendo a situao fisiogrfica de baixios (plancies aluvionares, planciecosteira) como uma das caractersticas da maioria das minas de argilas plsticasbrasileiras, a atividade de minerao sazonal, intensificando-se nos perodosmais secos. Desta forma, h a necessidade de formao de estoque e,adequando este fato ao mercado, algumas minas realizam o estoque em umanica pilha, produzindo apenas um tipo de argila, com mistura de todas ascamadas do depsito. Outras minas formam lotes especficos para determinadosprodutos ou consumidores, atravs de lavra e estoque seletivo. Em alguns casos,a liberao dos lotes sob encomenda est vinculada aprovao dos mesmos

pelo consumidor, que realiza amostragem e encaminha para as suas fbricaspara a realizao de ensaios tecnolgicos especficos.

Em situao fisiogrfica de morro, distinta das reas baixas, ocorrempoucos, mas importantes depsitos, como o caso das jazidas do municpio deOeiras-PI. Na Mina de Mucambinho, no distrito de Buriti do Rei, o pacote mais espesso do que na Mina Casa Nova, entretanto mergulha fortemente sobuma capa de sedimentos, o que dificulta a extrao. A qualidade aparentemente a mesma nas duas minas (Luz et al., 2007).


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Segundo ainda esses autores, nessa mina, a lavra feita a cu aberto, embancada nica, por mtodos manuais e de forma intermitente, pois as duasminas estavam paralisadas por ocasio da visita (janeiro/2007). A argila extrada transportada in natura para o mercado, sendo feita uma lavra seletiva paradescarte do material mais grosseiro, identificando-se aqui uma carncia deestudos para desenvolver um processamento tecnolgico mais adequado, queevite o desperdcio desse material descartado.

Processamento

Segundo Wilson (1998), as argilas lavradas em Devon e Dorset, no sul daInglaterra, so submetidas, em geral, a um mesmo sistema de processamento. Asargilas so lavradas de acordo com as caractersticas qumicas e fsicas dos

produtos solicitados pelos clientes. A argila, depois de minerada, deve serenvelhecida nos ptios de estocagem, para adquirir as caractersticas necessrias sua defloculao. A oxidao e o ataque bacteriano, sobre a argila explotada,alteram e degradam a matria orgnica com o passar do tempo. Sabe-se tambmque o envelhecimento da argila, nos ptios de estocagem, tem um efeito muitogrande sobre os corpos cermicos, alm de auxiliar no processo natural desecagem, contribuindo para diminuir os custos de produo (MacCuistion eWilson, 2006).

As argilas lavradas so ento transportadas para uma central deprocessamento e depositadas, separadamente, em baias, aguardandoblendagem, que poder conter argilas de diferentes locais de produo. Cadaargila, antes de ser depositada nas baias, submetida a um processo defragmentao para posterior blendagem, em funo das caractersticas doproduto que se deseja obter, para colocao no mercado. A maioria das argilas comercializada aps fragmentao, embora existam facilidades nas unidadesprodutoras, para secagem, granulao, moagem e classificao, caso o clientesolicite. A forma mais comum de processamento moagem, onde a argila

inicialmente seca, desintegrada em p e algumas vezes submetida a umamicrosseparao. Finalmente, o produto acondicionado em sacos, paletizadose enrolados com plstico. Algumas vezes a argila processada na forma depolpa e submetida classificao em peneiras vibratrias, seguido deseparao eletromagntica. Por fim, o produto pode ser colocado para o cliente,na forma de polpa ou desaguado em secador por asperso (Spray Dryer).


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O controle de qualidade do processo de produo da maior importnciae se inicia com o planejamento da lavra, amostragem na cava da mina, antes,durante e aps a blendagem. As argilas so testadas visando determinar as suasdiversas caractersticas, tais como composio qumica, mdulo de ruptura,propriedades reolgicas e de queima.

No caso brasileiro, o processamento mais complexo efetuado naempresa Caulim, em Ipojuca-PE. Camadas de argilas so lavradas em frentes eminas distintas, seguindo para processo de mistura, desagregao em gua,peneiramento/ hidrociclonagem, espessamento, filtro-prensagem, extruso(formao de noddles), secagem, embalagem e expedio.

4. USO EFUNES DAARGILAPLSTICAA argila plstica desempenha um papel importante na formulao de uma

variedade de cermicas brancas, nas aplicaes industriais (Bougher, 1995,modificado) e na produo de:

(i) grs sanitrio;

(ii) porcelana, grs e loua de mesa e artstica;

(iii) placas cermicas (revestimento de parede e de piso);

(iv) fritas e engobes e

(v) porcelana eltrica.

No processo industrial, a argila plstica desempenha funesimprescindveis na etapa de conformao das peas, conferindo resistnciamecnica s peas a verde e a seco, reologia adequada nos processos deconformao a mido e plasticidade nos processos tornearia e prensagem.Adicionalmente fornece cor s peas queimadas, preferencialmente maisbrancas possvel, e contribui na formao da mullita no processamento trmico,o que propicia a elevada resistncia dos produtos cermicos. Caso tenhaelementos fundentes, contribui tambm para reduzir a temperatura desinterizao.

Trs so os principais processos de conformao: (a) colagem, (b) extrusoe (c) tornearia e prensagem. A colagem utilizada para a produo de sanitriose parte das porcelanas e louas de mesa. Corresponde a etapa do processocermico que consiste na retirada da gua, de forma lenta, de uma suspenso


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gua/slido densa (barbotina), com a formao de parede ou torta, no contatocom a superfcie filtrante, ou seja, vertendo-se a barbotina num molde de gesso,este absorve a gua da barbotina, por capilaridade, enquanto as partculasslidas se acumulam contra a superfcie do molde. Neste processo, a peaformada apresenta uma configurao externa, que reproduz a forma interna domolde (Motta et al., 1993). Segundo ainda esses autores, para que uma argilaplstica seja usada na colagem de peas cermicas, so requeridas propriedadestais como elevada capacidade de defloculao, cuja propriedade influenciadapelo arranjo da caulinita na suspenso coloidal (barbotina). Outro fatorrelevante ter uma distribuio granulomtrica que d permeabilidadeadequada e propicie a percolao da gua entre as partculas de argila noprocesso de formao da parede da pea. Para tanto, no desejvel que acurva de distribuio granulomtrica tenha comportamento normal e amplo,para no favorecer a intensificao do empacotamento das partculas,diminuindo a permeabilidade e dificultando a formao de parede no molde.

A extruso realizada com a massa cermica (mistura de argilas, caulim,quartzo, feldpato e outros componentes minerais) em estgio de umidadeintermedirio, para a conformao direta das peas ou para prepar-la para umsegundo estgio de conformao, como tornearia e prensagem, muito utilizadasem cermica branca. A principal propriedade requerida na extruso aplasticidade da massa, propriedade aportada pelas argilas plsticas. Algumas

massas extrudadas, geralmente no formato de cilindros, aps um sazonamentode alguns dias em ambiente mido (recomendvel), seguem para corte eprensagem via plstica (p.ex. pratos), prensagem e tornearia via plstica (p. ex.tijelas, canecas, etc.). Outras linhas de produo optam por secagem doscilindros e tornearia a seco (p.ex. grandes peas de isoladores eltricos).A produo dessas peas requer grande plasticidade das argilas para a extrusoe moldagem plstica, e grande resistncia mecnica para a tornearia a seco.Pequenos contedos de esmectita podem ser empregados para incrementar aresistncia mecnica.

Outra forma de conformao de peas atravs da prensagem a seco damassa. Essa tcnica pode ser feita atravs de prensa uniaxial para peas deformas planas e regulares (p. ex. placas cermicas) ou prensas isostticas (p. ex.alguns isoladores, bolas para moinhos). As argilas para essas peas, alm da corde queima desejada, geralmente branca, devem aportar plasticidade paraexercer a funo de ligao e dar resistncia mecnica. Nesse tipo deconformao desejvel uma distribuio granulomtrica ampla, compartculas de todos os tamanhos, para favorecer o empacotamento.


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5. ESPECIFICAES

Devido s variaes dos processos de produo (preparao,

conformao e queima), das formulaes de massas entre os diferentes produtose indstrias, bem como das diferenas composicionais das argilas (variaesentre depsitos e entre camadas do mesmo depsito), no existemespecificaes rgidas ou procedimentos padres que caracterizem uma argilaplstica para os seus diversos usos em cermica branca. Desta forma, asindstrias geralmente efetuam os seus prprios ensaios experimentais nas argilasindividualmente e as testam em suas formulaes. Contudo, alguns parmetrosbsicos, como composio qumica e mineralgica, caractersticas fsicas eensaios cermicos preliminares so utilizados como referncia para orientar osprovveis usos.

A composio qumica revela a constituio, em xidos, dos principaiselementos, permitindo analisar alguns parmetros de desempenho tecnolgico.Destacam-se os seguintes componentes:

Alumina (Al2O3)- o contedo de alumina revela a quantidade de argilomineralpresente, ou seja, quanto mais alumina, maior a quantidade de caulinita eoutros argilominerais. Por exemplo, no caso da Ucrnia, as argilas plsticas socomercializadas de acordo com o contedo de alumina: alta, mdia e baixa

alumina.

xido de ferro - considerado o principal elemento cromforo (junto com otitnio), a sua presena no desejvel, sobretudo em teores acima de 1% (empeso). Quando testada isoladamente, observa-se que a partir de valores dexido de Fe ao redor de 4% acentuam-se as tonalidades avermelhadas,prejudicando os produtos de cor clara. A presena do ferro maiscomprometedora em minerais como a limonita e a siderita do que quandoocorre na estrutura cristalina dos argilominerais, substituindo o alumnio.

xido de potssio (K2O) - tratando-se de xido fundente, importante apresena desse elemento para tornar a massa menos refratria. O ideal que opotssio esteja associado aos argilominerais, caso da illita.

Slica - maior componente qumico das argilas, pois est presente em todosargilominerais, no quartzo, feldspato, etc. A sua presena em excesso revela acontaminao de quartzo, uma impureza que deve ser controlada e equilibradacom o quartzo presente em outras matrias-primas, quando na preparao dasmassas.


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Quanto mineralogia, o principal argilomineral das argilas plsticas dogrupo da caulinita, mas pode conter quantidades apreciveis de argilomineraisdos grupos da illita e esmectita, e de gibbsita. A mineralogia determinada peladifratometria de raios X e secundariamente por microscopia, que associada composio qumica, pode ter as suas fases quantificadas, ao menosaproximadamente. De modo geral, as argilas caulinticas isoladamente, sedesestruturadas e com um pouco de matria orgnica (por ex. argilas de vrzeaspuras), apresentam elevada plasticidade, bem como algumas impurezas que atorna pouco fundentes. medida que as argilas tenham mais illita, incrementa-se a sua fundncia (desejvel), mas pode aumentar o seu contedo de ferro (nodesejvel). A presena de esmectita aumenta a plasticidade (desejvel), mas oseu excesso pode aportar problemas de secagem, alta retrao e problemasreolgicos de defloculao (no desejvel). A presena de gibbsita em excesso(mais comum nas argilas plsticas refratrias) tambm pode causar retrao altae problemas reolgicos, dificultando a defloculao das barbotinas. A presenade minerais no argilosos e micas pode ser suportado em pequenas quantidadespara alguns usos, mas no so muito desejveis.

No aspecto granulomtrico, as argilas plsticas internacionais, como asclssicas inglesas, as americanas, francesas, alems e ucranianas revelam umaalta quantidade (acima de 70%) de partculas abaixo de 2 m, enquanto que asargilas nacionais so consideravelmente mais grossas (Motta, 2007). O

desempenho plstico, reolgico e o empacotamento do corpo cermico estointimamente relacionados distribuio do tamanho das partculas. Os aspectosfsicos, qumicos e mineralgicos determinam a base do desempenhotecnolgico, mas podem ser parcialmente modificados na ocasio deprocessamento e da preparao da massa. Dentre os diversos setores usurios, ode grs sanitrio o mais complexo e o mais exigente quanto s caractersticasdessa matria-prima, sobretudo devido moldagem por colagem em gesso (ouem moldes orgnicos).

Como referncias, algumas propriedades indicativas das argilas plsticasso apresentadas por MacCuistion e Wilson (2006):

(i) umidade entre 18 e 22%;

(ii) cor branca, vrias tonalidades de cinza e marron, preta, rosa ebronzeada e a gradao para todas as tonalidades;

(iii) distribuio granulometria entre 15%


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(iv) rea de superfcie especfica entre 8 m2/g e 40 m2/g;

(v) carbono de 0,1 a 3%;

(vi) enxofre contido


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Constata-se a predominncia de jazidas associadas a depsitossedimentares quaternrios aluvionares (Qa), seguidos de depsitos de alteraointemprica de rochas (alteritas - Alt), relacionados a litotipos sedimentares(folhelhos, argilitos) metamrficos (filitos) e gneos (rochas vulcnicas,anortositos). Em geral, as argilas quaternrias so plsticas e refratrias (p.ex. SoSimo), sendo que as alteritas apresentam caractersticas mais variveis, adepender do grau de alterao e da mineralogia remanescente. Por exemplo,enquanto os depsitos de Oeiras so bastante plsticos, os do RecncavoBaiano so menos plsticos e mais refratrios. Na Tabela 3 mostrado, emmaior detalhe, os caractersticos cermicos das argilas de So Simo e Oeiras.

Tabela 3 Caractersticas fsico-qumicas e cermicas das argilas de Oeiras(PI) e So Simo (SP).

Parmetros Analisados Oeiras (PI) So Simo (SP)

1100C

Limite de Plasticidade (%)Umidade de Prensagem (%)Variao Linear aps secagem (%)Tenso Ruptura Flexo (kgf/cm2)Cor

31,410,3-0,249cinza

32,99,7-0,832cinza escuro

1150oC

Perda ao Fogo (%)Contrao Linear (%)Tenso Ruptura Flexo (kgf/cm2)Absoro de gua (%)Porosidade Aparente (%)

Massa Especfica Aparente (kg/m

3

)Cor

0,011,33270,41,0

2495creme escuro

15,29,615919,434,6

1787branca

1250oC

Perda ao Fogo (%)Contrao Linear (%)Tenso Ruptura Flexo (kgf/cm2)Absoro de gua (%)Porosidade Aparente (%)Massa Especfica Aparente (kg/m3)Cor

8,511,03340,00,02493cinza

15,314,92436,914,32255branca

Argilominerais* K.E.I K (I)

AnliseQumica

Perda ao FogoSiO2

Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgONa2OK2OTotal

15,3743,76

29,192,781,020,363,980,144,11100,71

16,5745,26

33,481,501,340,230,430,040,669,51

Uso Principal** Extruso e tornearia ColagemNota: Argilominerais: K=Caulinita; I=Illita; E=Esmectita.Fonte: modificado de Motta et al., 1993.


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Existem propriedades que so extremamente importantes para apontar osusos potenciais das argilas plsticas tais como colagem, alvura aps a queima,mdulo de ruptura, plasticidade etc. (Tabela 4).

Tabela 4 Caractersticas e usos dos principais tipos de argila plstica.Tipo de argila PrincipaisPropriedades

Uso

Elevada colagem (hycast) Boa fluidez Loua sanitria

Elevada alvura (hywhite) Elevada alvura Porcelana e loua de mesa

Elevado mdulo de ruptura a seco(hymod)

Elevada resistncia Placas cermicas, porcelana eltrica,etc., processadas por prensagem,tornearia (e extruso)

Elevada plasticidade (hyplast) Boa plasticidade porcelana eltrica e peasprocessadas por extruso emoldagem plstica

Nas Tabelas 5 e 6 so apresentadas especificaes de vrios tipos deargilas plsticas de Devon e Dorset, para comparao com as argilas plsticasbrasileiras, identificando seu uso potencial.

Tabela 5 Propriedades das argilas plsticas da ECC/Imerys de Devon.

PROPRIEDADES HYPLAS 64 HYPLAS 71HYWITESUPERB

HYWITEALUM

HYCASTRAPIDE

HYROCMR

HYPUREVECTOR

SiO2 63 69 50 45 55 58 49AI2O3 24 20 31 32 29 28 32Fe2O3 1,0 0,9 1,1 1,4 1,1 1,0 1,3

TiO2 1,6 1,7 0,9 0,7 1,1 1,3 1,0CaO 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3MgO 0,4 0,4 0,3 0,2 0,3 0,2 0,5K2O 2,1 1,9 1,8 0,9 1,6 2,0 2,2Na2O 0,4 0,4 0,2 0,1 0,2 0,3 0,3P.F. 6,8 5,4 14,0 20,0 12,0 9,0 12,5

Anlise Qumica

C 0,2 0,1 2,5 6,0 2,0 2,0 2,2>125um 0,4 1,0 1,5 4,0 2,0 0,6 0>53um 3,0 6,0 2,5 6,0 3,0 1,8 1


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Tabela 6 Propriedades das argilas plsticas da ECC/Imerys de Dorset.

PROPRIEDADES HYMODEXCELSIOR

HYMODPRIMA

HYMODKC

HYMODHSM

HYMODSM

HYMOD ATHYCASTMEGA

SiO2 49 54 54 63 74 54 55

AI2O3 35 30 30 24 17 29 29Fe2O3 1,6 1,4 1,4 1,2 0,9 2,3 1,2

TiO2 1,3 1,3 1,2 1,3 1,5 1,2 1,1CaO 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,3 0,2

MgO 0,3 0,4 0,5 0,4 0,3 0,4 0,3K2O 1,2 3,1 3,3 2,6 1,7 3,1 1,8Na2O 0,2 0,5 0,4 0,3 0,3 0,5 0,2

P.F. 12,0 8,8 8,7 6,8 4,7 8,5 11,7

Anlise Qumica

C 0,3 0,3 0,3 0,2 0,1 0,2 1,9>125um 0,3 0,1 0,1 0,2 0,3 0,2 2

>53um 0,6 0,3 0,4 2,7 5,5 0,6 3


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REFERNCIASBIBLIOGRFICAS

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