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Matérias-Primas Naturais
Agalmatolito
Na literatura não foi encontrada uma definição clara para agalmatolito,
inclusive para alguns autores é sinônimo de pirofilita. Segundo citação no
livro Tecnologia de Argilas de Pérsio de Souza Santos existem diferentes
tipos de agalmatolitos, com grandes variações na composição química e
mineralógica, onde a pirofilita pode estar ausente ou constituir o
componente principal (60% do material). No geral são rochas moles e de
granulometria fina, ricas em alumínio.
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Agalmatolitos |
Os agalmatolitos contendo pirofilita, diásporo e cianita caracterizam os
tipos mais refratários e os contendo sericita ou mica moscovita finamente
dividida, os de menor ponto de fusão.
Aplicações: Fabricação de fritas, esmaltes (vidrados), tintas serigráficas e
na composição de algumas massas.
Andalusita - Cianita - Silimanita
Estes três silicatos de alumínio têm a mesma fórmula química Al2O3.SiO2,
correspondendo a um teor teórico em óxido de alumínio de 62,7% e em sílica
de 37,3%. Os três minerais diferem pela estrutura cristalina e pelo
comportamento térmico.
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Andalusita |
Na prática comercial há uma grande confusão quanto a terminologia desses
minerais, sendo que muitos países adotam erroneamente o termo silimanita ou
cianita para designar indistintamente os três minerais.
Aplicações: Fabricação de refratários aluminosos e também para a produção de
alguns tipos de porcelana.
Argila
Argila é um material natural, de textura terrosa, de granulação fina,
constituída essencialmente de argilominerais, podendo conter outros minerais
que não são argilominerais (quartzo, mica, pirita, hematita, etc), matéria
orgânica e outras impurezas. Os argilominerais são os minerais
característicos das argilas; quimicamente são silicatos de alumínio ou
magnésio hidratados, contendo em certos tipos outros elementos como ferro,
potássio, lítio e outros.
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Argila
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Graças aos argilominerais, as argilas na presença de água desenvolvem uma
série de propriedades tais como: plasticidade, resistência mecânica a úmido,
retração linear de secagem, compactação, tixotropia e viscosidade de
suspensões aquosas que explicam sua grande variedade de aplicações
tecnológicas. Os principais grupos de argilominerais são caulinita, ilita e
esmectitas ou montmorilonita.
O que diferencia estes argilominerais é basicamente o tipo de estrutura e as
substituições que podem ocorrer, dentro da estrutura, do alumínio por
magnésio ou ferro, e do silício por alumínio ou ferro, principalmente, e
conseqüente neutralização das cargas residuais geradas pelas diferenças de
cargas elétricas dos íons por alguns cátions. Dessa forma, na caulinita
praticamente não ocorre substituição, na ilita ocorre substituição e o
cátion neutralizante é o potássio; na montmorilonita também ocorrem
substituições e os cátions neutralizantes podem ser sódio, cálcio, potássio
e outros. Isto implica em diferenças nas características de interesse para
as diversas aplicações tecnológicas.
Como exemplo, argilas constituídas essencialmente pelo argilomineral
caulinita são as mais refratárias, pois são constituídas essencialmente de
sílica(SiO2) e alumina (Al2O3), enquanto que os outros, devido à presença de
potássio, ferro e outros elementos, têm a refratariedade sensivelmente
reduzida. A presença de outros minerais, muitas vezes considerados como
impurezas, pode afetar substancialmente as características de uma argila
para uma dada aplicação; daí a razão, para muitas aplicações, de se eliminar
por processos físicos os minerais indesejáveis. Processo este chamado de
beneficiamento.
Em função principalmente das possibilidades de emprego tecnológico, que são
influenciadas pela gênese e pela composição mineralógica do material, em
muitos casos as argilas recebem designações como: caulins, bentonitas,
argilas refratárias, flint-clays e ball clays.
Aplicações: As argilas apresentam uma enorme gama de aplicações, tanto na
área de cerâmica como em outras áreas tecnológicas. Pode-se dizer que em
quase todos os segmentos de cerâmica tradicional a argila constitui total ou
parcialmente a composição das massas.
De um modo geral, as argilas que são mais adequadas à fabricação dos
produtos de cerâmica vermelha apresentam em sua constituição os
argilominerais ilita, de camadas mistas ilita-montmorilonita e
clorita-montmorilonita, além de caulinita, pequenos teores de montmorilonita
e compostos de ferro. As argilas para materiais refratários são
essencialmente cauliníticas, devendo apresentar baixos teores de compostos
alcalinos, alcalinos-terrosos e de ferro; podendo conter ainda em alguns
tipos a gibbsita (Al2O3.3H2O).
As argilas para cerâmica branca são semelhantes às empregadas na indústria
de refratários; sendo que para algumas aplicações a maior restrição é a
presença de ferro e para outras, dependendo do tipo de massa, além do ferro
a gibbsita. No caso de materiais de revestimento são empregadas argilas
semelhantes àquelas utilizadas para a produção de cerâmica vermelha ou as
empregadas para cerâmica branca e materiais refratários.
Descobriu-se uma utilidade também na saúde humana, observando os animais
comendo argila, soube-se então que ela obsorve nutrientes químicos venenosos
tanto dos animais como seres humanos, é recomendado que só consuma argila
compradas em casas especializadas, sempre receitada por profissionais da
área.
Bauxita
Bauxita é um material heterogêneo composto principalmente de minerais de
hidróxido de alumínio, gibbsita (Al2O3.3H2O), diásproro (Al2O3.H2O) e
boemita (Al2O3.H2O). As impurezas mais comuns presentes nos depósitos de
bauxitos são óxidos de ferro, silicatos de alumínio (argila e outros) e
titânia.
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Bauxita |
A composição dos bauxitos é variável, assim por exemplo os bauxitos europeus
são constituídos predominantemente de diásporo e boemita com teores elevados
de ferro, enquanto que os da América do Sul são compostos principalmente de
gibbsita e teores mais baixos de óxidos de ferro.
Aplicações: O bauxito é uma importante matéria-prima para obtenção de
alumina (óxido de alumínio), que é indispensável para a produção de alumínio
metálico, alguns compostos químicos, grãos abrasivos, materiais refratários
e outros produtos cerâmicos.
Abaixo são dados exemplos de produtos obtidos de composições constituídas,
total ou parcialmente, de bauxito:
hidróxido de alumínio, alumina calcinada e sulfato de alumínio,
cimento aluminoso, grãos eletrofundidos marrons destinados a indústria de
abrasivos (lixas, rebolos, etc) e de materiais refratários, mulita sintética
escura materiais refratários. Neste caso os bauxitos devem ter baixos teores
de ferro e sílica e são utilizados após calcinação na faixa de 1450 ºC a
1800 ºC.
Calcita
A calcita é um carbonato de cálcio (CaCO3), correspondendo a um teor teórico
de 54,5% de CaO e 45,5% de CO2 .
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Calcita |
Aplicações
em massas calcárias em teores de até 30%. Apesar de proporcionar corpos de
elevada porosidade e portanto baixa resistência mecânica, tem a vantagem de
apresentar corpos de baixa contração linear na queima, o que é conveniente
para muitas aplicações;
em pequenas quantidades (até 3%), como fundente auxiliar e para minimizar o
problema de trincas; em massas para produção de corpos vítreos e
semivítreos;
na composição de fritas e esmaltes (vidrados);
na fabricação de cimento aluminoso.
Dolomita
É o carbonato duplo de cálcio e magnésio, (CaCO3.MgCO3), correspondendo a um
teor teórico de cerca de 54,5% de carbonato de cálcio e 45,5% de carbonato
de magnésio.
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Dolomita
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Aplicações:
em massas calcárias em teores de até 30%, tendo comportamento semelhante ao
da calcita;
na fabricação de materiais refratários, isolada ou em mistura com a
magnésia;
na composição de fritas e esmaltes (vidrados)
Filitos Cerâmicos
O ceramista brasileiro dá o nome de filito cerâmico a uma rocha metamórfica,
estratificada ou laminada, composta de uma mistura de caulinita, mica
moscovita finamente divida ou sericita e quartzo em proporções variáveis;
apresentam os filitos cores claras no estado natural, com um teor de óxido
de potássio geralmente da ordem de 3 a 5%.
Aplicações: Em massa de grês sanitário como substitutos parciais da fração
argilosa e do feldspato, além de serem empregados em várias proporções para
aumentar a velocidade de sinterização de massas cerâmicas de faiança para
louça de mesa, placas cerâmicas e alguns tipos de refratários.
Grafita
A Grafita é formada de carbono cristalizado e apresenta-se sob a forma de
palhetas brilhantes (grafita lamelar) ou em partículas sem brilho,
denominada de grafita amorfa. A grafita encontra-se, normalmente, associada
a impurezas, tais como quartzo, feldspato e mica ou dos seus produtos de
alteração. Para sua utilização industrial é necessário concentrar o minério,
classificá-lo e, para algumas aplicações, melhorar a pureza do concentrado.
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Grafita
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Aplicações: Em cerâmica é utilizada principalmente no segmento de
refratários para confecção de cadinhos, válvulas, tampões e em teores
menores na confecção de inúmeros produtos, entre eles, magnésia-carbono e
alumina-carbeto de silício-carbono.
Magnesita
A magnesita é o carbonato de magnésio (MgCO3), cuja composição química
teórica é 47,7% de MgO e 52,3% de CO2.
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Magnesita
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Aplicações: Na fabricação de materiais refratários, após ser submetida à
calcinação em elevadas temperaturas ou à eletrofusão, quando se obtém o
sinter ou grãos eletrofundidos de magnésia (MgO). A partir deles são obtidos
inúmeros produtos como: magnesianos, magnesianos-cromíticos,
cromíticos-magnesianos, magnésia-carbono, espinélio, entre outros e diversos
tipos de massas.
Materiais Fundentes
Fundentes são materiais com elevado teor de álcalis (K2O e Na2O) que, quando
presentes em uma composição cerâmica, reduzem a temperatura de queima e a
porosidade do produto. Estas duas condições são importantes para produtos
como os de cerâmica vermelha, cerâmica branca e materiais de revestimento
(placas cerâmicas), uma vez que além de baixar o custo, reduzem a absorção
de água e aumentam a resistência mecânica.
No caso de produtos de cerâmica vermelha, fabricados somente a partir de
argilas que queimam com cores avermelhadas, não há necessidade de se
adicionar materiais fundentes, uma vez que as argilas empregadas contêm
álcalis. Por outro lado, no caso de cerâmica branca e de muitos produtos de
revestimento (placas cerâmicas) que, por serem produtos mais elaborados que
devem apresentar características determinadas, na composição da massa, junto
às várias matérias-primas utilizadas, em geral refratárias, adicionam-se
materiais fundentes.
No Brasil o feldspato e o filito, descritos anteriormente, são os fundentes
mais tradicionais; no entanto o ceramista está sempre em busca de novos
materiais e mais recentemente tem sido empregados outros materiais como
fonolito e alguns tipos de rochas potássicas. Estas matérias-primas têm uma
ação fundente mais enérgica que o feldspato e que o filito, em razão do
menor teor de sílica e elevado teor de álcalis. A sericita existente no
Paraná, muitas vezes comercializada como filito, também está sendo utilizada
para este fim, pelo seu elevado teor de potássio. Ressalta-se que a
possibilidade de utilização dessas matérias-primas depende do tipo de
produto a ser fabricado.
Pirofilita
É frequentemente confundida com o talco (silicato de magnésio hidratado)
devido à marcante semelhança de suas propriedades físicas. É um silicato de
alumínio hidratado, cuja fórmula é Al2O3.4SiO2.H2O, correspondendo a 28,3%
de Al2O3 , 66,7% de SiO2 e a 5,0% de H2O.
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Pirofilita |
Aplicações: Em massas de azulejos e em algumas massas de louça de mesa, mas
devido a sua baixa plasticidade não pode entrar em quantidades maiores que
40% em massas plásticas. Entra também na composição de massas de isoladores
elétricos e de alguns tipos de refratários.
Quartzo
O quartzo é uma das formas cristalinas da sílica (SiO2), sendo as outras
duas a cristobalita e a tridimita. Ele cristaliza no sistema hexagonal,
apresenta densidade 2,65g/cm 3, dureza 7 e ponto de fusão da ordem de 1.720
ºC.
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Quartzo |
O quartzo é estável abaixo de 870 ºC, apresentando-se em variedades
cristalinas como quartzo hialino, ametista, quartzo leitoso, esfumaçado,
etc. São variedades criptocristalinas a calcedônia, o sílex, a ágata, o
jaspe, etc. Depósitos clásticos, como: cascalhos, seixos, arenitos e
quartzitos, são formados principalmente de quartzo. Encontra-se também
fragmentado em pequenas partículas formando grandes concentrações naturais
(areias) resultante de alteração das rochas.
A calcedônia é uma variedade criptocristalina de quartzo, de cristais
fibrosos arrumados em faixas paralelas ou radiais. Na ágata (variedade de
calcedônia) percebe-se claramente as faixas dos finos agregados cristalinos.
A calcedônia, na sua variedade sílex, que apresenta grande dureza, é
encontrada como concreções em calcários ou nos produtos de sua alteração.
Areia é o produto da deposição dos resíduos de desagregação, apresentando
partículas de dimensões de 2 a 0,06mm, sendo composto principalmente por
grãos de quartzo.
Arenito é a rocha formada pela compactação de sedimentos arenosos e
quartzito é a rocha de composição semelhante, que sofreu metaformismo, tendo
sido os grãos originais ligados por material cristalino, resultando em rocha
mais compacta que o arenito.
A cristobalita e a tridimita são raras na natureza, no entanto podem ser
obtidas pelo tratamento térmico do quartzo, em temperaturas elevadas e sob
condições especiais. Além disto, nas composições de produtos de cerâmica
tradicional, fabricados a partir de matérias-primas que contenham sílica na
forma livre ou combinada, podem acusar a presença principalmente de
cristobalita, desde que a sílica livre liberada, por exemplo, do silicato de
alumínio da argila ou o quartzo presente, não reajam, durante a queima, com
outros componentes ou não se incorporem a fase vítrea.
A formação de
tridimita é mais difícil, ocorrendo praticamente somente na fabricação de
refratários de sílica, em razão do longo ciclo de queima e de
mineralizadores. Neste caso há formação tanto de tridimita como de
cristobalita.
Aplicações:
em massas de cerâmica branca e de materiais de revestimento, sendo um dos
componentes fundamentais para controle da dilatação e para ajuste da
viscosidade da fase líquida formada durante a queima, além de facilitar a
secagem e a liberação dos gases durante a queima,
na fabricação de isolantes térmicos
em composições de vidro e esmaltes (vidrados)
na fabricação de materiais refratários.
Talco
Talco é um silicato de magnésio hidratado cuja fórmula é 3MgO.4SiO2.H2O,
correspondendo a 31,8% de MgO, 63,5% de SiO2 e 4,7% de H2O.
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Talco |
Aplicações:
Como constituinte principal (60% a 90%) em massas para a fabricação de
isoladores elétricos de alta freqüência. Este tipo de corpo é conhecido como
esteatita.
Na composição de massas cordieríticas, que tem como característica principal
o baixo coeficiente de dilatação térmica.
Em quantidades de até 15%, em massas de corpos porosos para melhorar a
resistência mecânica e reduzir as trincas devido a absorção de umidade.
Como fundente, substituindo parcialmente o feldspato em massas para a
fabricação de corpos semivítreos e vítreos.
Na composição de esmaltes (vidrados).
Wollastonita
É um silicato de cálcio fibroso, cuja fórmula é SiO2.CaO, correspondendo a
51,7% de SiO 2 e 48,3% de CaO.
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Wollastonita |
Aplicações: Empregada principalmente na área de materiais de
revestimentos, sendo uma matéria-prima particularmente interessante para
obtenção de produtos por monoqueima, pois contribui para a melhoria da
resistência mecânica do suporte, para a diminuição da contração de queima e
também para a redução do ciclo de queima.
A wollastonita comporta-se no material cru como inerte, na queima (980 ºC a
1050 ºC) como fundente, enquanto que no resfriamento não apresenta os
inconvenientes do quartzo, isto é, as sensíveis reduções volumétricas,
devido as transformações do mesmo.
Outras características interessantes de corpos cerâmicos obtidos a partir de
massas a base de wollastonita são: a baixa dilatação térmica, brilho,
superfície lisa e mínima tendência a expansão.
A wollastonita é também utilizada na formulação de esmaltes (vidrados) em
teores de 5% a 20%, melhorando o intervalo de fusão e o brilho.
Zirconita
A zirconita, também denominada de zircão, é um silicato de zircônio
(ZrO2.SiO2), correspondendo a um teor teórico de 67% de ZrO2 e 33% SiO2 .
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Zirconita |
A zirconita em geral ocorre
associada a outros minerais pesados, tais como: rutilo, ilmenita, monazita e
outros; portanto sendo necessária a sua concentração e purificação para
emprego em cerâmica. A zirconita quando submetida a temperaturas elevadas,
na faixa de 1500 ºC a 1600 ºC, se decompõe em óxido de zircônio e sílica.
Aplicações: Fabricação de materiais refratários e esmaltes (vidrados). Além
disso, ela é a principal fonte para obtenção do óxido de zircônio.
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