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MATÉRIAS PRIMAS NATURAIS

História da cerâmica

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. 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. 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. 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.

Bauxito


Bauxito 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. 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 .

 

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.

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.


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.

 

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 freqüentemente 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.


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. 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.

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. 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.

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.


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.

 

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 . 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. es empresas brasileiras. Nessa região as empresas produzem com tecnologia via úmida e competem por design e marca, em faixas de preços mais altas.
Em São Paulo, a produção está distribuída em dois pólos: Mogi Guaçú e Santa Gertrudes. A região metropolitana de São Paulo conta com algumas empresas, mas não se configura um pólo. As empresas da capital e Mogi Guaçú produzem com tecnologia via úmida, enquanto em Santa Gertrudes a tecnologia utilizada pela maioria das empresas é via seca.
O nordeste brasileiro pode se tornar um pólo em futuro próximo, devido às condições favoráveis de existência de matéria prima, energia viável e um mercado consumidor em desenvolvimento, além de boa localização geográfica para exportação.
O equipamento determinante da escala de produção é o forno de cozimento das peças. Para se ter uma idéia o comprimento, estes fornos podem atingir mais de 150 metros. Na década de 90 houve evolução na escala desses equipamentos, tendo sua capacidade ampliada de, aproximadamente, 80 mil m2/mês para 500 mil m2/mês ou mais, o que resultou em grandes aumentos na produtividade e no crescimento observado nesta indústria.
O Brasil é hoje, um dos grandes “players” mundiais do revestimento cerâmico. O país é o segundo maior consumidor mundial de revestimentos cerâmicos, quarto maior produtor e exportador e segundo maior exportador para o mercado norte-americano, que é o maior importador do mundo.
A cada dia a qualidade e variedade desse material aumentam. Na mesma medida cresce a utilização da cerâmica no Brasil para revestir pisos e paredes de todos os espaços internos da casa assim como espaços externos. Exemplo disso são as fachadas dos edifícios que não se intimidam em apresentar-se revestidas por cerâmicas de tipos e formatos variados.
Os revestimentos cerâmicos, além das vantagens e da durabilidade provada através dos séculos, possuem as qualidades que uma avançada tecnologia lhes confere. Eles se mostram apropriados para pequenos detalhes, ambientes interiores ou para grandes escalas ao ar livre. São oferecidos de maneira a satisfazer os mais variados gostos, como padronagens e texturas diversas.

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