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2 MATÉRIAS-PRIMAS 2.1 Classificação. 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 2 Classificação Naturais: obtidos através de operações físicas Argila, feldspato... Sintéticas:

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1 2 MATÉRIAS-PRIMAS 2.1 Classificação

2 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 2 Classificação Naturais: obtidos através de operações físicas Argila, feldspato... Sintéticas: obtidos através de processos químicos, a partir de Matérias-primas naturais (magnesita, calcita...) Outras matérias-primas sintéticas (alumina, zircônia...) [Ring, 1996:27]

3 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 3 Tipos de matérias-primas [Reed, 1995:36]

4 2 MATÉRIAS-PRIMAS 2.2 Matérias-primas naturais

5 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 5 Argilas e argilominerais Argila: matéria-prima natural constituída principalmente de argilominerais, tendo outros minerais como impurezas Argilominerais: aluminossilicatos hidratados que podem ser dispersos em partículas finas e desenvolvem plasticidade quando misturados com água Exemplos: caulinita, halloysita, pirofilita, montmorillonita, mica, ilita [Ring, 1996:27]

6 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 6 Silicatos Silicatos: materiais compostos primariamente de silício e oxigênio Silicatos simples, fórmula unitária SiO 4 -4, p. ex. forsterita (Mg 2 SiO 4 ) Silicatos em camada, fórmula unitária (Si 2 O 5 ) 2-, p. ex. argilominerais [Callister, 1997:383]

7 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 7 Argilominerais e outros silicatos [Reed, 1995:38] MineralFórmula química (estrutural ou em óxidos) CaulinitaAl 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4 ou Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O HalloysitaAl 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4 ·2H 2 O ou Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·4H 2 O PirofilitaAl 2 (Si 2 O 5 ) 2 (OH) 2 ou Al 2 O 3 ·4SiO 2 ·H 2 O Montmorillonita(Al 1,67 Na 0,33 Mg 0,33 )(Si 2 O 5 ) 2 (OH) 2 ou 5/6Al 2 O 3 ·1/6Na 2 O·1/3MgO·4SiO 2 ·H 2 O Mica moscovitaAl 2 K(Si 1.5 Al 0.5 ) 2 (OH) 2 ou 3/2Al 2 O 3 ·K 2 O·3SiO 2 ·H 2 O TalcoMg 3 (Si 2 O 5 ) 2 (OH) 2 ou 3MgO·4SiO 2 ·H 2 O

8 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 8 Tetraedro silício-oxigênio SiO 4 4- [Callister, 1997:383]

9 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 9 Camada de silicato (Si 2 O 5 ) 4- [Callister, 1997:386]

10 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 10 Estrutura da caulinita [Callister, 1997:387]

11 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 11 Argilominerais [Reed, 1995:52]

12 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 12 Caulinita: microestrutura [Norton, 1952:8]

13 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 13 Caulinita Tipo: Silicato de alumínio hidratado de estrutura lamelar, argilomineral Composição: Al 2 (Si 2 O 5 )(OH) 4 Reações: >500°C se decompõe em metacaulinita, Al 2 O 3 ·2SiO 2 >900°C forma mulita, 3Al 2 O 3 ·2SiO 2, e alumina >1150°C forma cristobalita Propriedades e aplicação: Plasticidade na etapa de conformação [Norton, 1952:131]

14 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 14 Talco Tipo: Silicato de magnésio hidratado de estrutura lamelar, similar a argilomineral Composição: Mg 3 (Si 2 O 5 ) 2 (OH) 2 Reações: 1000°C se decompõe em protoenstatita, MgSiO 3, e enstatita, MgO·SiO °C se funde Propriedades e aplicação: Alto coeficiente de expansão térmica, usado na formulação de azulejos e esmaltes [Ring, 1996:31]

15 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 15 Feldspatos [Ring, 1996:31] MineralFórmula química (estrutural ou em óxidos) OrtoclásioK(AlSi 3 )O 8 ou 1/2K 2 O·1/2Al 2 O 3 ·3SiO 2 AlbitaNa(AlSi 3 )O 8 ou 1/2Na 2 O·1/2Al 2 O 3 ·3SiO 2 AnortitaCa(Al 2 Si 2 )O 8 ou CaO·Al 2 O 3 ·2SiO 2

16 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 16 Feldspatos Tipo: Silicatos de alumínio anidros Composição: K 2 O·Al 2 O 3 ·6SiO 2 (ortoclásio) K 2 O·Al 2 O 3 ·6SiO 2 (albita), CaO·Al 2 O 3 ·2SiO 2 (anortita) Reações: °C apresenta uma composição próxima do eutético (ortoclásio, feldspato potássico) Propriedades e aplicação: Fundentes, insolúveis em água, formadores de fase vítrea em corpos cerâmicos e esmaltes [Ring, 1996:31]

17 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 17 Sílica: formas polimórficas [Van Vlack, 1964:40] MineralObservação QuartzoForma mais comum CristobalitaMenos comum, mais impura que quartzo TridimitaRara na natureza Sílica vítreaRara na natureza, importante produto manufaturado

18 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 18 Sílica: cristobalita e tridimita [Van Vlack, 1964:40] Silício Oxigênio (a) Cristobalita (b) Tridimita

19 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 19 Cristobalita: inversão [Van Vlack, 1964:52] (a)Cristobalita de alta temperatura (>220°C) (b)Cristobalita de baixa temperatura (<220°C) Silício Oxigênio

20 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 20 Sílica: cristalina e amorfa [Callister, 1997:57] Silício Oxigênio Sílica cristalinaSílica amorfa

21 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 21 Sílica: transformação de fases [Norton, 1952:132] quartzo tridimita cristobalita sílica vítrealíquido Temperatura (°C)

22 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 22 Sílica: dilatação de fases [Van Vlack, 1964:141]

23 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 23 Quartzo Tipo: forma mais comum de sílica, cristais de alta pureza >10 cm Composição: SiO 2 (fases e ) Reações: 550°C inversão °C se funde Propriedades e aplicação: Dureza, alto ponto de fusão, abilidade de formar vidro, usado para prover uma massa sólida ao redor da qual a fase vítrea mantém o corpo coeso (estabilidade dimensional) [Ring, 1996:32]

24 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 24 Triaxial cerâmico [Norton, 1952:15]

25 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 25 Funções dos componentes Argilomineral: plasticidade caulinita, ilita, montmorilonita Silica: estabilidade dimensional quartzo Feldspato: fusibilidade ortoclásio, albita

26 2 MATÉRIAS-PRIMAS 2.3 Matérias-primas sintéticas

27 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 27 Produção de pós cerâmicos Reações no estado sólido: hidróxidos, carbonatos, sulfatos óxidos metais ou óxidos + C carbetos Reações sólido-gás: Metais + O 2 óxidos Metais + hidrocarbonetos carbetos Metais + N 2 ou NH 3 nitretos Reações em fase gasosa: Hidrólise de haletos SiO 2 ou TiO 2 Processos de fundição: Al 2 O 3, ZrO 2 [Thümmler, 1993:52]

28 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 28 Pós a partir de soluções Precipitação e filtração: Pós cerâmicos e metálicos Reações hidrotérmicas: Soluções de ZrOCl 2 ZrO 2 Vaporização do solvente/desidratação: Secagem por spray ou congelamento Processos sol-gel: Gotas de líquido estado gelatinoso pó [Thümmler, 1993:53]

29 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 29 Pós cerâmicos industrializados Alumina (processo Bayer): Bauxita + NaOH Al(OH) 3 Al 2 O 3 Zircônia: ZrSiO 4 + NaOH Na 2 ZrO 3 ZrO 2 Carbeto de silício (processo Acherson): SiO 2 + 3C SiC + 2CO Nitreto de silício: 3SiO 2 + 6C + 2N 2 Si 3 N 4 + 6CO [Reed, 1995:40]

30 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 30 Pós ultrafinos (nanocristais) Reações em fase gasosa: Si 3 N 4, SiC Redução em H 2 de cloretos metálicos: Ag, Cu, Ni, W Evaporação/condensação: Fe, FeNi Processamento de soluções [Thümmler, 1993:58]

31 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 31 Whiskers e fibras curtas Redução em H 2 de cloretos metálicos: 2FeCl 3 + 3H 2 2Fe + 3HCl Processo vapor-líquido-sólido: Al 2 O 3, SiC, Si 3 O 4 Pirólise de casca de arroz: SiC [Thümmler, 1993:59]

32 01/05/01 2 MATÉRIAS-PRIMAS 32 Pós nanométricos e whiskers [Thümmler, 1993:60] ZrO 2 (<0,5 µm)whiskers de SiC


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