Congresso Nacional de Técnicas para as Artes do Fogo “Transformações de uma peça Cerâmica durante a Queima” 1

CENTRO CERÂMICO DO BRASIL entidade empresarial, sem fins lucrativos, com personalidade jurídica de direito privado, reunindo empresas associadas do setor de revestimento cerâmico. QUEM SOMOS: UNIDADES DE NEGÓCIO: Santa Gertrudes/SP São Carlos/SP EQUIPE: 39 Colaboradores

MISSÃO DO CCB Contribuir para o desenvolvimento e fortalecimento da cadeia produtiva da indústria da construção civil por meio de ações voltadas à evolução da qualidade, capacitação e inovação tecnológica.

VISÃO DO CCB Ser uma referência nacional e internacional em qualidade e inovação tecnológica na cadeia produtiva da indústria cerâmica.

VALORES DO CCB ÉTICA IMPARCIALIDADE COOPERAÇÃO EMPREENDEDORISMO

QUEIMA - Sinterização CONCEITOS DA FÍSICA DO CALOR MATÉRIAS – PRIMAS MÉTODOS DE CONFORMAÇÃO MECANISMOS DE SECAGEM E SINTERIZAÇÃO TIPOS DE FORNOS E COMBUSTÍVEIS

QUEIMA: Sinterização Uma etapa importante na fabricação da maioria dos produtos cerâmicos é a queima, cuja finalidade é aglomerar as partículas formando uma massa coerente pela sinterização.

CONCEITOS DA FÍSICA DO CALOR Combustível É todo material que se queima liberando calor. Comburente É o elemento que reage com o combustível na reação de combustão. Agente Ignissor Fonte de calor para se iniciar o processo

CONCEITOS DA FÍSICA DO CALOR Combustão do Carbono C + O2 -----> CO2 + calor Combustão do Hidrogênio 2H2 + O2 -----> 2 H2O + calor Combustão do Enxofre S + O2 -----> SO2 + calor

QUEIMA (1) redução na área específica total. As operações de sinterização trazem alterações bastante significantes ao produto cerâmico: (1) redução na área específica total. (2) redução no volume aparente total. (3) aumento na resistência mecânica.

CONCEITOS DA FÍSICA DO CALOR Calor: energia em movimento do corpo mais “quente” para o mais “frio” Temperatura: medida física da intensidade de calor Quantidade de Calor (Caloria): calor necessário para elevar 1 kg de água (cal) Exemplo: 1kg Óleo = 10.000 cal ou “aquece” 100kg de Água de 0° a 100° C. 1 m3 de gás natural = 8.250 cal ou 1,21 m3 para “aquecer” 100kg Água

CONCEITOS DA FÍSICA DO CALOR Calor específico: quantidade de calor, Cal/goC, para elevar um grau de 1kg de substância Ex: Ferro = 0,11 Cerâmica = 0,20 a 0,27 Vidro=0,16 Varia com a porosidade do material Exemplo: Quantidade Calor = calor específico x peso (kg) x Variação Temperatura Q = 0,24 x 20.000 x (850 – 20) = 3.984.000 cal ou 398 kg de Óleo

CONCEITOS DA FÍSICA DO CALOR Transmissão de Calor: a) Mistura: corpos fluidos (gases e líquidos); b) Condução: transmissão do calor dentro do corpo quente para o frio. Superfície para o centro c) Convecção: transmissão feita pela movimentação dos gases. Ocorre nos fornos d) Radiação: transmissão feita em forma eletromagnética a “elevadas” temperaturas.

Matérias – Primas Plásticas: Matérias – Primas Não Plásticas: Argilas Argilas da China Argilas Sedimentares Matérias – Primas Não Plásticas: Sílica Feldspatos Carbonatos

MATÉRIAS PRIMAS Rocha de granulometria fina, constituída basicamente por argilo-minerais, podendo conter minerais (calcita, quartzo), matéria orgânica e outras impurezas Podem ser residuais e sedimentares

MATÉRIAS PRIMAS PLASTICIDADE: Capacidade de sofrer grandes deformações sem se romper, quando misturada com água e ainda, de manter essa deformação quando da retirada da força. Quanto mais fina a granulometria, maior a plasticidade A plasticidade é favorecida pela presença de montmorilonita e matéria orgânica

MATÉRIAS PRIMAS Alumina: Silicato de alumínio hidratado de estrutura lamelar, argilomineral Composição: Al2(Si2O5)(OH)4 Talco: Silicato de magnésio hidratado de estrutura lamelar, similar a argilomineral Composição: Mg3(Si2O5)2(OH)2

MATÉRIAS PRIMAS FELDSPATO Fórmula química (estrutural ou em óxidos) Ortoclásio K(AlSi3)O8 ou 1/2K2O·1/2Al2O3·3SiO2 Albita Na(AlSi3)O8 ou 1/2Na2O·1/2Al2O3·3SiO2 Anortita Ca(Al2Si2)O8 ou CaO·Al2O3·2SiO2

MATÉRIAS PRIMAS

MATÉRIAS PRIMAS Influência das características das argilas na queima: A baixa granulometria aumenta a sinterabilidade Composição química: aumenta a faixa de temperatura de aparecimento da fase líquida Cor após a queima: é influenciada pela composição química

MÉTODOS DE CONFORMAÇÃO a) Manual b) Torno c) Colagem d) Prensagem e) Extrusão f) Filmes

PROCESSOS CERÂMICOS: SECAGEM

PROCESSOS CERÂMICOS: SECAGEM

PROCESSOS CERÂMICOS: SECAGEM

PROCESSOS CERÂMICOS: SECAGEM

QUEIMA: Sinterização Uma etapa importante na fabricação da maioria dos produtos cerâmicos é a queima, cuja finalidade é aglomerar as partículas formando uma massa coerente pela sinterização.

QUEIMA: Sinterização

SINTERIZAÇÃO: Os grãos começam a se unir formando “pescoço” (ligações), densificando o material, ou seja, reduzindo os espaços vazios. Material queimado - poros fechados Material cru - poros abertos Grãos crus Pescoço Patamar de queima: é o tempo que o material fica exposto à mais alta temperatura do forno.

QUEIMA: reações a)     Temperatura 100 °C: eliminação da água livre residual depois de uma secagem ou absorção durante a esmaltação; RETRAÇÃO VOLUMÉTRICA   b)     Temperatura de 200 °C: eliminação da água zeolítica cujas moléculas estão ligadas por absorção na estrutura cristalina; SAÍDA DE VAPORES e RETRAÇÃO VOLUMÉTRICA c)     Entre 350 e 650 °C: produz-se a combustão da matéria orgânica e a dissociação de sulfatos e liberação de anidridos sulforosos; SAÍDA DE VAPORES d)     Entre 450 e 650 °C: eliminação da água de constituição e consequente destruição do retículo cristalino;

QUEIMA: reações   e)     A 573 °C: transformação alotrópica do Quartzo Alfa para Beta determinando um brusco aumento de volume: CUIDADO! AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO f)       Entre 800 e 950 °C: descarbonatação do Cálcio e Magnésio com a liberação de CO2; SAÍDA DE GASES g)     Acima de 700 °C: formação de novas fases cristalinas constituídas de silicatos e silico-aluminosos complexos. DEFORMAÇÃO PIROPLÁSTICA

Fonte: prof. Luís Canotilho

QUEIMA: Análise Térmica

QUEIMA: Dilatação

QUEIMA: Aquecimento Fonte: prof. Luís Canotilho o

QUEIMA: Resfriamento Fonte: prof. Luís Canotilho

ATMOSFERA DO FORNO Chama azul e com som Indica a existência de uma atmosfera oxidante no interior do forno. Chama amarela e silenciosa Indica a existência de uma atmosfera redutora. Chama esverdeada e silenciosa Indica a existência de uma atmosfera neutra.

QUEIMA: ATMOSFERA Queima em oxidação: Reação com o oxigênio da câmara: entrada dos queimadores e das aberturas do forno. O oxigênio combina com os materiais dos esmaltes e dos corpos cerâmicos. Os fornos elétricos queimam naturalmente em oxidação. .

QUEIMA: ATMOSFERA Queima em redução: Saturação dos carbonos livres na atmosfera do forno, na maior parte dióxidos e monóxidos de carbono.

QUEIMA: CORES Óxido de cromo – 2 a 10%. Verdes. Óxido de cobalto preto – 0,1 a 2%. Faixa de cores entre o azul e o preto conforme a concentração utilizada.. Carbonato de cobalto – 1 a 3%. Igual ao óxido de cobalto só que mais fraco. Óxido de cobre – 0,5 a 5%. Verde puxando para turquesa – produz manchas salpicadas. Carbonato de cobre – 3 a 7%. Turquesa principalmente quando coberto com vidrado transparente. Óxido de ferro vermelho – 0,5 a 10%. Amarelo claro a marrom escuro. Óxido de manganês – 0,5 a 6%. Marrons acinzentados homogêneos (até 1150°C). Dióxido de manganês – 0,5 a 8%. Marrons com pequenas pintas (até 1150°C). Óxido de níquel – 1 a 3%. Cinzas. Fonte: http://www.ufrgs.br/lacad/massascoloridas. html

Fonte: prof. Maria H. Canotilho

Obrigado pela atenção!!!! marcelo@ccb.org.br