Processamento de Materiais Cerâmicos Seleção e Preparação de Matérias Primas

Objetivos do Trabalho Histórico Massas Cerâmicas As Matérias-Primas Seleção e Preparação Moagem Equipamentos de moagem Separação Granulométrica Preparação da Massa Cerâmica Atomização

Histórico A descoberta do fogo pelo homem foi fundamental para o surgimento da cerâmica. Ele descobriu que o barro secava e endurecia após ficar exposto ao calor do fogo. Suprir necessidades de condicionar alimentos, água e sementes, o homem começou a moldar o barro com água e a queimar a peça no calor do fogo.     A palavra é de origem grega, "keramos", que significa "terra queimada" ou “argila queimada”.

Histórico O aparecimento dos produtos cerâmicos se fez, na antiguidade, em países que haviam abundância de argila; Os tijolos eram feitos a base de uma pasta de argila, secada ao sol; Na estrutura da massa entravam proporções elevadas de areia e palha;

Histórico Os Egípcios se distinguiram na elaboração de tijolos nas formas e aspectos mais variados; Os Romanos estabeleceram a fabricação de tijolos como atividade industrial; Os Mulçumanos foram os grandes propagadores da arquitetura do tijolo; Atualmente está presente no nosso cotidiano.

Massas Cerâmicas Materiais argilosos e não-argilosos; Fundentes e refratários; Aditivos (orgânicos e inorgânicos); São Classificadas em: Massa Simples ou natural; Massa Composta ou artificial;

As Matérias-Primas O que é Matéria-Prima ? sf. A substância bruta principal e essencial com que se faz alguma coisa. (Aurélio versão 2002) Podem ser naturais ou sintéticas; Jazida Natural Laboratório

As Matérias-Primas Matérias-Primas naturais Matérias-Primas Sintéticas Obtidas de fontes naturais; compostos por minerais extraídos de rochas e sedimentos formados há tempos passados e que sofreram influências de fatores externos. Matérias-Primas Sintéticas Obtidas em laboratórios com o intuito de se aperfeiçoar uma característica não encontrada nas matérias-primas naturais.

As Matérias-Primas Podem ser plásticas ou não-plásticas; Plasticidade Capacidade do material se deformar sem romper e manter a forma depois de retirada a carga, sempre na presença de água.

Seleção e Preparação “O desempenho de um produto cerâmico final vai depender da escolha das matérias-primas e do processamento do material.”

Seleção e Preparação Depois de determinadas as características desejadas do produto final é feita uma caracterização da matéria-prima. Existem alguns ensaios de caracterização que auxiliam na escolha da matéria-prima para o produto final.

Seleção e Preparação Difração de Raio X Microscopia Eletrônica Identificação do tipo de argila. Microscopia Eletrônica Identificação por meio da morfologia observada. Análise Térmica diferencial Registra os picos de transformações endotérmicas e exotérmicas.

Seleção e Preparação A matéria-prima geralmente é extraída da natureza e não está pronta para o uso; É feita uma preparação através de moagem; separação granulométrica; atomização;

Moagem O que é Moagem? Na moagem ocorrem: Processo de trituramento e esmerilhamento Utilizado para reduzir o tamanho de partícula do material. Na moagem ocorrem: Liberação de impurezas Redução de porosidade Dispersão de aglomerado e agregado Aumento de partículas coloidais Homogeneização da suspensão

Equipamentos de moagem A granulometria desejada é obtida em um ou mais estágios, denominados britagem primária, britagem ou moagem secundária e moagem terciária ou fina; Os equipamentos de britagem produzem um material pouco fino e equipamentos de moagem fina requerem uma matéria prima com granulometria inicial já reduzida.

Equipamentos de moagem Britagem primária - Britadores, desintegradores, moinhos de impacto. Britagem ou moagem secundária – desintegradores, moinhos de impacto, moinho de martelos, laminadores e moinhos de anéis. Moagem fina ou terciária – laminadores rápidos e articulados, moinhos de martelos, moinhos pendulares e moinhos de bolas.

Equipamentos de moagem Moinho de Bolas Moinho de Martelos

Separação Granulométrica Peneiramento é o processo de separação de um material granular em duas ou mais diferentes classes de tamanho de partículas, mediante uma ou mais superfícies vazadas com aberturas de dimensões definidas; Existem várias formas de separação granulométrica através de peneiramento; O material retido na tela da peneira é denominado oversize e o passante, undersize.

Separação Granulométrica Equipamentos divididos em 3 tipos: Grelhas : barras metálicas paralelas com espaçamento regular entre si; Crivos : chapas metálicas planas ou curvas, com sistema de furos de várias formas e dimensões determinadas; Telas : fios metálicos trançados em duas direções ortogonais, formando entre si “aberturas” ou “malhas” de dimensões determinadas; Esses equipamentos são ainda divididos em fixos ou móveis, de acordo com o movimento de trabalho dos equipamentos;

Separação Granulométrica Esteira de Peneiramento Representação esquemática de uma grelha fixa Tela

Separação Granulométrica Peneira Vibratória Circular Câmara de Decantação

Separação Granulométrica Célula de Flotação Callow

Preparação da Massa Fabricada a partir da composição de duas ou mais matérias-primas, além de aditivos e água. As massas podem ser classificadas em: Suspensão , também chamada barbotina, para obtenção de peças em moldes de gesso ou resinas porosas; Massas secas ou semi-secas , na forma granulada, para obtenção de peças por prensagem; Massas plásticas , para obtenção de peças por extrusão, seguida ou não de torneamento ou prensagem.

Atomização Evaporação parcial da água da barbotina; Formação de aglomerados esféricos (pó atomizado); Características e propriedades adequadas como tamanho e formato; Preparando assim o material para o processo de alimentação da prensa e prensagem;

Atomização Atomizador

Processo de Atomização Processo de secagem que consiste na pulverização de um produto líquido ou semi-sólido dentro de uma câmara que é submetida a aplicação de corrente controlada de ar quente (> 130ºc) e assim consegue-se uma evaporação eficiente dos solventes presentes, tendo como produto uma separação rápida de sólidos e solventes contidos com uma deterioração mínima do produto, o processo tem como produtos finais o inicial em pó.

Processo de Atomização

Atomizadores (“Spray-drier”) Câmara de secagem; Pressão injetada da barbotina para dentro da câmara, pelos diâmetros bicos pulverizadores; Densidade e viscosidade da barbotina se determina a granulometria dos aglomerados; As gotículas formadas apresentam um movimento ascendente em fluxo de ar quente em forma de espira.

Atomização

Ilustração precisa da evolução da atomização de um grão cerâmico: 1 - formação da gota logo à saída do bico de pulverização, 2 - evaporação do líquido e inchamento (formação de um “balão” interno), nesta fase existe ainda movimentação das partículas sólidas, 3 - explosão provocada pela elevada pressão internada fase vapor, 4 - formação da partícula sólida.

Defeitos Relacionados a Atomização A variação na umidade do pó atomizado pode gerar defeitos : Nas características mecânicas a cru das peças prensadas e trincas na etapa de secagem. Determinação do teor de umidade dos pós deve ser realizada com frequência dentro da indústria; Determinação da resistência a cru; Controlar os equipamentos de distribuição da água, a temperatura do ar dentro da câmara;

Defeitos Relacionados a Atomização O excesso de umidade pode gerar baixo escorrimento dos grãos, sujeira nos estampos das prensas e o aparecimento de “coração negro” . Deixar o pó atomizado (úmido) em “descanso” nos silos de estocagem por alguns dias, a fim de uniformizar a umidade.

Defeitos Relacionados a Atomização “Coração negro” consiste em uma região escura (geralmente cinza) que se estende, paralelamente à face e próxima a meia altura da espessura, ao longo da peça. A sua origem está relacionada à presença de compostos de carbono (matéria orgânica), óxido de ferro nas argilas e excesso de umidade no pó atomizado.

Referências ABCERAM, Associação Brasileira de Cerâmica. Processos de Fabricação. Disponível em: <http://www.abceram.org.br/site/?area=4&submenu=50> LABRINCHA, J.A.; RIBEIRO, M.J.; VENTURA, J.M. A atomização como processo de obtenção de pós cerâmicos para indústria cerâmica. Disponível em:<http://www.ceramicaindustrial.org.br/pdf/v06n05/v6n5_5.pdf> UFPR, Dissertação. Disponível em: http://www.pipe.ufpr.br/portal/defesas/dissertacao/075.pdf

NETCERAMICS, Processo de Fabricação. Disponível em:http://www CARRISSO, R. C. C.; CORREIRA, J.C.G. Classificação e Peneiramento. Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2004-183-00.pdf>.

Agradecimento Obrigado à todos pela atenção! Ana Carolina Massonetto Santos 9300022 Renan de Souza Felix 93ooo44