CARACTERIZAÇÃO DE ARGILAS UTILIZADAS NA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA NA REGIÃO DO CARIRI CEARÁ PARTE I

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1 CARACTERIZAÇÃO DE ARGILAS UTILIZADAS NA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA NA REGIÃO DO CARIRI CEARÁ PARTE I Philipe Suassuna 1 Amélia Cartaxo 2 Isabel Brasileiro 3 RESUMO: Para que argilas sejam utilizadas em processos industriais é de suma importância e indispensável uma identificação completa do tipo de argila e suas propriedades, uma vez que as propriedades do produto final estão interligadas à característica inicial da matéria-prima. Este trabalho tem por finalidade determinar e avaliar as propriedades das argilas provenientes de olarias da região do cariri Ceará. Inicialmente as argilas foram beneficiadas e posteriormente submetidas à caracterização química e de plasticidade. Pode-se observar que algumas argilas apresentaram composições típicas das utilizadas para a fabricação de produtos da cerâmica vermelha, com predominância de SiO 2 e Al 2 O 3, e possuindo alto teor de óxido corante, Fe 2 O 3, sendo este suficiente para garantir a cor vermelha após a queima. Palavras chave: Argila, cerâmica vermelha, Caracterização. INTRODUÇÃO No estado do Ceará, existem aproximadamente, 254 fábricas de produtos de cerâmica vermelha em atividade, distribuídas na sua maioria em pelo menos 10 municípios, oferecendo cerca de empregos diretos e indiretos, segundo dados da FIEC (2012). Segundo dados obtidos por MEHISUFC (2012), na região do Cariri esse número chega a aproximadamente 30 empresas, sendo estas indústrias, de minerais não-metálicos, caracterizada como uma indústrias nativa da Região, tendo uma estrutura de gestão marcadamente familiar, onde a presença das micro e pequenas olarias ainda é importante. O processo de fabricação, na maioria das fábricas, é simples, envolvendo a mistura de dois tipos de argila com água, passando em uma extrusora. A secagem, em algumas delas, é realizada ao ar livre, e a queima é feita usando lenha como combustível. Segundo Carvalho (2001), o processo em sua totalidade, na maioria das cerâmicas, não tem controle eficaz, e há imensas perdas em todas as suas fases. O estudo das matérias-primas e massas argilosas empregadas nas indústrias de cerâmica vermelha tem como finalidade buscar informações que possam favorecer a obtenção de produtos de melhor qualidade, seja por mudanças nas formulações das misturas, seja por melhorias no processo de fabricação. Este trabalho tem como objetivo caracterizar as matérias-primas provenientes de olarias da região do Cariri Ceará, visando obter dados da composição química e das propriedades de plasticidade. 1 Graduando, UFCA, Juazeiro do Norte, Ceará, philipes@gmail.com 2 Graduando, UFCA, Juazeiro do Norte, Ceará, ameliacartaxo@gmail.com 3 Doutor(a), UFCA, Juazeiro do Norte, Ceará, isabelbras@cariri.ufc.br

2 MATERIAIS E MÉTODOS Foram caracterizadas quatro tipos de argilas provenientes das indústrias Cerâmica Batateiras e Cerâmica Gomes e Matos, localizadas na região do Cariri - CE. Foram denominadas de argila do meio (AM), barro branco (BB), barro preto (BP) e barro vermelho (BV). As argilas coletadas foram submetidas a um moinho tipo galga, para que fossem obtidas partículas menores e depois armazenadas em sacos plásticos e nomeadas. As argilas, passadas em peneira ABNT nº200, foram enviadas para o Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Campina Grande Paraíba, com a finalidade de serem analisadas quimicamente. A análise semi-quantitativa dos elementos presentes nas amostras foi determinada por fluorescência de raios-x por energia dispersiva, utilizando um equipamento da marca SHIMADZU, modelo EDX-720. O índice de plasticidade foi determinado pelo método: Casagrande. Após secagem em temperatura ambiente, as amostras foram passadas em peneira ABNT N.º 40 (0,42 mm) e em seguida foram determinados o Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade e Índice de Plasticidade, segundo método do DNER (1977). A umidade em cada ponto foi calculada por: H (%) = [(P1 P2)/ (P2 P)] x 100 Onde P1 é a massa úmida, P2 é a massa seca e P é a massa do recipiente. O limite de liquidez foi calculado pela equação abaixo, da American Society for Testing Materials, a qual é utilizada no caso de não se conseguir obter a condição estipulada pelo método para as 25 pancadas. Limite de Liquidez = WN (N/25) 0,12 WN = percentagem de umidade correspondente a N pancadas. N = o número de pancadas da determinação Para o limite de plasticidade (LP), ao se fragmentar o cilindro, imediatamente seus pedaços foram colocados em um recipiente e a umidade foi determinada pela fórmula: H (%) = [(P1 -P2)/(P2 P)] X 100. Onde P1 é a massa úmida, P2 é a massa seca e P é a massa do recipiente. As operações foram repetidas até que três valores obtidos ficaram no intervalo de 5% da média. Então o limite de plasticidade foi expresso pela média dos teores de umidade obtidos como indicado acima, aproximando-se para o número inteiro mais próximo. Assim, o índice de plasticidade (IP) foi calculado pela diferença entre os limites de liquidez e de plasticidade (IP = LL LP), para cada uma das argilas. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 1 apresenta as composições químicas das argilas analisadas. Pode-se observar que as argilas nomeadas como AM, BP e BV apresentaram composições típicas das utilizadas para a fabricação de produtos da cerâmica vermelha, com predominância de SiO 2 e Al 2 O 3, entretanto possuem alto teor de óxido corante, Fe 2 O 3, sendo este suficiente para garantir a cor vermelha após a queima. O óxido de ferro pode ser encontrado em argilas na forma de magnetita (Fe 3 O 4 ) e hematita (Fe 2 O 3 ). Segundo Silva et al. (2011), as argilas

3 apresentam coloração avermelhada quando o ferro está presente na forma de hematita e cor preta quando na forma de magnetita. A argila denominada como BB, possui também predominância de SiO 2 e Al 2 O 3, contudo, diferentemente das outras amostras, o teor de Fe 2 O 3 provavelmente será incapaz de proporcionar coloração vermelha aos produtos. Os teores de TiO 2 encontrados nas argilas foram baixos, provavelmente não houve implicações significativas para os corpos de prova confeccionados. Os compostos de titânio também são responsáveis pela coloração das argilas, os minerais mais comuns são os dióxidos de titânio rutilo e o anastásio (Facincani, 2002 apud Silva et al., 2011). Tabela 1 Composição química das argilas Amostras Óxidos AM BB BP BV SiO 2 60,14% 67,44% 62,46% 65,18% Al 2O 3 23,17% 25,44% 23,37% 26,71% Fe 2O 3 7,4% 2,81% 5,98% 4,37% K 2O 3,77% 1,78% 2,78% 1,70% MgO 3,16% 0,97% 2,44% 1,25% CaO 0,61% 0,38% 0,98% -- TiO 2 1,04% 0,86% 0,97% 0,67% Outros óxidos 0,71% 0,31% 1,01% 0,11% A Tabela 2 apresenta a relação entre os óxidos presentes nas amostras. Provavelmente haverá uma correlação entre estes percentuais de óxidos apresentados pelas diferentes amostras e a plasticidade apresentada pelas mesmas, assim como, com o comportamento das peças durante a etapa de queima. Tabela 2 Relação entre os óxidos nas amostras Amostras SiO 2/Al 2O 3 Total de Fundentes AM 2,60% 7,54% BB 2,65% 3,13% BP 2,67% 6,20% BV 2,44% 2,95% As amostras apresentam teores de álcalis ou fundentes variando de 2,95 a 7,54%. Estes óxidos irão auxiliar o processo de queima, agindo como fundentes, os quais favorecem na redução do ponto de fusão da massa e na obtenção de peças com maior densidade. As argilas BB e BV, apresentaram uma quantidade maior de SiO 2 na sua composição. O maior teor de SiO 2, poderá diminuir a plasticidade dessas argilas, por outro lado, pode melhorar a permeabilidade e a estabilidade dimensional dos corpos de prova. Os resultados do Limite de Liquidez, Limite de plasticidade e Índice de plasticidade das amostras podem ser observados na tabela 3. A determinação do teor de umidade ou limite de liquidez (peso da água / peso do solo seco) de uma amostra, quando a mesma passa do estado líquido para o estado plástico, determina quando ela pode ser moldada, conservando sua forma. Isso acontece quando o número de golpes

4 é próximo a 25. Desta maneira, o conhecimento do Limite de Liquidez de uma amostra possibilita a determinação do momento adequado do uso de técnicas que favoreçam um bom manejo do material, propiciando melhor conservação do mesmo, além de diminuir a demanda energética nas operações mecanizadas. Tabela 3 Limite de Liquidez, Limite de plasticidade e Índice de plasticidade das argilas Amostra Limite de Liquidez - LL Limite de Plasticidade LP Índice de Plasticidade IP AM 46,1 23,1 23,0 BB 27,3 7,8 19,5 BP 35,7 18,2 17,5 BV 20, Observou-se que o Limite de liquidez das argilas variou de 20,8% a 46,1%. A amostra Barro vermelho BV, a qual apresentou limite de liquidez de 20,8% não foi capaz de ser moldada, sendo considerada uma argila não plástica. Quanto ao índice de plasticidade, as amostras AM, BB e BP apresentaram valores dentro da faixa de plasticidade alta adequada para a produção de materiais cerâmicos, os quais se podem citar: blocos e telhas, segundo (Macedo, 2005). Observou-se também, que a argila AM apresentou índice de plasticidade superior as demais, provavelmente por apresentar em sua composição teores de SiO 2 menores e teores de fundentes maiores, vindo proporcionar uma plasticidade maior na argila. CONCLUSÃO Foram estudadas 4 amostras de argilas fornecidas por duas indústrias de cerâmicos da Região do Cariri-CE, objetivando analisá-las preliminarmente quanto às características química e de plasticidade. Na análise das propriedades observou-se o seguinte: As argilas denominadas AM, BP e AV possuem teores de óxido corante, Fe 2 O 3, o qual provavelmente fará com que os produtos queimem com a cor vermelho-marrom. Por outro lado, a argila denominada por BB, devido ao baixo teor de óxido corante, provavelmente dará cor clara as produtos fabricados com as mesmas. A argila BV não apresentou plasticidade, sendo possível utiliza-la na indústria em misturas com outras argilas, já que normalmente numa massa cerâmica nunca se usa apenas uma argila. A argila AM apresentou índice de plasticidade mais elevado, entretanto todas as argilas foram classificadas na faixa de alta plasticidade. Para dar continuidade aos estudos, serão feitos estudos com misturas das argilas adicionando outras matérias primas utilizadas pelas indústrias de cerâmica com a finalidade de caracterizar massas e definir a melhor composição capaz de produzir produtos cerâmicos com propriedades dentro de normas especificas. Contudo, com os resultados e conclusões obtidos no estudo, foi possível conhecer as composições químicas das argilas utilizadas pelas empresas e a partir daí, traçar metas para estudos mais amplos.

5 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a FUNCAP (Fundação Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico) pela concessão de bolsas de IC e auxílio financeiro, processo BP /12. REFERÊNCIAS CARVALHO, O.O.; LEITE, J.Y.P.; PORPINO, L.A.F.; PORPINO FILHO, W. A.; ANDRADE, J.C.S. Análise do processo produtivo da cerâmica CECIDA Guarabira/PB. In: ANAIS DO 45º CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, Florianópolis: DNER Materiais para obras rodoviárias, métodos e instruções de ensaios, Rio de Janeiro, FIEC: Disponível em Acesso em 08/08/2012. MACEDO, R. S. Estudo comparativo entre massas cerâmicas industriais e aditivadas para uso em blocos cerâmicos f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) - CCT/UFCG, Campina Grande. MEHISUFC: Disponível em < Acesso em: 08/08/2012. SILVA, B.J., GONÇALVES, W.P., CARTAXO, J.M., MACEDO, R.S., MENEZES, R.R., NEVES, G. A., SANTANA, L. N. L., INFLUÊNCIA DA TAXA DE AQUECIMENTO E DA TEMPERATURA DE QUEIMA SOBRE AS PROPRIEDADES DE PEÇAS PRODUZIDAS COM MASSAS DA CERÂMICA VERMELHA. In: 55º Congresso Brasileiro de Cerâmica, Porto de Galinhas, PE 2011.