QUE É O VIDRO? Segundo Morey " O Vidro é uma. substância inorgânica contínua e análoga. ao ESTADO LÍQÜIDO dessa substância,

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2 QUE É O VIDRO? Segundo Morey " O Vidro é uma substância inorgânica contínua e análoga ao ESTADO LÍQÜIDO dessa substância, a qual porém devido a uma mudança reversível na sua viscosidade durante o resfriamento, atingiu um alto grau de viscosidade de modo a ser para todos os fins práticos, rígido.

3 QUAL O ESTADO DO VIDRO? SÓLIDO? LÍQÜIDO? POLÍMERO?

4 RELAÇÃO ENTRE OS ESTADOS SOLIDO, LÍQUIDO E VÍTREO NUMA SUBSTÂNCIA QUE PODE EXISTIR NESSES TRÊS ESTADOS LÍQÜIDO LÍQÜIDO SUPER-RESFRIADO VIDRO CRISTAL T Tg Tf Temperatura Tg = Temperatura de transformação Tf = Temperatura de fusão

5 Estrutura molecular do dióxido de silício Estrutura regular, cristalina (quartzo) Estrutura irregular, vítrea

6 VIDRO PRODUTO INORGÂNICO RESULTANTE DE UMA FUSÃO OU DE VAPORES QUE FORAM RESFRIADOS BRUSCAMENTE SEM HAVER CRISTALIZAÇÃO QUAL O ESTADO DO VIDRO? SÓLIDO, LÍQUIDO OU POLIÍMERO? O VIDRO PERTENCE AO ESTADO VÍTREO QUE TEM AS SEGUINTES PROPRIEDADES: Amorfo, isótropo, não tem ponto de fusão,não desvia o plano da luz polarizada, não é estável a altas temperaturas, mau condutor de calor e eletricidade

7 VIDROS FORMADOS POR ESFRIAMENTO DE UM LIQUIDO Elementos: S Se P e outros Óxidos: B 2 O 3, SiO2, GeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, Sb 2 O 3, Al 2 O 3, B 2 O 3, Nb 2 O 5, etc. Sulfetos: As 2 S 3, Sb 2 S 3, etc. Selenetos: Compostos de Sn, Pb, As, Sb, Bi, Te, etc Teluretos: Compostos de Sn, Pb, As, Sb, Bi, etc Halogenetos: ZnCl 2, CdCl 2, Bi Cl 3, etc Compostos orgânicos: Tolueno, 3 metilhexno, álcool etílico, glicerol, glicose Compostos orgânicos poliméricos VIDROS FORMADOS POR DEPOSIÇÃO DE VAPOR Elementos: B, Si, Ge, Bf Ga, etc Óxidos: Alumínio, Tantalo, Nióbio etc Metais e ligas Carbeto de silício Níquel, cobalto etc...

8 O VIDRO tem algumas propriedades semelhantes às dos sólidos ( cristais ) Capacidade calorífica Condutividade térmica índice de refração Espetro de absorção ótica Propriedades mecânicas e dielétricas E propriedades semelhantes aos líquidos, Forma soluções contínuas Forma emulsões (Vycor) E propriedades semelhantes às dos polímeros, no caso dos vidros de fosfatos

9 REQUISITOS DE UM VIDRO COMERCIAL 1. Custo de produção viável. 2. Fundir a temperaturas compatíveis com os fornos convencionais. 3. Viscosidade adequada ao trabalho. 4. Deve ser durável, isto é, não ser atacado pelo intemperismo. 5. Deve ser estável, isto é, não cristalizar nas temperaturas de trabalho.

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11 TABELA II Vidro Composição aproximada de alguns tipos de Vidros Comerciais SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CsO Mg O PbO Na 2 O K 2 O SO 3 F 2 B 2 O 3 CuO Frascarias 72,7 2,0 0,06 10, ,6 0,4 0,3 0, Vidraça Verde 71,7 0,2 0,01 9,6 4, ,1 -- 0, Vidro Plano 71,6 1,0 -- 9,8 4, ,3 -- 0, Pote Opalino 71,2 7,3 -- 4,8 -- 4, ,2 2, Rubi 72,0 2,0 0,4 9, ,6 0,2 -- Tr. -- 0,5 Borossilicat o Fibra de Vidro Chumbo Térmico 76,2 3,7 -- 0, ,4 0, , ,5 14,5 0,4 15,9 4,4 -- 0, ,3 10, ,3 1, ,5 4,7 7,2 -- 0, Bulbo 72,9 2,2 -- 4,7 3, ,3 0,2 0,2 -- 0,2 -- Tabela reproduzida do livro Handbook of Glass Manufacture Vol. I

12 TABELA III Composição de alguns que não contêm SiO 2 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) GeO 2 61,80 81, B 2 O 3 2,34 0, , Na 2 O , K 2 O 6, , CaO , ZnO 7, ,0 10,0 B 2 O 22, Sb 2 O , As 2 O 3 0,36 0, Al 2 O ,0 18,0 MgO , Ta 2 O TiO ZrO La 2 O ThO P 2 O ,7 72,0 F eo ,5 ----

13 O VIDRO É COMPOSTO DE ÓXIDOS Os óxidos componentes do vidro têm uma classificação que é a seguinte: VIDRO FORMADORES MODIFICADORES E INTERMEDIÁRIOS VIDRO FORMADORES - SiO 2, B 2 O 3, P 2 O 5, As 2 O 3, GeO 2 VIDRO FORMADORES NÃO ÓXIDOS - As 2 S 3, BeF 2, ZnCl 2 MODIFICADORES - Na 2 O, K 2 O, CaO, BaO, etc... INTERMEDIÁRIOS - Al 2 O 3 VIDRO-FORMADORES são óxidos de elementos cujos átomos têm tamanho suficiente para serem rodeados por quatro átomos de oxigênio. MODIFICADORES são óxidos de elementos de átomos maiores, com maior número de coordenação, sozinhos formam cristais. fundidos com óxidos vidro-formadores, entram na composição dos vidros mas não podem formar vïdros isoladamente. INTERMEDIÁRIOS não podem formar vidros isoladamente, em fusão com vidro formadores adquirem o número de coordenação destes e atuam como vidro formadores. Em geral: Óxidos Vidros Formadores são óxidos ácidos. Óxidos Modificadores são óxidos básicos. Óxidos Intermediários são óxidos anfóteros.

14 CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS ÓXIDOS COMPONENTES DO VIDRO Vidro-formadores- Mesma definição anterior Fundentes- Baixam a temperatura de fusão da mistura Estabilizadores- Aumentam a resistência química do vidro aos agentes químicos e ao intemperismo Acessórios-Usados para colorir o vidro ou para ajudar no seu refino

15 CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS ÓXIDOS COMPONENTES DO VIDRO VIDRO-FORMADORES SiO 2, B 2 O 3, SeO 2, GeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3 FUNDENTES Na 2 O, K 2 O, Li 2 O ESTABILIZADORES CaO, MgO, PbO, ZnO, BaO, AI 2 O 3 ACESSÓRIOS As 2 O 3, Sb 2 O 3, SO 3, CuO, Co 2 O 3, Cr 2 O 3, SnO 2, Fe 2 O 3, FeO, etc

16 Abaixamento do Ponto de Fusão da Mistura Sílica e Óxido de Sódio o C % de SIO 2 % de SIO 2 % de Na 2 O

17 SiO 2-59 % da crosta terrestre Quartzo Tridimita Cristobalita Vidro de Sílica B 2 O 3 - Aquecimento do H 3 BO 3 O B 2 O 3 é instável, absorve a umidade do ar e volta a H 3 BO 3 Al 2 O 3 - Corindon, rubi, safira. Combinado sob forma de argilas e feldspatos Na 2 O - Não existe livre K 2 O - Idem MgO - Calcinação da magnesita PbO - Aquecimento do Pb acima do seu ponto de fusão ao ar Litargirio. Pb 3 O 4 - Zarcão BaO - Barita Não é estável ao ar. Obtido Por calcinação do BaCO 3

18 CORANTES Óxidos dos metais pesados FeO - Verde azulado Fe 2 O 3 - Verde amarelado CuO - Azul Co 2 O 3 - Azul!!! Cr 2 O 3 - Verde E outros

19 L Â M P A D A P LA N O G A R R A F A VIDRO ALCALINO SÍLICA (SiO 2 ) 72,1% 72,7% 72,0% ÓXIDO DE ALUMÍNIO (AI ) 1,6 0,5 2,0 ÓXIDO DE CÁLCIO Cálcio (CaO) 5,6 12,9 6,0 ÓXIDO DE MAGNÉSIO (MgO) 3, ,2 ÓXIDO DE SÓDIO (Na 2 0) 17,3 13,2 14,9

20 VIDRO CHUMBO (CRISTAL) SÍLICA ( SiO 2 ) 56,5 % 63,8 % ÓXIDO DE CHUMBO { PbO ) 29,5 20,2 ÓXIDO DE POTÁSSIO (K 2 0 ) 8,0 6,8 ÓXIDO DE SÓDIO (Na 2 O) 5,0 7,5 ÓXIDO DE ALUMÍNIO (AI ) 1,0 1,7

21 VIDRO DE BOROSSILICATO SÍLICA (SiO2) 69,9% 64,1% 80,5% ÓXIDO DE BORO (B 2 O 3 ) 8,12 7,1 11,8 ÓXIDO DE ALUMÍNIO (AI 2 O3) 9,2 7,1 2,0 ÒXIDO DE BÁRIO ( BaO ) 2, ÓXIDO DE CÁLCIO (CaO) 3,7 6, ÓXIDO DE SÓDIO (Na 2 O) 6,3 6,3 4,4 ÓXIDO DE POTÁSSIO ( K 2 O ) ,0 0, N P D E Y U U R R T E A R X N

22 VIDRO OPALINO SiO 2 63,84 % 63,70 % Al 2 O 3 7,86 4,20 Fe 2 O 3 1, MnO 1, Na 2 O 10,51 12,00 K 2 O ,50 MgO 0, CaO 1,86 5,60 ZnO 6,99 8,50 F 8,05 7,30

23 VIDRO DE SÍLICA SiO 2 100% SiO 2 96,0 % VYCOR Na 2 O 4,0 B SiO 2 53,7 % AI 2 O 3 13,8 CaO 16,3 MgO 4,6 B ,6 FIBRA DE VIDRO

24 VIDRO PARA TERMÔMETRO SiO 2 67,3% 72,86% B 2 O 3 2,0 10,43 Al 2 O 3 2,5 6,24 ZnO 7, CaO 7,0 0,35 Na 2 O 14, K 2 O ,10 MgO ,20

25 VIDRO DE ALTO TEOR DE BORO B 2 O 3 15 a 20% SiO 2 65 a 70% Álcalis e Al 2 O 3 Uso em solda com tungstênio e molibdênio Vidro Nonex SiO 2 72% Al ,5 Na 2 O 3,4 AS 2 O 3 0,7 B 2 O 3 15,6 PbO 6,8 Uso em solda com tungstênio e molibdênio.

26 VIDROS ESPECIAIS ÓPTICOS DE SEGURANÇA FOTO-SENSÍVEIS FOTO-CRÔMICOS SOLDA ÓPTICOS - Composição típica Alta homogeneidade Cor neutra Livre de defeitos Resistente ao intemperismo. DE SEGURANÇA - Podem ser: Laminados ou Temperados LAMINADOS - Duas placas ou mais de vidro tendo entre as mesmas uma película plástica de polivinilbutiral. TEMPERADOS - A placa de vidro sofre um aquecimento até próximo ao seu ponto de amolecimento e logo após um resfriamento brusco. Esse tratamento deixa as faces da placa fortemente comprimidas o que aumenta significativamente sua resistência.

27 FOTO-SENSÍVEIS - Base de silicato de lítio, óxido de potássio e óxido de alumínio, com traços de prata e cério. A ação do UV forma núcleos de prata sensibilizados pelo cério e em torno dos quais se formam imagens de metasilicato de lítio a 600 C, que são solúveis em HF a 10%. FOTO-CRÔMICOS - Escurecem sob a ação da luz, desde o UV até o visível e perdem a cor no escuro. O escurecimento é devido a formação reversível partículas sub-microscópicas de halogeneto de prata. SOLDA - Usados em aparelhos científicos e alguns aparelhos de iluminação, onde fios metálicos tem de ser soldados em peças de vidro. Os vidros usados tem que ter o seu coeficiente de expansão próximo àquele do metal com que vai ser soldado.

28 VIDROS ANTIGOS EGITO 1400 AC EGITO 200 AC 900 DC SiO 2 63,72 65,95 67,44 AI 2 O 3 1,04 2,49 2,98 Fe 2 O 3 0,54 0,28 0,51 CaO 9,13 6,89 4,80 MgO 5,20 1,37 5,64 Na 2 O 20,63 20,30 13,94 K 2 O 0,41 0,96 1,93 MnO 0,97 0,70 SO 3 1,08 0,84 PbO 1,01

29 VIDROS ATUAIS VIDRAÇA BULBO P / LÂMPADA SiO 2 71,60 72,64 AI 2 O 3 0,64 1,55 Fe2O3 0,26 0,04 CaO 12,58 5,38 MgO 1,07 3,15 Na 2 O 13,37 16,70 K 2 O 0,40 MnO SO 3 0,97 PbO As 2 O 3 0,05

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31 Comportamento das Matérias-Primas na Fabricação do Vidro Areia, Quartzito e Quartzo SiO 2 Barrilha (Soda ou Carbonato de Sódio) Na 2 CO 3 Na 2 O + CO 2 Soda Cáustica (Hidróxido de Sódio) 2NaOH Na 2 O + H 2 O Potassa (Carbonato de Potássio) K 2 CO 3 K 2 O + CO 2 Calcário (Carbonato de Cálcio) CaCO 3 CaO + CO 2 Dolomita (Carbonato de Cálcio e Magnésio) CaCO 3.MgCO 3 CaO + MgO + 2CO 2 Feldspato (Silicato de Alumínio e de Sódio, Potássio ou Cálcio) 6SiO 2. AI2O 3.R 2 O R 2 O Na 2 O Albita K 2 O Ortoclásio CaO Anortita Borax ou Tetraborato de Sódio Na 2 B 4 O 7.10H 2 O Na 2 O + B 2 O H 2 O

32 Pirobor ou Tetraborato de Sódio anhidro Na 2 B 4 O 7 Na 2 O + B 2 O 3 Acido Bórico 2H 3 BO 3 B2O 3 + 3H 2 O Salitre ou Nitrato de Sódio 4NaNO 3 4NO + 3O 2 + 2Na 2 O Alumina Hidratada ou Hidróxido de Alumínio Al 2 O 3.3H 2 O Al 2 O 3 + 3H 2 O Litargírio PbO Zarcão Pb 3 O 4 3PbO + O Monossilicato de Chumbo PbO.SiO 2 Sulfato de Sódio Na 2 SO 4 Na 2 O + SO 3 "A SÍLICA REAGE COM OS ÓXIDOS FORNECIDOS PELAS MATÉRIAS- PRIMAS FORMANDO OS SÍLICATOS, E O EXCESSO DE SÍLICA SE DISSOLVE NA MASSA FUNDIDA "

33 AGENTES OPALESCENTES Criolito Na 3 AlF 6 Fluorita CaF 2 Fluoreto de Sódio AGENTES DE REFINO Oxido arsênico As 2 O 5 Oxido antimonioso Sb 2 O 3 Sulfato de Sódio Na 2 SO 4 AGENTES CORANTES Óxido cúprico CuO Óxido de cobalto Co 2 O 3 Óxido de vanádio V 2 O 5 Óxido de ferro Fe 2 O 3 e outros Óxidos

34 CACO VANTAGENS DO SEU USO Substituição das matérias-primas. Redução do consumo energético. 650 kcal/kg de vidro.matérias-primas 450 kcal/kg de vidro caco. Menor desgaste da super-estrutura do forno e dos regeneradores devido à menor temperatura de operação Aproveitamento das quebras nas operações e refugo (peças de má qualidade) Evitar a segregação dos materiais mais pesados, atuando como ligante entre as partículas Facilitar a penetração do calor na massa a ser fundida

35 CACO ESPECIFICAÇÕES Quebrado em pedaços de aproximadamente 5 mm. De composição química igual ou bem próxima do vidro em fabricação. Livre de impurezas tais como metal, cerâmica plásticos e etc.

36 Redução do Consumo de Energia pela Adição do Caco Kcal/Kg % CACO

37 PONTOS A CONSIDERAR NA AQUISIÇÃO DE MATÉRIAS PRIMAS Procedimentos para aprovação das matérias primas Composição Química Impurezas Granulometria Embalagem Tipo de transporte Custo do frete Avaliação do fornecedor Desenvolvimento do fornecedor

38 Desembarque Recebimento MANUSEIO, PESAGEM E MISTURA DAS MATÉRIAS PRIMAS Amostragem Estocagem Análise granulométrica Análise química Empilhagem Ensilagem Identificação das matérias-primas Movimentação Pesagem Mistura Segregação Carregamento do forno Higiene e segurança

39 ESPECIFICAÇÕES DE MATÉRIAS PRIMAS (Exemplo) Instrução: Vidro prensado 13 Feldspato Designação: 5113 Identifica: Feldspato moído Propriedades Data: a) Granulometria: Peneira % retida 20 0,0 40 2,0 max. Passa ,0 max.

40 b) Composição Química Perda ao fogo SiO 2 1,0% max AI ,0 max Fe 2 O 3 17,5 max CaO + MgO 0,25 max K 2 O 10,0 max Na 2 O 3,5 max Embalagem: Saco de papel multifolhado Fornecedor (es): XPTO SÁ

41 ESPECIFICAÇÕES DA AREIA A B C D SiO 2 min. 99,5% 99,5% 99,4% 99,0% Al 2 O 3 max. 0,200 0,200 0,300 0,500 Fe 2 O 3 max. 0,002 0,015 0,030 0,150 TiO 2 max. 0,020 0,020 0,030 0,050 Cr 2 O 3 max. 0,0002 0,0003 0,0005 0,0005 P.F. max. 0,100 0,200 0,200 0,300 Tipo A - Vidros especiais - p.ex: éticos, oftálmicos etc... Tipo B - Vidros brancos (incolores) de alta qualidade - p.ex: cristais, frascarias e artigos de mesa. Tipo C - Vidros brancos comuns- p.ex: embalagens em geral e vidro plano. Tipo D - Vidros coloridos

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43 FABRICAÇÃO DO VIDRO PRIMAS MATÉRIAS CACO PESAGEM MISTURA FORNO SOPRAGEM PRENSAGEM ESTIRAGEM RECOZIMENTO INSPEÇÃO EMBALAGEM EMBARQUE

44 O VIDRO É RESULTANTE DE REAÇÕES QUÍMICAS Reagentes Matérias primas Cadinho Forno Energia Térmica Óleo Combustível Gás Natural Eletricidade Agitação Gases Resultantes das Reações Químicas Correntes de Convecção

45 LEGENDA A,B,C,D,E SILOS T TRANSPORTADOR F ELEVADOR G DEPÓSITO DE MISTURA M MISTURADOR V FORNO DE QUEIMA LATERAL

46 CONTÍNUOS FORNOS DE VIDROS Regenerativo Recuperativo Queima Lateral Queima Traseira Queima Lateral Queima Traseira Abóbada Fria Elétrico Abóbada Quente Abóbada Semi-fria DESCONTÍNUOS Tanque Diário Day-tank Pote Aberto) Fechado)