Um Feldspato Sódico-Potássico para a Indústria do Grês Porcelanato, Louça Sanitária, Esmaltes e Fritas.

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1 Um Feldspato Sódico-Potássico para a Indústria do Grês Porcelanato, Louça Sanitária, Esmaltes e Fritas. Danasino P.*, Galhardi A.C** * Geologo, Gruppo Minerali S.p.A. Desenvolvimento de Novos Negócios. ** Engenheiro e Mestre em Engenharia de Materiais, Doutor em Engenharia Mecânica, Gruppo Minerali do Brasil Ltda Gerente Geral. Resumo: Este estudo traz uma abordagem suscinta sobre as perspectivas do setor produtivo de matérias primas para a indústria cerâmica, em particular a do grês porcelanato; enfocando alguns dados comparativos entre a indústria brasileira e a italiana. Paralelamente traça-se um perfil do Gruppo Minerali S.p.A., um dos principais produtores de matéria prima da Europa, para a indústria cerâmica e vidreira. Dentre as perspectivas, enfoca-se principalmente a nova unidade brasileira do grupo, seu processo de beneficiamento, previsões de produção, e início de funcionamento. Apresenta-se ainda, a caracterização do principal produto, em ensaios específicos e em formulações de grês porcelanato, comparativamente a outros materiais da Itália. Palavras chave: feldspato, matérias primas cerâmicas, grês porcelanato. Trabalho apresentado no MERCOCER 2000, Florianópolis, SC- Brasil, 11/2000 GRUPPO MINERALI DO BRASIL Ltda. Rua Rodovia Vice-Prefeito Hermenegildo Tonoli 2335 Itupeva Jundiaì - Sao Paolo Tel Fax Gruppo Minerali S.p.A. Sede Legale ed Amm.: Italia Novara Piazza Martiri della Libertà 4 Tel Fax e mail minovara@gruppominerali.it

2 A Sodium Potassium Feldspar for the Porcelain Tiles, Sanitaryware, and Enamels Industries. Danasino P.*, Galhardi A.C** * Geologist, Gruppo Minerali S.p.A. Busines Development. ** Materials Engineer, MSc Materials Engineering, PhD Mechanical Engineering, Gruppo Minerali do Brasil Ltda Plant Manager. Summary: This study brings a short view about the perspectives of the raw material producers, for the ceramic industry, specially the porcelain tiles; focusing some comparative data between the Brazilian and the Italian industries. Parallelly a profile of Gruppo Minerali S.p.A., one of the main raw materials producer of the Europe for the ceramic and glass industries, is showed. The perspectives, goes to a new Brazilian unit - Gruppo Minerali do Brasil, its process, its production forecasts, and its start up. Also it will be showed, comparing with other italian raw materials, the characterization of the main product, with specifics lab procedures about porcelain tiles mixes. Words key: feldspars, ceramic raw materials, porcelain tiles. 11/2000 This study was submited to the MERCOCER 2000, Florianópolis, SC, Brazil,

3 Introdução O consumo mundial de feldspato, tem sido comandado principalmente pela crescente demanda da indústria de porcelanatos 1. Enquanto no início da década de 90, a produção de feldspato na Itália era de aproximadamente t/a, e atualmente gira em torno de t/a, a produção de revestimentos cerâmicos, ou mais especificamente os porcelanatos, apresentaram taxas de crescimento similares. No Brasil, as indústrias cerâmicas 2, começaram a investir também no porcelanato, em meados da última década. Inesperadamente os fornecedores de matérias primas, tentando se adequar às novas tendências e exigências do mercado, tem buscado a produção de minerais com características constantes, processos controlados, e custos competitivos 3. Sob o panorama descrito, apresenta-se o Gruppo Minerali S.p.A., há 25 anos um tradicional fornecedor da indústria cerâmica italiana e européia, cuja infraestrutura e experiência profissional vem acompanhando o desenvolvimento do setor 4. Em Janeiro de 2.000, foi constituída uma sociedade, denominada Gruppo Minerali do Brasil, situada no município de Itupeva, SP, a partir dos acionistas italianos do Gruppo Minerali S.p.A. Prevê-se para início de operação, Março/2.001, essa primeira unidade, que deverá, fornecer um feldspato sódico-potássico, com baixos teores de ferro, para a indústria do grês porcelanato, sanitários, esmaltes e fritas. O Gruppo Minerali é hoje um dos o maiores produtores da Itália e Europa, de matérias primas para a indústria cerâmica e de vidros, com uma produção atual de t/a 5.

4 Os materiais são extraídos de grandes reservas minerais próprias e de terceiros, que recebem posteriormente tratamentos específicos para a melhor adequação do minério ao seu emprego final. Dentre, os tratamentos realizados na Itália, destacam-se: a britagem, moagem, flotação, secagem, separação magnética, filtragem, etc. A gama de produtos obtidos, constituem-se principalmente de quartzo, feldspato, areias feldspáticas, caulins e argilas, que são comercialmente conhecidas por códigos internos relativos à procedência, características físico-químicas, granulometria, etc. A evolução cronológica do Gruppo Minerali, pode ser observada pela seguinte relação das empresas constituintes: Sasil S.p.A.: Desde 1.975, produz areias feldspáticas e feldspatos, para a indústria vidreira e cerâmica, em uma planta localizada no Norte da Itália. S.I.P.I. S.r.l.: Uma sociedade constituída em 1.978, que beneficia escória de autoforno, para a indústria vidreira, em três estabelecimentos no Norte da Itália Minerali Industriali S.p.A.: Constituída em 1.994, por meio de dois processos distintos produz dois tipos de feldspatos destinados à indústria cerâmica de revestimentos (monoqueima e porcelanato), sanitários, esmaltes e fritas. Sarda Silicati S.r.l.: Iniciou sua produção em 1.993, em um estabelecimento situado na Sardegna, que produz areias com baixíssimo teores de ferro, para a industria vidreira. Ecomin S.r.l. : Constituída em 1.992, produz materiais feldspáticos a partir de rejeitos da exploração de granitos ornamentais, presentes no Norte da Itália. Esses produtos, apresentam grande similaridade ao material a ser produzido no Brasil, e atualmente são fornecidos à indústria do grês porcelanato, de sanitários, esmaltes e

5 fritas. Da similaridade entre os materiais originou também a similaridade do processo de beneficiamento, e por conseguinte de todo o projeto da unidade de Itupeva- SP. Fondat S.r.l: Foi adquirida em 1.993, e atualmente conta com duas plantas de extração e beneficiamento de argilas, caulins e fluxos cerâmicos. Sud Mineraria S.r.l: Foi constituída em 1.997, produz feldspatos e quartzos para a indústria cerâmica e vidreira, em dois estabelecimentos situados no sul da Itália. Dervio Mineraria S.r.l: Constituída em 1.999, produz feldspato sódico potássico para grês porcelanato, extraídos de minas subterrâneas. O faturamento de 1.999, de aproximadamente US$ 40 milhões, do Gruppo Minerali, tem tido sistematicamente a seguinte distribuição mercadológica: 47% em revestimentos cerâmicos;17% em: sanitários, esmaltes e fritas; 33% na indústria vidreira; 3% na indústria química e outras. Formação Geológica No Estado de São Paulo, assim como mostra o mapa geológico, encontra-se a ocorrência de imensos maciços de rochas plutônicas inclusas, caracterizadas por composições similares a granitos. A rocha, objeto deste estudo, constitui um maciço rochoso de grandes proporções, situado nas proximidades de Jundiaí SP, cujas reservas estimadas atualmente, e capacidade instalada de exploração, permitem a produção de mais de t/m por mais de cem anos. A rocha apresenta coloração rosa, com predominância de quartzo, feldspato potássico e feldspato sódico, e secundariamente ocorrem traços de biotita. Sua

6 estrutura mineralógica, fanerítica equigranular, pode ser a principal responsável pela constância e homogeneidade química e mineralógica do jazimento. Ocorrências similares a esta, na Itália, são atualmente exploradas pelo Gruppo Minerali, com uma produção média mensal de t/mês, de produtos beneficiados: feldspatos, para a indústria cerâmica e vidreira. A filosofia empresarial do Gruppo Minerali S.p.A., optou pela via tecnológica, porque percebeu que tratamentos mineralógicos oportunos, ajustam melhor o que a natureza produziu, para ser transformado em produtos de consumo do homem moderno. Desta forma é possível, e economicamente viável, a partir de um jazimento de grandes proporções como o referido, caracterizado por sua notável constância, e reservas praticamente inesgotáveis, utilizar os conhecimentos disponíveis, e oferecer ao mercado de cerâmica produtos que possam satisfazer a preços competitivos, diversas especificações do exigente mercado de cerâmica 6. Os exaustivos testes, realizados ao longo dos últimos dois anos, aliado a toda experiência profissional do Gruppo Mineralli, e a excelente perspectiva mercadológica, permitiu a viabilização da planta de tratamento de Itupeva, inicialmente com a produção do feldspato GMB60/15.

7 Características do Feldspato GMB 60/15 O tratamento mineralógico proposto, transforma de maneira satisfatória o granito, em um feldspato privado de minerais indesejáveis (principalmente a biotita), e com notável redução do teor de Fe 2 O 3, para níveis inferiores a 0,15%. As principais características do produto obtido, podem ser observadas na tabela 1 Tabela 1 Características do Feldspato GMB60/15 FELDSPATO GMB 60/15 ANÁLISE QUÍMICA ANÁLISE MINERALOGICA ÓXIDOS % FASES MINERAIS % SiO 2 78,7 Quartzo 37 Al 2 O 3 12,40 Feldspato potássico 25 Fe 2 O 3 0,15 Feldspato sódico 37 TiO 2 0,01 Outros 1 CaO 0,35 MgO 0,05 Na 2 O 4,00 K 2 O 4,00 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA P.F. (1.100 C) 0,30 < 10 Mesh

8 Com uma posterior moagem do felspato GMB60/15, poder-se-á obter o produto em difenrentes granulometrias: #200, #325, etc. Caracterização Tecnológica No laboratório central do Gruppo Minerali, procedeu-se a caracterização tecnológica do GMB 60/15, comparativamente a outro feldspato sódico potássico, há tempo já produzido denominado F60P, e que apresenta características químicas e geológicas similares. Apesar deste último ser utilizado em diferentes seguimentos do setor cerâmico, como sanitários 7, esmaltes e fritas, a comparação foi realizada em termos de formulações de grês porcelanato, objetivo principal que visa contemplar o presente trabalho. Tabela 2 Análise Química Comparativa entre Feldspatos Brasileiro e Italiano. ANÁLISE QUÍMICA ÓXIDOS % GMB 60/15 F6OP SiO 2 % 78,70 78,30 Al 2 O 3 % 12,40 12,30 Fe 2 O 3 % 0,15 0,15 TiO 2 % 0,01 0,02 CaO % 0,35 0,50 MgO % 0,05 0,10 K 2 O % 4,00 4,90 Na 2 O % 4,00 3,20 P.F.(1100 C) % 0,30 0,30

9 Tabela 3 Análise Mineralógica dos Felspatos Brasileiro e Italiano ANÁLISE MINERALÓGICA FASES MINERAIS % GMB 60/15 F6OP Quarzo % Feldspato potássico % Feldspato sódico % Outros % 1 1 Os corpos de prova foram preparados, inicialmente por moagem via líquida, utilizando esferas de alumina como corpos moedores, e 33% em peso de água. Os materiais foram moídos por 37 minutos, obtendo-se resíduos inferiores a 0,5%, em peneira 230 mesh. A barbotina obtida foi seca a 110 º C em estufa, desagregada, e prensada a 400kgf/cm 2, com 6 % de umidade. Os corpos de prova previamente secos a 110 ºC foram queimados em mufla de laboratório, com ciclo rápido, em temperaturas estáveis de: 1.180, 1200, 1220, e 1240 ºC.

10 Os corpos de prova foram submetidos às análises de: retração linear e absorção de água, cujos resultados são apresentados na tabela 4. Interpolando os resultados obteve-se a curva de sinterização,apresentada na figura 1. Com o gráfico da figura 1, observa-se a similaridade entre ambos os feldspatos, e mais ainda, que ambos apresentam máxima reação de sinterização em temperatura próxima a 1220 º C, quando a absorção de água se aproxima de zero. Tabela 4 Resultados comparativos de queima dos dois feldspatos. Resultados da prova de queima dos feldspatos Temperatura de queima (C ) Retração linear (%) Absorção de água (%) GMB 60/15 F60P GMB 60/15 F60P ,78 6,88 10,58 9, ,57 9,91 4,82 4, ,59 12,51 0,05 0, ,68 12,41 0,03 0,03

11 Absorção de água (%) 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Feldspatos para Grês Porcelanato Curva de sinterização 1180 C C 1180 C 1200 C 1220 C 1240 C Temperatura Retração linear (%) Ass GMB 60/15 Ass F60P Rit GMB 60/15 Rit F60P Figura 1 Curvas de sinterização para o feldspato brasileiro GMB 60/15 e o feldspato italiano F60P. Para posterior caracterização do feldspato GMB 60/15, foram executados testes específicos em formulação tradicional de grês porcelanato, nas quais o feldspato GMB 60/15, substituiu o F60P. A preparação dos corpos de prova, com as formulações, foi rigorosamente efetuada, tomando-se as devidas precauções para se reproduzir o melhor possível um processo industrial, seguindo o procedimento: Moagem via úmida, com 33% de água, 0,3% de defloculante (tripolifosfato), e corpos moedores de esferas de alumina; Utilizou-se 32 min de moagem para obtenção de menos que 0,5% de resíduo em peneira 230 mesh.

12 Secagem da barbotina, em estufa, a 110 ºC, e posterior desagregação; Prensagem a 400kgf/cm 2, com 6% de umidade em estampo 5x10 cm; Queima nas temperaturas de: C, para obtenção das curvas de sinterização após as medidas de absorção de água e retração linear; Na tabela 5 são apresentadas as formulações, enquanto na tabela 6 e figura 2 são apresentados respectivamente os resultados obtidos e a curva de sinterização. Tabela 5 Formulações comparativas dos dois feldspatos. FORMULAÇÃO COMPONENTES % COMPOSIÇÃO A COMPOSIÇAÕ B Argila 1 % Argila 2 % Feldspato sódico % Areia feldspática % Feldspato F6OP % 25 - Feldspato GMB 60/15 % - 25 Tabela 6 Resultados das provas de queima

13 Resultados das provas de queima das diferentes composições Temperatura Queima (C ) de Retração Linear (%) Absorção de água (%) Formulação A (GMB 60/15) Formulação B (F60P) Formulação (GMB 60/15) A Formulação (F60P) B ,06 6,09 0,90 1, ,36 7,48 0,09 0, ,16 7,24 0,04 0, ,08 7,04 0,03 0,03 No gráfico da figura 2 se observa o comportamento similar entre as formulações com feldspato brasileiro GMB 60/15, e o feldspato italiano F60P, e ainda que ambas as formulações apresentam máxima sinterização a uma temperatura pouco maior que ºC, com valores de absorção de água próximo a zero. Observa-se também que os valores de retração linear não apresentam grandes discrepâncias, evidenciando uma boa estabilidade da formulação. Formulações de Grês Porcelanato Curva de Sinterização 1180 C C Absorção de água (%) 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, C 1200 C 1220 C 1240 C Retração linear(%) Temperatura Ass GMB 60/15 Ass F60P Rit GMB 60/15 Rit F60P

14 Figura 2 Curvas de sinterização para formulações de grês porcelanato, com os dois feldspatos. Uma vez que os testes das formulações anteriormente indicadas, foram efetuados utilizando-se matérias primas comumente empregadas na formulação de composições italianas de grês porcelanato brasileiras. Também foram estudadas composições utilizando-se matérias primas A preparação das amostras foi efetuada com a mesma metodologia descrita anteriormente, e o porcentual de felspato GMB 60/15 foi inserido entre valores porcentuais de 25 a 60%, obtendo-se resultados de retração linear e absorção de água, comparáveis aos resultados anteriormente descritos. Conclusão Neste trabalho apresentou-se uma descrição sobre a origem, os tratamentos mineralógicos e os resultados tecnológicos, obtidos em testes do feldspato sódico potássico, brasileiro GMB 60/15. O feldspato GMB 60/15, é uma mistura natural de quartzo, feldspato sódico e felsdato potássico, que poderá ser utilizada em todas as composições cerâmicas, onde estão presentes estes três componentes Os resultados obtidos pela caracterização tecnológica, tanto isoladamente como em formulações típicas evidenciam, com relação a retração, absorção de água, e cor de queima (branca), que o feldspato poderá ser amplamente utilizado, inclusive em

15 altas concentrações porcentuais, nas diversas possibilidades das composições de grês porcelanato. A utilização deste produto, pela similaridade de suas características revela também a grande possibilidade de utilização em louça sanitária, onde se busca a obtenção de massas brancas, além dos esmaltes e fritas. O Gruppo Minerali pela sua tradição e experiência tecnológica, evidentemente, pode garantir uma qualidade constante, quantidades seguras de fornecimento, e preços altamente competitivos de seus produtos. Referência Bibliográficas 1- COELHO, M.J.;SUSLICK, S.B; SOUZA, M.C.A. F. Uma abordagem sobre a Indústria de Feldspato no Brasil, Cerâmica Industrial, Jan/Fev., 2000, Brasil. 2- BUSTAMONTE, M.G.; BRESSIANI, J.C A indústria cerâmica brasileira, Cerâmica Industrial, Maio/Jun., 2.000, Brasil. 3- TANNO,L.C.; MOTTA, J.F.M Panorama Setorial Minerais Industriais, Cerâmica Industrial, Maio/Jun., 2000, Brasil. 4- Aumentam as opções de matérias primas para o grês in Pólo Cerâmico, Ano 05, n. 48, 2.000, Cricíuma - SC, Brasil. 5- NEGRI, P.; LLEO, R. Dez reflexões sobre o grês porcelanato Cerâmica Informação, Nov./Dez., 1.999, Brasil. 6- SOUZA SANTOS, P. Tecnologia de Argilas Ed. Edgar Blucher, v.2, p ,1.975, SP, Brasil. 7- PHELPS,G.W. et all Rheology and Rheometry of Clay-Water Systems Rutgers University- Cyprus Mineral Co, NJ, 1980, USA.