ESTUDO TÉCNICO DA UTILIZAÇÃO DO CHAMOTE EM UMA INDÚSTRIA … · A indústria da cerâmica...
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CENTRO UNIVERSITÁRIO CESMAC JOSÉ ARTHUR FISCHER COSTA ESTUDO TÉCNICO DA UTILIZAÇÃO DO CHAMOTE EM UMA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA DE BOCA DA MATA, ALAGOAS MACEIÓ - AL 2017/1
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CENTRO UNIVERSITÁRIO CESMAC
JOSÉ ARTHUR FISCHER COSTA
ESTUDO TÉCNICO DA UTILIZAÇÃO DO CHAMOTE EM UMA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA DE BOCA DA
MATA, ALAGOAS
MACEIÓ - AL
2017/1
JOSÉ ARTHUR FISCHER COSTA
ESTUDO TÉCNICO DA UTILIZAÇÃO DO CHAMOTE EM UMA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA DE BOCA DA
MATA, ALAGOAS
Trabalho de conclusão de curso apresentado como requisito final, para conclusão do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Cesmac sob a orientação da professora Drª. Allani Christine Monteiro Alves da Rocha.
MACEIÓ – AL 2017/1
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por toda a força e por toda a sabedoria a mim concedida,
para que eu conseguisse conquistar esse objetivo tão sonhado.
Agradeço também aos meus pais que sempre sonharam comigo, e nunca me
deixaram na mão. À minha esposa, que sempre esteve ao meu lado, me apoiando
nos momentos mais difíceis, dividindo comigo as alegrias e tristezas vividas por mim.
Aos meus colegas de turma, por toda a parceria que tivemos durante todo esse
tempo, e aos meus mestres que se propuseram a nos passar o seu conhecimento da
melhor forma possível.
À consultora técnica em cerâmica, Maura Franco, que, mesmo com tantos
contratempos, me ajudou da melhor forma possível a obter os resultados mostrados
neste trabalho de conclusão do curso.
Por fim, agradeço à minha professora orientadora, Drª. Allani Christine, por ter
me dado um norte para minha pesquisa, por todas as ideias dadas, e por ter aceitado,
de bom grado, me ajudar nesse trabalho.
ESTUDO TÉCNICO DA UTILIZAÇÃO DO CHAMOTE EM UMA INDÚSTRIA DE
CERÂMICA VERMELHA DE BOCA DA MATA, ALAGOAS TECHNICAL STUDY OF THE USE OF CHAMOTE IN A RED CERAMICS
INDUSTRY OF BOCA DA MATA, ALAGOAS
José Arthur Fischer Costa Graduando do curso de Engenharia Civil
[email protected] Allani Christine Monteiro Alves da Rocha
Doutora em Química e Biotecnologia [email protected]
RESUMO
A geração de resíduos sólidos na indústria de cerâmica vermelha pode ser vista como um problema econômico, para a empresa, e ambiental, para a sociedade. Essa pesquisa, realizada em uma determinada indústria do ramo, servirá para nos mostrar se a utilização do chamote na massa cerâmica ajudará a minimizar os problemas citados. Confeccionou-se 15 corpos de prova, de forma manual, sendo 05 da massa padrão, 05 com adição de 05% de chamote, e 05 com adição de 10% do chamote. Alguns ensaios de caráter físico-mecânicos, denominados de ensaios preliminares, foram realizados, e a partir deles determinou-se as propriedades tecnológicas: impurezas orgânicas e minerais, retração linear, perda ao fogo, módulo de ruptura à flexão, absorção de água, massa específica aparente e porosidade aparente. Os resultados foram extremamente satisfatórios, para todas as amostras, sobressaindo-se a amostra com 10% de adição de chamote.
PALAVRAS-CHAVE: Argila. Chamote. Cerâmica Vermelha. Resíduos.
ABSTRACT
The generation of solid waste in the red ceramic industry can be seen as an economic problem, for a company, and environmental, for a society. This research, conducted in a particular branch industry, will serve to showcase the use of ceramic mass and help minimize the problems cited. Fifteen test specimens were made manually, being 05 of the standard mass, 05 with addition of 5% of chamote, and 05 with addition of 10% of the chamote. Some physical-mechanical tests, called preliminary tests, were carried out and analyzed as technological determinants: organic and mineral impurities, linear retraction, fire loss, flexural rupture modulus, water absorption, specific mass Apparent and apparent porosity. The results were extremely satisfactory for all samples, with the sample being sampled with 10% chamote addition.
KEYWORDS: Clay. Chamote. Red Ceramics. Waste.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Desenho encontrado na Austrália, que pode ter 40.000 anos de idade. . 11 Figura 2 – Vênus de Willendorf. Encontrada na Áustria. Esculpida a cerca de 20.000 anos atrás.................................................................................................................. 12 Figura 3 – Vasos da dinastia Jomon. ....................................................................... 13 Figura 4 – Porcelana chinesa. .................................................................................. 14 Figura 5 – Museu Cívico de Castelvecchio. Castelo da Idade Medieval, em Verona, na Itália. ..................................................................................................................... 14 Figura 6 – Cerâmica vermelha Marajoara. ............................................................... 15 Figura 7 – Tijolo da Cerâmica Sacoman S.A.. .......................................................... 17 Figura 8 – Industria cerâmica no estado do Piauí. ................................................... 17 Figura 9 – Pátio de descarte de uma indústria cerâmica. ......................................... 20 Figura 10 – Marreta, cacos de tijolos e obtenção manual de chamote. .................... 31 Figura 11 – Amostras das argilas, vermelha e preta. ............................................... 32 Figura 12 – Amostras dos resíduos obtidos no teste de percentual de resíduos. .... 32 Figura 13 – Amostrada do chamote utilizado na confecção dos corpos de prova. ... 33 Figura 14 – Conformação dos corpos de prova. ....................................................... 34 Figura 15 – Corpos de prova após queima a 9500C. ................................................ 34 Figura 16 – Resultados do teste de Tensão de Ruptura à Flexão a 950ºC. ............. 36
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Valores limites de algumas características cerâmicas de argilas para fabricação de tijolos maciços, blocos furados e telhas. ............................................. 25 Tabela 2: Caracterização das Matérias-Primas Cerâmicas. ..................................... 35 Tabela 3: Caracterização físico-mecânica dos corpos de prova............................... 37
LISTA DE FÓRMULAS
Fórmula 1 – Umidade das amostras de argilas. ....................................................... 27 Fórmula 2 – Percentual de resíduo. ......................................................................... 27 Fórmula 3 – Retração linear após secagem. ............................................................ 28 Fórmula 4 – Reatração linear após queima.............................................................. 29 Fórmula 5 – Perda ao fogo. ...................................................................................... 29 Fórmula 6 – Resistência à flexão. ............................................................................ 30 Fórmula 7 – Absorção de água. ............................................................................... 30 Fórmula 8 – Massa específica aparente.. ................................................................ 30 Fórmula 9 – Absorção de água. ............................................................................... 31
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 9 1.1 Objetivo geral ................................................................................................... 9 1.2 Objetivos específicos ...................................................................................... 9 2 REFERENCIAL TEÓRICO ..................................................................................... 11 2.1 A história da cerâmica vermelha ..................................................................... 11 2.1.1 A descoberta da cerâmica vermelha ................................................................ 11 2.1.2 A história da cerâmica vermelha nas primeiras civilizações ............................. 13 2.1.3 A descoberta da cerâmica vermelha no Brasil ................................................. 15 2.1.4 A evolução da cerâmica vermelha no Brasil ..................................................... 16 2.2 A indústria de cerâmica vermelha e os resíduos sólidos no Brasil ............. 20 2.3 Matérias primas ................................................................................................. 21 2.3.1 Propriedades das argilas .................................................................................. 21 2.3.2 Chamote ........................................................................................................... 22 3 METODOLOGIA .................................................................................................... 24 3.1 Dados da Indústria Cerâmica de Boca da Mata (CV)...................................... 24 3.2 Pesquisa de campo ........................................................................................... 24 3.2.1 Materiais e equipamentos utilizados nos ensaios cerâmicos ........................... 25 3.2.2 Ensaios cerâmicos ........................................................................................... 26 3.2.2.1 Umidade das amostras de argilas (preta, vermelha e padrão) ...................... 26 3.2.2.2 Resíduo retido na peneira #325 (mesh) da ABNT, via úmida ....................... 27 3.2.2.3 Distribuição granulométrica dos resíduos retidos na peneira nº325 da ABNT .................................................................................................................................. 27 3.2.2.4 Conformação dos corpos de prova das amostras: AP, AP5%, e AP10% ..... 28 3.2.2.5 Determinação da retração linear após secagem ........................................... 28 3.2.2.6 Determinação da retração linear após queima .............................................. 28 3.2.2.7 Perda ao fogo ................................................................................................ 29 3.2.2.8 Módulo de ruptura à flexão ............................................................................ 29 3.2.2.9 Absorção de água ......................................................................................... 30 3.2.2.10 Massa específica aparente .......................................................................... 30 3.2.2.11 Porosidade aparente ................................................................................... 31 3.2.3 Levantamento fotográfico ................................................................................. 31 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................. 34 5 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 38 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 40
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1 INTRODUÇÃO
A construção civil é um dos ramos que mais geram resíduos sólidos no mundo.
Esse desperdício de material, pode ocorrer por diversos motivos, como por exemplo
o mau uso do produto, mão de obra desqualificada, falta de tecnologia, entre tantos
outros. Na maioria das vezes o descarte ocorre em lugares impróprios, não havendo,
ao menos, uma discussão sobre uma possível reutilização desses resíduos.
Esse refugo não é gerado apenas nas construções, como é de costume se
imaginar. As empresas que alimentam o ramo também são geradoras de resíduos, e
a indústria de cerâmica vermelha coopera com esse triste fato de forma evidente,
tendo em vista a grande demanda de blocos cerâmicos, exigidas pela construção civil.
As empresas de pequeno porte tendem a gerar mais resíduos em sua
produção. Isso acontece, devido ao baixo poder aquisitivo das indústrias, o que,
consequentemente, ocasiona em um menor investimento na tecnologia de produção
das mesmas.
Algumas indústrias cerâmicas reutilizam os rejeitos cerâmicos em questão,
triturando-os, e reintegrando-os à massa cerâmica. O material obtido pela trituração é
chamado de chamote, e em proporções adequadas podem melhorar algumas
propriedades dos blocos, como por exemplo sua resistência.
Seria vantajosa, a utilização do chamote na massa dos blocos cerâmicos,
respeitando todas as normas correspondentes ao caso?
1.1 Objetivo geral
Analisar, tecnicamente, os benefícios que a integração do chamote na massa
de cerâmica vermelha traria para a indústria em questão, por meio de ensaios
laboratoriais, tendo em vista o grande desperdício de materiais, e o mau descarte
desses rejeitos.
1.2 Objetivos específicos
a) Analisar as argilas utilizadas pela cerâmica, através de ensaios físicos e
mecânicos;
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b) Obter o chamote utilizando o simples processo de trituração, manual, dos cacos
dos blocos cerâmicos avariados;
c) Confeccionar corpos de prova para os ensaios em questão, definindo os
percentuais de mistura do chamote na massa padrão;
d) Realização dos ensaios cerâmicos para obtenção e discussão dos resultados
obtidos.
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2 REFERENCIAL TEÓRICO
A revisão bibliográfica é um dos quesitos mais importantes durante o
processo de pesquisa, onde encontram-se referências, as quais baseiam as ações e
geram entendimento sobre as questões abordadas no tema do trabalho. Neste caso,
poucas são as referências encontradas sobre o assunto, porém de grande valia.
2.1 A história da cerâmica vermelha
Não se sabe ao certo qual povo ou civilização seria responsável pela
descoberta da cerâmica vermelha, porém, a história mostra a importância dela para a
evolução da humanidade.
2.1.1 A descoberta da cerâmica vermelha
Na Idade da Pedra, quando as pessoas moravam em cavernas, não havia a
necessidade de construir abrigos, ou utensílios, mas o homem utilizava a argila para
fazer desenhos nas paredes, descrevendo tudo a sua volta (Figura 1). Misturando
água à argila, começou a se observar que a mesma ficava mais plástica, moldável
(BBC Brasil, 2010).
Figura 1 – Desenho encontrado na Austrália, que pode ter 40.000 anos de idade. Fonte: BBC Brasil, 2010.
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Com o passar do tempo, descobertas foram acontecendo, a população foi
aumentando, e novas necessidades para os seres humanos, foram aparecendo. O
Homem virou agricultor, precisava de itens que colaborassem com seu novo afazer,
como vasilhas, por exemplo. As vasilhas tinham que ter boa resistência, precisavam
ser impermeáveis, e teriam que ser fabricadas com materiais fáceis de encontrar.
(ANFACER, 2016). Precisava, também, de mais abrigos, pois as cavernas já não
davam conta. Esses abrigos, teriam que ter todas as características das vasilhas.
Além disso, a arte, que antes era exposta através de desenhos nas cavernas, tendia
a expandir, e agora os homens procuravam novas formas de expor isso, como as
esculturas ou estátuas, por exemplo (Figura 2). Foi aí que a argila entrou em cena.
Figura 2 – Vênus de Willendorf. Encontrada na Áustria. Esculpida a cerca de 20.000 anos atrás. Fonte: Infoescola, 2016.
A indústria da cerâmica vermelha é uma das mais antigas do mundo em virtude
de sua facilidade em fabricar os diversos produtos e por ter uma abundante matéria-
prima, a argila (SILVA, 2007).
A cerâmica é o material artificial mais antigo produzido pelo homem. Estudos
arqueológicos indicam a ocorrência de utensílios cerâmicos a partir do período Pré-
Neolítico (26.000 a.C. a 5.000 a.C., aproximadamente) (SEBRAE, 2008). Do grego
"kerameikos”, que quer dizer “feito da terra”, é um material de imensa resistência,
sendo frequentemente encontrado em escavações arqueológicas (SILVA, 2007).
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Trata-se da produção de muitos artefatos, como vasilhas, panelas, esculturas
e tijolos ou blocos, tendo como matéria-prima a argila. Fácil de moldar quando
molhada, porém muito rígida e resistente quando submetida a secagem, e depois a
altas temperaturas ao redor de 1.000ºC.
Além da construção de casas, vasilhames para uso doméstico e
armazenamento de alimentos, vinhos, óleos e perfumes, a cerâmica vermelha
também era utilizada na construção de urnas funerárias e até como "papel" para
escrita (SINDICER – MF, 2015).
2.1.2 A história da cerâmica vermelha nas primeiras civilizações
Muitas peças antigas de argila cozida foram encontradas em diversos sítios
arqueológicos pelo mundo. No Japão, por exemplo, as peças de cerâmica mais
antigas conhecidas por arqueólogos foram encontradas na área ocupada pela cultura
Jomon, há cerca de 8.000 anos, talvez mais (Figura 3). Antes do final do período Pré-
Neolítico a habilidade na manufatura de peças de cerâmica deixou o Japão e, se
espalhou pela Europa e Ásia, não existindo, entretanto, um consenso sobre como isto
ocorreu (ANFACER, 2016).
Figura 3 – Vasos da dinastia Jomon. Fonte: Pinterest, 2016.
Cada povo descobriu seu próprio estilo, e novas técnicas foram aparecendo.
Os chineses, por exemplo, entre o ano 3.000 a.C. e 2.000 a.C., criaram objetos
pintados e esmaltados. Foram eles também, os primeiros a usarem o caulim, um
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finíssimo pó branco, que permite fabricar vasos translúcidos e leves. Nasce então a
porcelana (Figura 4) (ANFACER, 2016).
Figura 4 – Porcelana chinesa. Fonte: China Link.
Na Itália, por exemplo, a indústria da cerâmica vermelha também se expandia.
No início do renascimento várias cidades italianas produziam a cerâmica, porém, cada
uma a sua maneira, com técnicas e estilos distintos. O sistema de cozimento, de
esmaltar, a composição dos vernizes, tudo era mantido em segredo. Muitas paredes
e castelos da Itália Central são ornamentados com a cerâmica italiana (Figura 5)
(ANFACER, 2016).
Figura 5 – Museu Cívico de Castelvecchio. Castelo da Idade Medieval, em Verona, na Itália. Fonte: Conexão Cultural.
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2.1.3 A descoberta da cerâmica vermelha no Brasil
Na Europa a cerâmica também se expandiu em países como Portugal,
descobridores do Brasil. Mas, diferente do que muitos pensam, a tradição da cerâmica
vermelha não foi trazida para cá por eles, muito menos pelos escravos que com eles
vieram. Quando chegaram, os índios já utilizavam dessa técnica. A única inovação
trazida, foi a forma como eles produziam, mais estruturada, e com concentração da
mão de obra, para que pudessem fabricar com maior escala, já que a necessidade
era grande para quem queria colonizar uma nova terra encontrada (SINDICER – MF,
2015).
Existem indícios de que por volta de 5.000 anos atrás, na região amazônica, já
existia a presença de um tipo de cerâmica vermelha, simples, como mostra a Figura
6. A cerâmica marajoara, proveniente da Ilha de Marajó, também na região
amazônica, tem sua origem na avançada cultura indígena que floresceu na ilha
(SEBRAE, 2008).
Figura 6 – Cerâmica vermelha Marajoara. Fonte: Direitas Já, 2012.
A elaboração da cerâmica Marajoara é um exemplo de desenvolvimento
quando se fala em aperfeiçoamento das técnicas, pois mesmo utilizando instrumentos
rudimentares, utilizavam várias inovações como, raspagem, incisão, excisão e pintura.
Fabricavam muitos tipos de objetos, e entre eles destacavam-se bancos, estatuetas,
rodelas-de-fuso, tangas, colheres, adornos auriculares e labiais, apitos e vasos
miniatura (ANFACER, 2016).
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Quando os portugueses chegaram ao Brasil, no entanto, o processo de
fabricação marajoara sofreu modificação significativa, pois a necessidade de uma
maior produção fez com que fossem instaladas olarias nos colégios, engenhos e
fazendas jesuítas, onde a fabricação de tijolos, telhas e algumas louças necessárias
para o dia a dia. As rodadeiras também foram introduzidas ao processo, trazendo
assim maior simetria na forma, acabamento mais perfeito e menor tempo de trabalho,
como era a sua função (SINDICER – MF, 2015).
2.1.4 A evolução da cerâmica vermelha no Brasil
Com o passar dos anos, a população brasileira foi crescendo, as culturas
indígenas, africanas e europeias, foram se misturando, e novas necessidades
surgiram, como por exemplo a demanda de muitos produtos, essenciais ou não aos
seres humanos.
Pouco tempo após a chegada dos portugueses, por volta do ano de 1550, a
produção foi estimulada, com o intuito de desenvolver cidades mais bem planejadas
e elaboradas. Há indícios da utilização de telhas na formação de vilas que viriam a ser
a cidade de São Paulo, em meados de 1575 (SEBRAE, 2008).
Ainda no século XIX, mesmo com o aumento da produção, os processos ainda
eram manuais, e em pequenos estabelecimentos que produziam tijolos, telhas, tubos,
manilhas, vasos, potes e moringas, os quais eram comercializados localmente. Por
volta de 1850 as cerâmicas começaram a ser fabricadas de forma mais intensa,
inclusive, dando início ao processo de industrialização de São Paulo (SILVA, 2007).
A primeira grande fábrica de produtos cerâmicos do Brasil foi fundada,
justamente, em São Paulo, em 1893, por quatro irmãos franceses, naturais de
Marselha, com o nome de Estabelecimentos Sacoman Frères, posteriormente
alterado para Cerâmica Sacoman S.A., a qual encerrou suas atividades em 1956. O
nome das telhas conhecidas por “francesas” ou “marselhesas” é devido à origem
destes empresários. Os produtos da época não se diferenciavam muito dos de hoje,
como mostra a Figura 7 (SEBRAE, 2008).
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Figura 7 – Tijolo da Cerâmica Sacoman S.A.. Fonte: Coisas antigas, 2010.
Com o avanço industrial, muitos produtos foram criados e melhorados, e isso
tudo devido à tecnologia que também foi implantada nas máquinas responsáveis pela
fabricação, automatizando e robotizando o processo (Figura 8).
Figura 8 – Industria cerâmica no estado do Piauí. Fonte: SINDICER – AL (Sindicato dos ceramistas de Alagoas), 2015.
A Associação Brasileira de Cerâmica (2016), classifica a Indústria Cerâmica em
09 (nove) setores com características bastante individualizadas e com níveis de
avanço tecnológico distintos. Algumas delas são:
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a) Cerâmica Vermelha: Compreende aqueles materiais com coloração
avermelhada empregados na construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos
vazados, lajes, tubos cerâmicos e argilas expandidas) e também utensílios de
uso doméstico e de adorno. As lajotas muitas vezes são enquadradas neste
grupo, porém o mais correto é em Materiais de Revestimento.
b) Cerâmica Branca: Este grupo é bastante diversificado, compreendendo
materiais constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma
camada vítrea transparente e incolor e que eram assim agrupados pela cor
branca da massa, necessária por razões estéticas e/ou técnicas. São
subdivididos em grupos:
I. Louça sanitária;
II. Louça de mesa;
III. Isoladores elétricos para alta e baixa tensão;
IV. Cerâmica artística (decorativa e utilitária); e,
V. Cerâmica técnica para fins diversos, tais como: químico, elétrico, térmico e
mecânico.
c) Materiais Refratários: Este grupo compreende uma diversidade de produtos,
que têm como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições
específicas de processo e de operação dos equipamentos industriais, que em
geral envolvem esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de
temperatura e outras solicitações.
d) Abrasivos: Parte da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas e
processos semelhantes aos da cerâmica, constituem-se num segmento
cerâmico. Entre os produtos mais conhecidos podemos citar o óxido de
alumínio eletrofundido e o carbeto de silício.
e) Vidro, Cimento e Cal: São três importantes segmentos cerâmicos e que, por
suas particularidades, são muitas vezes considerados à parte da cerâmica.
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f) Cerâmica de Alta Tecnologia/Cerâmica Avançada: O aprofundamento dos
conhecimentos da ciência dos materiais proporcionou ao homem o
desenvolvimento de novas tecnologias e aprimoramento das existentes nas
mais diferentes áreas, como aeroespacial, eletrônica, nuclear e muitas outras
e que passaram a exigir materiais com qualidade excepcionalmente elevada.
Tais materiais passaram a ser desenvolvidos a partir de matérias-primas
sintéticas de altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente
controlados. Estes produtos, que podem apresentar os mais diferentes
formatos, são fabricados pelo chamado segmento cerâmico de alta tecnologia
ou cerâmica avançada. Eles são classificados, de acordo com suas funções,
em: eletroeletrônicos, magnéticos, ópticos, químicos, térmicos, mecânicos,
biológicos e nucleares. Os produtos deste segmento são de uso intenso e a
cada dia tende a se ampliar. Como alguns exemplos, podemos citar: naves
espaciais, satélites, usinas nucleares, materiais para implantes em seres
humanos, aparelhos de som e de vídeo, suporte de catalisadores para
automóveis, sensores (umidade, gases e outros), ferramentas de corte,
brinquedos, acendedor de fogão, etc.
g) Revestimentos Cerâmicos: As placas cerâmicas são constituídas, em geral,
de três camadas: a) o suporte ou biscoito, b) o engobe, que tem função
impermeabilizante e garante a aderência da terceira camada, e c) o esmalte,
camada vítrea que também impermeabiliza, além de decorar uma das faces da
placa. Estes revestimentos são usados na construção civil para revestimento
de paredes, pisos, bancadas e piscinas de ambientes internos e externos.
Recebem designações tais como: azulejo, pastilha, porcelanato, grés, lajota,
piso, etc. A tecnologia do porcelanato trouxe produtos de qualidade técnica e
estética refinada, que em muitos casos se assemelham às pedras naturais.
Os processos industriais têm seus prós e seus contras, e para a cerâmica
vermelha não é diferente. Neste caso, um dos problemas enfrentados pelo setor é o
desperdício do produto final, desde sua fabricação até a sua utilização na construção
civil, mostrada na Figura 9.
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Figura 9 – Pátio de descarte de uma indústria cerâmica. Fonte: IPT (Instituto de Pesquisa Tecnológica), 2014.
A reutilização de materiais avariados é considerada uma boa prática industrial,
nos aspectos ambiental, social e principalmente, econômico. Na Cerâmica vermelha
este tipo de material é reutilizado através do tratamento físico de trituração dos cacos,
transformando em um material chamado chamote (cerâmica moída a seco),
incorporado à massa cerâmica (SCHUMACHER et al., 2014).
2.2 A indústria de cerâmica vermelha e os resíduos sólidos no Brasil
O mercado conta com cerca de 6.900 empresas entre cerâmicas e olarias,
sendo responsável por mais de 290 mil empregos diretos, 900 mil indiretos e gerando
um faturamento anual de R$ 18 bilhões (4,8% do faturamento da indústria da
construção civil). Pode-se verificar, também, que em 2005 foram produzidas cerca de
63,6 bilhões de peças, das quais 75% foram blocos/tijolos. A produção total aponta
um crescimento de mais de 113% em relação a 2004 (ANICER, 2008).
Com esse crescimento de produção, a geração de resíduos sólidos torna-se
preocupante, tanto no âmbito econômico, no caso das indústrias, quanto ambiental,
no caso da sociedade, já que a indústria de cerâmica vermelha também é geradora
de rejeitos, começando do seu processo de queima, até a estocagem do produto. Esta
perda é variável no Brasil, e situa-se entre 2% a 10% da produção, podendo até
ultrapassar este percentual, geralmente em indústrias pequenas, com poucas
inovações tecnológicas (GOUVEIA; SPOSTO, 2009).
A grande maioria das cerâmicas não reaproveitam as peças quebradas,
entretanto, têm que dar um destino final a esses resíduos, que geralmente são
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utilizados para tapar buracos em pontos críticos de estradas que levam às cerâmicas,
descartados em lixos urbanos, ou mesmo dispersos no meio ambiente, causando
transtornos ambientais, e é claro, econômicos para a empresa, já que o percentual de
perda é bastante significativo (SCHUMACHER et al., 2014).
Algumas indústrias já reutilizam esses resíduos, triturando-os em um moinho
específico, e obtendo um material denominado chamote, que pode ser adicionado à
matéria prima durante o processo de produção cerâmico e substituir parte da argila
consumida. Tal rejeito, quando adicionado à massa argilosa em percentuais
adequados, pode contribuir para ajustar a trabalhabilidade da massa, melhorar o grau
de empacotamento, em função da sua granulometria e facilitar a secagem das peças
(VIEIRA et al., 2004). No entanto, alguns fabricantes relataram que o uso desse
material em meio à argila, pode prejudicar a qualidade da matéria prima a ser utilizada
e comprometer a produção dos artefatos cerâmicos (SCHUMACHER et al., 2014).
2.3 Matérias primas
Para execução dos ensaios, algumas matérias primas foram utilizadas, dando
ênfase às argilas, vermelha e preta, e ao chamote, os quais foram obtidos diretamente
no local da pesquisa.
2.3.1 Propriedades das argilas
Argilas são materiais terrosos naturais, que misturados com a água adquirem
a propriedade de apresentar alta plasticidade. As argilas são compostas de partículas
coloidais de diâmetro inferior a 0,005 mm, com alta plasticidade quando úmidos e que
formam torrões de difícil desagregação quando sob pressão (LEGGERINI, [200-]).
A diferença entre as argilas vermelha e preta, além da cor, está basicamente
ligada aos materiais as quais são formadas. A argila vermelha tem um maior
percentual de resíduos, o que a torna menos plástica. Já a argila preta, é mais pura.
Para enterder os resultados obtidos na pesquisa, é necessário o conhecimento
sobre algumas propriedades importantes das argilas.
A granulometria é uma das características mais importantes dos minerais
argilosos e que domina muitas das suas propriedades. Na cerâmica estão
dependentes da dimensão, da distribuição e da forma do grão, propriedades tais como
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a plasticidade das pastas, a permeabilidade e a resistência em verde e em seco dos
corpos cerâmicos (MEIRA, 2001).
A plasticidade, é uma propriedade importantíssima, que permite mudar a forma
de um material de modo definitivo, através de esforço mecânico (LIMA et al., 2004).
Está diretamente relacionada ao tipo de argilo-mineral, tipo de impureza e à
granulometria das impurezas presentes nas argilas utilizadas na fabricação da
cerâmica vermelha, as quais, são principalmente os minerais (silica livre, óxido de
ferro, mica, calcário e grânulos rochosos de quartzo e feldspato) e raízes. Quanto
menor a granulometria das impurezas, maior a plasticidade da argila.
A retração faz com que a peça cerâmica diminua de tamanho e quando a perda
de água não é uniforme a peça se torce e deforma (LEGGERINI, [200-]). Quando
exposta ao tempo a argila perde água, utilizada para conformação da peça cerâmica.
Exposta a altas temperaturas, por volta dos 900ºC, é eliminada água de constituição,
matéria orgânica, além do dióxido de carbono. Uma grande retração pode causar
rachaduras nas peças cerâmicas, causando prejuízo para a indústria.
Apesar de ser um material plástico, quando exposto a altas temperaturas a
argila cria uma alta resistência devido a um processo chamado de sinterização.
Segundo o INFOPÉDIA (2003), a sinterização consiste na operação de aglutinação
de pós ou partículas finas, por aquecimento a temperatura relativamente alta, mas, no
entanto, inferior ao ponto de fusão do material dos pós.
Após o processo de queima, a porosidade tende a aumentar devido à
eliminação de matéria orgânica e água. A absorção de água está diretamente
associada à quantidade de poros da peça, ou seja, quanto mais porosa é a peça,
maior a absorção de água (ZACCARON, 2014).
Alguns fatores podem prejudicar os resultados dos ensaios cerâmicos. A
conformação manual dos corpos de prova, a granulometria do chamote utilizada, e a
temperatura de queima utilizada no processo dos blocos avariados, donde se obtém
o chamote, podem ser alguns deles.
2.3.2 Chamote
Segundo o SEBRAE (2008) o chamote pode ser descrito como o bloco
cerâmico moído, utilizado para dar maior resistência à argila. Pode ser produzido em
23
diferentes granulometrias; e argilas de todas as temperaturas podem ser empregadas
para sua produção. No entanto a cerâmica refratária é a mais eficiente.
A granulometria do chamote utilizado também pode influenciar nos resultados
obtidos. Uma granulometria variada significa, por exemplo, maior empacotamento das
partículas, e consequentemente um menor índice de vazios. Neste caso, utilizaremos
a peneira #50 (mesh), com abertura de 0,297mm.
A influência do chamote na massa cerâmica é determinante no seu
comportamento físico-químico agindo principalmente como desplastificante e como
material inerte na queima dos produtos, favorecendo a redução de desperdícios nos
processos de secagem e de queima devido a diminuição dos impactos sofridos
durante a retração linear e à decomposição dos materiais voláteis presentes
(ZACCARON, 2014).
O chamote é material inerte até que atinja a temperatura ao qual foi queimado
pela primeira vez, e a cerâmica CV utiliza tecnologia de queima ultrapassada, que
possivelmente não chega à temperatura de 950ºC, a qual expomos nossos corpos de
prova. Desta forma, mesmo que os resultados estejam dentro dos limites mínimos e
máximos, podem não chegar ao esperado, comparando as amostras em questão,
entre si.
24
3 METODOLOGIA
Além da revisão bibliográfica, outros métodos foram adotados para a busca dos
resultados da pesquisa. A pesquisa de campo e os ensaios laboratoriais foram
realizados em uma Industria de Cerâmica Vermelha, da melhor forma possível,
buscado sempre o entendimento dos resultados, para que se possa discutir o assunto
com mais clareza e certeza.
3.1 Dados da Indústria Cerâmica de Boca da Mata (CV)
A Indústria CV, está localizada na Zona Rural da cidade de Boca da Mata, no
Estado de Alagoas, numa capacidade instalada dimensionada para uma produção
mensal de cerca de 300 milheiros de peças. A empresa possui jazida de argila própria,
distribuída numa área de aproximadamente 80.000m² e o setor fabril numa área
coberta de 1.000m2. A secagem acontece de forma natural, em galpões e, a queima
é feita em fornos intermitentes, de chama ascendente, tipo caieira, aberta. São 02
fornos com capacidades para queimar 24.000 e 16.000 blocos de vedação
19x14x09cm, respectivamente.
A empresa encontra-se em processo contínuo de melhoria estrutural e
tecnológica, buscando a otimização do uso dos recursos disponíveis, a qualidade dos
serviços e produtos e a satisfação dos seus clientes.
3.2 Pesquisa de campo
Com o intuito de obter os dados da produção da empresa cerâmica, quantificou-
se o processo de queima das peças: número de peças enfornados; número de peças
desenfornadas; perda de produtos quebrados na queima; perdas de produtos
quebrados no manuseio.
Para os dados técnicos, objetivo da pesquisa, foram realizados ensaios físicos
e mecânicos, utilizando matéria prima da cerâmica CV, e equipamentos próprios para
os ensaios em questão, os quais foram realizados em sua maioria, dentro da própria
cerâmica, em um laboratório montado especificamente para isso, além do Laboratório
de Metrologia da Indústria da Construção do SENAI/AL – LAMIC, onde foi realizado
um dos ensaios.
25
Os ensaios cerâmicos realizados nos corpos de prova foram feitos de acordo
com as normas da ABNT abaixo discriminadas:
Tensão de Ruptura à Flexão (TRF) da massa após queima: ABNT ISO
5014:2012 - Produtos refratários conformados densos e isolantes —
Determinação do módulo de ruptura à temperatura ambiente;
Absorção d’água (A), Porosidade Aparente (P), Massa Específica Aparente
(MEA): NBR 6220:1997 – Materiais refratários densos conformados -
Determinação da densidade de massa aparente, porosidade aparente,
absorção e densidade aparente da parte sólida.
As amostras foram queimadas a 950ºC em função da temperatura de
sinterização da maioria das massas cerâmicas, utilizadas pelas indústrias do setor de
cerâmica vermelha.
A Tabela 1 mostra parâmetros relacionados ao módulo de ruptura à flexão seca
a 110ºC e após queima a 950ºC, além do percentual de absorção de água após
queima. Neste caso, a coluna de tijolos furados (blocos), a qual a pesquisa é voltada,
será referência.
Tabela 1: Valores limites de algumas características cerâmicas de argilas para fabricação de tijolos maciços, blocos furados e telhas.
Características da Massa Cerâmica (Manual, Extrusada, Prensada)
Tijolos Maciços
Tijolos Furados (blocos)
Telhas
TRF da Massa seca a 110ºC (Mínimo)
15 kgf/cm2 25 kgf/cm2 30 kgf/cm2
TRF da Massa após queima (Mínimo)
20 kgf/cm2 55 kgf/cm2 65 kgf/cm2
Absorção de água após queima (Máximo)
- 25,0% 20,0%
Fonte: SANTOS, 1989
3.2.1 Materiais e equipamentos utilizados nos ensaios cerâmicos
a) Argila preta (P);
b) Argila vermelha (V);
c) Argila padrão (AP): traço 2P:1V
26
d) Cacos de tijolos;
e) Água;
f) Marreta;
g) Balança eletrônica SF – 400A;
h) Forno mufla;
i) Peneiras granulométricas, malha 50, 80, 100, 200 e 325 (mesh);
j) Fogareiro elétrico;
k) Recipiente de alumínio, capacidade 500g;
l) Recipiente de plástico capacidade 1L;
m) Lamina de vidro;
n) Formas de madeira;
o) Prensa hidráulica;
p) Paquímetro digital 0,05mm
3.2.2 Ensaios cerâmicos
Primeiramente foram coletadas as amostras das matérias primas para seus
estudos e utilização na conformação dos corpos de prova. As argilas foram retiradas
das jazidas existentes na cerâmica, enquanto o chamote foi obtido em um processo
manual de moagem dos cacos.
O primeiro ensaio foi o de umidade das amostras de argilas preta, vermelha e
padrão (mistura das argilas preta e vermelha na proporção 2:1). Após a obtenção do
resultado, foi realizado o ensaio de resíduo retido na peneira #325 (mesh) da ABNT,
via úmida. O ensaio de distribuição granulométrica dos resíduos retidos secos na
peneira #325 (mesh) da ABNT, foi o último ligado ao estudo do solo.
Foram conformados 15 corpos de prova, sendo 5 da amostra padrão (AP), 5
da amostra padrão com adição de 5% de chamote (AP5%) e 5 da amostra padrão
adicionados 10% de chamote (AP10%).
Os testes de retração linear são dois, após secagem e após queima. Já os
ensaios de perda ao fogo, tensão de ruptura à flexão, absorção de água, massa
específica aparente e porosidade aparente, são feitos após a queima.
3.2.2.1 Umidade das amostras de argilas (preta, vermelha e padrão)
27
A determinação do percentual de umidade das amostras de argilas tem como
finalidade prepara-las para o ensaio de resíduos, cuja amostra deve ser seca. Para
obtenção da umidade, as amostras foram pesadas, obtendo-se o peso úmido e, logo
após, secas no fogareiro de alumínio, obtendo-se o peso seco. Calculou-se o
percentual de umidade pela Fórmula 1:
𝑈% =(𝑃𝑈 − 𝑃𝑆)
𝑃𝑆𝑥10
Fórmula 1 – Umidade das amostras de argilas. Fonte: SANTOS, 1989.
U% - Percentual de umidade PU – Peso úmido PS – Peso seco
3.2.2.2 Resíduo retido na peneira #325 (mesh) da ABNT, via úmida
Pesou-se 100g de cada amostra de argila seca, obtendo-se o peso inicial,
defloculou-se num recipiente plástico com cerca de 600ml de água, durante 24 horas
e a seguir filtrou-se cada amostra na peneira #325 (mesh), em água corrente, de forma
gradual, usando os dedos para quebrar torrões, até que a água que passa pela
peneira esteja límpida. O resíduo retido na peneira foi transportado para o recipiente
de alumínio e seco no fogareiro, obtendo-se o peso seco. O cálculo do percentual dos
resíduos foi feito através da Fórmula 2:
𝑃𝐼
𝑃𝑆=
100
𝑅%
Fórmula 2 – Percentual de resíduo. Fonte: SANTOS, 1989.
R% - Percentual de resíduo PI – Peso inicial PS – Peso seco retido na peneira 325
3.2.2.3 Distribuição granulométrica dos resíduos retidos na peneira nº325 da ABNT
O ensaio de distribuição granulométrica dos resíduos secos foi feito em 05
peneiras (#50, #80, #100, #200, #325 e fundo). Os resíduos (amostras: P, V, AP)
28
foram passados por cada peneira, obtendo-se o peso retido. Os resultados do ensaio
consistiram no percentual retido em cada peneira.
3.2.2.4 Conformação dos corpos de prova das amostras: AP, AP5%, e AP10%
Conformou-se manualmente 05 corpos de prova de cada amostra em forma de
madeira medindo aproximadamente 15x5x2cm. O percentual de umidade de
moldagem dos corpos prova foi cerca de 20%.
Os corpos de prova fabricados manualmente podem provocar instabilidade nos
ensaios. A pressão exercida em sua conformação não é a mesma entre elas, como
seria caso a conformação fosse feita por extrusão.
3.2.2.5 Determinação da retração linear após secagem
Ensaio cerâmico baseado no método Brasileiro MB-305 da ABNT. Secou-se os
corpos de prova usando o forno mufla, 02 horas a 110ºC. A retração linear
corresponde à redução das dimensões em função da perda de água coloidal (umidade
de moldagem dos corpos de prova), e é calculada através da Fórmula 3:
𝑅𝑇 =𝐶𝑖 − 𝐶𝑓
𝐶𝑖𝑥100
Fórmula 3 – Retração linear após secagem.
Fonte: SANTOS, 1989.
RT – Retração linear após secagem Ci – Comprimento inicial (após conformação) Cf – Comprimento final (após secagem)
3.2.2.6 Determinação da retração linear após queima
A retração das dimensões dos corpos de prova após queima acontece em
função da perda de água residual e de água de constituição referente aos
argilominerais presentes. É calculada através da Fórmula 4:
29
𝑅𝑇 =𝐶𝑖 − 𝐶𝑓
𝐶𝑖𝑥100
Fórmula 4 – Reatração linear após queima. Fonte: SANTOS, 1989.
RT – Retração linear após secagem Ci – Comprimento inicial (após secagem) Cf – Comprimento final (após queima)
3.2.2.7 Perda ao fogo
O teste de perda ao fogo, refere-se a perda de massa durante a queima,
provocada pela decomposição dos materiais voláteis presentes na massa cerâmica
(matéria orgânica, carbonatos, sulfetos, etc). Os resultados são expressos em
percentual de perda em relação à massa da amostra seca a 110ºC, e obtidos pela
Fórmula 5:
𝑃𝐹% =(𝑀𝑆 − 𝑀𝑄)
𝑀𝑆𝑥100
Fórmula 5 – Perda ao fogo. Fonte: SANTOS, 1989.
PF% - Perda ao fogo MS – Massa após secagem MQ – Massa após queima
3.2.2.8 Módulo de ruptura à flexão
Após a secagem e a queima dos corpos de prova foram submetidos ao teste
de módulo de ruptura à flexão, através da prensa hidráulica. A tensão de ruptura à
flexão (TRF) é definida como força por unidade de área necessária para romper um
corpo, como mostra a Fórmula 6. É expressa em quilograma-força por centímetro
quadrado (kgf/cm2) ou mega Pascal (MPa). Neste caso, o resultado foi expresso em
módulo de ruptura à flexão em conformidade com a NBR 5014:2012 (Produtos
refratários conformados densos e isolantes — Determinação do módulo de ruptura à
temperatura ambiente).
30
𝑅𝐹 =𝐹
𝐸2𝑋 𝐿
Fórmula 6 – Resistência à flexão. Fonte: SANTOS, 1989.
RF – Resistência à flexão F – Força exercida E – Espessura L – Largura
3.2.2.9 Absorção de água
O ensaio é feito após queima. A absorção de água é o quociente da massa de
água absorvida pelo corpo de prova, saturado de água, pela massa do corpo de prova
seco, como mostra a Fórmula 7. Primeiro determina-se a massa do corpo de prova
seco (MS), depois mergulha-se o mesmo em água, deixando-o submerso por um
período de 24 horas à temperatura ambiente (MU).
𝐴% =(𝑀𝑈 − 𝑀𝑆)
𝑀𝑆𝑥100
Fórmula 7 – Absorção de água. Fonte: SANTOS, 1989.
A% - Absorção de água MU – Massa úmida MS – Massa seca
3.2.2.10 Massa específica aparente
A massa específica aparente, ou densidade aparente, é o resultado da relação
entre a massa do corpo de prova seco pelo seu volume aparente, que é calculado
pela Fórmula 8:
𝑀𝐸𝐴 =𝑀𝑆
𝑉𝐴
Fórmula 8 – Massa específica aparente.. Fonte: SANTOS, 1989.
31
MEA – Massa específica aparente; VA – Volume aparente; MS – Massa seca.
3.2.2.11 Porosidade aparente
O ensaio de porosidade aparente é o quociente do volume de poros abertos
do corpo de prova pelo volume aparente do mesmo. O resultado é dado pela
Fórmula 9:
𝑃% =𝑀𝑢 − 𝑀𝑆
𝑉𝐴𝑥100
Fórmula 9 – Absorção de água. Fonte: SANTOS, 1989.
P% – Porosidade aparente; VA – Volume aparente; Mu - MS – Volume de poros abertos.
3.2.3 Levantamento fotográfico
A Figura 10 mostra o equipamento e o material utilizados para obtenção do
chamote, além do material já moído.
Figura 10 – Marreta, cacos de tijolos e obtenção manual de chamote. Fonte: Dados da pesquisa.
32
Amostras das argilas (Figura 11), em forma de torrões, utilizadas
para execução dos ensaios, coletadas nas jazidas da cerâmica CV.
Figura 11 – Amostras das argilas, vermelha e preta. Fonte: Dados da pesquisa.
As Figura 12 mostra os resíduos, das duas argilas, obtidos após o ensaio de
resíduo retido na peneira #325.
Figura 12 – Amostras dos resíduos obtidos no teste de percentual de resíduos. Fonte: Dados da pesquisa.
Após o processo de moagem do material avariado e obtenção do chamote,
escolheu-se a granulometria de 300 µm, referente à peneira #50, como mostra a
Figura 13, para utilização na confecção dos corpos de prova.
33
Figura 13 – Amostrada do chamote utilizado na confecção dos corpos de prova. Fonte: Dados da pesquisa.
As amostras foram coletadas e registradas durante a execução dos métodos
propostos nesta pesquisa, com o intuito de proporcionar um melhor entendimento do
assunto, quando se trata das matérias primas utilizadas.
34
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os corpos de prova foram confeccionados manualmente, em formas de
madeira, com argila coletada na própria jazida da empresa (Figura 14).
Figura 14 – Conformação dos corpos de prova. Fonte: Dados da pesquisa.
Após a secagem a 1100C os corpos de prova foram levados ao forno mufla para
queima a 9500C, obtendo uma cor alaranjada, derivada da reação química do óxido
de ferro (Fe2O3), como mostra a Figura 15.
Figura 15 – Corpos de prova após queima a 9500C. Fonte: Dados da pesquisa.
O ensaio de resíduo retido na peneira #325 (mesh) da ABNT é uma análise
quantitativa do percentual de impurezas minerais e orgânicas presentes nas argilas.
As impurezas identificadas visualmente nas amostras foram: sílica livre, óxido de ferro
35
e raízes. Como mostra a Tabela 2, a argila P contém em sua composição, 19% de
resíduos, enquanto a argila (V) contém 32%. A argila AP, composta pela proporção
de 2P:1V, reteve no ensaio, 23,3% de resíduos.
No ensaio de distribuição granulométrica, mostrado na Tabela 2, as peneiras
de #50 (mesh) e #80 (mesh), apresentaram elevados percentuais de resíduos,
indicando a granulometria grosseira das impurezas presentes, o que pode acarretar
em um menor índice de plasticidade. Apesar dos elevados teores encontrados, a
amostra AP não comprometeu a absorção de água, apenas a resistência à flexão dos
corpos de prova, elevando-as com a adição do chamote, como mostra a Tabela 3.
Tabela 2: Caracterização das Matérias-Primas Cerâmicas.
Amostra
Ensaios cerâmicos
Resíduo retido na peneira
N°325 da ABNT (%)
Distribuição granulométrica
Peneira n°50 (%)
Peneira n°80 (%)
Peneira n°100
(%)
Peneira n°200 -
(%)
Peneira n°325 -
(%)
Fundo (%)
Argila Preta (P)
19,0 31,6 10,5 5,2 26,3 25,2 1,0
Argila Vermelha (V)
32,0 81,2 9,9 3,1 3,1 2,3 0,2
Argila Padrão (AP)
23,3 48,0 10,0 4,2 18,6 17,4 1,0
Fonte: Dados da pesquisa.
Sabendo-se da baixa plasticidade das argilas, subentende-se a necessidade
de uma umidade de conformação um pouco maior, neste caso, utilizou-se 20% para
todos os corpos de prova (Tabela 3).
A retração linear a 110ºC acontece devido à perda de água de conformação
dos corpos de prova, e pouco variou entre a amostra AP e a amostra AP5%,
diferentemente da amostra AP10%, que retraiu menos, chegando a 4% de retração,
significando menor chance de trincar durante a secagem (Tabela 3). A retração linear
após queima a 950ºC ocorre pela eliminação de água de constituição, matéria
orgânica e dióxido de carbono, e o resultado também foi ótimo para as três amostras,
sendo a AP10% a que mostrou melhor resultado (Tabela 3). Isso acontece,
provavelmente, devido á propriedade de inércia do chamote.
O ensaio de perda ao fogo a 950ºC, consiste na perda de massa, oriunda da
decomposição de materiais voláteis. A redução desse percentual da amostra AP para
36
AP5% e de AP5% para AP10% seria o ideal, porém, como mostra a Tabela 3, não foi
o que aconteceu. Provavelmente, para este caso, o chamote perdeu sua propriedade
de inércia, devido à exposição à temperatura de 950ºC, e consequentemente massa,
referente aos materiais voláteis que não foram eliminados na primeira queima.
O módulo de ruptura a flexão a 950ºC, como mostra a Figura 16, apresentou
resultados insatisfatórios comparados aos limites mínimos, para blocos, mostrados na
Tabela 1. Porém, nota-se que o baixo resultado obtido não ocorreu devido a utilização
do resíduo chamote, pois como mostra a Tabela 3, as amostras AP5% e AP10%
dobraram sua resistência em relação à amostra AP. Isso acontece, provavelmente,
pela existência do empacotamento das partículas, conferindo maior sinterização ao
corpo cerâmico, processo químico onde as partículas das argilas e resíduos se unem
de forma a tornar-se quase homogênea, e consequentemente mais resistente.
Figura 16 – Resultados do teste de Tensão de Ruptura à Flexão a 950ºC.
Fonte: Dados da pesquisa
Os ensaios de absorção de água e porosidade aparente estão diretamente
associados, pois quanto maior o percentual de porosidade, maior também será o
percentual de absorção de água.
A absorção de água a 950ºC variou um pouco entre as amostras, porém,
mantiveram-se dentro dos limites (Tabela 3). Entretanto, o que se esperava era uma
diminuição de AP para AP5%, e de AP5% para AP10%.
A porosidade aparente também variou um pouco entre as amostras (Tabela 3).
Assim como no ensaio de absorção a água, o ideal seria uma diminuição de poros da
AP para AP5% e para AP10%, supondo-se que ao adicionar o chamote, como material
inerte, a perda de materiais voláteis diminuiria, e consequentemente, o aparecimento
de poros também. Provavelmente, durante o processo de queima o chamote perdeu
37
sua propriedade de inércia, devido à sua segunda queima, realizada a uma
temperatura maior do que no primeiro processo.
Tabela 3: Caracterização físico-mecânica dos corpos de prova. Ensaios cerâmicos
Amostra
AP AP5% AP10%
Umidade de Conformação (%)
20,0 20,0 20,0
Retração Linear a 1100C (%)
5,5 5,7 4,0
Retração Linear Após Queima a 9500C (%)
0,8 0,7 0,5
Perda ao Fogo a 9500C (%)
8,0 8,8 8,9
Módulo de Ruptura a Flexão a 9500C (kgf/cm²)
14,8 30,6 33,6
Absorção de água a 9500C (%)
13,8 14,1 14,0
Porosidade Aparente a 9500C (%)
22,3 24,8 23,7
Massa Específica Aparente a 9500C (g/cm3)
1,6 1,7 1,7
Cor (tonalidade) após queima a 9500C Alaranjado Fonte: Dados da pesquisa.
A massa específica aparente trata, nesse caso, da massa (g) existente em
relação ao volume (cm³) do corpo de prova. Pode-se observar o aumento de cerca de
0,1 g/cm³ da amostra AP para AP5% e AP10% (Tabela 3), resultado que pode ser
confirmado pelo aumento da proporção de perda ao fogo referente às mesmas
amostras.
Apesar de todos os resultados mostrarem valores dentro dos limites usuais, o
processo de conformação dos corpos de prova, feito manualmente, e a utilização do
chamote queimado a uma temperatura menor do que a utilizada nessa pesquisa
interferiu, negativamente, nos resultados. Essa interferência se dá, respectivamente,
por não existir pressão ideal para a conformação, como acontece no caso da extrusão,
e pelo chamote perder a sua propriedade de material inerte quando ultrapassa sua
temperatura anterior de queima.
38
5 CONCLUSÃO
A pesquisa, em escala laboratorial, do uso do resíduo sólido cerâmico chamote
na produção dos blocos da indústria CV mostrou a viabilidade técnica da incorporação
de 5% e 10% em massa, queimada a 950ºC.
Em relação às propriedades das argilas da cerâmica CV, pode-se observar que
a mesma não é muito plástica, devido ao alto teor de resíduos existentes na sua
composição. Por outro lado, a diversidade granulométrica desses resíduos e a adição
do chamote na granulometria de 300 µm (micrômetros) nas amostras AP5% e AP10%
facilitaram o processo de sinterização, o que torna o material mais resistente.
Entre os resultados positivos da caracterização dos corpos de prova ensaiados,
destacou-se o aumento expressivo da resistência à flexão, em mais de 100%, em
ambas amostras possuindo chamote, com relação à massa cerâmica padrão utilizada
pela indústria, e a diminuição da retração, também em ambas amostras.
O resultado do ensaio de perda ao fogo impressionou, negativamente.
Esperava-se uma diminuição da perda de água, materiais voláteis, e carbonatos,
porém não aconteceu. Apesar do resultado negativo, as três amostras estão dentro
do limite padrão.
Os ensaios de porosidade aparente e absorção de água pouco variaram,
porém, observa-se claramente a associação direta entre os dois ensaios, notando-se
que quando a porosidade aumenta, a absorção de água também aumenta, e quando
diminui, a outra também diminui. Os resultados não foram os esperados, porém estão
dentro dos limites padrões.
A massa específica aparente pouco variou, mostrando um pequeno aumento
de 0,1 g/cm³ da AP para AP5% e AP10%. Podemos associar esse resultado ao do
ensaio de perda ao fogo, onde os resultados também aumentaram de AP para AP5%
e AP10%.
A cor obtida foi alaranjada, resultado da reação química do óxido de ferro
(Fe2O3) com o oxigênio (O2).
As formulações das massas cerâmicas com adição do chamote de 5% e 10%,
analisadas a partir dos ensaios físico-mecânicos preliminares apresentaram
resultados satisfatórios em todos os aspectos, porém a AP10% mostrou-se mais
eficaz em alguns aspectos.
39
O estudo do reaproveitamento do chamote representa uma contribuição para a
empresa em fatores diversos tais como eliminação do descarte indevido, acúmulo de
rejeitos nas áreas de expedição dos produtos finais, comprometimento da imagem da
empresa, redução de matéria-prima, aumento da vida útil das jazidas, elevação da
qualidade técnica dos processos e produtos e, agregação do valor econômico ao
resíduo, entretanto, outras formas de diminuir o desperdício podem ser mais viáveis.
A aquisição de maquinários e fornos com maior tecnologia de fabricação e queima,
seria uma delas.
40
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41
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