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.
QUAL O ESTADO DO VIDRO ?
SÓLIDO ?
LÍQÜIDO?
POLÍMERO ?
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
Estrutura molecular do dióxido de silício
Estrutura regular, cristalina (quartzo)
Estrutura irregular, vítrea
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
VIDROS FORMADOS POR ESFRIAMENTO
DE UM LIQUIDO
Elementos: S Se P e outros
Óxidos: B2O3, SiO2, GeO2, P2O5, As2O3, Sb2O3, Al2O3, B2O3, Nb2O5, etc.
Sulfetos: As2S3, Sb2S3 , etc.
Selenetos: Compostos de Sn, Pb, As, Sb, Bi, Te, etc
Teluretos: Compostos de Sn, Pb, As, Sb, Bi, etc
Halogenetos: ZnCl2, CdCl2, Bi Cl3, 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...
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
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.
TABELA II
Composição aproximada de alguns tipos de
Vidros Comerciais Vidro SiO2 Al2O3 Fe2O3 CsO Mg
O
PbO Na2O K2O SO3 F2 B2O3 CuO
Frascarias 72,7 2,0 0,06 10,4 -- -- 13,6 0,4 0,3 0,2 -- --
Vidraça
Verde
71,7 0,2 0,01 9,6 4,4 -- 13,1 -- 0,4 -- -- --
Vidro Plano 71,6 1,0 -- 9,8 4,3 -- 13,3 -- 0,2 -- -- --
Pote
Opalino
71,2 7,3 -- 4,8 -- 4,2 -- -- 12,2 2,0 -- --
Rubi 72,0 2,0 0,4 9,0 -- -- 16,6 0,2 -- Tr. -- 0,5
Borossilicat
o
76,2 3,7 -- 0,8 -- -- 5,4 0,4 -- -- 13,5 --
Fibra
de Vidro
54,5 14,5 0,4 15,9 4,4 -- 0,5 -- -- 0,3 10,0 --
Chumbo
Térmico
56,3 1,3 -- -- -- 29,5 4,7 7,2 -- 0,6 -- --
Bulbo 72,9 2,2 -- 4,7 3,6 -- 16,3 0,2 0,2 -- 0,2 --
Tabela reproduzida do livro Handbook of Glass
Manufacture Vol. I
TABELA III
Composição de alguns que não contêm SiO2
( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 )
GeO2 61,80 81,48 ---- ---- ---- ---- ----
B2O3 2,34 0,17 36 ---- 40 4,0 ----
Na2O ---- 10,11 ---- 12 ---- ---- ----
K2O 6,15 ---- ---- ---- ---- 10,0 ----
CaO ---- 6,59 ---- ---- ---- ---- ----
ZnO 7,14 ---- ---- ---- ---- 1,0 10,0
B2O 22,20 ---- 27 ---- 20 ---- ----
Sb2O3 ---- 1,32 ---- ---- ---- ---- ----
As2O3 0,36 0,33 ---- ---- ---- ---- ----
Al2O3 ---- ---- 27 ---- ---- 10,0 18,0
MgO ---- ---- 10 ---- ---- 4,0 ----
Ta2O5 ---- ---- ---- 28 ---- ---- ----
TiO2 ---- ---- ---- 12 ---- ---- ----
ZrO2 ---- ---- ---- 6 ---- ---- ----
La2O3 ---- ---- ---- 42 20 ---- ----
ThO2 ---- ---- ---- ---- 20 ----
P2O5 ---- ---- ---- ---- ---- 70,7 72,0
F eO ---- ---- ---- ---- ---- 2,5 ----
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 - SiO2, B2O3, P2O5, As2O3, GeO2
VIDRO FORMADORES NÃO ÓXIDOS - As2S3, BeF2, ZnCl2
MODIFICADORES - Na2O, K2O, CaO, BaO, etc... INTERMEDIÁRIOS - Al2O3
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.
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
CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS ÓXIDOS
COMPONENTES DO VIDRO
VIDRO-FORMADORES
SiO2, B2O3, SeO2, GeO2, P2O5, As2O3
FUNDENTES
Na2O, K2O, Li2O
ESTABILIZADORES
CaO, MgO, PbO, ZnO, BaO, AI2O3
ACESSÓRIOS
As2O3, Sb2O3, SO3, CuO, Co2O3, Cr2O3,
SnO2, Fe2O3, FeO, etc
Abaixamento do Ponto de Fusão
da Mistura Sílica e Óxido de Sódio
% de Na2O
% de SIO2 % de SIO2
oC
SiO2 - 59 % da crosta terrestre
Quartzo — Tridimita— Cristobalita — Vidro de Sílica
B2O3 - Aquecimento do H3BO3
O B2O3 é instável, absorve a umidade do ar e volta a H3BO3
Al2O3 - Corindon, rubi , safira.
Combinado sob forma de argilas e feldspatos
Na2O - Não existe livre
K2O - Idem
MgO - Calcinação da magnesita
PbO - Aquecimento do Pb acima do seu ponto de fusão ao ar Litargirio.
Pb3O4 - Zarcão
BaO - Barita Não é estável ao ar.
Obtido Por calcinação do BaCO3
CORANTES
Óxidos dos metais pesados
FeO - Verde azulado
Fe2O3 - Verde amarelado
CuO - Azul
Co2O3 - Azul !!!
Cr2O3 - Verde
E outros
VIDRO ALCALINO
SÍLICA
(SiO2) 72,1% 72,7% 72,0%
ÓXIDO DE ALUMÍNIO
(AI203) 1,6 0,5 2,0
ÓXIDO DE CÁLCIO
Cálcio (CaO) 5,6 12,9 6,0
ÓXIDO DE MAGNÉSIO
(MgO) 3,4 ------ 4,2
ÓXIDO DE SÓDIO
(Na20) 17,3 13,2 14,9
L Â
M P
A D
A
P L
A N
O
G A
R R
A F
A
VIDRO CHUMBO (CRISTAL)
SÍLICA
( SiO2 ) 56,5 % 63,8 %
ÓXIDO DE CHUMBO
{ PbO ) 29,5 20,2
ÓXIDO DE POTÁSSIO
(K20 ) 8,0 6,8
ÓXIDO DE SÓDIO
(Na2O) 5,0 7,5
ÓXIDO DE ALUMÍNIO
(AI203) 1,0 1,7
VIDRO DE BOROSSILICATO
SÍLICA (SiO2) 69,9% 64,1% 80,5%
ÓXIDO DE BORO (B2O3) 8,12 7,1 11,8
ÓXIDO DE ALUMÍNIO (AI2O3) 9,2 7,1 2,0
ÒXIDO DE BÁRIO ( BaO ) 2,75 ---- ----
ÓXIDO DE CÁLCIO (CaO) 3,7 6,8 ----
ÓXIDO DE SÓDIO (Na2O) 6,3 6,3 4,4
ÓXIDO DE POTÁSSIO ( K2O ) ---- 3,0 0,2
----------------- -------
N P D
E Y U
U R R
T E A
R X N
VIDRO OPALINO
SiO2 63,84 % 63,70 %
Al2O3 7,86 4,20
Fe2O3 1,50 ----
MnO 1,12 ----
Na2O 10,51 12,00
K2O ---- 1,50
MgO 0,25 ----
CaO 1,86 5,60
ZnO 6,99 8,50
F 8,05 7,30
VIDRO DE SÍLICA
SiO2 100%
VYCOR
SiO2 96,0 %
Na2O
4,0
B203
FIBRA DE VIDRO
SiO2 53,7 %
AI2O3 13,8
CaO 16,3
MgO 4,6
B203 9,6
VIDRO PARA TERMÔMETRO
SiO2 67,3% 72,86%
B2O3 2,0 10,43
Al2O3 2,5 6,24
ZnO 7,0 ----
CaO 7,0 0,35
Na2O 14,0 ----
K2O ---- 0,10
MgO ---- 0,20
VIDRO DE ALTO TEOR DE BORO
B2O3 15 a 20%
SiO2 65 a 70%
Álcalis e Al2O3
Uso em solda com tungstênio e molibdênio
Vidro Nonex
SiO2 72%
Al203 1,5
Na2O 3,4
AS2O3 0,7
B2O3 15,6
PbO 6,8
Uso em solda com tungstênio e molibdênio.
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.
• 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.
VIDROS ANTIGOS
EGITO 1400 AC EGITO 200 AC 900 DC
SiO2 63,72 65,95 67,44
AI2O3 1,04 2,49 2,98
Fe2O3 0,54 0,28 0,51
CaO 9,13 6,89 4,80
MgO 5,20 1,37 5,64
Na2O 20,63 20,30 13,94
K2O 0,41 0,96 1,93
MnO 0,97 0,70
SO3 1,08 0,84
PbO 1,01
VIDROS ATUAIS
VIDRAÇA BULBO P / LÂMPADA
SiO2 71,60 72,64
AI2O3 0,64 1,55
Fe2O3 0,26 0,04
CaO 12,58 5,38
MgO 1,07 3,15
Na2O 13,37 16,70
K2O 0,40
MnO
SO3 0,97
PbO
As2O3 0,05
Comportamento das Matérias-Primas na
Fabricação do Vidro
Areia, Quartzito e Quartzo SiO2
Barrilha (Soda ou Carbonato de Sódio) Na2CO3 Na2O + CO2
Soda Cáustica (Hidróxido de Sódio) 2NaOH Na2O + H2O
Potassa (Carbonato de Potássio) K2CO3 K2O + CO2
Calcário (Carbonato de Cálcio) CaCO3 CaO + CO2
Dolomita (Carbonato de Cálcio e Magnésio)
CaCO3.MgCO3 CaO + MgO + 2CO2
Feldspato (Silicato de Alumínio e de Sódio, Potássio ou Cálcio)
6SiO2. AI2O3.R2O
R2O Na2O Albita
K2O Ortoclásio
CaO Anortita
Borax ou Tetraborato de Sódio
Na2B4O7.10H2O Na2O + B2O3 + 10H2O
Pirobor ou Tetraborato de Sódio anhidro
Na2B4O7 Na2O + B2O3
Acido Bórico
2H3BO3 B2O3 + 3H2O
Salitre ou Nitrato de Sódio
4NaNO3 4NO + 3O2 + 2Na2O
Alumina Hidratada ou Hidróxido de Alumínio
Al2O3.3H2O Al2O3 + 3H2O
Litargírio — PbO
Zarcão — Pb3O4 3PbO + O
Monossilicato de Chumbo — PbO.SiO2
Sulfato de Sódio — Na2SO4 Na2O + SO3
"A SÍLICA REAGE COM OS ÓXIDOS FORNECIDOS PELAS MATÉRIAS-
PRIMAS FORMANDO OS SÍLICATOS, E O EXCESSO DE SÍLICA SE DISSOLVE
NA MASSA FUNDIDA "
AGENTES OPALESCENTES
Criolito Na3AlF6
Fluorita CaF2
Fluoreto de Sódio
AGENTES DE REFINO
Oxido arsênico As2O5
Oxido antimonioso Sb2O3
Sulfato de Sódio Na2SO4
AGENTES CORANTES
Óxido cúprico CuO
Óxido de cobalto Co2O3
Óxido de vanádio V2O5
Óxido de ferro Fe2O3
e outros Óxidos
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
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.
90 80 70 60 50 40 30 20 10
Kcal/Kg
1100
1050
800
850
900
950
1000
Redução do Consumo de
Energia pela Adição
do Caco
% CACO
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
MANUSEIO, PESAGEM E MISTURA DAS
MATÉRIAS PRIMAS
• Desembarque
• Recebimento
• Amostragem Análise granulométrica
Análise química
• Estocagem Empilhagem
Ensilagem
• Identificação das matérias-primas
• Movimentação
• Pesagem
• Mistura
• Segregação
• Carregamento do forno
• Higiene e segurança
ESPECIFICAÇÕES DE MATÉRIAS PRIMAS
(Exemplo)
Instrução: 4-5-1-13 Data:
1 Vidro prensado
13 Feldspato
Designação: 5113 — Identifica: Feldspato moído
Propriedades
a) Granulometria:
Peneira % retida
20 0,0
40 2,0 max.
Passa 100 10,0 max.
b) Composição Química
Perda ao fogo
SiO2 1,0% max
AI203 70,0 max
Fe2O3 17,5 max
CaO + MgO 0,25 max
K2O 10,0 max
Na2O 3,5 max
Embalagem:
Saco de papel multifolhado
Fornecedor (es): XPTO SÁ
ESPECIFICAÇÕES DA AREIA
A B C D
SiO2 min. 99,5% 99,5% 99,4% 99,0%
Al2O3 max. 0,200 0,200 0,300 0,500
Fe2O3 max. 0,002 0,015 0,030 0,150
TiO2 max. 0,020 0,020 0,030 0,050
Cr2O3 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
FABRICAÇÃO DO VIDRO
MATÉRIAS
PRIMAS CACO
PESAGEM
MISTURA
FORNO
SOPRAGEM PRENSAGEM ESTIRAGEM
RECOZIMENTO
INSPEÇÃO
EMBALAGEM
EMBARQUE
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
LEGENDA
A,B,C,D,E ____SILOS
T __________ TRANSPORTADOR
F __________ ELEVADOR
G __________ DEPÓSITO DE MISTURA
M __________ MISTURADOR
V __________ FORNO DE QUEIMA LATERAL
FORNOS DE VIDROS
CONTÍNUOS
Regenerativo Queima Lateral
Queima Traseira
Recuperativo Queima Lateral
Queima Traseira
Abóbada Fria
Elétrico Abóbada Quente
Abóbada Semi-fria
• DESCONTÍNUOS
Tanque Diário – Day-tank
Pote Aberto)
Fechado)
FORNO TANQUE
Parte Inferior em
contato com o vidro
Parte Inferior de um Forno Contínuo
Zona de Fusão
Zona de Refino
Garganta Zona
de
Trabalh
o
Secção Longitudinal da Parte
Inferior
de um Forno Contínuo
Zona de
Fusão Zona de
Refino
Zona de
Trabalho
Garganta
Zona de Máxima
Temperatura
Zona de Máxima Temperatura
Zona de Trabalho
Zona de
Fusão Zona de Refino
Shadow-wall
Bridge-wall
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