Processamento de Materiais Cerâmicos

1. Processamento de Materiais Cerâmicos Seleção e Preparação de Matérias Primas

2. Objetivos do Trabalho Histórico Massas Cerâmicas As Matérias-Primas Seleção e Preparação Moagem Equipamentos de moagem Separação Granulométrica Preparação da Massa Cerâmica Atomização

3. Histórico A descoberta do fogo pelo homem foi fundamental para o surgimento da cerâmica. Ele descobriu que o barro secava e endurecia após ficar exposto ao calor do fogo. Suprir necessidades de condicionar alimentos, água e sementes, o homem começou a moldar o barro com água e a queimar a peça no calor do fogo. A palavra é de origem grega, "keramos", que significa "terra queimada" ou “argila queimada”.

4. Histórico O aparecimento dos produtos cerâmicos se fez, na antiguidade, em países que haviam abundância de argila; Os tijolos eram feitos a base de uma pasta de argila, secada ao sol; Na estrutura da massa entravam proporções elevadas de areia e palha;

5. Histórico Os Egípcios se distinguiram na elaboração de tijolos nas formas e aspectos mais variados; Os Romanos estabeleceram a fabricação de tijolos como atividade industrial; Os Mulçumanos foram os grandes propagadores da arquitetura do tijolo; Atualmente está presente no nosso cotidiano.

6. Massas Cerâmicas • Materiais argilosos e não-argilosos; • Fundentes e refratários; • Aditivos (orgânicos e inorgânicos); • São Classificadas em: • Massa Simples ou natural; • Massa Composta ou artificial;

7. As Matérias-Primas • O que é Matéria-Prima ? • sf. A substância bruta principal e essencial com que se faz alguma coisa. (Aurélio versão 2002) • Podem ser naturais ou sintéticas; Jazida Natural Laboratório

8. As Matérias-Primas • Matérias-Primas naturais • Obtidas de fontes naturais; compostos por minerais extraídos de rochas e sedimentos formados há tempos passados e que sofreram influências de fatores externos. • Matérias-Primas Sintéticas • Obtidas em laboratórios com o intuito de se aperfeiçoar uma característica não encontrada nas matérias-primas naturais.

9. As Matérias-Primas • Podem ser plásticas ou não-plásticas; • Plasticidade • Capacidade do material se deformar sem romper e manter a forma depois de retirada a carga, sempre na presença de água.

10. Seleção e Preparação “O desempenho de um produto cerâmico final vai depender da escolha das matérias-primas e do processamento do material.”

11. Seleção e Preparação Depois de determinadas as características desejadas do produto final é feita uma caracterização da matéria-prima. Existem alguns ensaios de caracterização que auxiliam na escolha da matéria-prima para o produto final.

12. Seleção e Preparação • Difração de Raio X • Identificação do tipo de argila. • Microscopia Eletrônica • Identificação por meio da morfologia observada. • Análise Térmica diferencial • Registra os picos de transformações endotérmicas e exotérmicas.

13. Seleção e Preparação • A matéria-prima geralmente é extraída da natureza e não está pronta para o uso; • É feita uma preparação através de • moagem; • separação granulométrica; • atomização;

14. Moagem • O que é Moagem? • Processo de trituramento e esmerilhamento • Utilizado para reduzir o tamanho de partícula do material. • Na moagem ocorrem: • Liberação de impurezas • Redução de porosidade • Dispersão de aglomerado e agregado • Aumento de partículas coloidais • Homogeneização da suspensão

15. Equipamentos de moagem A granulometria desejada é obtida em um ou mais estágios, denominados britagem primária, britagem ou moagem secundária e moagem terciária ou fina; Os equipamentos de britagem produzem um material pouco fino e equipamentos de moagem fina requerem uma matéria prima com granulometria inicial já reduzida.

16. Equipamentos de moagem Britagem primária - Britadores, desintegradores, moinhos de impacto. Britagem ou moagem secundária – desintegradores, moinhos de impacto, moinho de martelos, laminadores e moinhos de anéis. Moagem fina ou terciária – laminadores rápidos e articulados, moinhos de martelos, moinhos pendulares e moinhos de bolas.

17. Equipamentos de moagem Moinho de Bolas Moinho de Martelos

18. Separação Granulométrica Peneiramento é o processo de separação de um material granular em duas ou mais diferentes classes de tamanho de partículas, mediante uma ou mais superfícies vazadas com aberturas de dimensões definidas; Existem várias formas de separação granulométrica através de peneiramento; O material retido na tela da peneira é denominado oversize e o passante, undersize.

19. Separação Granulométrica • Equipamentos divididos em 3 tipos: • Grelhas : barras metálicas paralelas com espaçamento regular entre si; • Crivos : chapas metálicas planas ou curvas, com sistema de furos de várias formas e dimensões determinadas; • Telas : fios metálicos trançados em duas direções ortogonais, formando entre si “aberturas” ou “malhas” de dimensões determinadas; • Esses equipamentos são ainda divididos em fixos ou móveis, de acordo com o movimento de trabalho dos equipamentos;

20. Separação Granulométrica Esteira de Peneiramento Representação esquemática de uma grelha fixa Tela

21. Separação Granulométrica Peneira Vibratória Circular Câmara de Decantação

22. Separação Granulométrica Célula de Flotação Callow

23. Preparação da Massa • Fabricada a partir da composição de duas ou mais matérias-primas, além de aditivos e água. As massas podem ser classificadas em: • Suspensão , também chamada barbotina, para obtenção de peças em moldes de gesso ou resinas porosas; • Massas secas ou semi-secas , na forma granulada, para obtenção de peças por prensagem; • Massas plásticas , para obtenção de peças por extrusão, seguida ou não de torneamento ou prensagem.

24. Atomização Evaporação parcial da água da barbotina; Formação de aglomerados esféricos (pó atomizado); Características e propriedades adequadas como tamanho e formato; Preparando assim o material para o processo de alimentação da prensa e prensagem;

25. Atomização Atomizador

26. Processo de Atomização Processo de secagem que consiste na pulverização de um produto líquido ou semi-sólido dentro de uma câmara que é submetida a aplicação de corrente controlada de ar quente (> 130ºc) e assim consegue-se uma evaporação eficiente dos solventes presentes, tendo como produto uma separação rápida de sólidos e solventes contidos com uma deterioração mínima do produto, o processo tem como produtos finais o inicial em pó.

27. Processo de Atomização

28. Atomizadores (“Spray-drier”) Câmara de secagem; Pressão injetada da barbotina para dentro da câmara, pelos diâmetros bicos pulverizadores; Densidade e viscosidade da barbotina se determina a granulometria dos aglomerados; As gotículas formadas apresentam um movimento ascendente em fluxo de ar quente em forma de espira.

29. Atomização

30. Atomização Ilustração precisa da evolução da atomização de um grão cerâmico: 1 - formação da gota logo à saída do bico de pulverização, 2 - evaporação do líquido e inchamento (formação de um “balão” interno), nesta fase existe ainda movimentação das partículas sólidas,3 - explosão provocada pela elevada pressão internada fase vapor, 4 - formação da partícula sólida.

31. Defeitos Relacionados a Atomização A variação na umidade do pó atomizado pode gerar defeitos : Nas características mecânicas a cru das peças prensadas e trincas na etapa de secagem. Determinação do teor de umidade dos pós deve ser realizada com frequência dentro da indústria; Determinação da resistência a cru; Controlar os equipamentos de distribuição da água, a temperatura do ar dentro da câmara;

32. Defeitos Relacionados a Atomização O excesso de umidade pode gerar baixo escorrimento dos grãos, sujeira nos estampos das prensas e o aparecimento de “coração negro” . Deixar o pó atomizado (úmido) em “descanso” nos silos de estocagem por alguns dias, a fim de uniformizar a umidade.

33. Defeitos Relacionados a Atomização “Coração negro” consiste em uma região escura (geralmente cinza) que se estende, paralelamente à face e próxima a meia altura da espessura, ao longo da peça. A sua origem está relacionada à presença de compostos de carbono (matéria orgânica), óxido de ferro nas argilas e excesso de umidade no pó atomizado.

34. Referências ABCERAM, Associação Brasileira de Cerâmica. Processos de Fabricação. Disponível em: <http://www.abceram.org.br/site/?area=4&submenu=50> LABRINCHA, J.A.; RIBEIRO, M.J.; VENTURA, J.M. A atomização como processo de obtenção de pós cerâmicos para indústria cerâmica. Disponível em:<http://www.ceramicaindustrial.org.br/pdf/v06n05/v6n5_5.pdf> UFPR, Dissertação. Disponível em: http://www.pipe.ufpr.br/portal/defesas/dissertacao/075.pdf

35. NETCERAMICS, Processo de Fabricação. Disponível em:http://www.netceramics.com/Informa%C3%A7%C3%B5esT%C3%A9cnicas/ProcessodeFabrica%C3%A7%C3%A3o/tabid/394/language/pt-BR/Default.aspx CARRISSO, R. C. C.; CORREIRA, J.C.G.Classificação e Peneiramento. Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2004-183-00.pdf>.

36. Agradecimento Obrigado à todos pela atenção! Ana Carolina Massonetto Santos 9300022 Renan de Souza Felix 93ooo44