Indústria Cerâmica

Indústria Cerâmica Gabriel Milhomens Leonardo Camarotto Marcos Manzato Rafael Dertonio

Cerâmica • Do grego "kéramos” = "terra queimada" ou “argila queimada” • Definição: compreende todos os materiais inorgânicos, não-metálicos, obtidos geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas.

História e Evolução • China e Egito: mais de 5.000 anos • Exemplo: Guerreiros de Xian ( 240 a.C.)‏

História e Evolução • Primeiro equipamento: roda de oleiro – inventado no Mediterraneo por volta de 2.000 a.C.

História e Evolução • O equipamento determinante da escala de produção é o forno de cozimento das peças • Podem chegar a 150m de comprimento • Capacidade ampliada nos últimos anos de 80 mil m2/mês para 500 mil m2/mês

Setores Cerâmicos • Cerâmica Vermelha: materiais com coloração avermelhada, empregados na construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos e argilas expandidas)‏

Setores Cerâmicos • Cerâmica Branca: materiais constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e incolor (louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos)‏

Setores Cerâmicos • Materiais Refratários: Este grupo tem como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processo e de operação dos equipamentos industriais

Setores Cerâmicos • Isolantes térmicos: refratários isolantes, isolantes térmicos não refratários, fibras ou lãs cerâmicas que podem chegar a temperaturas de utilização de 2000º C

Setores Cerâmicos • Fritas: é um vidro moído aplicado na superfície do corpo cerâmico que adquire aspecto vítreo.

Setores Cerâmicos • Corantes: constituem-se de óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticos obtidos a partir da mistura de óxidos ou de seus compostos. São adicionados aos esmaltes para conferir-lhes colorações das mais diversas tonalidades e efeitos especiais.

Setores Cerâmicos • Vidro, Cimento e Cal • Revestimento Cerâmicos: são usados na construção civil para revestimento de paredes, pisos, bancadas e piscinas (azulejos, placas ou ladrilhos para piso e pastilhas)‏

Setores Cerâmicos • Cerâmica de Alta Tecnologia: desenvolvidos a partir de matérias-primas sintéticas de altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente controlados.

Segmento Valor da Produção (milhões de US$/ano)‏ Cerâmica Vermelha 2.500 Revestimentos 1.700 Matérias-primas naturais 750 Refratários 380 Cerâmicas especiais 300 Sanitários 200 Louça de mesa 148 Fritas 140 Matérias-primas sintéticas 70 Cerâmica elétrica 60 equipamentos para cerâmica 25 Abrasivos 20 Economia • A Cerâmica tem uma participação estimada de 1% do PIB

Economia

Matérias-primas • Componentes Plásticos: Argilas, Caulim • Dão moldabilidade à massa • Atuam como agentes de suspensão em meio aquoso • Dão coesão e solidez à massa verde e crua. • São responsáveis pela retração durante a secagem • Atribuem coloração natural

Matérias-primas • Componentes não-plásticos: • Componente inerte • Ex: Chamote, Sílica, Cinza natural, Cinza volante, Escória de alto forno • Tem a função de diminuir a plasticidade • Diminui a retração de secagem e queima • Constitui o esqueleto na massa da cerâmica • Aumenta a porosidade aberta

Matérias-primas • Componentes não-plásticos: • Componente vitrificante • É a substância responsável pela formação da fase vítrea com a contribuição do componente fundente • Ex: Sílica (areia quartzosa, quartzo, quatzito)‏ • Componente fundente • Abaixa a temperatura da fase vítrea • Ex: Carbonatos, Feldspatos e Silicatos de metais alcalinos terrosos

Matérias-primas • Componente Auxiliares • Fluidificante (Água e Polímeros)‏ • Favorece o escorrimento e a dispersão das partículas da massa • Ligante (Água, caulinita, esmectita)‏ • Une as partículas da massa a cru, permitindo a queima ou manuseio

Matérias-primas • Componentes Auxiliares • Defloculante • Evita a decantação das partículas em uma suspensão aquosa • Ex: Carbonato e silicato de sódio, Fosfato e polifosfato de metais alcalinos, Ácidos orgânicos, Poliacrilatos, Celulose • Plastificante /Lubrificante • Aumenta a plasticidade da massa • Ex: grafite, talco, glicol, ester

Meio Ambiente: impactos e solucoes • A indústria da construção civil é forte consumidora de matérias primas e grande produtora de resíduos. • Geralmente o aspecto ambiental associado a este setor refere-se à fase construtiva, deixando de lado as fases de produção de materiais, uso e descarte dos mesmos. • O setor cerâmico é um dos grandes contribuintes da construção civil, representado pelos tijolos, telhas e revestimentos. • Neste sentido, um processo adequado de gestão ambiental deve considerar, sempre que possível todo o ciclo de vida da edificação (e evidentemente o ciclo dos seus constituintes).

Ciclo de vida dos produtoscerâmicos

Inventário • O inventário constitui a etapa de levantamento de dados, promovendo um catálogo quantitativo das entradas (energia e matérias primas) e saídas (emissões no ambiente) para um específico produto, processo ou atividade. • Principais ítens de um inventário para empresas de produtos cerâmicos: 1 - Consumo hídrico 2 – Energia 3 – Materiais constituintes dos produtos 4 – Emissões gasosas 5 – Refugos/Resíduos 6 – Efluentes líquidos 7 – Desperdício energético (perda de energia)‏

Impactosambientaispositivos • Aumento no número de • empregos, absorvendo expressivos contingentes de mão-de-obra • Aumento do • desenvolvimento e investimento econômico • Fixação das comunidades locais

Impactosambientaisnegativos • A indústria de cerâmica é a principal consumidora de lenha • Desmate de áreas de vegetação nativa. • Fornecimento de lenha fica na dependência de desmatamentos em áreas específicas feitos • para outras finalidades • Não há desmatamentos legalizados em quantidade suficiente • Desertificação

Impactosambientaisnegativos • Emissões atmosféricas • Emissão de poluentes atmosféricos, • tais como: material particulado, dióxido de carbono (CO2), dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio (Nox)‏ • Contribui para o efeito estufa

Impactosambientaisnegativos • Extração de argila • Erosão • Escorregamento de talude • Assoreamento dos rios • Descaracterização da paisagem local • Degradação, da flora e da fauna da • área da jazida

Soluções • Implantar reflorestamentos com fins energéticos visando ao auto-suprimento de lenha; • Realizar a recuperação das áreas degradadas durante a exploração das jazidas; • Controlar a emissão de gases poluentes na atmosfera • Instalação de equipamentos para depuração dos gases; • • A emissão de poeira na área do empreendimento pode ser reduzida mediante o umedecimento da área de circulação interna;

Soluções • Estímulos à pesquisa e ao desenvolvimento de novas técnicas de • produção • Visar inovações tecnológicas dos produtos • Desenvolvimento de uma cultura de exigências ambientais na construção civil • Aumentar a fiscalização de jazidas e indústrias do setor • Utilização de novas fontes de energia nas indústrias cerâmicas (como o gás natural)‏

Soluções

Pesquisas • A atividade industrial de cerâmica, hoje fortemente globalizada • Apresenta acirrada competitividade • Desenvolvimento de sofisticadas instalações e laboratórios • Exemplos de pesquisas na indústria cerâmica: • CMDMC/ LIEC - Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos / Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica – UFSCar • ITEP – Instituto Tecnológico de Pernambuco • Localização da pesquisa: Cabo de Santo Agostinho - PE

Pesquisas • CMDMC/ LIEC • Pesquisa desenvolvida em laboratorios e na Cerâmica Gerbi, em Mogi Guaçu - SP • Não aumenta custos de produção • Não eleva a concentração do gás em todo o forno • Aumento da qualidade da queima da matéria orgânica permitiu ganho de produtividade • Diminuição no tempo necessário ao ciclo total da queima • Aumento de 30% na produção nominal do forno industrial • Baixo investimento inicial • Baixo custo operacional

Pesquisas • Técnica provê atmosfera mais rica em oxigênio apenas na área do forno em que ocorre a queima de matéria orgânica

Pesquisas • ITEP - Cabo de Santo Agostinho – PE • Utilização de refugo cerâmico industrial como insumo para a produção artesanal • A técnica reduziu em 50% a extração da matéria-prima in natura da jazida de SUAPE

Pesquisas

Processo de fabricação • Produção de pisos cerâmicos • 2 fabricas visitadas • Processo via úmida

Matéria-Prima Posto de serviço Moagem Peneiramento Atomizador Retifica Secagem Prensagem Banho de água Aplicação do engobe Aplicação do esmalte Decoração Aplicação de engobe (II)‏ Queima Resfriamento direto Resfriamento indireto Controle de defeitos Embalagem Diagrama de Blocos

1. Matéria Prima • Origem • Itapeva • Itararé • Porto Ferreira • Classificação e controle de conformidade

1. Matéria Prima Pátio de Armazenagem

1. Matéria Prima Boxes de Armazenagem

1. Matéria Prima Balança

2. Moagem • Moinho de Bolas • Input • 20 ton. de MP • 7000 L de água • 140 L de silicato • Output • Barbotina

2. Moagem Desintegrador e esteira

2. Moagem Bolas de auto-alumina

3. Peneiramento e posto de serviço • A barbotina passa por uma série de peneiras com malha decrescente e é armazenada em um poço subterrâneo antes de ser enviada ao atomizador

4. Atomizador • Processo de spray dryer • Pulverização da barbotina em um ambiente com temperatura de 600 °C • Formas geometricamente perfeitas com granulometria e umidade controladas • Umidade entre 6,2 % e 7 %

4. Atomizador Atomizador Spray Dryer

5. Prensagem • Conformação do pó em formatos pré definidos pelas cavidades da matriz da prensa • Sistema automático de alimentação e descarga das prensas • 3 etapas: 1 tira o ar do pó e as duas seguintes compactam o pó

6. Secagem • Reduz a umidade das peças para menos de 1% • Da maior resistência mecânica às peças • Funciona por circulação de ar, fazendo com que a umidade saia por cima do equipamento • Eleva a temperatura da placa: condição essencial para o processo de esmaltação

7. Esmaltação • Aplicação de água • Aplicação do engobe • Aplicação do esmalte • Decoração por Silk Screen

Indústria Cerâmica