Análise química e mineralógica da argila Santa Alice para aplicações cerâmicas e tecnologia solo-cimento

Área

Aplicações tecnológicas de produtos naturais

Autores

Carvalho Júnior, A.A. (IFPI) ; Leite, K.S. (IFPI) ; Matos, J.M.E. (UFPI)

Resumo

Visando a uma prática mais sustentável quanto ao combate dos desperdícios da matéria prima usada na indústria da cerâmica vermelha, por meio de uma identificação mais específica quanto a aplicação tecnológica dos materiais argilosos, esse trabalho apresenta a caracterização química e mineralógica da argila Santa Alice in natura por FRX e DRX, bem como avalia seu uso para a indústria de cerâmica vermelha e aplicações na tecnologia solo-cimento. Identificou-se os argilominerais descritos nas literaturas e em face aos resultados, concluímos que é uma argila indicada para fabricação de produtos de cerâmica vermelha, bem como para aplicações na tecnologia solo-cimento, inclusive com incorporações de pequenas porções de passivos ambientais não plásticos.

Palavras chaves

Argila Santa Alice; Cerâmica Vermelha; Solo-cimento

Introdução

É comum o equívoco de compreendermos a sustentabilidade e o desenvolvimento sustentável como sinônimos, mas a natureza conceitual da sustentabilidade busca equilibrar os pilares ambiental, econômico e social, logo apresenta-se como o processo para atingir o objetivo que é o desenvolvimento sustentável (SARTORI, 2014). A abordagem depende do campo de atuação, mas as temáticas sobre controle de poluição, ecoeficiência, responsabilidade social, reuso, resíduo zero e o consumo sustentável são exemplos inerentes dessa área do conhecimento. No campo da indústria da cerâmica vermelha, que tem a argila como matéria prima essencial, é constatável os impactos ambientais na biodiversidade existente na região da jazida, bem como os desperdícios de matéria prima durante o processo fabril, devido principalmente a falta de conhecimento prévio das argilas usadas nas formulações de queima (PRADO, 2011). Argila é o nome dado aos silicatos de camada com um tamanho de grão menor 2μm, formado de minerais com partículas cristalinas denominado de argilominerais, que possuem necessariamente Alumínio (Al), Silício (Si) e Oxigênio(O) (BARRY, 2013). Nesse contexto, esse trabalho visa a apresentar as características químicas e mineralógicas da argila Santa Alice (S04° 56’ 20,8” W 42° 00’ 58,3”), obtidas através da fluorescência de raios X (FRX) e da difração de raio X (DRX), bem como avalia seu uso para a indústria de cerâmica vermelha local e para possíveis aplicações na tecnologia solo-cimento.

Material e métodos

A 25 km de Campo Maior-Pi, as margens do rio jenipapo, a coleta da matéria prima foi realizada na Fazenda Santa Alice, a 3,0m de profundidade, numa escavação realizada pelo proprietário. Seguindo os procedimentos da NBR6457:2016 com secagem prévia até a umidade higroscópica e desmanche dos torrões (ABNT NBR6457, 2012). Uma porção da argila passada em peneira #200, foi submetida a técnica de Fluorescência de Raios-X utilizando o equipamento EDX-720 da marca Shimadzu, com limite de detecção do Na (11) ao U (92) (>0,1%), bem como a técnica de Difração de Raios-X, utilizamos o difractrômetro XRD-6000 da marca Shimadzu. Para a determinação de perda ao fogo, a amostra primeiramente foi seca em estufa por 24 h em temperatura de 110ºC e posteriormente foi aquecida até 1000ºC por 60 minutos. O resultado da análise por DRX foi estudado por comparação no banco de dados do sistema X'Pert HighScore Plus, para identificação das fases cristalinas.

Resultado e discussão

Diante do teor de Sílica, componente que reduz a plasticidade da amostra, tem- se a alumina que atribui o carácter plástico da argila, bem como contribui para a retenção de água, favorecendo a capacidade de moldagem das peças cerâmicas (RODRIGUES, 2007), logo a amostra tem indicativo de plasticidade moderada. O óxido ferro nas argilas ocorrem em formas combinadas e é responsável pelos tons avermelhados dos produtos cerâmicos, ademais, interfere negativamente na plasticidade e na resistência mecânica (tem que ser menor que 10%) (GRUN, 2007). A diminuição do peso da amostra de 8,69% no ensaio de perda ao fogo, é atribuída a evaporação de água, queima da matéria orgânica e diminuição das hidroxilas dos argilominerais componentes da amostra (BRITO, 2015). Na comparação dos picos de compatibilidade com a base de dados de padrões de difração, julgou-se existir maior convergência com a ficha PDF-01- 078-1252 correspondente ao mineral Quartz Alfa, com o principal pico de reflexão 26,56º. O quartzo alfa é desejável na composição das argilas apesar de ser agente redutor da plasticidade, pois esse mineral garante a integridade estrutural durante a queima, agindo no controle da retração e favorecendo a secagem das peças. Mas é importante ter o cuidado na taxa de queima desse material argiloso, pois em torno de 573 °C o quartzo alfa sofre uma transformação de fase muito rápida para o quartzo beta, provocando aumento de volume e como consequência trincas nas peças queimadas (ZAUBERAS, 2001). A ficha PDF-01-076-0958 foi a segunda convergência encontrada, equivalente a Magnetite, na qual foi identificada sua maior intensidade no pico de reflexão 19,86º com intensidade relativa de 3,73%. Sendo assim, o difratograma corrobora com a análise química semiquantitativa.

O conjunto de óxidos citados na literatura foram identificados. Sílica (52,75%), Alumina (21,96%) e óxido de ferro (9,72%).


O resultado do difratograma da argila Santa Alice in natura é mostrado na Figura 01.

Conclusões

Os resultados dos ensaios da argila Santa Alice nos permitem recomendar seu uso para produtos de cerâmica vermelha, mas exige o cuidado com a taxa de queima na temperatura em que ocorre a transição de fase do quartzo alfa para o quarto beta, no sentido de evitar trincas nas peças, logo desperdícios e mais impacto ambiental. Devido ao teor de ferro, é provável que as peças queimadas sejam num tom avermelhado bem escuro. O baixo percentual de perda ao fogo, associado a presença de matéria orgânica, permite seu uso na tecnologia solo-cimento.

Agradecimentos

A UFPI e ao IFPI pelo apoio através do programa Dinter.

Referências

SARTORI, Simone; LATRÔNICO, Fernanda; CAMPOS, Lucida M. S. SUSTENTABILIDADE E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL:UMA TAXONOMIA NO CAMPO DA LITERATURA. São Paulo: Ambiente & Sociedade, v. XVII, n. 1, p. 1-22, Jan-Mar, 2014.
PRADO, Caroline M. de Oliveira. Caracterização química e mineralógica das argilas utilizadas na produção de cerâmica vermelha no Estado de Sergipe. 2011. 60f. Dissertação (Mestrado em Química), Universidade Federal de Sergipe, São Cristovão.
BARRY, Carter C; GRANT, Norton M. Ceramic Materiais - Science na Engineering. Editora: Springer, 2ª ed., 2013. ISBN 0387462708.
ABNT NBR6457: Amostras de Solo — Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Associação Brasileira de Normas e Técnicas, 2012a.
RODRIGUES S., Geocris. Caracterização das Argilas dos Municípios de Sidrolândia e Rio Verde de Mato Grosso/MS. 2007. 111f. Dissertação (Mestrado em Física Aplicada), Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande.
GRUN, Elayne. Caracterização de argilas provenientes de Canelinha/SC e estudo de formulações de massa cerâmicas. 2007. 60f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais), Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville.
BRITO, P., ALMEIDA, E. P., NEVES, G. A., et al.,“Avaliação de novos depósitos de argilas do Estado da Paraíba visando sua aplicação como matérias-primas cerâmicas”, Cerâmica, v.61, n.360, pp.391-398, 2015.
ZAUBERAS, Rodrigo T.; RIELLA, Humberto G. Defeitos de Queima Causados pelo Quartzo em Monoporozas. Cerâmica Industrial, 6 (2) Março/Abril, 2001.