trabalho de vidro

7/22/2019 Trabalho de Vidro

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLNDIAINSTITUTO DE QUMICA

CURSO: QUMICA INDUSTRIALPROFESSOR (A): Ricardo Reis Soares

DISCIPLINA: GQB047QUMICA INORGNICA INDUSTRIAL

JSSICA GUIMARES BRUSSASCO11111QID014

JSSYCA FERREIRA DE MEDEIROS11111QIDO15

PROCESSOS INDUSTRIAIS PARA A FABRICAO DE CERMICAS,

VIDROS E CIMENTOS.

UBERLNDIA

JUNHO/2014


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JSSICA GUIMARES BRUSSASCO11111QID014

JSSYCA FERREIRA DE MEDEIROS11111QID015

PROCESSOS INDUSTRIAIS PARA FABRICAO DE CERMICAS, VIDROSE CIMENTOS.

UBERLNDIA

JUNHO/2014

Trabalho apresentado como requisito parcial deavaliao para a disciplina de Inorgnica Industrial

(GQB047) do curso de Qumica Industrial daUniversidade Federal de Uberlndia.Prof. Dr. Ricardo Reis Soares.


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PROCESSOS INDUSTRIAIS PARA A FABRICAO DO VIDRO

1. Introduo

1.1-Contexto histrico acerca da fabricao de cermicas

A histria da descoberta do vidro bem antiga, e os primeiros registros datam de

5000 a.C.; quando mercadores fencios descobriram acidentalmente o novo material ao

fazerem uma fogueira - na beira da praia - sobre a qual apoiaram blocos de nitrato de

sdio (que serviam para segurar suas panelas). O fogo, aliado areia e a o nitrato de

sdio, originou, pela primeira vez acredita-se, um lquido transparente, o vidro [1]. A

combinao entre a areia e o lcali chamou a ateno dos mercadores e levou

tentativas de reproduzir o resultado. J em 6000 ou 5000 a.C., os egpcios fabricavam

falsas gemas de vidro, algumas de bela feitura artesanal e significativa beleza [2].

Figura 1Fencios descobrindo acidentalmente o vidro.

Fonte: FAUUSP [1].

Posteriormente, 100 a.C., os romanos j produziam vidro por tcnicas de sopro

em moldes, para confeccionar suas "janelas". Somente no sculo XV o uso do vidro dejanela se tornou geral. A partir do momento em que esta indstria se estabeleceu em

Roma, o seu desenvolvimento e aperfeioamento foram dignos de registro. Os romanos

aprenderam esta arte com os egpcios, mas desenvolveram processos de lapidagem,

pintura, colorido, gravura e a moldagem do vidro assoprado. A indstria do vidro se

expande aos outros pases conquistados pelos romanos [3].

Durante mais de trs sculos a partir destas datas, os processos eram

praticamente todos manuais e empricos. Do ponto de vista qumico, a nica melhoria


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durante este perodo limitou-se a purificao das matrias-primas e a um aumento da

economia de combustvel. Entretanto, foram estabelecidas algumas relaes entre a

composio qumica dos vidros e as respectivas propriedades ticas e fsicas; no seu

todo [4].

Durante a segunda metade do sculo XIX, muito esforo foi feito para produzir

folhas de vidro por estiramento, mas os problemas de "acinturamento" s foram

resolvidos por Fourcault em 1914, na Blgica. Durante os 50 anos seguintes aps o

processo Fourcault, os engenheiros e cientistas efetuaram modificaes no processo de

fabricao da folha visando reduzir a distoro tica, caracterstica dos vidros de janela,

e a baixar o custo de produo do vidro plano esmerilhado e polido. Estes esforos

levaram ao estgio mais moderno da tecnologia de produo do vidro plano. Em apenas10 anos, a folha de vidro obtida por flutuao invadiu significativamente o mercado de

vidro de janela.

Em nmero crescente, cientistas e engenheiros comearam a participar dos

esforos no setor, e novos produtos apareceram em consequncia de pesquisas intensas.

Inventaram-se mquinas automticas para a produo de garrafas, de bulbos de

lmpadas, etc. Por isto, a indstria moderna de vidro um campo muito especializado,

onde se empregam todas as ferramentas da cincia moderna e da engenharia naproduo, no controle e no desenvolvimento de muitos dos seus produtos [4].

1.2. O que o vidro?

O vidro uma substncia inorgnica, amorfa (estrutura microscpica

desordenada) e fisicamente homognea, obtida por resfriamento de uma massa em fuso

que endurece pelo aumento contnuo da viscosidade at atingir a condio de rigidez,

mas sem sofrer cristalizao[5].

O vidro basicamente uma estrutura de slica fundida com adio de outros

componentes (frequentemente xidos que somam alguma propriedade ao vidro). Sua

unidade bsica o tetraedro silcio-oxignio (Figura 2), no qual um tomo de silcio est

ligado a quatro tomos de oxignio maiores. Os tomos de oxignio se dispem

espacialmente, formando um tetraedro.


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Figura 2Unidade bsica do vidro silicato.

Suas principais qualidades so a transparncia e a dureza. O vidro distingue-se

de outros materiais por vrias caractersticas: no poroso nem absorvente, timo

isolador, possui baixo ndice de dilatao e condutividade trmica, suporta presses de

5.800 a 10.800 Kg por cm2

. Existem muitos tipos de vidros que apesar de partirem damesma base, possuem composies diferentes, de acordo com a finalidade a que se

destinam[6].

1.3. Composio

Apesar dos milhares de novas formulaes para o vidro a cal, a slica e a soda

ainda constituem cerca de 90% do vidro em todo o mundo. O vidro composto por:

Um vitrificante, a slica, introduzida sob a forma de areia; Um fundente, a soda, sob a forma de carbonato e sulfato; Um estabilizante, o xido de clcio, sob a forma de calcrio; Vrios outros xidos, tais como o alumnio, o magnsio e o potssio, que

melhoram suas propriedades fsicas, especialmente ao dos agentes

atmosfricos;

Para determinados tipos de vidro, a incorporao de diversos xidos metlicospermitem a colorao na massa.

A Tabela 1 apresenta a composio qumica do vidro.


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Tabela 1Composio qumica do vidro.

Componente Quantidade

Slica (SiO2) 72%

Sdio (Na2SO

4) 14%

Clcio (CaO) 9%

Magnsio (MgO) 4%

Alumina (Al2O3) 0,7%

Potssio (K2O) 0,3%

Fonte: CEBRACE [7].

1.3.1. Colorao do vidro

Os vidros podem se apresentar desde o mais puro incolor at infinitas cores, que

tambm podem variar desde uma leve tonalidade at a total opacidade.

Os vidros coloridos so produzidos ao introduzirem-se minerais ou sais de metal

purificado (pigmentos), tais como [8]:

2. Produo do vidro

A produo de vidro resume-se essencialmente em reunir materiais bsicos

baratos com pequenas quantidades de aditivos, convertendo-os a um produto

extremamente refinado. A maior parte do custo desse produto final est na instalao

necessria [9].


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2.1. Matria prima

A areia para a produo de vidro deve ser quase de quartzo puro, sua funo da

areia fornecer SiOao vidro. Os gros angulares da areia favorecem o processo, pois a

fuso se inicia nas pontas e arestas dos gros. Como a areia o principal insumo na

manufatura do vidro, a localizao da jazida de areia, na maioria dos casos, influencia

na escolha do local da fbrica, esse material chamado de vitrificante.

O xido de sdio (NaO) provm principalmente da barrilha (NaCO). Outras

fontes podem ser o bicarbonato de sdio, o sulfato de sdio e o nitrato de sdio. Uma

mistura de barrilha e areia produz vidro a temperaturas razoveis, porm, como os

vidros nesta etapa, se dissolvem em contato com a gua, necessrio acrescentar xidos

estabilizantes. O principal o xido de clcio fornecido pelo calcrio. Esses materiaisso chamados de estabilizantes.

Os feldspatos tem a frmula geral RO.AlO.6SiO, onde RO representa o

NaO ou o KO ou uma mistura dos dois. O teor de alumina serve para baixar o ponto

de fuso do vidro e retardar a desvitrificao

O brax, como ingrediente menor, fornece ao vidro o NaO e o xido brico,

que aumenta sua durabilidade qumica.

O sulfato de sdio um ingrediente secundrio do vidro, alm de outros sulfatos,como o de amnio ou de brio. Ele um composto industrializado (NaSO), utilizado

como afinante, pois tem como caracterstica, a altas temperaturas, liberar grandes bolhas

de maneira violenta, incorporando a ela as pequenas bolhas contidas na massa do vidro,

provocadas pela reao das outras matrias-primas. O trixido de arsnio pode ser

adicionado para facilitar a remoo das bolhas.

O nitrato de sdio ou de potssio serve para oxidar o ferro e torn-lo menos

notvel no vidro acabado, eles so sempre empregados.As reaes envolvidas no processo podem ser descritas por:

NaCO+ SiO NaO.SiO+ CO

CaCO+ SiO CaO.SiO+ CO

NaSO+ SiO+ C NaO.SiO+ SO+ CO


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A ltima reao pode ocorrer como nas seguintes equaes:

NaSO+ C NaSO+ CO

2NaSO+ C 2NaSO+ CO

NaSO+ SiO NaO.SiO+ SO

Durante os processos de fabricao do vidro as quantidades das materias primas

variam de acordo com o que se quer produzir, sendo essa variao molar. Cada tipo de

vidro possui uma estrutura ou conformao diferente, podendo acrecentar a materia

algumas substncias que do colorao ou resistencia maior aos vidros.

2.2. Processos de fabricao

O vidro obtido pelo aquecimento de seus componentes em um reator de fuso.

No processo de fuso forma-se um elemento viscoso, que acima de 1000 oC se torna

uma massa transparente e homognea. Uma vez retirada do forno essa mistura poder

ser trabalhada de diversas maneiras, em funo da forma pretendida. O vidro quebrado

na produo triturado e reciclado, assim como os resduos selecionados na coleta

seletiva. Para serem reaproveitados na produo, os cacos coletados devem estar limpos

de resduos estranhos, tais como cermicas, metais e cacos de outros materiais. Na

Figura 3, est o diagrama do processo de produo industrial do vidro [10].


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Figura 3 - Diagrama do processo de produo industrial do vidro.

FONTE: Dossi tcnicoBRT [10].

Na Figura 4 est contida uma ilustrao desse processo.

Figura 4Ilustrao do processo de fabricao do vidro.

FONTE: Sgd Brasil [11].


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Os procedimentos de fabricao do vidro podem ser divididos em quatro fases

principais [4]:

Fuso; Conformao ou moldagem; Recozimento; Acabamento.

2.1. Fuso

A fuso consiste em aquecer os constituintes do vidro at uma temperatura entre

1.600 - 1.800C, na qual eles se tornam fluidos e podem ser moldados. Os fornos de

vidro podem ser classificados como fornos de cadinho ou fornos-tanque:

Fornos de cadinho:com a capacidade aproximada de duas toneladas ou menos,so adotados na pequena produo de vidros especiais, ou quando essencial

proteger o banho fundido da ao dos produtos de combusto. So de argila

especial ou de platina.

Forno-tanque: Num forno-tanque, as matrias-primas so introduzidas pelaextremidade de um grande tanque construdo em tijolos refratrios. O vidro seacumula numa massa lquida, onde incidem as chamas. O vidro refinado

retirado pela extremidade oposta, em operao contnua [12].

Figura 5Forno de fuso.

Fonte: EelUSP [12].

A fornalha aquece o composto entre 1500C a 1600C, o vidro flui para o tanque

e resfria at 1100C, sendo o resfriamento final por ar frio soprado sobre o vidro


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fundido. O processo todo monitorado usando circuito fechado de televiso (monitores

ligados a cmaras focalizam o interior do tanque) e computadores.

2.2. Conformao ou moldagem

um processo durante o qual o vidro gradualmente esfria e endurece

beneficiando-se da caracterstica do material para endurecer, indo do estado lquido a

uma consistncia semelhante do melado enquanto sua temperatura cai de 1.600C a

800C [1].Esta etapa produz diferentes formas para os vidros.

Alguns dos mtodos de conformao do vidro so:

Laminaoproduo de chapa de vidro, requer alta viscosidade;

Moldagem por flutuao - produo de chapa de vidro float, requer baixaviscosidade;

Moldagem por sopro produo de recipientes ou envolventes de lmpadas,requer baixa viscosidade.

No processo de laminao o vidro laminado um vidro de segurana formado

pelo conjunto de duas ou mais chapas de vidro que tenham sido submetidas a um

processo de laminao onde so unidas por uma pelcula plstica ou acrlica. Este vidro

atende s exigncias mais rigorosas de segurana, controle sonoro e controle de calor

(quando associado a um vidro refletivo), Figura 6.

Figura 6Vidro laminado.

FONTE: Vidrosubv[5]

.


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O processo do vidro float, desenvolvido pela Pilkington em 1952, padro

mundial para a fabricao de vidro plano de alta qualidade. Neste processo o vidro

derretido flutua em estanho tambm derretido. Este tipo de fabricao apropria-se do

processo de prensagem com cilindros (a colocao do material horizontalmente) e

integra-o ao princpio do fluxo contnuo em um passo radical. Na Figura 7, est contida

esse processo.

Figura 7Processo do vidro float.

FONTE: Dossi tcnicoBRT[10]

.A moldagem porsopro um processo pelo qual se colhe uma bola de vidro na

ponta de um tubo de ao, a cana, e, com a boca, sopra nesta bola at dar-lhe o formato

desejado, a mo livre ou dentro de um molde de madeira ou ferro, como mostra a Figura

8.

Figura 8Moldagem por sopro.

FONTE: Oficina de fogo e arte, Ca Doro.


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Este processo manual foi inteiramente suplantado, nos dias de hoje, por

processos contnuos, como por exemplo, na produo de garrafas indicado na Figura 9.

Figura 9Processo contnuo de sopro na produo de garrafas.

FONTE: Sgd Brasil [11].

2.3. Recozimento

Para reduzir as tenses, necessrio reaquecer a mistura de todos os objetos de

vidro. O recozimento envolve duas operaes:

1) Manuteno da massa de vidro acima de certa temperatura critica;2) Resfriamento da massa at uma temperatura ambiente

O forno de recozimento uma cmara aquecida, onde a taxa de resfriamento

pode ser controlada de modo a satisfazer as exigncias anteriores, Figura 10 [13].

Figura 10Recozimento do vidro.

FONTE: Verallia [13].


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Aps a etapa de recozimento o vidro submetido a testes para o controle de

qualidade, como na Figura 11.

Figura 11Controle de qualidade do vidro.

FONTE: Verallia [13].

Todos os vidros considerados inaceitveis so automaticamente rejeitados e

depois refundidos no forno.

2.4. Acabamento

Aps o recozimento do vidro, este deve sofrer algumas operaes de

acabamentos, tais como [2]:

Limpeza; Esmerilhamento; Lapidao; Despoliamento; Esmaltamento; Graduao; Calibrao.


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3. Tipos de vidro e suas aplicaes

Existem vrios tipos de vidro, abaixo esto citados alguns desses tipos e suas

aplicaes [7].

a) Vidro plano: Vidro Float: um vidro plano transparente, incolor ou colorido, com

espessura uniforme e massa homognea, ideal para aplicaes que

exijam perfeita visibilidade, pois no apresenta distoro ptica, e possui

alta transmisso de luz.

Vidro impresso: um vidro plano translcido, incolor ou colorido, querecebe a impresso de um padro (desenho) quando est saindo do forno.

usado na construo civil, eletrodomsticos, mveis, decorao e

utenslios domsticos.

b) Vidro de segurana Vidro temperado: um vidro float que recebe um tratamento trmico (

aquecido e resfriado rapidamente), que o torna mais rgido e mais

resistente quebra. Em caso de quebra produz pontas e bordas menoscortantes, fragmentando-se em pequenos pedaos arredondados.

Vidro laminado: O vidro laminado composto por duas chapas de vidrointercaladas por uma pelcula plstica de grande resistncia (PVB -

Polivinil Butiral). O vidro laminado o produto adequado para diversas

aplicaes, como coberturas, fachadas, sacadas, guarda-corpos, portas,

janelas, divisrias, vitrines, pisos e outros, pois em caso de quebra, os

cacos ficam presos na pelcula de PVB, evitando ferimentos e mantendo

a rea fechada at que a substituio do vidro seja realizada.

c) Vidro colorido Vidro pintado: Produzido a partir de um vidro float, recebe na linha de

produo uma pintura especial, o que lhe confere, alm do acabamento

colorido e de alto brilho, maior resistncia. Sua versatilidade possibilita a

utilizao em mveis, residncias, escritrios, hotis, lojas e museus.


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Vidro serigrafado: No processo de serigrafia do vidro feita a aplicao deuma tinta vitrificante (esmalte cermico) no vidro comum, incolor ou

colorido na massa. Em seguida esse vidro passa por um forno de tmpera

onde os pigmentos cermicos passam a fazer parte dele. Ao final do

processo, obtm-se um vidro temperado com textura extremamente

resistente, inclusive ao atrito com metais pontiagudos.

d) Espelho: so produzidos a partir de um vidro float que recebe uma camada a base deprata. Em seguida essa camada protegida por camadas de tinta.

e) Resistente ao fogo: so vidros laminados compostos por vrias lminas intercaladascom material qumico transparente, que se funde e dilata em caso de incndio. Essa

reao se ativa quando a temperatura de uma das faces do vidro atinge 120C.

f) Vidro acidado: so vidros tratados com cido e com aparncia esbranquiada.Oferecem diversas opes estticas para arquitetos e decoradores, pois combinam a

leveza do vidro com a sutileza da translucidez, dando um toque de nobreza ao

design de mveis e decorao dos mais diversos ambientes.

Outros tipos de vidros e suas aplicaes esto listados na Tabela 2.

Tabela 2 - Tipos de vidros e suas aplicaes.

Tipos Aplicaes

Vidro para embalagens

Garrafas, potes, frascos e outrosvasilhames fabricados em vidro comumnas cores branca, mbar e verde;

Vidros domsticosTigelas, travessas, copos, pratos, panelas eprodutos domsticos fabricados emdiversos tipos de vidro;

Vidros tcnicos

Lmpadas incandescentes oufluorescentes, tubos de TV, vidros paralaboratrio, para garrafas trmicas, vidrosoftlmicos e isoladores eltricos.

Fibras de vidro

Mantas, tecidos, fios e outros produtospara aplicaes de reforo ou deisolamento;


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PROCESSOS INDUSTRIAIS PARA FABRICAO DE CERMICAS

2.INTRODUO

2.1-Contexto histrico acerca da fabricao de cermicas

A histria da cermica e sua evoluo est atrelada ao desenvolvimento da

humanidade, visto que a mesma por ser um material de alta resistncia, frequentemente

encontrada em escavaes arqueolgicas e auxilia na compreenso e entendimento

acerca das eras mais remotas e civilizaes mais antigas (Figura 12)

Figura 12: Vaso de cermica marajoara13

Alm do papel histrico, a cermica ainda utilizada em larga escala como

matria-prima de diversos instrumentos domsticos, da construo civil e como material

plstico nas mos dos artistas, a cermica tambm utilizada na tecnologia de ponta,

mais especificamente na fabricao de componentes de foguetes espaciais, justamente

devido a sua durabilidade.

As primeiras cermicas catalogadas, datam da poca da Pr-Histria: vasos de

barro, sem asa, que tinham cor de argila crua ou apresentavam tonalidade escuras por

xidos de ferro.

A cultura ceramista herana dos ancestrais indgenas e no dos colonizadores

portugueses, pois os ndios aborgines j haviam estabelecido sua metodologia de

trabalho antes mesmo dos portugueses desembarcarem em terras brasileiras. A

contribuio lusa, refere-se ao aperfeioamento do rudimentar processo aborgine,


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havendo a utilizao do torno e de rodadeiras, havendo assim maior simetria e

acabamento mais refinado nas peas13.

2.2 - Matrias primas empregadas na fabricao de cermica

As matrias-primas mais comuns utilizadas na fabricao de cermicas so:

argila, feldspatos, albitas, filitos, talcos e calcrio. Na sequncia, encontram-se suas

especificaes:

2.2.1Argila

As argilas so comumente definidas como materiais naturais terrosos, de

granulao fina (inferior a 2 m) que quando umedecidos com gua, apresentam

plasticidade14. Em sua composio bsica, aparecem diversos tipos de minerais:

silicatos lamelares de magnsio e de alumnio (filossilicatos), quartzo, feldspato,

carbonatos, xidos metlicos e at mesmo matria orgnica

2.2.2- Feldspatos

Os feldspatos so aluminosilicatos de sdio, potssio e clcio. So usados em

massas cermicas como material branqueador, conferindo colorao branca ou

translcida aos produtos finais.

2.2.3 - Quartzo

Composto por de xido de silcio em sua forma pura, ao ser misturado nas

massas cermicas, diminui sua plasticidade e aumenta a resistncia das peas15.

2.2.4 - Talco

Constitudo basicamente por silicato hidratado de magnsio, aumenta aresistncia ao choque trmico e a resistncia mecnica das peas.

2.2.5 - Dolomita

Corresponde a um carbonato de clcio e magnsio, que assim como os

feldspatos, conferem clareamento ao produto final.

2.2.6 - Filitos


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So compostos de uma mistura de caulinita, mica moscovita e quartzo (de

propores variveis). Apresentam baixa plasticidade e propriedades fundentes,

podendo substituir o feldspato.

2.3Extrao, transporte, secagem e armazenamento da matria-prima

No Brasil, as argilas esto concentradas nas bacias dos rios, ocasionando assim,

uma extrao a cu aberto.

Esta extrao, deve seguir a risca alguns parmetros, a saber: remoo da argila,

disposio dos esteris, drenagem da gua, segurana no processo e o aproveitamento

completo da jazida16.

Aps ser extrada das jazidas, a argila transportada at a indstria especfica

via rodoviria ou ferroviria, e acondicionada em grandes armazns. Estes armazns

so subdividos em boxes, silos de envelhecimento e secagem.

A secagem, um processo particularmente importante e at determinante, visto

que dependendo das condies climticas (temperatura, umidade relativa do ar) e da

proporo de matria orgnica presente na argila, o rendimento final do processo

afetado15.

3- Panorama da produo de produtos cermicos

Existe uma ampla gama de produtos cermicos disponveis no mercado, cada

qual com suas caractersticas. Em um panorama geral, os produtos cermicos so

classificados em:

cermica branca: compreende os produtos obtidos a partir de uma massa de

colorao branca, recobertos por uma camada vtrea transparente e incolor. Exemplos:

loua de mesa, loua sanitria e isoladores eltricos16;

cermica de revestimentos: consiste na produo de materiais na forma de

placas, usados na construo civil para revestimento de paredes, pisos, bancadas e

piscinas. Exemplos: azulejo, pastilha, porcelanato, lajota, piso, etc;

materiais refratrios: so produtos que suportam temperaturas elevadas em

condies especficas de processo e/ou de operao. Usados basicamente em


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equipamentos industriais, esto geralmente sujeitos a esforos mecnicos, ataques

qumicos, variaes bruscas de temperatura entre outras adversidades17.

cermica de alta tecnologia/ cermica avanada: produtos desenvolvidos a

partir de matrias-primas sintticas de altssima pureza, por meio de processosrigorosamente controlados e classificados, de acordo com suas funes. So usados em

diversas aplicaes como naves espaciais, satlites, usinas nucleares, implantes,

aparelhos de som e de vdeo, suporte de catalisadores para automveis, sensores

(umidade, gases e outros), ferramentas de corte, brinquedos, acendedores para fogo,

entre outros;

cermica vermelha: compreende materiais com colorao avermelhada

empregados na construo civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos

cermicos e argilas expandidas), e tambm utenslios de uso domstico e de decorao.

Segmento formado em geral pelas olarias e fbricas de louas de barro;

Neste trabalho, dar-se- maior enfoque na produo de cermica vermelha,

estando na sequncia listados os processos bsicos desse produto.

4- Processo de produo de cermicas vermelhas:

Em um panorama geral, o processo de produo segue um padro bsico,

havendo pequenas discrepncias frente aos equipamentos utilizados e operaes mais

especficas. A Figura 13, ilustra a descrio do processo.

Figura 13: Produo de cermica vermelha18


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4.1 - Preparao da massa

O preparo da pasta cermica, envolve a adio em propores controladas da

matria-prima, gua e aditivos qumicos seguido de uma homogeneizao eficiente, a

fim de se obter uniformidade fsica e qumica da massa.


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Os diferentes tipos de massas so preparados de acordo com a tcnica a ser

empregada para dar forma s peas, e de modo geral podem ser classificadas em18:

suspenso;

massas secas ou semi-secas;

massas plsticas.

4.2- Britagem

Compreende a quebra ou triturao da argila em partes menores, bastante

utilizado quando a matria-prima dura. Em funo da dureza, trabalhabilidade e

triturabilidade, as argilas podem ser categorizadas nas escala de Mohs, como: duras (6-7Mohs), semiduras (5-6 Mohs) ou moles (menor que 4 Mohs).

4.3 - Moagem

Tem a finalidade de homogeneizao da massa argilosa, diminuindo a

granulometria de uma maneira geral17,18,19.

4.4- Dosagem e alimentao

Nessa etapa, a massa levada at o caixo alimentador, cuja funo controlar a

quantidade de massa homogeneizada a ser processada pelos maquinrios subsequentes.

Controla-se ainda, o teor de umidade com alto rigor e ateno ,visto que caso

seja muito elevado, alguns equipamentos tendem a perdem sua eficincia.

4.5- Desintegrao

Consiste na triturao de torres provenientes aps passagem pela etapa dealimentao, intensificando assim a homogeneidade da massa19.

4.6 - Mistura

Realizada por equipamento composto por facas circulares, denominado trao,

onde ocorre o corte da argila. Esta etapa, controla a umidade e tambm atua na

homogeneizao da massa 20.

4.7 - Laminao


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A argila submetida a um processo de compactao, tornando-a mais densa,

menos porosa e livre de possveis bolhas de ar.

4.8- Extruso

A extrusora ou maromba (Figura 14) responsvel em dar forma massa

plstica e rgida, essa forada, por um pisto ou eixo helicoidal, a passar

continuamente em um molde ou boquilha tomando a forma deste, gerando ento uma

coluna contnua, com forma j definida, a qual secionada em comprimentos

apropriados, formando telhas, tijolos macios e furados, lajotas, entre outros. A

qualidade da extruso influencia diretamente as propriedades finais do produto a verde

ou queimado21.

Figura 14- Extrusora

4.9 - Corte e acabamento

A finalidade dos cortadores em relao ao acabamento das peas, onde ao sair

da boquilha, a massa ainda mida se movimenta sobre uma esteira, onde so

interceptados por fios metlicos, bastante esticados, que efetuam o corte na pea.

Existe certa divergncia quanto a utilizao de cortadores manuais ou

automticos, onde a escolha de um em detrimento do outro, afeta a produo de uma

maneira geral.

4.10 - Prensagem

Etapa exclusiva para produo de telhas, a massa colocada em um molde e

ento submetida a uma forte presso.

4.11- Secagem

Fase crtica do processo, antecede a etapa de queima, visto que peas com

secagem deficiente tendem a apresentar defeitos como fissuras e deformaes,

implicando em perdas do produto ou prejuzo para a qualidade. Vale ressaltar ainda, que

peas com umidade excessiva aumentam o ciclo de queima consequentemente o

consumo de combustvel (lenha).


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Existem diferentes tipos de secagem, a saber: natural, forada, artificial e mista.

A secagem natural (Figura 15) compreende a exposio das peas cermicas ao ar livre,

submetidas a correntes de ar intensas.

Figura 15 - Secagem natural

A secagem artificial (Figura 16) mais utilizada na poca chuvosa, feita de

forma lenta e gradual, com exposio ao calor ou em ambientes ventilados, onde h o

controle da taxa de aquecimento, ventilao e umidade relativa do ar.

Figura 16 - Secagem artificial

4.12 - Queima

Compreende a calcinao em altas temperaturas (750-900C) das peas,

alterando-se suas propriedades mecnicas, cor e dimenses.


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Durante o processo de queima, a quantidade de poros da pea reduzida, sua

massa especfica intensificada e ocorre uma maior interao entre os cristais da

estrutura, o que proporciona aumentando da dureza e da resistncia mecnica da pea.

4.13- Inspeo

A inspeo o processo que ocorre aps a retirada do forno, as peas so

observadas visualmente quanto a trincas, quebras, excessivamente queimadas, essas

peas so descartadas.

4.14 - Armazenamento

O armazenamento feito em reas cobertas ou abertas, dependendo das

condies climticas de cada regio, permanecendo a at a retirada dos produtos para a

expedio22.

4.15 - Expedio

Consiste no envio do produto final at o mercado consumidor, esse transporte

feito essencialmente por rodovias.

PROCESSOS INDUSTRIAIS PARA FABRICAO DE CIMENTO

3.1Introduo

3.1.1-Contexto histrico acerca da fabricao de cermicas

A descoberta e utilizao do cimento data dos mais remotos tempos, visto que

pirmides foram construdas utilizando-se uma massa com liga e aspectos

semelhantes ao cimento que conhecemos. J os romanos e gregos, na fabricao da

massa, misturavam rochasvulcnicas juntamente com cal; todavia em 1982 que se

teve a emisso de um documento oficial sobre o cimento, o seu patenteamento pelo

ingls Joseph Aspadin23.

A produo do cimento realizada em parques industriais modernos, com

elevada eficincia energtica e reduzidos nveis de emisso de CO2. Dentre os

maquinrios utilizados, pode-se citar pr-aquecedores, ciclones, sistemas de controle de

poluio, filtros de alto desempenho e monitoramento online dos gases que propiciam

uma considervel economia de combustveis e reduo de emisses24.


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Apesar das indstrias estarem se desenvolvendo segundo a demanda do

mercado, ainda assim existe um problema que separa o produto do consumidor, o

transporte. O Brasil por se basear preferencialmente nos transportes de vias rodovirias

alm de congestionar as estradas, tambm as danifica com o alto peso da carga. O

transporte rodovirio demorado, caro e pouco eficiente se comparado com demais

formar de transporte (ferrovirio, hidrovirio), o que gera para o consumidor um

aumento no preo do produto final23.

3.2 - Matrias-primas

As matrias-primas utilizadas na produo de cimento, compreendem: calcrios,

argila, minrio de ferro e gesso.

3.2.1- Calcrios

So rochas sedimentares constitudas basicamente de carbonato de clcio

(CaCO3) e dependendo da sua origem geolgica podem conter vrias impurezas como

magnsio (Mg), silcio (Si), alumnio (Al) ou ferro (Fe).

3.2.2 - ArgilaSo silicatos complexos, que apresentam alumnio (Al) e ferro (Fe) como ctions

principais e como variaes: potssio (K), magnsio (Mg), sdio (Na), titnio (Ti) e

outros.

3.2.3- Minrio de ferro

Os minrios de ferro so rochas a partir das quais se obtm ferro metlico de

maneira economicamente vivel. O ferro encontra-se geralmente sob a forma de xidos,

como a magnetite (Fe3O4) e a hematite (Fe2O3) ou ainda como um carbonato, a siderite(FeCO3).

3.2.4 - Gesso

encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4. 2H2O), hemidratado ou bassanita

(CaSO4. 1/2H2O) e anidrita (CaSO4).


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3.3- Processo de produo

O processo de fabrico de cimento tem incio com a imploso das matrias-primas

em uma pedreira, onde ao se extrair a pedra, intenciona-se a obteno de blocos que

apresentem dimenso inferior a 0,5 m3. A matria obtida passada por um britador como propsito de reduzir a dimenso global da rocha (inferior a 9 cm).

Na sequncia, est a fase de moagem, denominada moagem de cru, cuja funo

reduzir as matrias a uma finura elevada e fazer as correes qumicas necessrias

composio pretendida. Logo depois, realiza-se a cozedura, atravs da qual surge, por

reaes qumicas complexas, um produto granulado denominado clnquer 25.

A etapa seguinte corresponde a moagem, que ser feita com clnquer (95%) egesso (5%), onde se procura uma finura funo da classe de resistncia pretendida para

o cimento.

Aps todos esses processos, realiza-se a embalagem e a expedio do produto

final, via transporte rodovirio ou ferrovirio.

A Figura 17, ilustra os processos descritos anteriormente.

Figura 17: Esquema de fabricao de cimento

Cada qual dessas etapas, ser melhor descrita e explicada a seguir.


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3.3.1Pedreiras

Durante a explorao das pedreiras, intenciona-se a obteno das matrias-

primas Calcrio e Marga. O Calcrio contm, essencialmente, clcio e slica, enquanto

que a Marga, alm destes dois elementos, apresenta alumina e ferro.Em geral, os minerais obtidos necessitam de certas correes, frente a sua

composio bsica26.

3.3.2Furao e Rebentamento

A extrao da pedra feita mediante utilizao de explosivos, sendo necessrio

abrir furos onde so introduzidas as cargas explosivas. Estas so controladas pelamedio das vibraes no solo provocadas pelas exploses.

Na Figura 18, consta o maquinrio utilizado para a colocao das cargas

explosivas. Os materiais finos ao lado da mquina so resultantes da furao. O material

arrancado no momento da exploso, pode ser visto na Figura 19.

Figura 18: Mquina de furao


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Figura 19 : Exploso

3.3.3-Britagem

Durante essa fase, ocorre a reduo do material extrado da pedreira de 0,5 m 3

para menos de 90 mm, mediante passagem pelo rotor do britador.

Figura 20: Reduo da granulometria do material extrado da pedreira.

3.3.4Transporte do Material Britado

O material britado transportado para a fbrica atravs de esteiras de borracha

(Figura X), e armazenado em silos verticais ou armazns horizontais.

Normalmente estas esteiras possuem detectores de metais, e param caso alguma

espcie metlica seja detectada26.


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Figura 21: Esteira de transporte

3.3.5Ensilagem e Pr-homogeneizao

Os silos so depsitos que, alm da possurem a funo de armazenagem,

homogenezam o material tm o papel de homogeneizar o material.

Na Figura 22, encontra-se o esquema de funcionamento do silo, com as

diferentes camadas de material depositado entrada. A mquina de extrao um pente

que ao cortar o monte transversalmente provoca a queda e a mistura dos materiais das

vrias camadas, homogeneizando-os.

Figura 22: Esquematizao de funcionamento do silo.


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3.3.6Moagem de Cru

A moagem de cru corresponde a parte do processo onde a composio qumica

ser refinada e o material ser fragmentado mais uma vez.

A Figura 23 mostra o percurso dos materiais no interior do moinho de cru. A

seta indica a entrada dos materiais no moinho. As setas a tracejado do a indicao da

entrada de gases quentes no interior do moinho, arrastando os materiais modos para o

topo de moinho, onde o separador deixa passar o material fino e remete para nova

moagem os materiais ainda grossos27.

Figura 23 : Moinho de Cru

3.3.7Cozedura

Nesta etapa, o cru ser cozido a altas temperaturas, descarbonatado e pr-

calcinado A alimentao do forno feita atravs do topo da torre de ciclones, a

montante do forno horizontal.

O forno e a torre so visveis na Figura 24. O ventilador que se v junto torre

de ciclones aspira o ar exterior atravs dos arrefecedores que se vem a jusante do forno

e que o circundam.


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O ar frio que entra no arrefecedor acaba por arrefecer o clnquer que sai do forno

e aquecer o ar. Assim, ao entrar no forno j no perturba muito a chama, atravessando o

forno em sentido contrrio ao do material. De seguida sobe a torre de ciclones e ao

longo do percurso vai-se fazendo a transferncia do calor do ar para o material 17.

Na torre d-se a descarbonatao do material e inicia-se a pr-calcinao do

material.

No topo da torre a temperatura de 400 C e no fundo de 900 C. Por cada

1600 kg de material alimentado no topo apenas 1000 kg chegam ao fundo da torre. O

restante material transforma-se em CO2. O material vai cozendo medida que migra

forno abaixo, pois este vai rodando a uma inclinao de 4%. A temperatura da chama

de 2000 C e o material quando chega junto dela atinge 1500 C.

entrada dos arrefecedores, que possuem cerca de 20 metros de comprimento, o

clnquer tem uma temperatura de 1200 C. O clnquer acaba por arrefecer at aos 150C,

passando o calor para o ar que entra.

Figura 24: Esquema de cozedor


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3.3.8Moagem do cimento

O produto cimento propriamente dito, obtido a partir da moagem da mistura de

clnquer (produto sado do forno), gesso e materiais alternativos, tais como calcrio e

resduos siderrgicos.

A mistura ser moda pelo moinho e transportada pelo elevador que introduz o

cimento no separador. Existem ainda, dois circuitos de ar independentes, um pelo

interior do moinho e outro pelo interior do separador.

O material introduzido no separador pode seguir dois caminhos diferentes: se o

produto j estiver com a granulometria desejada, segue para o filtro de despoeiramento

e para os silos, compondo o produto final, porm se o cimento ainda no apresentar a

finura desejada, volta ao moinho para uma nova moagem17.

Figura 25: Filtro de despoeiramento de mangas

3.3.9Embalagem

O cimento, aps a moagem, acondicionado em sacos de 25, 35, 40 ou 50 kg.

Estes sacos, podem ser agrupados em paletes de madeira ou em embalagens revestidas

por manga plstica.


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Figura 26: Mquina ensacadora

3.3.10Expedio

A expedio de cimento, tanto a granel como ensacado, pode ser feita pelo

transporte rodovirio, ferrovirio e martimo.

Figura 27: Cimento pronto para expedio

4 - Produtos obtidos

Cimento Portland comum (NBR 5732)Recebe como adio somente o gesso. Tem maior uso em construes de concreto

em geral quando no h exposio a sulfatos ou de guas subterrnes.

Cimento Portland com adies (NBR 11578)Possui trs variaes:


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i. com adio de material pozolnico:utilizado para a produo de argamassa, concreto simples e armado,

elementos pr-moldados e artefatos de cimento. O concreto feito com

este produto mais impermevel e por isso mais durvel. So

empregados, em geral, em obras civis, subterrneas, martimas e

industriais.

ii. com adio de escria granulada de alto-forno:recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor

moderadamente lento ou que possam ser atacadas por sulfatos.

iii. com adio de material carbontico- filer:utilizado em aplicaes gerais e no preparo de argamassas de

assentamento, revestimento, armada, concreto simples, projetado, rolado,

concreto-massa, elementos pr-moldados e artefatos de concreto, poso e

pavimentos de concreto.

Cimento Portland de alto forno- com escria (NBR 5735)Apresenta maior impermeabilidade, durabilidade, resistncia expanso e

sulfatos. Possui aplicao geral em argamassas de assentamento, revestimento,

argamassa armada, de concreto simples, armado. Mas especialmente utilizado em

obras de concreto-massa, tais como barragens, peas de grandes dimenses, fundaes

de maquinas, pilares e obras em ambientes agressivos como esgoto.

Cimento Portland- com pozolana (NBR 5736)Especialmente indicado em obras expostas ao de gua corrente e ambientes

agressivos.

Cimento Portland com alta resistncia inicial (NBR 5733) recomendado na construo de industrias de mdio e pequeno porte.

Cimento Portland resistente a sulfatos (NBR 5737)Oferece resistncia aos meios agressivos que apresentem sulfato como redes de

esgotos de guas servidas ou industriais, gua do mar e em alguns tipos de solo.


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Cimento Portland de baixo calor de hidratao (NBR 13116)Possui a propriedade de retardar o desprendimento de calor em peas de grande

massa de concreto, evitando o aparecimento de fissuras de origem trmica.

Cimento Portland branco (NBR 12989)Pode ser utilizado para fins arquitetnicos ou no, como o caso da utilizao

em rejuntamento de azulejo.

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