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1
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
MESTRADO EM SANEAMENTO AMBIENTAL
KARINA ZUÑIGA HUANCA
“PRODUÇÃO DE SUPORTE CERÂMICO POROSO PARA A REDUÇÃO DE
MATERIAL PARTICULADO DA INDÚSTRIA CERÂMICA VERMELHA”
FORTALEZA-CE
2013
2
KARINA ZUÑIGA HUANCA
“PRODUÇÃO DE SUPORTE CERÂMICO POROSO PARA A REDUÇÃO DE
MATERIAL PARTICULADO DA INDÚSTRIA CERÂMICA VERMELHA”
Dissertação Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Civil, da Faculdade de Engenharia Civil da
Universidade Federal do Ceará - UFC, como
requisito parcial para a obtenção do Titulo de
Mestre em Saneamento Ambiental. Área de
concentração Saneamento Ambiental.
Orientador: Profa. Ana Barbara de Araújo
Nunes.
FORTALEZA
2013
3
KARINA ZUÑIGA HUANCA
“PRODUÇÃO DE SUPORTE CERÂMICO POROSO PARA A REDUÇÃO DE
MATERIAL PARTICULADO DA INDÚSTRIA CERÂMICA VERMELHA”
Dissertação Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Civil, da Faculdade de Engenharia Civil da
Universidade Federal do Ceará - UFC, como
requisito parcial para a obtenção do Titulo de
Mestre em Saneamento Ambiental. Área de
concentração Saneamento Ambiental.
Aprovada em:___/___/_____.
BANCA EXAMINADORA
Profa. Dr
a. Ana Bárbara de Araújo Nunes (Orientadora)
Universidade Federal do Ceará - UFC
Prof. Dr. Rivelino Martins Cavalcante (Examinador Interno)
Universidade Federal do Ceará – LABOMAR/UFC
Profa. Francisco Maurício de Sá Barreto (Examinador Externo)
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará – IFCE
4
“As mais belas flores nascem após os
rigorosos Invernos. Não tenha medo das
dificuldades da vida, pois podem lhe trazer
Grandes jardins.”
Augusto Cury
5
A Deus, por ser minha guia constante e força;
A meu marido Edson por sua paciência,
compressão e amor; meu pai Sabino, minha
mãe Maria, aos meus irmãos e a todos os
membros da minha família por seu amor e
apoio.
Dedico.
6
AGRADECIMENTOS
A UFC – Universidade Federal de Ceará pela oportunidade de poder cursar o Mestrado em
Saneamento Ambiental.
Aos professores do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, da Faculdade de
Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, agradeço pelo repasse de conhecimentos
necessários para conclusão desta tese.
A minha orientadora Professora Ana Barbara, pela oportunidade de realizar este estudo, pela
orientação, compreensão, análise e revisão do texto, bem como pelo apoio durante o
desenvolvimento dessa dissertação.
A indústria cervejaria Heineken, pelo fornecimento do resíduo de terra diatomácea.
Aos funcionários do DEHA, pela atenção e prontidão.
Aos colaboradores do Laboratório de Mecânica de Solos, pela ajuda e uso de equipamentos
para poder desenvolver e concluir este trabalho.
Ao pessoal do SENAI (Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial), em especial a meu
amigo Candido por seu apoio, tempo e orientação.
A minha colega Flavia Telis, pelo fornecimento da bentonita.
Ao senhor Avião por abrir-nos as porta de sua Indústria cerâmica e por sua colaboração para o
desenvolvimento do presente trabalho.
A minhas queridas amigas da UFC, meus sinceros agradecimentos pela ajuda prestada nas
mais diversas ocasiões, pela amizade, pelo companheirismo e força para poder concluir minha
pesquisa.
7
Aos colaboradores dos laboratórios de Caracterização de Materiais, Física, de ensaios
Mecânicos que contribuíram para a realização das análises e ensaios de meu trabalho,
especialmente a Joel, por seu tempo e apoio.
Ao Programa Internacional de Becas da Fundação Ford e à Instituto Internacional de
Educação IIE, e a todas as pessoas que fazem parte dela, pela confiança, oportunidade e pelo
suporte financeiro, que possibilitou a realização do mestrado.
Ao meu querido marido Victor Edson, agradeço pelas orações, fidelidade, paciência, e amor.
Agradeço aos meus queridos pais, por acreditar no meu potencial e por me estimular nos
momentos mais difíceis. Agradeço acima de tudo pelo amor e apoio incondicional.
A todas as pessoas que me ajudaram direta ou indiretamente a concluir este trabalho eu
gostaria de expressar minha gratidão pelo apoio no sucesso desta tese.
A Deus por ao mesmo tempo ter sido meu amigo, meu consolo, pelo amparo, por ser minha
guia constante durante todo este tempo e principalmente por seu amor nos momentos mais
difíceis. Obrigada.
8
RESUMO
O processamento de materiais cerâmicos, que envolve a queima de tijolos e demais produtos
das indústrias cerâmicas vermelhas, está associado à liberação de componentes gasosos e
material particulado que em fortes concentrações podem prejudicar o meio-ambiente e
principalmente a saúde humana, uma vez que os gases emitidos por estas indústrias, na
maioria das vezes, não são tratados antes de serem lançados à atmosfera. O escopo desta
pesquisa foi desenvolver um suporte cerâmico visando, principalmente, à remoção de material
particulado da indústria cerâmica vermelha. Para sua obtenção foi usado resíduo de terra
diatomácea, ignimbrita (Sillar), e como aglomerante a bentonita, as quais possuem
aproximadamente 70% a 80% de sílica. A sílica apresentando-se sob duas formas cristalinas:
quartzo e cristobalita. O resíduo, terra diatomácea, coletado em uma indústria cervejeira, foi
submetido a um tratamento térmico para a eliminação da matéria orgânica absorvida durante a
etapa de filtração. As matérias-primas foram submetidas a uma análise química e
mineralógica mediante Fluorescência de raios X e Difração de raios X. Para a fabricação do
suporte cerâmico foram preparadas espumas cerâmicas pelo método da replica. As espumas
poliméricas foram imersas na suspensão (diatomita, ignimbrita, bentonita e água), secas e
tratadas termicamente. A eliminação da espuma cerâmica polimérica ocorreu a 400°C e, em
seguida, o corpo cerâmico foi sinterizado a 1100°C, em um intervalo de tempo compreendido
de 45 e 60 min. Foram testadas quatro formulações com duas variáveis: tamanho de grão e
composição. A formulação quatro (10% de diatomita e 16% de ignimbrita), foi a mais ótima,
com uma resistência mecânica à compresao de 0,8 MPa e uma porosidade de 81%. A redução
de material particulado, após o uso do suporte cerâmico, foi de aproximadamente 84% e de
72% de monóxido de carbono, estando dentro dos padrões estabelecido pela Resolução
n°382/2006 do CONAMA.
Palavras-chaves: espumas cerâmicas, método da replica, ignimbrita, diatomita, bentonita,
material particulado.
9
ABSTRACT
The processing of ceramic materials which involves burning of the bricks and other ceramic
product red ceramic industries is associated with the release of gaseous components and
particulate material in high concentrations that affect the environment and human health,
considering that the gases emitted by these industries are not mostly treated before being
released to the atmosphere. The purpose of this research was to develop a ceramic support
with the main objective of the removal of particulate matter. Was used diatomaceous earth
residue, ignimbrita (Sillar) and the bentonite as a binder, which possess a high amount of
silica. The silica exists in two crystalline forms: quartz, cristobalite. The residue,
diatomaceous earth, collected in a beer industry, was submitted to a thermal treatment for the
elimination organic matter absorbed during filtration. The raw materials were subjected to
chemical and mineralogical analysis by XRF and XRD. Were processed by the replication
method. The Polymeric foams were immersed in the ceramic suspension (diatomite,
ignimbrita, bentonite and water), and then dried and heat-treated for consolidation. The
polymer foam was burned out at 400 °C and sintering was carried out at 1100 °C for 45 - 60
min. We‟re working four formulations with two variables, grain size and composition. The
four formulations (10% diatomite and 16% ignimbrita) was more excellent, mechanical
strength compresao of 0,8MPa and porosity of 81%. The reduction of particulate matter after
using the ceramic support was approximately 84% and carbon monoxide was 72% is within
the standards established by the Resolution n°382/2006 do CONAMA.
Keywords: ceramic foams, method replicates, ignimbrita, diatomite, bentonite, material
particulate.
.
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1– Materiais cerâmicos com diferentes formatos de células. ...................................... 26
Figura 2 – Estrutura de poros fechados ou isolados. ............................................................. 28
Figura 3 – Estrutura de poros abertos ou interconectados. .................................................... 28
Figura 4 – Esquema do processo de fabricação pelo método direct foaming ......................... 30
Figura 5 – Esquema do processo de fabricação pelo método réplica ..................................... 31
Figura 6 – Monólito cerâmico de esponja de alumina. .......................................................... 34
Figura 7 – Bentonita de Boa Vista (PB)................................................................................ 36
Figura 8 – Representação da hidratação da bentonita sódica e cálcica em meio aquoso. ....... 37
Figura 9 – Ignimbrita (Sillar), rocha vulcânica da Quebrada de Añashuayco. ....................... 39
Figura 10 – Atividade piroclástica (o material piroclástico recheia as partes baixas de um rio
ou riacho). ............................................................................................................................ 40
Figura 11 – Ignimbrita (Sillar), Quebrada de Añashuayco Arequipa-Perú............................. 41
Figura 12 – Fases das Ignimbrita (Sillar) a diferentes temperaturas. ..................................... 43
Figura 13 – Carapaças de Diatomita in natura da Mina Ponte ............................................... 45
Figura 14 – Etapas básicas no processo de produção de tijolos, blocos e telhas..................... 51
Figura 15 – Fluxograma do processo cerâmico utilizado para a fabricação de blocos, telhas e
tijolos. .................................................................................................................................. 52
Figura 16 – Preparação da matéria prima: a) matéria prima e b) caixa alimentador ............... 53
Figura 17 – Etapas da conformação de tijolos a) extrusão b) corte de blocos ........................ 54
Figura 18 – Etapas da conformação de telhas a) corte de telhas b) secado natural de telhas. . 55
Figura 19 – Queima a) transporte de telhas para o forno b) queima e sinterização de bloco
cerâmico c) resfriamento do material cerâmico d) material já sinterizado. ............................ 56
Figura 20 – Forno Intermitente tipo Caipira ......................................................................... 58
Figura 21 – Forno Continuo tipo Hoffman ........................................................................... 59
Figura 22 – Transporte de lenha branca ................................................................................ 59
Figura 23 – Consumo energético da cerâmica vermelha no Brasil ........................................ 60
Figura 24 – Chaminé da Indústria Cerâmica de Russas......................................................... 61
Figura 25 – Delineamento do desenvolvimento da parte experimental da pesquisa ............... 64
Figura 26 – Fluxograma das fases do procedimento para a obtenção do suporte cerâmico .... 66
Figura 27 – Sequencia esquemática do processamento da diatomita; (a) amostra úmida; (b)
amostra seca após de 5 dias ; (c) amostra desintegrada no morteiro; (d) amostra em pó. ....... 68
11
Figura 28 – Etapas do tratamento térmico: (a) calcinação na mufla; (b) peneiração da amostra;
(c) diatomita purificada em pó. ............................................................................................. 69
Figura 29 – Fluxograma do processamento da diatomita ...................................................... 70
Figura 30 – Etapas do processo da obtenção da Ignimbrita e Bentonita; (a) pulverização da
amostra no moinho; (b) peneiração da amostra; (c) amostra em pó Ignimbrita (Sillar); (d)
amostra em pó Bentonita. ..................................................................................................... 72
Figura 31 – Fluxograma da metodologia experimental utilizada na obtenção da cerâmica
porosa. ................................................................................................................................. 73
Figura 32 – Seleção da esponja polimérica; (a) esponja polimérica; (b) matriz a utilizar de
poliuretano; (c) e (d) imagem do poliuretano no microscópico ótico a 50x. .......................... 74
Figura 33 – (a) misturador; (b) suspensão cerâmica. ............................................................. 76
Figura 34 – Secagem do corpo cerâmico: (a) impregnação da esponja poliuretana; (b) estufa76
Figura 35 – Mufla de 1200°C marca JUNG, utilizado para a sinterização do suporte cerâmico.
............................................................................................................................................ 77
Figura 36 – Crescimento de pescoço entre os contatos das partículas na etapa de sinterização.
............................................................................................................................................ 78
Figura 37 – Rampa de sinterização do suporte cerâmico. ...................................................... 78
Figura 38 – Equipamento de Fluorescência de raios X/ Rigaku (ZSX Mini II)...................... 80
Figura 39 – Difratômetro de raios X da marca Panalytical modelo XPert Pro MPD. ............. 81
Figura 40 – Maquina universal EMIC de 100 kN ................................................................. 84
Figura 41 – Microscópio Eletrônico de Varredura da marca Philips Modelo XL30 ............... 85
Figura 42 – Difratograma de raios X da bentonita ................................................................ 89
Figura 43 – Difratograma de raios X da ignimbrita............................................................... 90
Figura 44 – Difratograma de raios X da diatomita não tratada .............................................. 90
Figura 45 – Difratograma de raios X da diatomita tratada termicamente. .............................. 91
Figura 46 – Suportes cerâmicos submersos na água .............................................................. 92
Figura 47 – Comparação da absorção de água em diferentes formulações ............................ 93
Figura 48 – Comparação da massa especifíca das diferentes formulações ............................. 94
Figura 49 – Comparação da porosidade aparente das diferentes formulações ........................ 95
Figura 50 – Ensaio de compressão dos suportes cerâmicos. .................................................. 95
Figura 51 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F1. ..... 97
Figura 52 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F2. ..... 97
Figura 53 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F3. ..... 98
12
Figura 54 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F4. ..... 98
Figura 55 – Suportes cerâmicos ............................................................................................ 99
Figura 56 – Micrografia do suporte cerâmico a 2500x. ....................................................... 100
Figura 57 – Micrografia da estrutura morfológica da diatomita no suporte cerâmico a 1000x.
.......................................................................................................................................... 100
Figura 58 – Micrografia a 300x de um poro aberto no suporte cerâmico. ............................ 101
Figura 59 – Micrografia a 200x da estrutura cerâmica dos poros abertos interconectados. .. 101
Figura 60 – Micrografia a 200x da replica cerâmica da estrutura da esponja polimérica. .... 102
Figura 61 – Micrografia ótica a 100x da porosidade presentes no suporte cerâmico. .......... 102
Figura 62 – Micrografia ótica do cerâmico poroso a 50x .................................................... 103
Figura 63 – CIPA-Coletor Isocinético de Poluentes Atmosféricos; (a) modulo de controle e
um Analisador de gases UNIGÁS 3000+ da marca Eurotron, (b) sonda e cordão umbilical, (c)
caixa fria e caixa quente. .................................................................................................... 104
Figura 64 – (a) Estrutura metálica com os suportes cerâmicos; (b) estrutura metálica instalada
na chaminé; (c) e (d) colocação dos suportes cerâmicos no canal na chaminé; (e) instalação
dos suportes na chaminé. .................................................................................................... 107
Figura 65 – Medição com suportes cerâmicos; (a) e (b) retirada dos suportes do canal; (c) e
(d) resultado final dos suporte cerâmicos depois da medição; (e) e (f) impregnação dos
suportes com Material Partículas. ....................................................................................... 109
13
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Comparação entre cerâmicos tradicionais e avançados ........................................ 23
Tabela 2 – Cerâmicas tradicionais e algumas aplicações....................................................... 24
Tabela 3 – Cerâmicas avançadas e algumas aplicações ......................................................... 25
Tabela 4 – Classificação de Cerâmicas porosas .................................................................... 27
Tabela 5 – Tipos de óxidos usados como suportes. ............................................................... 32
Tabela 6 – Matérias usadas na fabricação de suportes monólitos. ......................................... 33
Tabela 7 – Propriedades de suporte ou filtros cerâmicos comerciais. .................................... 35
Tabela 8 – Propriedades físico-químicas da ignimbrita ......................................................... 42
Tabela 9 – Propriedades físicas de diatomitas requeridas na indústria. .................................. 46
Tabela 10 – Consumo Brasileiro por Região - 2011 ............................................................. 48
Tabela 11 – Distribuição por Estado da produção nacional de cerâmica vermelha. ............... 48
Tabela 12 – Produção Brasileira de Cerâmica Vermelha (bilhão de peças) ........................... 49
Tabela 13 – Estado do Ceará – os dez mais importantes municípios, por produção de peças
cerâmica. ............................................................................................................................. 50
Tabela 14 – Formulações das misturas da preparação da suspenção cerâmica. ...................... 75
Tabela 15 - Composição química da matéria prima .............................................................. 86
Tabela 16 - Composição química da diatomita depois do tratamento térmico ....................... 87
Tabela 17 – Dados de perdas por calcinação da diatomita saturada ....................................... 88
Tabela 18 – Formulações utilizadas na fabricação do suporte cerâmico ................................ 91
Tabela 19 – Resultados do ensaio de absorção de água do suporte cerâmico sinterizado. ...... 92
Tabela 20 – Resultados do ensaio de massa especifíca aparente do suporte cerâmico
sinterizado ........................................................................................................................... 93
Tabela 21 – Resultados do ensaio da porosidade aparente do suporte cerâmico sinterizado .. 94
Tabela 22- Ensaio de compressão dos suportes cerâmicos das diferentes formulações .......... 96
Tabela 23 - Concentração do Material Particulado (MP) .................................................... 105
Tabela 24 - Concentração de Monóxido de Carbono (CO) ................................................. 105
Tabela 25- Concentração de Oxigênio Molecular (O2) ....................................................... 105
Tabela 26 - Concentração do Material Particulado (MP) .................................................... 108
Tabela 27 – Concentração de Monóxido de Carbono (CO) ................................................. 108
Tabela 28 - Concentração de Oxigênio Molecular (O2)....................................................... 108
14
Tabela 29 – Limites de emissão para poluentes atmosféricos. ............................................. 110
Tabela 30 – Limites poluentes atmosféricos de CO ............................................................ 110
Tabela 31– Concentração do poluente corrigida estabelecida nesta Resolução.................... 111
Tabela 32 – Comparação das medições sem suporte e com suporte cerâmico da chaminé da
indústria cerâmica vermelha. .............................................................................................. 111
15
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AA Absorção de Água
ABC Associação Brasileira de Cerâmica
ANICER Associação Nacional de Indústria Cerâmica
CIPA Coletor Isocinético de Poluentes Atmosféricos
CO Monóxido de Carbono
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral
DRX Difração de Raios X
FRX Fluorescência de Raios X
LACAM Laboratório de Caracterização de Materiais
MEA Massa Especifica Aparente
MEV Microscopia Electrónica de Varredura
MP Material particulado
PA Porosidade Aparente
PBI Produto Bruto Interno
SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
16
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO........................................................................................................ 19
1.1 Objetivos .................................................................................................................... 20
1.1.1 Objetivo geral ...................................................................................................... 20
1.1.2 Objetivos específicos ........................................................................................... 20
1.2 Estrutura da dissertação .............................................................................................. 21
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 22
2.1 Materiais cerâmicos .................................................................................................... 22
2.1.1 Materiais cerâmicos tradicionais .......................................................................... 23
2.1.2 Materiais cerâmicos avançados ............................................................................ 24
2.2 Suportes estruturados .................................................................................................. 32
2.2.1 Suportes estruturados monolíticos ........................................................................ 32
2.2.2 Tipos de monólitos .............................................................................................. 33
2.2.3 Avaliação de um Suporte cerâmico ou Filtros cerâmicos ...................................... 34
2.3 Bentonita .................................................................................................................... 36
2.3.1 Origem da Bentonita no Brasil (Paraíba) .............................................................. 36
2.3.2 Definição ............................................................................................................. 36
2.3.3 Classificação das bentonitas ................................................................................. 37
2.3.4 Usos e aplicações da Bentonita ............................................................................ 38
2.4 Pedra vulcânica (Sillar) ............................................................................................... 39
2.4.1 Origem das Ignimbritas (Sillar) do Perú (Arequipa) ............................................. 39
2.4.2 Definição ............................................................................................................. 41
2.4.3 Propriedades físico-químicas das Ignimbritas ...................................................... 42
2.4.4 Usos e aplicações da ignimbrita ........................................................................... 43
2.5 Diatomita .................................................................................................................... 43
2.5.1 Origem da Diatomita ........................................................................................... 43
2.5.2 Definição ............................................................................................................. 44
2.5.3 Propriedades físicas das Diatomitas ..................................................................... 45
2.5.4 Usos e aplicações da Diatomita ............................................................................ 47
2.6 A indústria cerâmica vermelha .................................................................................... 47
2.6.1 Processo de fabricação da cerâmica vermelha ...................................................... 50
2.6.2 Tipos de fornos .................................................................................................... 57
17
2.6.3 Aspectos ambientais significativos....................................................................... 59
2.6.4 Equipamentos de controle da polução do ar ......................................................... 62
3 MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................... 64
3.1 Delineamentos da pesquisa ......................................................................................... 64
3.2 Preparação do suporte cerâmico .................................................................................. 65
3.2.1 Matéria prima ...................................................................................................... 67
3.2.2 Procedimentos para a obtenção do suporte cerâmico ............................................ 72
3.2.3 Seleção da esponja de poliuretano ........................................................................ 74
3.2.4 Preparação da suspenção cerâmica ....................................................................... 75
3.2.5 Sinterização ......................................................................................................... 77
3.3 Caracterização química e mineralógica da matéria prima ............................................ 79
3.3.1 Fluorescência de Raios X (FRX).......................................................................... 79
3.3.2 Difração de Raios X (DRX) ................................................................................. 80
3.4 Caracterização física e mecânica do suporte cerâmico................................................. 81
3.4.1 Absorção de água (AA) ....................................................................................... 81
3.4.2 Massa especifica aparente (MEA) ........................................................................ 82
3.4.3 Porosidade aparente (PA) .................................................................................... 82
3.4.4 Resistencia mecânica à compressão ..................................................................... 83
3.4.5 Microscopia electrónica de varredura (MEV)....................................................... 84
3.5 Medição do material particulado no suporte cerâmico ................................................. 85
3.5.1 Medição Amostrador Isocinético ......................................................................... 85
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 86
4.1 Caracterização química e mineralógica da matéria prima ............................................ 86
4.1.1 Análise por fluorescência de raios X (FRX) ......................................................... 86
4.1.2 Analise por difração de raios X (DRX) ................................................................ 88
4.2 Caracterização física e mecânica do suporte cerâmico................................................. 91
4.3 Microscopia Electrónica de Varredura (MEV) ............................................................ 99
5. APLICAÇÃO DO SUPORTE CERÂMICO NA CHAMINÉ DA INDÚSTRIA
CERÂMICA VERMELHA ................................................................................................ 103
6 CONCLUSÕES .............................................................................................................. 113
6.1 Sugestões para trabalhos futuros ............................................................................... 114
7 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................115
18
ANEXO A – Resolução NO 382/06 CONAMA (ANEXO IV)..............................................120
ANEXOB – NBR 12766/92 - Determinação de massa especifica aparente, porosidade
aparente e absorção de água aparente.....................................................................................121
ANEXO C – NBR 5739/94 - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos............122
19
1. INTRODUÇÃO
O setor cerâmico no Brasil constitui um dos maiores conglomerados industriais do
gênero do mundo, tendo uma grande importância econômica para o Brasil, com uma
participação no PIB brasileiro (Produto Interno Bruto) de quase 1,0%, sendo uma atividade
relevante para o desenvolvimento socioeconômico, envolvendo micros, pequenas, médias e
grandes empresas em todos os estados, no interior e nas regiões metropolitanas, e boa parte
nos municípios do país (ELLA, 2012).
Parte importante desse setor, a indústria de cerâmica vermelha no Brasil, também
denominada cerâmica estrutural, envolve a produção de elementos estruturais, de vedação e
de acabamentos para a construção civil (telhas, blocos estruturais de vedação, tubos, lajotas e
pisos) e responde por um faturação de US$ 9 bilhões /ano, estimou-se a produção de cerâmica
vermelha em aproximadamente 88 bilhões de peças. Os blocos e tijolos representam 70% do
segmento e telhas 30% (ELLA, 2012; ANUÁRIO, 2012).
Segundo dados de ANICER – Associação Nacional de Indústria Cerâmica, o
número de olarias de cerâmicas no Brasil é de aproximadamente 7.400 mil empresas, tendo
um consumo de 42% no sudeste, 23% no sul e 22% nordeste (ANUÁRIO, 2012).
Com relação ao Nordeste, no Estado de Ceará, no município de Russas se
concentra a maior atividade de indústrias cerâmicas. Atualmente existem cerca de 120
empresas com 78% da produção de telhas extrusadas e 22% de bloco de vedação (tijolos). O
nível de utilização da capacidade instalada das organizações do setor é, em média, 60 %, onde
a produção cerâmica, na sua grande maioria, é realizada por grupos de micro, pequenos e
médios empresários, tendo grande importância socioeconômica por gerar cerca de 3200
empregos diretos e rendas correspondentes à comercialização de aproximadamente 76.000
milheiros de peças cerâmicas por mês, destinadas ao próprio estado e a outros da região
Nordeste (ANUÁRIO, 2012).
Os fornos usados atualmente pelas indústrias cerâmicas são em sua maioria de
operação intermitente, o que causa um elevado consumo de combustível, já que estes tipos de
fornos estão defasados tecnologicamente (MESSIAS, 1996 apud MEDEIROS, 2006).
No processo de queima das peças cerâmicas conformadas o calor gasto para
aquecer a carga e as paredes do forno não são recuperados ao final do processo de queima e
durante a fase de resfriamento. Todo o calor retido na carga e nas paredes do forno é
20
dissipado para o ambiente. Esta perda de energia pode significar cerca de 50% do total
empregado no processo de queima. (SUDENE/ITEP, 1988 apud GRIGOLETTI, 2001).
O processo que envolve a queima de lenha para a produção de tijolos e demais
produtos está associado em maior proporção à liberação de material particulado tipo fumaça e
componentes gasosos como monóxido de carbono (CO), nitrogênio (N2), dióxido de carbono
(CO2) e outros agentes (SILVA, 2009). Estes gases quentes emitidos da queima destas
cerâmicas são segurados por chaminés e dissipados no ambiente (LIMA, 2010).
Os efeitos adversos do material particulado emitidos na atmosfera interferem na
visibilidade e está associado à produção de corrosão em superfícies. Os efeitos sobre a saúde
estão associados à diminuição da capacidade respiratória, devido à retenção de partículas
pelos pulmões; diversos tipos de alergias; falta de respiração e morte em alguns casos
(PINTO, 2012).
Este trabalho pretende contribuir na redução do material particulado emitido pelas
chaminés das indústrias cerâmicas mediante a aplicação de suportes cerâmicos a base de
resíduo da terra diatomácea coletado em uma indústria cervejeira, a ignimbrita (Sillar) uma
rocha vulcânica e como aglomerante a bentonita.
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo geral
a) Desenvolver um suporte cerâmico poroso a fim de atenuar os poluentes
emitidos pela queima de tijolos e telhas provenientes da indústria cerâmica
vermelha.
1.1.2 Objetivos específicos
a) Elaborar um suporte cerâmico poroso pelo método da réplica da esponja
polimérica, sinterizado a 1100° C;
b) Dar um destino à diatomita saturada, que é um resíduo da indústria cervejeira,
visando assim aplicar na fabricação de um suporte cerâmico;
21
c) Avaliar a capacidade de remoção de particulas contaminantes emitidas pelas
chaminés da indústria ceramica vermelha, através do uso do suporte cerâmico
poroso desenvolvido.
1.2 Estrutura da dissertação
O trabalho está estruturado em quatro capítulos, que descrevem as diferentes
etapas e o processo de elaboração desta dissertação.
Capítulo 1 – apresenta uma introdução e descreve os objetivos a que se propõe a pesquisa;
Capítulo 2 – apresenta uma revisão da literatura bibliográfica, que abrange informação dos
materiais cerâmicos avançados e suas diversas aplicações na indústria;
Capítulo 3 – define a metodologia, descrevem os materiais da pesquisa, os procedimentos e
ensaios a ser seguida para desenvolvimento do presente trabalho;
Capítulo 4 – expõe os resultados dos ensaios dos componentes da pesquisa;
Capítulo 5 – analisa e interpreta os resultados obtidos da pesquisa, considerando as diferentes
características dos materiais utilizados. Avalia igualmente os métodos descritos no terceiro
capítulo com base nos resultados experimentais;
Capítulo 6 – apresenta as conclusões finais e recomenda pesquisas que poderiam ser feitas
em futuros trabalhos.
22
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Materiais cerâmicos
O termo “cerâmico” vem da palavra grega Keramikos, que significa “matéria
queimada”, indicando que as propriedades desejáveis desses materiais são atingidas
normalmente através de um processo de tratamento térmico a alta temperatura, chamada de
cozimento. Os materiais cerâmicos são compostos formados, em geral, por elementos
metálicos e não metálicos, para os quais as ligações inter atômicas ou são totalmente iônicas
ou predominantemente iônicas tendo, porém, alguma natureza covalente (CALLISTER, 2011,
p. 303).
As características mais comuns destes materiais são: resistência mecânica a altas
temperaturas, eletricamente isolante ou semicondutores, com várias propriedades magnéticas
e dielétricas e baixa tenacidade (KINGERY, 1976 apud ARAUJO, 2011).
Recentemente, ocorre um progresso significativo em relação à compreensão da
natureza fundamental desses materiais e dos fenômenos que ocorrem neles, e que são
responsáveis por suas propriedades únicas. Consequentemente, uma nova geração desses
materiais foi desenvolvida e o termo „cerâmica‟ tomou um significado muito mais amplo. Em
um grau ou outro, esses novos materiais possuem um efeito consideravelmente drástico sobre
a nossa vida; as indústrias de componentes eletrônicos, de computadores, comunicação,
aeroespacial e uma gama de outras indústrias dependem do uso desses materiais
(CALLISTER, 2011, p. 303).
Os materiais cerâmicos são classificados como cerâmicos tradicionais e
avançados. Entretanto, é importante salientar as principais diferenças entre essas duas
cerâmicas. As ditas tradicionais, incluem peças da indústria da construção civil e artefatos
domésticos utilizados em nossa vida diária, e as chamadas cerâmicas avançadas ou especiais,
são aquelas peças submetidas a rigorosas condições de trabalho, exigindo alto desempenho de
suas propriedades como alta dureza, alta resistência ao desgaste, inercia química e alto ponto
de fusão, entre outras. Um resumo das diferenças entre cerâmicas tradicionais e avançadas em
relação a alguns parâmetros são apresentados na Tabela 1 (DE SOUZA, 2010).
23
Tabela 1 – Comparação entre cerâmicos tradicionais e avançados
CERÂMICA
PARÂMETRO AVANÇADA TRADICIONAL
Matéria-prima Sintética Natural
Tamanho de partícula < 10 μm 0,5 - 1000 μm
Preparação do pó Altamente controlado Convencional
Conformação Altamente controlado Convencional
Sinterização Pouca ou nenhuma fase vítrea Considerável % de fase liquida
Microestrutura Microscopia eletrônica Microscopia ótica
Fonte: DE SOUZA, 2010.
2.1.1 Materiais cerâmicos tradicionais
São aqueles utilizados na indústria dos silicatos - argilas, cimentos e vidros de
silicatos (BRITO, 2005 apud ARAUJO, 2011). Uma das matérias primas cerâmicas mais
amplamente utilizadas é a argila. Esse insumo muito barato, encontrado naturalmente em
grande abundância, é usado com frequência na forma como é extraído, sem qualquer
beneficiamento na sua qualidade. Outra razão para sua popularidade está na facilidade com a
qual os produtos a base de argila podem ser conformados; quando misturamos nas proporções
corretas, a argila e a água forma uma massa plástica muito suscetível à modelagem. Depois
ela é cozida em uma temperatura elevada para melhorar sua resistência mecânica.
A maioria dos produtos a base de argila se enquadram em duas classificações
abrangentes: os produtos estruturais a base de argila e as louças brancas. Além da argila,
muitos desses produtos contêm também aditivos não plásticos, os quais influenciam as
mudanças que ocorrem durante os processos de secagem e cozimento, assim como as
características das peças acabadas. Na Tabela 2 apresentam-se as cerâmicas tradicionais e
algumas aplicações.
24
Tabela 2 – Cerâmicas tradicionais e algumas aplicações
CAMPO DE APLICAÇAO PRODUTO
Cerâmica branca Pratos, louças de barro, louças para mesa, louças vitrificadas
e louças sanitárias.
Produto de argila Tijolos, tubulações de esgoto, purificadores de agua.
Refratários Tijolos, cimentos.
Construção Tijolos, telhas, fibra de vidro.
Vidros Vidros para janelas, copos etc.
Fonte: DIAZ, 2003.
2.1.2 Materiais cerâmicos avançados
São cerâmicas de alta tecnologia, que tem propriedades únicas e excelentes tais
como: elevada resistência a altas temperaturas, propriedades mecânicas superiores,
propriedades elétricas especiais e maior resistência ao ataque químico entre outras.
Estas cerâmicas avançadas foram desenvolvidas para atender as necessidades de
aplicações que as cerâmicas tradicionais não podiam oferecer, e por causa da necessidade de
novos materiais que transformem projetos disponíveis em produtos úteis (BRITO, 2005 apud
ARAUJO, 2011).
Em particular, as propriedades elétricas, magnéticas e ópticas, e combinações de
propriedades exclusivas das cerâmicas, têm sido exploradas em uma gama de novos produtos;
além disso, as cerâmicas avançadas são utilizadas em um sistema de comunicação por fibras
ópticas, em sistema microelectromecânicos, como rolamentos de esferas, e em aplicações que
exploram o comportamento piezelétrico de uma variedade de materiais cerâmicos
(CALLISTER, 2011). Na Tabela 3 são apresentadas algumas aplicações das cerâmicas
avançadas na indústria.
25
Tabela 3 – Cerâmicas avançadas e algumas aplicações
CAMPO DE APLICAÇAO PRODUTO
Eletrônicos Elementos de esquentamentos.
Isolantes, supercondutores.
Automóveis Sensores de oxigênio, célula combustível.
Suporte de catalizadores.
Controladores de emissões.
Medicina Próteses, implantes
Estrutura de alta temperatura Acessórios para fornos, refratários avançados.
Nuclear Combustíveis, equipamentos nucleares.
Técnicos Cerâmicas de laboratório
Outros Ferramentas de corte, blindagem, fibras ópticas.
Fonte: DIAZ, 2003.
2.1.2.1 Cerâmicas porosas
São cerâmicas porosas as que apresentam uma porosidade maior que 30%, e são
fabricadas com técnicas variadas que permitem incrementar sua porosidade, de modo que sua
superfície é muito maior com respeito à unidade de volume, com poros do tamanho de
aproximadamente 40 nm até 1mm (GUZMAN, 2003).
Estas cerâmicas porosas pertencem à classe de materiais caracterizados por uma
rede bidimensional ou tridimensional de poros, dispostos de forma regular e interconectados
entre si através de canais como é mostrado na Figura 1 (SHEPPARD, 1993 apud ARAUJO,
2011; MARCOLINO, 2008).
26
Figura 1– Materiais cerâmicos com diferentes formatos de células.
Fonte: MARCOLINO, 2008
O grande interesse por esta classe de materiais está relacionado a suas
propriedades específicas, tais como baixa densidade (que permite a fabricação de
componentes leves e rígidos, usados como suportes para estruturas flutuantes), baixa
condutividade térmica, boa capacidade de retenção, alta permeabilidade e grande área
superficial que estão relacionadas com características próprias dos materiais cerâmicos, como
resistência ao choque térmico e a ataques químicos, refratariedade, etc. (DONADEL, 2008;
MARCOLINO, 2008).
Estas propriedades tornam esses materiais viáveis para diversas aplicações e usos
em várias áreas da engenheira, como as seguintes:
a) isolantes térmicos em aeronaves, principalmente em maquinas aeroespaciais;
b) filtração de líquidos e gases quentes;
c) refino e purificação de metais fundidos;
d) esfriamento de superfície quente, alimentando gás pressurizado através da
cerâmicas porosas;
e) suportes catalíticos em vários processos químicos, incluindo os que são
realizados a elevadas temperaturas;
f) membranas para separação e purificação de líquidos e gases.
27
No entanto, as cerâmicas porosas podem classificar-se de acordo com os atributos
característicos mencionadas na Tabela 4 (GUZMAN, 2003).
Tabela 4 – Classificação de Cerâmicas porosas
CARACTERÍSTICA DESCRIÇÃO
Composição química Silicato, silicato de alumínio, óxidos etc.
Porosidade Moderada (30 - 50%), alta porosidade (60 -70%) e super alta
porosidade (acima de 75%).
Estado físico Peças, contínuos, recheadas.
Microestrutura Granular, celular, fibrosa.
Refratariedade com respeito
à temperatura de serviço
Baixa fusão (menus de 1350°C), alta fusão (1350-1580 °C),
refratários (1580-1770°C), altamente refratários (1770-2000 °C),
super-refratários (acima os 2000 °C).
Área de destinação e
aplicação
Isolamento térmico (condutividade térmica); proteção térmica ( o
produto da condutividade térmica e valores de densidade
aparente); e permeabilidade (porosidade, tamanho de poro e
permeabilidade).
Fonte: GUZMAN, 2003.
As cerâmicas celulares porosas, segundo a estrutura que apresenta o poro, podem
ser divididas em duas categorias: em espumas cerâmicas e esponjas cerâmicas ou cerâmicas
reticuladas (CAMBRONERO, et al., 2005).
As espumas cerâmicas são aquelas que têm poros fechados dentro de uma matriz
cerâmica contínua (CAMBRONERO, et al., 2005). Neste tipo de espumas cerâmicas os poros
isolados entre si não permite a passagem do fluido (líquido e gás) através deles, como é
mostrada na Figura 2 (GUZMAN, 2003). Os materiais cerâmicos com está estrutura
apresentam baixa massa, baixa densidade, baixa condutividade térmica, o que permite seu uso
em aplicações de estruturas leves, matérias isolantes térmicos, materiais contra incêndios
etc.(CAMBRONERO et al., 2005).
28
PORO
PORO
Figura 2 – Estrutura de poros fechados ou isolados.
Fonte: DIAZ, 2003.
As esponjas cerâmicas ou cerâmicas reticulares têm estruturas de poros abertos,
onde seus poros se encontram interconectadas e rodeadas por uma rede cerâmica como mostra
a Figura 3. Esta estrutura apresenta as mesmas propriedades que as espumas cerâmicas,
diferenciando-se em uma propriedade especial como a permeabilidade. A permeabilidade se
apresenta devido aos poros que se encontram interconectados, o que permite que um líquido
passe de uma superfície de um corpo cerâmico a outro. Por apresentar esta forma de poros,
são utilizados como placas para filtrar metais fundidos e gases, como peneiras moleculares e
suportes catalizadores, entre outras aplicações (GUZMAN, 2003).
Figura 3 – Estrutura de poros abertos ou interconectados.
Fonte: DIAZ, 2003.
29
Alterações na porosidade (aberta ou fechada), distribuição, tamanho e morfologia
dos poros podem causar um efeito importante sobre as propriedades do material. Todas essas
características microestruturais, por sua vez, são fortemente influenciadas pela rota de
processamento utilizada para a produção das cerâmicas porosas (ANDRÉ et al., 2006 apud
MARCOLINO, 2008).
2.1.2.1.1 Métodos de processamento de fabricação de cerâmicas porosas
Nos últimos anos, diversas técnicas de preparação de cerâmicas porosas estão
sendo pesquisadas, buscando a obtenção de materiais com geometria complexa,
microestrutura projetada e sem a necessidade da etapa de usinagem (redução de custos)
(VLACK, 1970 apud ROMANO et al. 2006).
Técnicas versáteis que permitem ajustar a porosidade, a distribuição, tamanho e
morfologia dos poros que podem ser aplicados aos materiais cerâmicos de diferentes
composições químicas. Dentre as quais pode ser citada: queima de partículas orgânicas, gel
casting, direct foaming, método da réplica etc. (MARCOLINO, 2008).
2.1.2.1.1.1 Método queima de partículas orgânicas
Este método consiste na incorporação de produtos orgânicos nos corpos
cerâmicos, os quais são removidos durante a queima, deixando poros cujo tamanho está
associado com as partículas dos agentes orgânicos (ORTEGA, 2000 apud ROMANO et. al.,
2006).
2.1.2.1.1.2 Método gel casting
Consiste basicamente na produção de uma suspensão cerâmica com monômeros
vinílos e divinílicos, que polimerizam in situ, consolidando o material. Uma característica
importante nesse tipo de reação é que, devido a sua alta reatividade, os radicais livres
formados durante a polimerização reagem imediatamente com as moléculas de oxigênio
presentes no sistema, interrompendo a polimerização. Por isso a presença de oxigênio torna-se
um fator limitante. Além disso, os monômeros utilizados nesse processo são tóxicos e
algumas vezes cancerígenos (ORTEGA, 2000 apud ROMANO et al., 2006).
Este processo possui característica especificas como: baixa viscosidade das
suspensões e a cinética de reação, que com adição de um surfactante e um processo de
30
aeração, torna possível a produção de materiais cerâmicos porosos com poros esféricos e
diâmetros variando de 30 μm a 2 mm, paredes altamente densificadas e níveis de porosidade
que podem ultrapassar 90%, proporcionando ótimas propriedades como, alta resistência
mecânica, alta permeabilidade e baixa condutividade térmica (MARCOLINO, 2008).
2.1.2.1.1.3 Método direct foaming
Consiste na incorporação de ar em uma suspensão ou meio líquido que é
posteriormente fixado, a fim de se manter uma estrutura de bolhas de ar como é mostrado um
esquema do processo na Figura 4. Na maioria dos casos, as espumas consolidadas são
posteriormente sinterizadas a altas temperaturas para a obtenção de cerâmicas porosas de alta
resistência. Estruturas celulares preparadas por este método normalmente exibem resistência
mecânica consideravelmente mais elevada do que as produzidas pelo método da réplica. A
questão mais critica neste método é a maneira utilizada para estabilizar as bolhas incorporadas
dentro da suspensão inicial ou meio líquido (ORTEGA et al., 2003 apud MARCOLINO,
2008). É um método fácil, barato, rápido para a preparação de cerâmicas porosas com
porosidade aberta ou fechada na faixa de 40% a 97%.
Figura 4 – Esquema do processo de fabricação pelo método direct foaming
Fonte: MARCOLINO, 2008.
31
2.1.2.1.1.4 Método da réplica
É considerado como o primeiro método utilizado para a produção de cerâmicas
porosas. A invenção original remota ao inicio dos anos 1960, quando Scwartzwalder e Somers
utilizaram esponjas poliméricas como modelos para preparar estruturas cerâmicas celulares de
diversos tamanhos de poros, porosidade, e composições químicas (MARCOLINO, 2008).
Este método foi patenteado em 1963 por Scwartzwalder e Somers (1963), desde
então, a réplica de esponjas poliméricas passou a ser o método mais popular na produção
cerâmica porosa, e hoje é amplamente utilizado na indústria cerâmica para fabricação de
filtros cerâmicos na filtração de metais fundidos e gases a altas temperaturas. Este sucesso é
atribuído principalmente ao baixo custo, simplicidade e flexibilidade do método (DONADEL,
et al., 2008; MARCOLINO, 2008).
Neste método, uma esponja polimérica altamente porosa, geralmente poliuretano,
é impregnada em uma suspensão cerâmica até o preenchimento dos poros internos, sendo que
após a secagem, mediante um tratamento térmico, que visa à queima, eliminação do material
orgânico (esponja) e a sinterização do material cerâmico, resultam um material com
porosidade aberta e microestrutura semelhante à esponja precursora, como se mostra na
Figura 5. Cerâmicas porosas obtidas por este método podem chegar a uma porosidade aberta
total na faixa de 40% - 95% e são caracterizadas por uma estrutura reticulada de poros
altamente interligados, com tamanhos entre 200μm e 3mm. Esta interconectividade dos poros
aumenta a permeabilidade dos fluidos e gases através da estrutura porosa (DONADEL, et al.,
2008; MARCOLINO, 2008; ROMANO, 2006).
Figura 5 – Esquema do processo de fabricação pelo método réplica
Fonte: MARCOLINO, 2008.
32
2.2 Suportes estruturados
São estruturas rígidas tridimensionais com grandes poros ou canais que asseguram
a passagem dos fluidos com baixa perda de carga, apresentando uma grande área superficial
lateral onde se pode aderir uma delgada capa de catalizador, e sendo estável a ataque químico
e térmico. Os suportes podem ser amorfos ou cristalinos (SiO2, carvão), como as zéolitas,
alumina apresentando-se em diferentes formas (esféricas, malhas, monólitos em forma de uma
colmeia de abelhas, etc.) e que estão definidas pelas condições de reação. Alguns óxidos
inorgânicos usados como suportes são mostrados na Tabela 5 (BASTIDAS, et al., 2004).
Tabela 5 – Tipos de óxidos usados como suportes.
Suporte Superfície especifica
Sílica 200-800 m2/g
Alumina -alumina 5-10 m2/g
- alumina 160-250 m2/g
Argilas zéolitas 180-1600 m2/g
Sólidos mesoporosos MCM-41 1000 m2/g
Fonte: BASTIDAS, et al., 2004.
Os suportes estruturais mais usados são os monólitos formados por cadeias
longitudinais paralelas de pequena seção, separadas por finas paredes.
2.2.1 Suportes estruturados monolíticos
Para a fabricação do suporte monolítico, em alguns casos, se usa misturas
contendo cordierita-mulita, aluminato de magnésio-zircônia, etc. Com o pó destes materiais se
forma uma pasta ou lama onde se podem agregar plastificantes, ligantes temporários e
permanentes, gelificantes e lubrificantes para poder melhorar as propriedades mecânicas,
texturais e facilitar o conformado do produto acabado.
A seção transversal destes canais pode ser de forma circular, hexagonal,
retangular e triangular. Os mais comuns são da forma quadrada no caso de monólitos
cerâmicos, onde o numero dos canais por unidade de superfície, geralmente está
compreendido entre 1-100 celas˖cm2, com uma espessura nas paredes que variam de 0,2-1,4
mm, dependendo do processo a que se aplique.
33
As dimensões externas do monólito estão compreendidas entre 10-150 cm de
longitude e 3-30 cm de diâmetro (BASTIDAS, et al., 2004). Na Tabela 6 apresentam-se
alguns materiais básicos usadas na fabricação de suportes monólitos.
Tabela 6 – Matérias usadas na fabricação de suportes monólitos.
Material Composição
- alumina Al2O3
Sílica SiO2
Dióxido de titânio TiO2
Zircônia ZrO2
Carburo de Silício SiC
Nitreto de Silício Si3N4
Carvão ativo C
Aluminato de magnésio MgO.Al2O3
Titanato de alumínio TiO2.Al2O3
Zéolita Al2O3.SiO2
Mulita 3Al2O3.2SiO2
Sepiolita 3Al2O3.2MgO
Cordierita 2MgO.2Al2O3.3SiO
Metálicos Fe-Cr-Al
Fonte: BASTIDAS, et al., 2004
Dentre as propriedades dos catalizadores monolíticos podem-se destacar:
a) A passagem dos gases através de sua estrutura produz uma perda de carga
muito pequena;
b) Apresentam uma grande superfície geométrica por unidade de peso e volume;
c) O fluxo de gases é muito uniforme. (BASTIDAS, et al., 2004).
2.2.2 Tipos de monólitos
Os principais monólitos usados no processo de decomposição ambiental são os
monólitos cerâmicos e os metálicos.
Os monólitos cerâmicos são mais comuns, devido a sua fabricação, já que se pode
ser fabricado em diversas formas geométricas, onde a porosidade e área superficial podem ser
34
controladas. Estes monólitos destacam-se por sua resistência mecânica, baixa pressão,
estabilidade térmica e por apresentar uma porosidade uniforme.
Os monólitos cerâmicos a base de esponjas de alumina como mostrados na Figura
6, cumprem com as características antes mencionadas, levando em conta que podem ser
obtidas por tecnologia nacional, pelo qual o custo é menor em comparação com outros
monólitos cerâmicos. Aplicações destes monólitos cerâmicos são os mais populares devido
ao amplo uso no setor de automóveis, destacando os obtidos por extrusão (BASTIDAS, et al.,
2004).
Figura 6 – Monólito cerâmico de esponja de alumina.
Fonte: BASTIDAS, et al., 2004; MARCOLINO, 2008.
Os monólitos metálicos são estruturas obtidas por enrolamento, utilizando como
materiais ligações férricas ou alumínios. Entre as vantagens do monólito metálico com
respeito a monólito cerâmico é a redução da espessura de sua parede entre as celas e a
diminuição da seção transversal destas (N° de celas por cm2), já que os monócitos cerâmicos a
redução da espessura da parede está limitada pela dificuldade da extrusão e a fragilidade do
monólito final (BASTIDAS, et al., 2004).
2.2.3 Avaliação de um Suporte cerâmico ou Filtros cerâmicos
Os principais critérios de avaliação de um suporte cerâmico ou filtro cerâmico são
a permeabilidade, a eficiência da retenção de impurezas, a resistência mecânica e durabilidade
35
qualquer que seja sua estrutura ou aplicação. A permeabilidade é a propriedade de um meio
poroso que indica a maior ou menor facilidade à passagem do fluido através de seus poros ou
vazios. A eficiência de coleta reflete a preocupação com os limites de emissão de particulado.
A durabilidade, no caso economicamente no número de interrupções para troca de suporte o
em gasto para sua reposição (INNOCENTINI, 1997 apud MARCOLINO, 2008).
Em uso, os filtros devem apresentar não somente alta permeabilidade e eficiência
de retenção de inclusões sólidas, mas também boa resistência mecânica. Estes fatores são
influenciados de maneiras distintas para uma determinada estrutura celular. Estruturas com
poros grandes favorecem a permeabilidade, mas reduzem a eficiência de coleta das inclusões.
Já as estruturas com poros pequenos, aumentam a eficiência de retenção de inclusões sólidas,
mas também aumentam a queda de pressão no filtro. Estes poros podem ser controlados de
acordo com as condições de processamento, com o intuito de melhor se adaptar a aplicação a
qual vai ser empregada. Em relação ao comportamento mecânico, a resistência mecânica
geralmente diminui com o aumento da porosidade, mas tem como consequência o aumento de
permeabilidade. Uma melhor resistência mecânica dos filtros cerâmicos pode ser obtida pela
densificação dos filamentos ou pelo entupimento dos poros de estrutura celular (NANGREJO,
2001 apud MARCOLINO, 2008).
O mal desempenho de um desses fatores é suficiente para comprometer o
funcionamento econômico do filtro. Na Tabela 7 são mostradas algumas propriedades físicas
de filtros cerâmicos fabricados em alumina, carbeto de silício e zircônia. Estes filtros têm
características únicas, como alta porosidade, excelente resistência ao calor e a corrosão
química (MARCOLINO, 2008).
Tabela 7 – Propriedades de suporte ou filtros cerâmicos comerciais.
Filtros Alumina (Al2O3) Carbeto de Silício
(SiC)
Zircônia (Zr)
Aplicação Fundição de
Alumínio e ligas de
alumínio
Fundição de Ferro e
ligas de ferro
Fundição de aço liga,
aço inoxidável e aço.
Densidade de poros (ppi) 10-50 10-45 10-30
Porosidade 80-90% 80-90% 80-90%
Refratariedade 1200°C 1500°C 1750°C
Resistencia à compressão
(MPa)
>0,8 0,9 0,8 – 1,0
Resistencia à flexão (Mpa) 0,6 0,8 1,0 – 1,2 Fonte: MARCOLINO, 2008
36
2.3 Bentonita
2.3.1 Origem da Bentonita no Brasil (Paraíba)
Os habitantes de Boa Vista- Paraíba, na época distrito do município de Campina
Grande, conhecia um material que possuía cores diversas e propriedades consideradas
interessantes. Mais tarde, na década de 60, após investigações cientificas promovida pelo
DNPM (Departamento Nacional de Produção Mineral), ficou constatado que aquele material
tratava-se de bentonita. Atualmente o estado da Paraíba é responsável pela maior produção de
bentonita bruta do país, oriunda de um dos maiores depósitos do Brasil como é mostrado na
Figura 7 (TONNESEN et al., 2012).
Figura 7 – Bentonita de Boa Vista (PB).
Fonte: ALMEIDA, 2011.
2.3.2 Definição
O nome “bentonita” foi dado em função do depósito descoberto em folhetos
argilosos do Fort Benton, Wyoming (EUA), onde foi pela primeira vez caracterizada como
um tipo especial de argila. Todos os tipos de bentonita têm algum ou vários argilominerais do
grupo da esmectita, com montmorilonita como argilomineral predominante. As argilas que
contem a maior porcentagem de montmorilonita são as bentonitas e as terras fuler (SOUZA,
1992, p. 143).
37
As argilas esmectitas são materiais constituídos por um, ou mais, argilominerais
esmectíticos e por alguns minerais acessórios (principalmente quartzo, cristobalita, micas e
feldspatos). Os argilominerais esmectíticos caracterizam por se apresentarem, dentro de sua
estrutura cristalográfica, o alumínio ou magnésio substituído parcial ou totalmente por Mg2+
,
Fe3+
e outros cátions (MENEZES et al.,2009).
De acordo com os cátions de compensação presentes na argila, tem-se que as
argilas esmectíticas podem ser monocatiônicas ou policatiônicas, com predominância de um
cátion ou não. As esmectitas brasileiras são normalmente policatiônicas, compostas
predominantemente pelos cátions de cálcio e de magnésio. A única esmectita brasileira atual
que contem grande quantidade de sódio como cátion trocável é a do município de Boa Vista-
PB (SOUZA, 1992 apud MENEZES et al.,2009).
2.3.3 Classificação das bentonitas
Para uso industrial, as bentonitas podem ser classificadas como: Bentonitas que
tem o sódio como principal cátion interlaminar e possuem propriedades de inchar em água e
bentonitas que apresentam cálcio como cátion predominante e que não incham em presença
de água como se mostra na Figura 8 (PEREIRA, 2003 apud ALMEIDA, 2011).
Figura 8 – Representação da hidratação da bentonita sódica e cálcica em meio aquoso.
Fonte: AMORIM et al., 2006.
38
As bentonitas que incham em água ou bentonitas sódicas, são aquelas que
estão constituídas pelo argilomineral montmorilonita [0,33M+(Al1,67Mg0,33)Si4O10(OH)2],
sendo M cátion monovalentes e o cátion adsorvido predominante é o sódio (ou lítio), as quais
expostas à umidade atmosférica, elas adsorvem água correspondente a uma camada
monomolecular de água em torno de cada partícula, enquanto imersas na água, adsorvem
continuamente varias camadas de moléculas de água, inchando e aumentando de volume; se
não estiver num espaço confinado ou em quantidade insuficiente de água, podem inchar até
20 vezes o volume da argila seca. Essa adsorção de água, de modo continuo, provoca um
desfolhamento individualizado das partículas até completa dispersão em água (SOUZA,
1992).
Outras características das bentonitas sódicas é que podem consolidar-se em um
gel a partir de concentrações de 2%, porém o mais comum é a partir de 6% (6 gramas de
bentonita em 100 ml de agua destilada); esse gel é tixotrópico. Entende-se por tixotropia
como sendo um fenômeno pelo qual certas substâncias passam do estado gel para o estado
líquido, após ligeira agitação. Abaixo de 2% em concentrações, tem-se uma suspensão
coloidal estável de bentonita sódica, que não se gelifica pelo baixo teor de sólidos que contém
(SOUZA, 1992).
As bentonitas que não incham em água ou bentonitas cálcicas podem ter a
composição mineralógica idêntica a das bentonitas que incham ou sódicas, diferem-se das
bentonitas que incham os cátions trocáveis, predominantemente cálcio e magnésio, e também
por não evidenciar tixotropia (ALMEIDA, 2011).
2.3.4 Usos e aplicações da Bentonita
As argilas bentonitas são largamente utilizadas em muitos setores industriais,
sendo incluídas na classe dos minerais de maior interesse industriais em virtude de sua
elevada área específica e capacidade de troca de cátions. Os principais usos das bentonitas
podem ser divididos em três categorias.
Na primeira, estão incluídas as aplicações como em fundições, materiais de
vedação em engenharia civil, pelotização de minérios de ferro e em fluidos de perfuração,
sendo estas as que apresentam maior consumo. Na segunda, estão incluídas as aplicações de
menor consumo, como em tintas, adesivos, usos farmacêuticos, cosméticos, como cargas e na
39
purificação de água. Na terceira, estão incluídas as novas tendências como nanocompósitos,
engenharia de nanopartículas e heteroestruturas porosas (MENEZES, 2009).
2.4 Pedra vulcânica (Sillar)
2.4.1 Origem das Ignimbritas (Sillar) do Perú (Arequipa)
O melhor afloramento dos depósitos piroclasticos do Sillar se encontra na pedreira
de Añashuayco, situada ao oeste de Cerro Colorado na zona Nordeste de Arequipa, A uns 7
km do povoado, com uma área de 18 km e uma camada de 60 a 200 m de espessura
(ARISTA, et al., 2008).
O nome de Sillar é um nome tradicional dado pela população da Cidade de
Arequipa, onde é uma pedra lavrada em forma de paralelepípedo, tendo uma superfície áspera
devido a sua formação por uma mescla heterogênea de materiais esmigalhados. A cor pode
ser branca, rosa, amarela com pigmentos pretos, devido a incrustações andesíticas, em toda
sua massa encontra-se também cavidades devido a uma parte dos gases que não foi
desprendida no momento de seu esfriamento, ficando fechados dentro da massa e formando
um material poroso. A Figura 9 mostra um exemplo da pedra vulcânica Sillar.
Figura 9 – Ignimbrita (Sillar), rocha vulcânica da Quebrada de Añashuayco.
Fonte: AUTOR, 2013
40
Marshall (1935) foi uns dos principais seguidores da teoria piroclastica e criador
da terminologia “ignimbrita” (a etimologia da palavra proveem do latim ignis; fogo, e imber;
chuva), baseada na descrição feita por Fenner (PESCE, 1979).
Os primeiros estudos sobre as Ignimbritas, “Sillar de Arequipa” foram feitas por
Fenner (1984) e Jenks (1945), que opinaram sobre a origem e modo de formação dessas
rochas ignimbritas. Ambos concordam que é uma espécie de depósito “nuvem de fogo”, e que
originou a saída para a superfície da terra, por entre uma ou mais fissuras produzidas a partir
do lugar onde se encontra o complexo vulcânico chamado Chachani, considerando que das
fissuras dele saiu um material silícico num estado fluido carregado de gás que foi expulso de
forma tão violenta que se desfez em minúsculos fragmentos de vidro, que ao ser liberado o
gás ficou carregado com finas partículas de rochas que, em vez de dispersar-se no ar como
fumaça, permaneceu no solo como uma massa em movimento em alta temperatura e foi
espalhada rapidamente por todo o vale amplo e aberto que existia então entre Arequipa e
Yura. Assim esta mistura de gás e material sólido, foi passando e enchendo as depressões e
nivelando toda a superfície como pode ser observado nas Figuras 10 e 11 (ARISTA, VERA,
MACHACA; 2008).
Figura 10 – Atividade piroclástica (o material piroclástico recheia as partes baixas de um rio
ou riacho).
Fonte: ARISTA; VERA; MACHACA, 2008.
41
Figura 11 – Ignimbrita (Sillar), Quebrada de Añashuayco Arequipa-Perú
Fonte: ARISTA; VERA; MACHACA, 2008.
No Brasil temos as rochas graníticas, são rochas ácidas (75% de SiO2), de
coloração clara ou acinzentada as quais são muito encontradas e empregadas em construção
pela sua incompressibilidade, beleza, resistências ás intempéries, etc. O granito, principal
rocha desse grupo, faz parte, associado com o gnaisse, dos chamados escudos cristalinos ou
do chamado embasamento cristalino do Brasil. Aflora em muitos pontos do território
brasileiro, formando grande parte das Serras da Mantigueira, do Mar, dos Órgãos, etc.
(M.P.F., 1984).
2.4.2 Definição
As rochas ígneas ou magmáticas, originam-se do magma, sob altas temperaturas
(800-1000°C), por resfriamento e consolidação, onde existe uma infinidade de minerais em
estado potencial, a qual surgem no momento em que sua estrutura interna possa manter-se em
equilíbrio com as condições do meio (M.P.F., 1984).
Quanto a sua composição química, as rochas ígneas podem ser classificadas
com base no teor de oxido de silício, tem-se: rochas acidas (65% de SiO2), rochas
alcalinas(65% a 52% de SiO2), rochas básicas (52% a 45% de SiO2), rochas ultrabásicas
42
(<45% de SiO2). Entre suas propriedades apresentam como alta dureza por ser rochas
compactas, minerais típicos, como nefelina, cromita, leucita, tridimita e outros. Geralmente
com alto teor de feldespatos. Óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio e minerais do grupo
das argilas ausentes (M.P.F, 1984).
As ignimbritas são produto de fluxo piroclástico que, por efeito da pressão e da
temperatura ocorre à soldadura e desvitrificação, levando a nucleação e crescimento de certas
fases cristalinas (biotita, plagioclásio, etc.) incorporado em uma matriz de vidro de tipo
residual que é de tipo fragmentado chamado Sillar (RIVALINO et al., 2007).
Devido a sua composição química, tem uma elevada estabilidade ao ataque
químico. A cor da ignimbrita da pedreira de Añashuayco Arequipa é branca, de textura porosa
e adsorvente de líquidos e soluções salinas, sem perder sua coesão; e de aspecto terroso e
quebradiço (CORZO, 2003, P.3).
2.4.3 Propriedades físico-químicas das Ignimbritas
As ignimbritas localizadas na pedreira de Añashuayco apresentam as seguintes
propriedades físico-químicas como se mostra na Tabela 8.
Tabela 8 – Propriedades físico-químicas da ignimbrita
Fonte: CORZO, 2003.
Resistencia á compressão 87,86 Kg/ cm2
Densidade 1,26 gr/cm3
Porcentagem de sorção referencia norma*ASTM C-175-59 30,88%
Modulo de ruptura 13,80 Kg/cm2
Eflorescência Nula
Permeabilidade mediante penetração do agua 5,55 ml/min
Dureza (massa referencia escala de mohs) 2,0
Dureza (incrustação andesitica na escala de mohs) 7,0
*ASTM: América Society of technical materyals
43
Na Figura 12 são mostradas as diferentes fases presentes na estrutura da amostra
ignimbrita à medida que a temperatura aumenta, onde a temperatura de sinterização sólida
inicia a 1000°C até aproximadamente 1150 °C.
Figura 12 – Fases das Ignimbrita (Sillar) a diferentes temperaturas.
Fonte: CAPEL; BARBA; CALLEJAS; VALLE; BUSTAMANTE; GUZMAN, 2008.
2.4.4 Usos e aplicações da ignimbrita
As ignimbritas são usadas na construção civil, como casas, igrejas e diferentes
edificações. Também é utilizado em estruturas de trabalho artístico e pelas propriedades
físico-químicas podem ser usados como adsorventes, suportes catalíticos, filtros para agua
potável, onde se recomenda seu uso na construção de poços para a retenção de cromo presente
nos curtumes, como fonte de óxidos de silício, alumínio e potássio (CORZO, 2003).
2.5 Diatomita
2.5.1 Origem da Diatomita
A produção de Diatomita no Brasil iniciou em 1937, no estado de Pernambuco,
onde se encontram depósitos a uma profundidade média de 2 metros em toda a orla marítima
44
e terrenos de formação lacustre de agua doce (GOULART, 2010). Esses depósitos de
diatomita datam da era cenozóica, a partir do período terciário (SOUZA, 1973 apud
FRANÇA, et al., 2008) encontrando-se nos estados do Ceará, Rio Grande de Norte, Bahia
entre outros (FRANÇA, et al., 2008).
A diatomita, auxiliar de filtração, é obtida industrialmente a partir da
transformação industrial da terra diatomácea (restos fossilizados de diatomos) (POLLOCK,
1987 apud PIMENTEL, 2006).
Este minério é usado pelas indústrias cervejeiras durante o processo de
clarificação da cerveja, depois de sua utilização são considerados como resíduos industriais, e
que em média uma empresa de grande porte como esta pode gerar aproximadamente 30.000
Kg/ mês deste resíduo (FRANÇA, et al., 2008 apud GOURLART, 2010).
Na lagoa de Canavieira, município de Pacajus, estado de Ceará, a diatomita ocorre
no fundo de lagoas e encontram-se associadas a camadas de argilas cauliníticas, areia de
quartzo, matéria orgânica e óxidos de ferro (HORN e VEIGA, 1980 apud FRANÇA, et al.,
2008).
2.5.2 Definição
A diatomita é sinônimo de terra de diatomácea ou kieselghur, a qual é uma rocha
porosa sílica, composta de esqueletos fossilizados e finos grânulos de sílice amorfo
(BORGEL, 1975 apud KADEY, 1975). Existem mais de 12.000 espécies diferentes, exibindo
uma superfície irregular e uma estrutura dilatada (SOUZA, 1992).
A diatomita é uma argila formada pela acumulação de esqueletos de algas
marinhas que contem 87-91% de sílica (SiO2), com quantidades significativas de alumina,
Al2O3, oxido de ferro, Fe2O3 e metais alcalinos em forma de óxidos, e outros como impurezas
em menor quantidade como o titânio, mica, feldspato, quartzo, sódio, potássio, cálcio,
magnésio, matéria orgânica entre outras. Em seu estado natural, a diatomita tem quantidade
de água que pode variar entre 10 e 60% (RODRIGUEZ et al.,1998).
Apresenta estrutura porosa, podendo ser usadas como material adsorvente e em
catalise (ROSSETTO et al., 2009). Adicionalmente, incorporam-se outros elementos
biogênicos: restos de esponjas, silico–flagelados, restos de plantas e ossos de peixe
(BORGEL, 2007).
45
De acordo com Souza (1992), a maioria das diatomitas tem dimensões na faixa de
4μm a 500μm de diâmetro, tendo um perfil circular ou oval, as vezes triangular ou
quadrangular, as de agua doce tem geralmente a forma navicular como pode ser observada na
imagem de microscopia eletrônica de varredura , apresentada na Figura 13.
Figura 13 – Carapaças de Diatomita in natura da Mina Ponte
Fonte: FRANÇA, et. al., 2008.
2.5.3 Propriedades físicas das Diatomitas
A terra diatomácea é um material muito fino, de estrutura porosa, baixa
condutividade térmica, elevado ponto de fusão, elevada área superficial, baixa densidade e
essencialmente inerte à maioria dos líquidos e gases químicos (ANTONIDES 1998 e
DOLLEY, 2003 apud ARAUJO, 2011).
As diatomitas se caracterizam por apresentar algumas propriedades físicas que
permite a sua utilização em diversos campos, agregando-lhe um valor comercial elevado.
Entre essas propriedades tem-se as, apresentadas na Tabela 9.
46
Tabela 9 – Propriedades físicas de diatomitas requeridas na indústria.
Conceito Característica
Aspecto macroscópico Rocha pulverulenta, fina e porosa, com aspecto margoso.
Cor Cor geralmente branco brilhante (seja não caso de alta
pureza)
Pode estar coloreadas
Branco (calcinado com fundente)
Rosa (calcinada)
Cinza (sem calcinar)
Porosidade Alta porosidade de 80-90%, quando o material é compactado sim
compressão.
Capacidade para absorber
líquidos
Muito alta
Capacidade abrasiva Macio
Condutividade térmica Muito baixa de 0,49-0,77 Kcal/h. cm.°C.
Resistência a temperatura Alta resistência
Ponto de fusão Entre 1400 a 1750°C
Peso específico 2.0 g/cm3 (a calcinação a incrementa a 2.3 g/cm
3)
Superfície especifica 10 a 30 m2/g (a calcinação a diminuem 0.5 a 5 m
2/g)
Índice refração 1.4 a 1.46 (a calcinação a incrementa a 1.49)
Dureza (Mohs) 4.5 a 5 (a calcinação a incrementa a 5.5-6)
Química Inerte.
Umidade A porcentagem de umidade muda de acordo a depósito (entre
10% até 60%).
Fonte: BORGEL, 2007e GOULART, 2010.
A temperatura de calcinação varia de 800 a 1000 °C por 1 hora de acordo com o
teor de matéria orgânica presente no minério de terra diatomácea. As perdas de matéria
orgânica por combustão são chamadas de calcinação (FRANÇA, 2002 apud PIMENTEL,
2006).
47
2.5.4 Usos e aplicações da Diatomita
A composição química fundamental e a estrutura porosa das carapaças de algas
diatomáceas conferem a diatomita um valor comercial e desempenho que não são encontrados
em outros materiais particulados, utilizados em filtração ou como carga industrial. É mais
usada na forma calcinada, abrangendo as indústrias alimentícias, de bebida, farmacêuticas,
têxtil e cosmética, mais fortemente, onde as propriedades da diatomita comercial são
definidas durante o processo de calcinação (FRANÇA, et al., 2008). No mundo, o uso
industrial da diatomita aproxima-se a 60% como auxiliar de filtração, 30% como carga
funcional e o restante como absorvente, abrasivo e isolante. Como auxiliar de filtração, os
principais usos são na purificação de água, clarificação de cerveja, vinho, licor, suco de frutas,
refino de açúcar, filtração de produtos farmacêuticos, óleos, ceras, verniz e diferentes óleos e
produtos químicos (FRANÇA et al., 2008).
2.6 A indústria cerâmica vermelha
O desenvolvimento industrial do setor cerâmico brasileiro deu-se a partir do
começo do século XX, acompanhando as transformações socioeconômicas vivenciadas pelo
país, com a intensificação do crescimento urbano e o início do processo de industrialização
dando inicio a mudança dos padrões construtivos do período colonial, forçando a substituição
da madeira por tijolos e telhas nas edificações, tanto por razões sanitárias como pela própria
escassez dessa matéria-prima (CABRAL, 2005 apud LIMA, 2010).
A abundância de matérias-primas naturais fizeram com que as indústrias
brasileiras evoluíssem rapidamente e muitos tipos de produtos dos diversos segmentos
cerâmicos atingissem nível de qualidade mundial com apreciável quantidade exportada (ABC,
2005 apud MEDEIROS, et al., 2006).
O Brasil é um grande produtor mundial de produtos cerâmicos, ao lado de
Espanha, Itália e China, mas consome quase toda a sua produção. Os produtos brasileiros
gerados encontram-se distribuídos, em ordem de importância nas regiões Sudestes, Sul e
Nordeste como são mostrados na Tabela 10 (ANUÁRIO, 2012).
48
Tabela 10 – Consumo Brasileiro por Região - 2011
Região % (*)
Sudeste 42,2
Sul 23,0
Nordeste 22,5
Outros 13,3
Fonte: Elaboração DTTM/SGM/MME; IBGE.
(*) percentual calculado com base no crescimento do PBI regional 2003/2008
A distribuição da produção da indústria brasileira cerâmica vermelha em todas as
suas regiões e polos de produção são apresentadas na Tabela 11 (EELA, 2012).
Tabela 11 – Distribuição por Estado da produção nacional de cerâmica vermelha.
Estado Mil
milheiros*/mês
Estado Mil
milheiros/mês
Estado Mil
milheiros/mês
São Paulo 731 Pernambuco 68 Mato G. do
Sul
24
Minas Gerais 426 Maranhão 57 Mato Grosso 21
R. G. do Sul 356 Paraíba 57 Rondônia 20
Paraná 250 Espirito Santo 50 Acre 9
Rio de Janeiro 220 Pará 46 Amapá 5
Santa Catarina 213 Sergipe 43 Distrito
Federal
6
Bahia 195 Piauí 43 Roraima 2
Goiás 170 Amazonas 43
Ceará 170 Tocantins 40
R. G. do Norte 110 Alagoas 37 Total 3.412 * milheiro equivale a 1.000 peças.
Fonte: ABC, 2010, INT, 2005 e ANICER, 2012.
Segundo Anuário estatístico do setor transformação de não metálicos (2012), a
produção de peças cerâmicas no Brasil em 2011 foi de 88 bilhões de peças, sendo 70% de
blocos/tijolos e 30% de telhas. A Tabela 11 apresenta os dados desta produção.
49
Tabela 12 – Produção Brasileira de Cerâmica Vermelha (bilhão de peças)
Produtos 2007 2008 2009 2010 2011 2010/2011
Blocos/Tijolos 53,0 57,0 57,0 59,4 61,5 3,5
Telhas 17,4 19,0 19,0 25,4 26,9 5,9
Total 70 76 76 85 88 3,6
Fonte: Elaborado pelo DTTM/SGM/MME a partir da Revista Brasil Mineral-maio 2010.
O estado de Ceará conta com 180 empresas de porte produtivo, com uma
produção média mensal de aproximadamente 170.000 milheiros de peças cerâmicas por mês
(43% da produção de telhas extrusadas, 46% bloco e 5,3% de tijolos), tendo grande
importância socioeconômica por gerar cerca de 8000 empregos diretos (EELA, 2012).
Os tipos de fornos mais encontrados são os intermitentes operando com lenha.
Segundo o Sindicerâmica - CE, os principais problemas do segmento na região são a carga
tributaria elevada, a forte concorrência, a legislação ambiental/fiscalização e a capacitação da
mão de obra (FIEC-IEL, 2002 apud EELA, 2012).
A produção cerâmica do estado do Ceará se distribui por treze regiões principais,
onde o município de Russas se destaca por apresentar a maior quantidade de empresas e por
produzir cerca de 76,000 milheiros/mês ou 68% da produção, contribuindo efetivamente na
construção de casas para a população como se mostra na Tabela 13 (EELA, 2012).
50
Tabela 13 – Estado do Ceará – os dez mais importantes municípios, por produção de peças
cerâmica.
Municípios Produção mensal de peças
cerâmicas Milheiros/mês
Empresas
N°
Russas 76 000 120
Caucaia 7 500 17
Aquiraz 7 300 10
Crato 4 900 9
Sobral 3 100 10
Maracanaú 2 850 9
Cascavel, Beberibe, Barreira,
Maranguape
8 000 25
Total 109,65 200
Fonte: EELA, 2012 com adaptação do autor.
2.6.1 Processo de fabricação da cerâmica vermelha
A indústria cerâmica é uma indústria de processos químicos, onde a matéria-prima
(argila) passa por uma sequência de processamentos, adquirindo em cada etapa novas
propriedades, ou alterando com o uso de energia, suas características físicas e químicas até a
obtenção do produto final (IKEDA, 1980 apud GRIGOLETTI, 2001).
Os produtos de cerâmica vermelha são fabricados pelos processos de extrusão
(blocos de vedação ou blocos furados, blocos portantes, blocos para laje mista, tubos
cerâmicos sanitários, tijolos maciços, etc.) e prensagem (telhas), utilizando-se matéria prima
compostas de 25 a 70% de argilas e teor variável de 3,5 a 8% de oxido de ferro (WITTWER E
FEIRA, 1997 apud SANTOS, 2001 apud MEDEIROS, 2006). No entanto para qualquer
processo de fabricação três etapas fundamentais estão sempre presentes na produção como se
mostra na Figura 14 (IKEDA, 1980 apud GRIGOLETTI, 2001).
51
Figura 14 – Etapas básicas no processo de produção de tijolos, blocos e telhas.
Fonte: IKEDA, 1980 apud GRIGOLETTI, 2001.
Cada etapa apresenta uma grande quantidade de variáveis que interferem no
processo de fabricação como pode ser visto a partir do fluxograma do processo cerâmico de
blocos e telhas mostrado na Figura 15. Este fluxograma apresenta um processo moderno
mecanizado e automatizado.
Preparação Conformação Queima
52
Figura 15 – Fluxograma do processo cerâmico utilizado para a fabricação de blocos, telhas e
tijolos.
Fonte: MITIDIERI&IOSHIMOTO, 1988 apud GRIGOLETTI, 2001.
Matéria-prima
Caixão alimentador
Desintegrador
Misturador
Laminador
Extrusora
Cortador
Prensa
Secador
Forno
Estocagem
Seleção
Consumo
Blo
co
s
Telhas
53
A seguir serão apresentadas as etapas do fluxograma da Figura 15 apresentado acima.
2.6.1.1 Preparação
Após a extração da matéria prima e a sua disposição em áreas da unidade fabril,
tem-se, então, a preparação da massa, que constitui a parte inicial do processo cerâmico e tem
por objetivo promover a mistura desejada de argila, areia e silte. A quantidade de cada
componente é definida como o empacotamento dos grãos através do teste de granulometria. A
massa cerâmica deve ser bem homogênea e deve ser destinada a um galpão e ficar pelo menos
três dias de descanso, se estendendo no máximo em até uma semana (SILVEIRA, 2007).
Depois desta fase os materiais são colocados, manualmente, em um caixão alimentador e
transportados por correia transportadora ao misturador, onde é feita a homogeneização,
quebra dos torrões e a umidificação da massa para adquirir plasticidade, passando a seguir,
por um ou dois laminadores em serie com diferentes aberturas, para a massa ficar com a
espessura adequada (LIMA, 2010). Na Figura 15 se apresenta esta etapa.
Figura 16 – Preparação da matéria prima: a) matéria prima e b) caixa alimentador
Fonte: AUTOR, 2013
(a) (b)
54
2.6.1.2 Conformação
Nesta etapa a massa cerâmica passa pela maquina de extrusão para eliminar o ar
da massa, melhorar a plasticidade e permitir a moldagem com o mínimo de água possível. A
quantidade de água adicionada no processo de conformação por extrusão é relativamente
elevada, em media 22 % (LIMA, 2010).
Após a extrusão ou prensagem da massa, é realizado um corte no rolo na
configuração e dimensão do produto final, que após ser cortado e acabado é retirado
manualmente e depois segue em carros-de-mão para área de secagem ao ar livre como é
mostrada na Figura 17 e Figura 18. Na produção de telhas, após a moldagem e corte da pasta
de argila, as peças geradas passam por uma prensa cuja finalidade é dar o formato típico dos
diversos tipos de telhas. Após as peças cerâmicas são colocadas sobre grades de madeira e
estocadas em galpões para secagem natural, exposta diretamente ao sol durante 2 a 8 dias
(LIMA, 2010).
Figura 17 – Etapas da conformação de tijolos a) extrusão b) corte de blocos
(a) (b)
Fonte: MEDEIROS, 2006
55
Figura 18 – Etapas da conformação de telhas a) corte de telhas b) secado natural de telhas.
(a) (d)
Fonte: AUTOR, 2013.
2.6.1.3 Queima
Após a secagem as peças são transportadas para o forno, onde é submetida a um
tratamento térmico de queima em altas temperaturas, operação fundamental, que através de
transformações físico-químicas dá ao material as propriedades adequadas ao uso: dureza, cor,
dimensões, resistência mecânica, resistência à água, às intempéries e aos agentes químicos
(GRIGOLETTI, 2001; SANTOS&SILVA, 1995).
A temperatura e o tempo de queima são fundamentais no processo da queima dos
produtos cerâmicos, sendo da ordem de 750 a 900°C para tijolo, de 900 a 950°C para telhas e
950 a 1200°C para tubos cerâmicos (CAVALIERI et. al., 1997 apud BACELLI, 2010). Esta
operação se divide em três etapas: aquecimento, queima e resfriamento.
a. Aquecimento: a água contida nos poros é evaporada, sendo que parte da matéria
carbonácea (matéria orgânica) é queimada. A velocidade de eliminação desta
substancia depende da quantidade de água, porosidade e textura da argila. Um rápido
aquecimento causa defeitos no material. A temperatura fica em torno dos 700°C e o
tempo de duração é de 10 a 20 horas (PETRUCCI, 1982 apud GRIGOLETTI, 2001);
b. Queima: toda a matéria combustível é consumida, o carvão e o enxofre são
eliminados e o óxido ferroso é oxidado, passando a oxido férrico. A temperatura, nesta
56
etapa, é completada em torno dos 900°C e leva de 5 a 8 horas de duração
(PETRUCCI, 1982 apud GRIGOLETTI, 2001);
c. Resfriamento: as peças não podem sofrer um abaixamento em sua temperatura ao
saírem do forno, sob pena de sofrerem deformações e fissuras. Por isso sofrem um
resfriamento controlado, com diminuição constante de temperatura, cuja operação
dura 8 a 24 horas aproximadamente (SANTOS&SILVA, 1995 apud GRIGOLETTI,
2001).
Na Figura 19 mostra as etapas do processo de queima, esfriamento e retirada do
material cerâmico já sinterizado.
Figura 19 – Queima a) transporte de telhas para o forno b) queima e sinterização de bloco
cerâmico c) resfriamento do material cerâmico d) material já sinterizado.
.
Fonte: AUTOR, 2013
(a) (b)
(c) (d)
57
2.6.2 Tipos de fornos
Os fornos são os equipamentos utilizados no processo da queima e são
classificados em intermitentes ou periódicos (abóboda ou paulistinha, garrafão, chinês, caipira
e chama reversível) e contínuos (Hoffmann ou semicontínuo e túnel).
2.6.2.1 Fornos intermitentes
O emprego deste tipo de fornos é muito comum na indústria de cerâmica
vermelha brasileira. Estes fornos são câmaras de alvenaria cerâmica espessa, carregados
manualmente, sendo aquecida até se atingir a temperatura desejada, funcionando num regime
de carga-queima-descarga, não permitindo continuidade na produção, ou seja, a carga
mantendo-se em uma determinada posição e temperatura por um período pré-estabelecido de
horas, sendo depois resfriada até a temperatura ambiente e então retirada, geralmente pela
porta através da qual entrou como na Figura 20 (SANTOS 2001 apud MEDEIROS, 2006).
Os principais inconvenientes desse tipo de forno são:
Maior consumo específico ou baixo rendimento térmico, devido a grande quantidade
de calor utilizada para aquecer a estrutura do forno a cada queima e a perda de calor
pelos gases de exaustão na chaminé;
Aquecimento irregular, com a existência de pontos mais frios e mais quentes no
interior do forno;
Necessidade de maior número de operadores;
Dificuldade para automação da produção;
Inexistência do controle de gases.
Como vantagens do uso deste tipo de fornos destacam-se:
Concepção simples e construção mais fácil e rápida;
Baixo custo de construção;
Manutenção sem parada da produção;
Não exigência de mão-de-obra qualificada para operação.
58
Figura 20 – Forno Intermitente tipo Caipira
Fonte: AUTOR, 2013
2.6.2.2 Fornos contínuos
Os fornos contínuos caracterizam-se por serem formados por uma serie de
câmaras, de modo que, quando uma câmara gera o ar aquecido, este é levado a atravessar
todas as demais câmaras antes de sair pela chaminé. Neste tipo de forno, a produção é
contínua e funciona em ciclos de 24 horas/dia, sem necessidade de paradas para carga ou
descarga dos produtos como é mostrado na Figura 21 (BUSTAMANTE, 1986 apud
GRIGOLETTI, 2001).
Dentre das desvantagens pode-se destacar (SANTOS, 2001 apud MEDEIROS, 2006).
Concepção mais complexa;
Construção mais demorada e de elevado custo de mão-de-obra;
Parada da produção para manutenção.
59
Figura 21 – Forno Continuo tipo Hoffman
Fonte: MEDEIROS, 2006
2.6.3 Aspectos ambientais significativos
Durante o processo da fabricação da cerâmica vermelha uma das etapas que tem
bastante importância é a queima, já que neste processo os combustíveis utilizados são
basicamente a lenha (Figura 22) e óleo combustível residual. Alguns outros tipos já têm uso
bastante disseminado, como é o gás natural comprimido (SILVA, 2009).
Figura 22 – Transporte de lenha branca
Fonte: PESSOA, 2004
60
Como combustíveis alternativos, destaca-se o bagaço de cana, a serragem de
madeira, casca e palha de arroz, raspas de couro, coco de babaçu, carvão vegetal, LLC
(líquido extraído da castanha de caju) e o resíduo de coque (APICER, 2009 apud SILVA,
2009).
No caso da indústria cerâmica vermelha, a lenha ainda é o combustível
tradicionalmente utilizado em muitas partes do Brasil, só no 2011, o consumo de energia para
uso industrial para o Setor oleiro cerâmico foi estimada em 4,5 milhões de tep (toneladas
equivalentes de petróleo, o equivalente a 11,63 kWh). A lenha, a mais tradicional das fontes,
representou 48% de todo consumo de energia pelo setor cerâmico vermelho mostrado na
Figura 23.
Figura 23 – Consumo energético da cerâmica vermelha no Brasil
Fonte: BEM-EPE/MME e Associações, 2012.
A indústria cerâmica causa impactos que estão ligados principalmente com a
extração mineral, a obtenção de lenha, a emissão de gases poluentes, fuligem e a produção de
resíduos que não são biodegradáveis (PINATTI, 2005 apud SILVEIRA, 2007).
O material particulado emitido pelas indústrias cerâmicas vermelhas é a maior
preocupação, já que muitas indústrias não apresentam um controle adequado destas emissões
(Figura 24) (PINTO, 2012).
Lenha nativa
Resíduo de madeira
Outros combustíveis
Eletricidade
48%
39%
10% 3%
61
Figura 24 – Chaminé da Indústria Cerâmica de Russas
Fonte: AUTOR, 2013
Podemos definir o material particulado, poeira em suspensão, como sendo a
matéria dispersa, sólida ou líquida com diâmetros aerodinâmicos inferiores a 100 μm
(micrômetros) e material particulado inalável, composto de partículas com diâmetros
aerodinâmicos inferiores a 10 μm. Sendo suas principais fontes a queima de combustível nas
fontes estacionarias como as indústrias em geral. Cinza e fuligens da combustão de lenha,
casca de castanha do caju entre outros combustíveis sólidos são as fontes mais comuns que
emitem partículas. O material particulado está presente em vários tipos, como em forma de
poeira, as quais estão constituídas de partículas orgânicas e inorgânicas, sólidas capazes de
permanecer temporariamente suspensas no ar ou em outros gases. O tamanho das partículas
está entre 1 a 100 μm (micrômetros) que podem ser transportados pelos ventos como as
queima de vegetação, as cinzas dos fornos e das caldeiras entre outras (PINTO, 2012).
Em forma de fumaça as quais são uma mistura de partículas sólidas, líquidas e
gasosas. E são partículas resultantes de combustão incompleta nas caldeiras, fornos, estufas
62
incineradores, queima de vegetação entre outros, constituindo-se na maioria de carbono, com
tamanho de partícula com diâmetro inferior a 1 μm (micrômetro) (PINTO, 20120).
Em forma de fumos as quais são partículas sólidas em suspensão no ar, com
tamanhos menores do que 1 μm (micrômetro) e proveniente da condensação do estado
gasosos após a volatilização de sustâncias fundidas como a fundição de minerais metálicos
(PINTO, 2012).
Segundo CONAMA através da resolução N° 382 de 26 de Dezembro 2006,
considera que a poluição deve ser controlada na fonte, seja por meio de equipamentos de
controle do tipo “fim de tubo”, seja utilizando processos menos poluidores, em razão do
Principio de Prevenção à Poluição.
Os efeitos adversos do material particulado na atmosfera começam pelo fato de
que este interfere na visibilidade, e os efeitos sobre a saúde estão associados a diminuir a
capacidade respiratória pela retenção de partículas pelos pulmões; diversos tipos de alergias;
falta de respiração e morte, em alguns casos, como a silicose, que é uma doença ocupacional
dos cavadores de poços (PINTO, 2012).
2.6.4 Equipamentos de controle da polução do ar
A coleta do poluente pode ser feita por uma série de equipamentos projetados
especificamente para esse fim. A escolha depende de fatores relativos às propriedades do
contaminante, relativos às propriedades do gás carregador e relativos a aspectos econômicos e
práticos. Outra caraterística básica que influencia é a eficácia da coleta necessária para
conseguir que a emissão da fonte esteja dentro dos padrões ambientais vigentes (PINTO,
2012). Os diferentes tipos de equipamentos antipoluentes encontrados são:
a) Lavadores de gases; são equipamentos utilizados no controle da polução do ar
cujo principio de coleta é a remoção de partículas do fluxo gasoso, através da
impactação desta com um líquido, geralmente água, em forma de nevoa.
b) Ciclones; são equipamentos tipo coletores mecânicos, cujo mecanismo de coleta
consiste em usar a força inercial gravitacional das partículas. A força centrifuga
aplicada sobre as partículas é várias vezes mais intensa do que a força da
gravidade, empurrando a partícula na direção das paredes do ciclone, retirando-a
do fluxo gasoso.
63
c) Câmaras de Sedimentação Gravitacional; é um mecanismo de coleta dos coletores
mecânicos consiste em usar a força inercial e a força inercial gravitacional das
partículas.
d) Filtros Eletrostáticos; é um aparato que limpa gases de processo utilizando forças
elétricas para remover partícula solidas contidas no fluxo do gás.
e) Filtros de Mangas; consiste no passagem dos gases com as partículas sólidas, por
meio de sucção ou pressão entram pela parte inferior do filtro e são forçados a
passar por um abatelada de mangas filtrantes, dispostas verticalmente e
sustentadas pelas gaiolas e colarinhos (PINTO, 2012).
64
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Delineamentos da pesquisa
O desenvolvimento da parte experimental do presente trabalho foi dividido em
cinco etapas. A Figura 25 apresenta o delineamento da pesquisa e adiante estão descritas todas
estas etapas.
Figura 25 – Delineamento do desenvolvimento da parte experimental da pesquisa
•Coleta das materias primas
•Preparação das mátérias primas I •Tratamento e caracterização química e mineralógica das
matérias primas II
•Obtenção do suporte cerâmico III
•Caracterização física e mecânica do suporte cerâmico IV
•Aplicação do suporte cerâmico na indústria cerâmica vermelha V
•Avaliação da eficiência dos materiais retidos no suporte cerâmico VI
65
I. Coleta e preparação da matéria prima – neste tópico se descreve a obtenção, seleção da
matéria prima a preparação de cada uma para sua utilização.
II. Tratamento e análise da matéria prima – a segunda etapa tem duas divisões: a primeira
é a preparação a caracterização química e mineralógica da matéria prima (ignimbrita e
bentonita); e a segunda: tratamento térmico de uma das matérias prima (diatomita) e a
caracterização química e mineralógica antes e após do tratamento térmico dela.
III. Obtenção do suporte cerâmico – a terceira etapa consiste nas formulações e misturas das
matérias primas selecionadas para a obtenção do suporte cerâmico.
IV. Caracterização física e mecânica do suporte cerâmico – Esta etapa consiste na
caracterização física e mecânica do suporte cerâmico mediante ensaios os quais permitiram
realizar uma seleção adequada para a aplicação dela na indústria.
V. Aplicação do suporte cerâmico na indústria cerâmica vermelha – Aplicação e teste do
suporte cerâmico na indústria cerâmica.
VI. Avaliação da eficiência dos materiais retidos no suporte cerâmico – Medição de
material particulado no suporte cerâmico.
3.2 Preparação do suporte cerâmico
As fases apresentadas a seguir, (Figura 26) têm a finalidade de amostrar os
procedimentos para o desenvolvimento do suporte cerâmico.
66
Figura 26 – Fluxograma das fases do procedimento para a obtenção do suporte cerâmico
.
Aplicação do suporte cerâmico
Caracterizaçao física
e mecânica do suporte cerâmico
Obtençao do suporte cerâmico
•Metodo da replica
Segunda Caracterização química e mineralógica
•FRX
•DRX
Tratamento termico
Primeira Caracterização química e mineralógica
•DRX
•FRX
Materia prima
Diatomita Ignimbrita
(Sillar) Bentonita
Diatomita
Suporte cerâmico
AA Absorção de agua
PA Porosidade aparente
Ensaio de Compresão
MEV Microscopia de varredura
Industria cerâmica vermelha
Diatomita
Fonte: AUTOR, 2013
67
3.2.1 Matéria prima
A escolha das matérias primas a serem utilizadas como suporte cerâmico para este
estudo foi feito levando-se em consideração sua composição química e propriedades físicas.
Os materiais utilizados no experimento são mencionados a seguir.
Diatomita – Este material foi cedida pela indústria cervejeira Heineken localizada
em Pacatuba, Ceará.
A diatomita, doada pela indústria cervejeira, foi obtida úmida e com impurezas
que precisavam ser tratadas antes de usá-la no processo de fabricação do suporte cerâmico,
inicialmente a amostra de, aproximadamente, de 1 Kg a céu aberto por 5 dias, a temperatura
ambiente de, aproximadamente, 30°C. Após seca o material foi levado ao laboratório para sua
desintegração e homogeneização num morteiro, como mostra a Figura 27.
68
Figura 27 – Sequencia esquemática do processamento da diatomita; (a) amostra úmida; (b)
amostra seca após de 5 dias ; (c) amostra desintegrada no morteiro; (d) amostra em pó.
(a) (b)
Fonte: AUTOR, 2013
A diatomita foi submetida à calcinação em um forno mufla (temperatura 800 °C,
2h) para eliminação da matéria orgânica e impurezas aderidas na amostra. Depois foi
selecionada entre um conjunto de peneiras tipo “Tyler” 100 (0,147 mm), 150 (0,104 mm),
200 (0,074mm) e 400 mesh (0,033 mm) para a obtenção de grão mais fino. A amostra passou
por duas caracterizações química e mineralógica (Fluorescência de raios X e Difração de raios
X) antes e após do tratamento térmico para se obter a variação de sua composição química. A
Figura 28 mostra estas etapas.
(c) (d)
69
(c)
Figura 28 – Etapas do tratamento térmico: (a) calcinação na mufla; (b) peneiração da amostra;
(c) diatomita purificada em pó.
(a) (b)
Fonte: AUTOR, 2013
A Figura 29 apresenta o fluxograma do processamento da diatomita utilizado no
presente trabalho, mostrando desde a coleta até o processo da calcinação para melhorar suas
características como adsorvente.
70
Figura 29 – Fluxograma do processamento da diatomita
DRX, FRX
Caracterização
Química
Classificação granulométrica
FRX e DRX
Secagem ao sol
30°C, 5 dias
Pó calcinado
100 (0,147 mm),
150 (0,104 mm),
200 (0,074mm) e
400 mesh (0,033 mm)
Calcinação
800 °C, 2h
Caracterização Química
Diatomita
Desintegração
manual
Pesagem
71
A Ignimbrita (Sillar) – outra fonte de sílica é a ignimbrita, pedra vulcânica da cor
branca, de alta dureza, com alto teor de feldspatos. Sua composição química apresenta oxido
de silício (65% de SiO2) e outros óxidos e hidróxidos de ferro, alumínio e minerais do grupo
das argilas ausentes.
A ignimbrita foi extraída na pedreira de Añashuayco, situada ao oeste de Cerro
Colorado na zona Nordeste da cidade de Arequipa – Perú.
A Bentonita – atua como aglomerante por ter a característica de poder consolidar-se
em um gel a partir de concentrações de 2% segundo SOUZA (1992). A Bentonita foi doada
por uma indústria cerâmica da Paraíba.
O processo físico descrito a seguir foi utilizado tanto para as amostras do Sillar
como para a bentonita;
Após a sua extração, estas foram moídas em um moinho cerâmico de bolas de
capacidade 1000 ml com esferas de diâmetros (1/2”,1”,2”) e com uma rotação de 150 rpm.
Depois da desintegração as amostras foram selecionadas entre um conjunto de peneiras tipo
“Tyler” 100 (0,147 mm), 150 (0,104 mm), 200 (0,074mm) e 400 mesh (0,033 mm) para a
obtenção de grão mais fino como mostra a Figura 30.
Após a classificação granulométrica foi feita a caracterização química e
mineralógica (Fluorescência de RX, Difração de RX) tanto para a ignimbrita como para a
bentonita.
72
(a)
(b)
(c) (d)
Figura 30 – Etapas do processo da obtenção da Ignimbrita e Bentonita; (a) pulverização da
amostra no moinho; (b) peneiração da amostra; (c) amostra em pó Ignimbrita (Sillar); (d)
amostra em pó Bentonita.
Fonte: AUTOR, 2013
3.2.2 Procedimentos para a obtenção do suporte cerâmico
Para a fabricação do suporte cerâmico se aplicou o método de replica, o qual
consiste na impregnação de uma esponja polimérica com uma suspensão cerâmica, seguida de
um tratamento térmico, que visa à queima e eliminação do material poliuretano (esponja) e
também a sinterização do esqueleto cerâmico (SCHWARTZWALDER, et al. 1963 apud
DONADEL, 2008).
A Figura 31 apresenta o fluxograma da metodologia experimental utilizada no
processamento da obtenção da cerâmica porosa.
73
Figura 31 – Fluxograma da metodologia experimental utilizada na obtenção da cerâmica
porosa.
Solvente
DRX, FRX
Caracterização
Química
Classificação granulométrica
200 mesh (0,074 mm)
400 mesh (0,033 mm)
Matéria prima
Diatomita
Ignimbrita
(Sillar)
Bentonita
Agua destilada
Aglomerante
AA, PA, MEA.
Preparação da
suspensão
cerâmica
Impregnação da esponja
Secagem (100°C/24 h)
Sinterização 1100°C
Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV)
Obtenção da
cerâmica porosa pelo
Método da replica
Seleção da
esponja
polimérica
Remoção do excesso da suspensão
Queima da esponja e aditivos
Ensaio Compressão
Suporte cerâmico
PorosoSinterização
74
(a) (b)
3.2.3 Seleção da esponja de poliuretano
A Figura 32 (a) apresenta os tipos de esponjas comerciais encontradas no centro
de Fortaleza. As esponjas de poliuretano encontradas são de densidades 16, 18, 23 kg/m3.
Para o presente trabalho foi utilizado como matriz do suporte cerâmico uma
esponja de poliuretano (PU), de densidade 16 kg/m3, por apresentar menor densidade e
flexibilidade. Estas foram cortadas com as dimensões de 9 cm x 12 cm x 2 cm, como mostra
Figura 32 (b). A esponja de poliuretano de densidade menor apresenta uma estrutura
reticulada de poros abertos, como se pode constatar mediante o uso do Microscópio ótico,
com um aumento de 100x e 50x, conforme pode ser observado na Figura 32 (c) e (d).
Figura 32 – Seleção da esponja polimérica; (a) esponja polimérica; (b) matriz a utilizar de
poliuretano; (c) e (d) imagem do poliuretano no microscópico ótico a 50x.
Fonte: AUTOR, 2013
(a) (b)
(c) (d)
75
3.2.4 Preparação da suspenção cerâmica
Após a caracterização da matéria prima (diatomita e a ignimbrita) através de
analise química e mineralógica (FRX e DRX), estas foram selecionadas na proporção de 10%
em massa da diatomita purificada e 16% em massa de Sillar (ignimbrita), para cada tamanho
de grão.
O tamanho o grão utilizado nas formulações foi de 200 (0,074mm) e 400 mesh
(0,033 mm), usando como aglomerante a bentonita, na proporção de 2% em massa, e como
solvente água destilada na proporção de 72% do total de massa para todas as composições
como são mostradas na Tabela 14.
Tabela 14 – Formulações das misturas da preparação da suspenção cerâmica.
Materiais
Tamanho de grão
F1 F2 F3 F4
# 200 # 200 # 400 # 400
Diatomita (%) 16 10 16 10
Ignimbrita (Sillar) (%) 10 16 10 16
Bentonita (%) 2 2 2 2
A bentonita foi homogeneizada em um misturador (Figura 33), por 10 minutos, e
após este tempo foram adicionados os demais aditivos (ignimbrita e diatomita) para misturar
por mais 15 minutos, com o objetivo de se obter uma suspenção cerâmica com viscosidade
aceitável para a impregnação na esponja polimérica.
Em seguida, as esponjas poliméricas (PU) foram impregnadas manualmente à
pressão com a suspensão cerâmica. O excesso da suspensão foi retirado manualmente e a
secagem foi realizada na estufa a 100 °C, por aproximadamente 24 horas como se mostra na
Figura 34.
76
(a)
(b)
(b)
(a)
(a
Figura 33 – (a) misturador; (b) suspensão cerâmica.
Fonte: AUTOR, 2013
Figura 34 – Secagem do corpo cerâmico: (a) impregnação da esponja poliuretana; (b) estufa
Fonte: AUTOR, 2013
(b)
77
3.2.5 Sinterização
As esponjas impregnadas foram tratadas termicamente em forno mufla Jung-
LF0312 de 1200°C mostrado na Figura 35, para eliminação do material polimérico e
consolidação do corpo ou esqueleto cerâmico.
Figura 35 – Mufla de 1200°C marca JUNG, utilizado para a sinterização do suporte cerâmico.
Fonte: AUTOR, 2013
Após esse tempo, o esqueleto cerâmico passou por um processo denominado de
sinterização, o qual é um tratamento térmico que liga as partículas em uma estrutura sólida via
eventos de transporte de matéria que ocorrem em escala atômica. O compacto poroso
experimenta uma mudança na forma dos poros, uma retração volumétrica, caracterizada pela
eliminação dos mesmos, e do crescimento de partículas em contato entre si, em que ocorre
uma ligação das partículas com um crescimento de pescoço entre os contatos das mesmas, que
mais tarde serão contornos de grãos, conforme a Figura 36 (NOWOK, 1997 apud ARAUJO,
2011; DRESSELER, 1997 apud PAZ, 2011).
78
Figura 36 – Crescimento de pescoço entre os contatos das partículas na etapa de sinterização.
Fonte: PAZ, 2011
Durante um ciclo de sinterização, os parâmetros mais importantes do processo são
temperatura, tempo, características das partículas (morfologia, tamanho médio, distribuição de
tamanho, empacotamento), pressão aplicada, formação de fase liquida, taxa de aquecimento e
atmosfera do processo (MARCHI, 1999).
O corpo esquelético cerâmico passou pelo processo de sinterização de 1100°C,
por 60 minutos. A pirólise (queima) do polímero foi realizada a 400°C, por 60 minutos. O
diagrama térmico de sinterização. Após do tratamento térmico se obteve os suportes
cerâmicos como se mostra na Figura 37.
Figura 37 – Rampa de sinterização do suporte cerâmico.
Fonte: AUTOR, 2013
79
3.3 Caracterização química e mineralógica da matéria prima
Para realizar as análises, os componentes utilizados para a fabricação do filtro
cerâmico foram passadas em peneiras ABNT 200 (0,074 mm) e submetidas a caracterização
química e mineralógica, através dos seguintes técnicas de analises: Fluorescência de Raios X
e Difração de Raios X.
Primeiro foi feita uma caracterização dos três componentes da matéria prima
(diatomita, bentonita e ignimbrita) em seguida foi realizada uma segunda caracterização
apenas da diatomita, após o tratamento térmico para a eliminação das impurezas.
3.3.1 Fluorescência de Raios X (FRX)
Fluorescência de raios X é uma técnica de analise qualitativa e quantitativa da
composição química de amostras, que se baseia na absorção de raios X por parte do material
da amostra, provocando a excitação dos átomos que permite uma radiação secundária
chamada “fluorescência”. Os raios emitidos tem comprimento de onda característico para
cada um dos elementos que constituem a amostra, na proporção dos elementos presentes.
Para a analise da composição química por Fluorescência de raios X, foi utilizando
um equipamento Rigaku, modelo ZSX Mini II, como mostra na Figura 38, no Laboratório de
raios X, do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará.
A potência utilizada foi de 40 kV x1,2 mA, através do tubo com alvo de paládio
(Pd). Os resultados obtidos são apresentados em forma de óxidos.
80
Figura 38 – Equipamento de Fluorescência de raios X/ Rigaku (ZSX Mini II)
Fonte: AUTOR, 2013
3.3.2 Difração de Raios X (DRX)
A técnica de difração de raios X(DRX) consiste na incidência da radiação em uma
amostra que permite examinar e determinar a forma básica dos cristais e suas distancias
interatômicas e, consequentemente, as fases presentes no material.
As amostras (na forma de pó) individuais foram caracterizadas por difração de
raios X, para a identificação das fases cristalinas.
As análises foram realizadas através de um difratômetro da marca Panalytical,
modelo XPert Pro MPD (Figura 39) tendo como fonte de radiação monocromática Kα1 do
elemento cobalto (Co), l =1,7889 Å a 40 kV e 30 mA. Mediu-se a intensidade em função do
ângulo de varredura 2θ, variando-se de 10 a 80 graus.
A identificação de fases presentes nas amostras foram realizadas com uso do
programa X‟Pert High Score.
A referida análise foi realizada no Laboratório de raios X do Departamento de
Física da Universidade Federal do Ceará.
81
Figura 39 – Difratômetro de raios X da marca Panalytical modelo XPert Pro MPD.
Fonte: AUTOR, 2013
3.4 Caracterização física e mecânica do suporte cerâmico
O filtro cerâmico foi caracterizado físico e mecanicamente através dos seguintes
técnicas: Absorção de Água (AA), Massa Especifica Aparente (MEA), Porosidade Aparente
(PA), Resistencia Mecânica à Compressão e Microscopia Electrónica de Varredura (MEV).
Essas foram as técnicas utilizadas para avaliar a estrutura morfológica do suporte cerâmico.
3.4.1 Absorção de água (AA)
O procedimento do ensaio de absorção de água foi realizado de acordo com a
NBR 12766: 1992, que consiste em colocar os corpos-de-prova na estufa a (110 ±5) °C e
deixar secar por 24 horas. Em seguida foram pesados em uma balança MICRONAL, com
capacidade de 1000 g e resolução de 0,01 g. Após essa etapa, os corpos-de-prova foram
submersos em recipiente com água por 24 horas, sendo retirado após esse tempo, com um
pano absorvente. Para retirar o excesso de água da superfície dos corpos, e logo em seguida
82
foram pesados para se obter a massa saturada. De acordo com a norm,a o valor de absorção de
agua é obtido por meio da equação (1), em que AA é a absorção de água, em porcentagens, B
é a massa úmida do corpo-de-prova, e A é a massa do corpo-de-prova seco.
AA(%) =
x100 (1)
3.4.2 Massa especifica aparente (MEA)
A massa especifica aparente (MEA) é obtida a partir da razão entre a massa seca
(A) e a diferença entre a massa úmida do corpo-de-prova (B) e a massa do corpo-de-prova
imerso em agua (C), de acordo com a equação (2).
MEA (%) =
x100 (2)
3.4.3 Porosidade aparente (PA)
A determinação da porosidade aparente dos corpos de prova foi obtido por meio
da equação (3), em que PA é o valor da porosidade aparente, em porcentual, (B) é massa
úmida do corpo-de-prova, (A) é a massa de corpo de prova seco e (C) a massa do corpo-de-
prova imerso em água.
PA (%) =
x100 (3)
83
3.4.4 Resistencia mecânica à compressão
O ensaio consiste em submeter uma peça, ou corpo de prova, a um esforço que
tende a encurtá-lo até a ruptura. Esta resistência é medida através de ensaios de compressão
na maquina universal de ensaio.
O equipamento utilizado para poder realizar o ensaio foi a maquina universal
EMIC de 100 Kn, mostrado na Figura 40, do laboratório de ensaios de materiais destrutivos
do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Ceará. A resistência
mecânica foi avaliada nos corpos de prova após queima. Para determinar os valores da
resistência à compressão das amostras se obedeceu à norma ABNT-NBR 5739 (1994),
quefornece o método de teste padrão para a obtenção da resistência à compresao de cerâmicas
avançadas, em temperatura ambiente.
Os resultados apresentados neste trabalho referem-se à medida de três amostras
cilíndricas de diâmetro 30 mm e altura 60 mm para cada formulação, sendo obtidos com o
auxilio da equação:
(4)
Onde:
= Resistência à compressão (KPa)
P = Carga no momento da ruptura, KPa (Kg/cm2)
A= Área transversal correspondente (mm2)
84
Figura 40 – Maquina universal EMIC de 100 kN
Fonte: AUTOR, 2013
3.4.5 Microscopia electrónica de varredura (MEV)
As micrografias da superfície do suporte cerâmico foi obtida com o uso do
Microscópio Eletrônico de Varredura da marca Philips Modelo XL30 - com detector EDS da
Edax, EBSD OXFORD/HKL channel 5 e câmera de infravermelho, como mostra a Figura 41.
O Microscópio Eletrônico de Varredura, MEV (Scanning Electron Microscope, SEM) é um
equipamento versátil que permite a obtenção de informações estruturais e químicas de
amostras diversas.
As amostras foram recobertas com uma camada de carbono, como material
condutor, pra condutividade do feixe de elétrons na amostra, com um potencial de 20 kv, estas
foram analisadas em diferentes aumentos: 100x, 500x, 1000x, 3000x e 5000x.
O ensaio foi realizado no Laboratório de Caracterização de Materiais (LACAM)
do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Ceará.
85
Figura 41 – Microscópio Eletrônico de Varredura da marca Philips Modelo XL30
Fonte: AUTOR, 2013
3.5 Medição do material particulado no suporte cerâmico
3.5.1 Medição Amostrador Isocinético
Consiste um sistema de medição que determina qualitativamente e
quantitativamente os poluentes emitidos por uma fonte de polução do ar. Esta amostragem
deve ser isocinética, quer dizer amostra coletada na mesma velocidade do gás.
Esta medição foi feita pelo SENAI (Serviço Nacional de Aprendizagem
Industrial), e o instrumento utilizado foi o CIPA-Coletor Isocinético de Poluentes
Atmosféricos. O coletor isocinético de poluentes atmosféricos é constituído das seguintes
partes: sonda; caixa quente; caixa fria; cordão umbilical; modulo de controle e um Analisador
de gases UNIGÁS 3000+ da marca Eurotron, para determinação direta de Monóxido de
Carbono (CO), Oxigeno Molecular (O2) e Dióxido de Carbono (CO2).
A referida medição foi feita numa indústria cerâmica do município de Russa-
Ceará, cada medição consta de 12 pontos, cada ponto foi amostrado pelo período de 5min,
perfazendo um total de 60 minutos por medição.
86
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capitulo serão apresentados os resultados obtidos da caracterização química
e física da matéria prima e do suporte cerâmico, após a etapa de sinterização.
4.1 Caracterização química e mineralógica da matéria prima
4.1.1 Análise por fluorescência de raios X (FRX)
A- Análises da matéria prima antes da sinterização
A Tabela 15 apresenta os resultados da composição química (% em peso)
determinada por fluorescência de raios X das amostras estudadas.
Tabela 15 - Composição química da matéria prima
Composição (%)
Bentonita (%)
Ignimbrita (%)
Diatomita saturada
(%)
SiO2 62,15 73,4 91,02
Al2O3 18,53 9,52 1,23
Fe2O3 10,93 3,25 4,4
MgO 2,5 - -
Na2O 1,84 5,69 -
K2O 1,33 5,18 0,59
TiO2 1,16 0,45 -
CaO 0,98 2,08 1,99
Cl 0,25 0,1 0,06
SO3 0,12 - 0,44
P2O5 0,11 - -
ZnO - - 0,23
SrO 0,03 0,16 -
Rb2O 0,01 0,02 -
MnO - 0,11 -
A amostra de bentonita mostra em maior porcentagem os óxidos de
SiO2(62,15%), Al2O3 (18,53%) e Fe2O3 (10,93%) e outros óxidos em menor proporção.
Observa-se também que o teor de Na2O (1,84%) é maior do que CaO (0,98%), o
que indica tratar-se de uma bentonita sódica; e o teor de MgO na amostra indica a
possibilidade da presença de argilomineral montmorilonítica.
87
No casso da amostra da ignimbrita o teor de maior quantidade de SiO2 com 73%,
classificando-a como rochas ácidas, devido o seus porcentual de SiO2; em segundo lugar
tem-se o Al2O3, com a porcentagem de 9,52%.
O teor Fe2O3, presente na ignimbrita, indica sua coloração branca que a identifica.
Nota-se também a presença de óxidos fundentes como CaO (2,08%), K2O (5,18%) e Na2O
(5,69%). Segundo Souza (2011), dentre dos óxidos detectados: CaO, K2O, Na2O e MgO, estes
são considerados fundentes que tem a função de diminuir a temperatura de fase liquida
durante a etapa de sinterização e portanto são formadores de fase vítrea
A diatomita apresenta elevada quantidade de SiO2 (91 %). O valor comumente
encontrado de 80% a 90%, isto é justificado já que as indústrias de filtração necessitam de
uma diatomita que apresente alto teor de sílica e baixo de CaO, MgO, Al2O3 , Fe2O3 e demais
impurezas (SILVA et al., 2009). O alto teor de sílica, na estrutura da diatomita, caracteriza-a
como um bom absorvente.
Também estão presentes óxidos de metais alcalinos, metais de alcalinos térreos e
outros óxidos de menor importância.
B- Análises da diatomita após o tratamento térmico
A Tabela 16 mostra os resultados da composição química (% em peso) da
diatomita saturada utilizada no estudo.
Tabela 16 - Composição química da diatomita depois do tratamento térmico
Composição (%)
Diatomita saturada
(%)
Diatomita tratada
(%)
SiO2 91,02 89,94
Al2O3 1,23 1,59
Fe2O3 4,40 5,11
K2O 0,60 0,69
CaO 2,00 2,10
Cl 0,07 -
SO3 0,45 0,33
ZnO 0,23 0,20
88
O resultado mostra uma diminuição de óxidos SiO2, (1,08%) com respeito à
diatomita saturada, e um aumento em os óxidos de CaO, K2O, Al2O3 e Fe2O3 .
A porcentagem de Fe2O3 na diatomita saturada foi de 4,40% e da diatomita tratada
é de 5,11% esta diferença de porcentagem, deve se à oxidação do ferro durante o processo do
tratamento térmico dando-lhe uma coloração rosa à diatomita tratada. Segundo Pimentel
(2006), a composição química da terra diatomácea calcinada tem coloração rosa ou cinza. A
coloração rosa é em função da oxidação do ferro presente.
A perda por calcinação para a diatomita tratada foi de 13% como mostra a Tabela
17, indicando que a quantidade de matéria orgânica presente na diatomita saturada é alta e
pode estar relacionada principalmente à presença de componentes voláteis (hidroxilas, matéria
orgânica, etc.). Segundo Souza (1992), a perda por calcinação representa a quantidade de
perda de água hidroxilas dos argilominerais, matéria orgânica e carbonatos. Segundo Goulart
(2010), é classificada a diatomita como classe A, por apresentarem teor de sílica superior a 60
%, e uma porcentagem inferior a 15% de matéria orgânica.
Tabela 17 – Dados de perdas por calcinação da diatomita saturada
Amostras N°
Pré-Calcinação Pos-Calcinação (800°C, 2hrs)
Peso crisol (grs)
Peso crisol+
diatomita (grs)
Peso amostra
(grs)
Peso crisol+
diatomita (grs)
Peso perdido
(grs)
Peso amostra
(grs)
Perda por calcinação
(%)
1 64,93 95,02 30,09 90,9 4,12 25,97 13,69 2 61,72 91,78 30,06 87,69 4,09 25,97 13,61 3 64,93 100,03 35,1 95,25 4,78 30,32 13,62 4 61,72 100,02 38,3 94,86 5,16 33,14 13,47 5 64,93 109,48 44,55 103,37 6,11 38,44 13,71 6 61,72 103,62 41,9 97,95 5,67 36,23 13,53 7 61,72 102,45 40,73 96,92 5,53 35,2 13,58 8 64,92 104,46 39,54 99,05 5,41 34,13 13,68 9 67,42 101,69 34,27 97,09 4,6 29,67 13,42
10 64,92 104,07 39,15 98,81 5,26 33,89 13,44 MÉDIA 13,58
Fonte: AUTOR, 2013.
4.1.2 Analise por difração de raios X (DRX)
A caracterização das amostras por difração por raios X visa verificar a existência
de minerais acessórios, ou secundários presentes nas amostras estudadas. Tendo em conta que
89
a menor quantidade de materiais secundários é melhor para a utilização como matéria prima
para a fabricação de suporte cerâmico.
Na Figura 42 pode-se observar-se o difratograma da bentonita onde mostra a
presença de montmorilonita o qual é característico dos argilominerais esmectíticos. No
entanto, verifica-se também um elevado teor de mulita na amostra, provavelmente devido à
presenca de quartzo. Qualitativamente, a amostra apresenta elevados teores de minerais
acessórios na forma de feldspato, como a anortita, quartzo e mulita.
Figura 42 – Difratograma de raios X da bentonita
Na Figura 43, pode-se observar a curva de difração de raios X da ignimbrita, em
que se observa qualitativamente uma elevada presença de anortoclase, ortoclase em forma de
feldspato e cristobalita, as quais são características das rochas ígneas. Também observa-se a
presença de hematita e quartzo como minerais acessório.
Position [°2Theta]
20 30 40 50 60 70
Counts
0
100
200
300
Xpert_974
Inte
nsid
ade
M
A, M
u
A
Q
C
Mu
A, M
u
A, M
u
Mu
Mu, Q
Q
A, M
u
M - montmorilonita
A – anortita
Mu – mulita
Q- quartzo
C - caulinita
O - ortoclasa
90
Position [°2Theta]
20 30 40 50 60 70
Counts
0
100
200
Xpert_327
Figura 43 – Difratograma de raios X da ignimbrita
Na Figura 44, observe-se o difratograma da diatomita não tratada, com a presença
de quartzo e cristobalita na amostra. Observa-se os picos de cristobalita (SiO2) bem definidos
e em maior proporção na amostra.
Figura 44 – Difratograma de raios X da diatomita não tratada
Na Figura 45 pode-se observar a curva de difração de raios X da diatomita tratada
termicamente, com a presença de cristobalita (SiO2). O resultado da analise mostra os picos
correspondentes com a fase da diatomita, sendo a cristobalita (SiO2) o componente principal.
A fase cristobalita obtida é resultado do efeito da temperatura no processo de calcinação.
Inte
nsid
ade
A
A ,C
A,O
A,O
A,O
A,O
C,H
C
A - anortoclase
C - cristobalita
O - ortoclase
H - hematita
Q - quartzo
Q
C,H
C,Q
C
H
Inte
nsid
ade
Position [°2Theta]
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Counts
0
20
40
60
Xpert_681
Peak List
Accepted Patterns
C – cristobalita Q - quartzo C
Q, C
C
91
Figura 45 – Difratograma de raios X da diatomita tratada termicamente.
4.2 Caracterização física e mecânica do suporte cerâmico
Foram testadas quatro formulações do suporte cerâmico conforme são mostradas
na Tabela 18. Para cada formulação foi feito a caracterização física como absorção de água,
massa especifica aparente e porosidade aparente (Figura 46).
Tabela 18 – Formulações utilizadas na fabricação do suporte cerâmico
Materiais F1 F2 F3 F4
Diatomita 16 % 10% 16% 10%
Ignimbrita 10% 16% 10% 16%
Peneira # 200 (0,074mm) # 200 # 400 (0,033mm) # 400
Position [°2Theta]
10 20 30 40 50 60 70 80
Counts
0
50
100
150 Xpert_682
Peak List
Accepted Patterns
Inte
nsid
ade
C
C
C
C
C
C
C
C – cristobalita
92
Figura 46 – Suportes cerâmicos submersos na água
Fonte: Autor, 2013
Na Tabela 19 e na Figura 47 mostram os resultados de absorção de água obtidos
para cada formulação. Observa-se que as formulações que apresentam maior porcentagem de
absorção de água são as que tem em sua composição maior quantidade de diatomita.
Comparando as quatro formulações, a que apresentou maior porcentagem de
absorção de água, foi a formulação F3 absorvendo três vezes o seu peso úmido, a qual tem
menor tamanho de grão, menor quantidade de ignimbrita e maior quantidade de diatomita.
Tabela 19 – Resultados do ensaio de absorção de água do suporte cerâmico sinterizado.
Tamanho
de grão
D
(%)
I
(%)
Peso
seco
(A)
Peso
húmido
(B)
Peso
submerso
(C)
AA
%
F1 # 200 16 10 25,30 82,95 11,63 228,08
F2 # 200 10 16 26,41 78,83 13,16 198,77
F3 # 400 16 10 25,25 102,67 7,88 306,76
F4 # 400 10 16 25,97 85,58 13,15 221,31
93
Figura 47 – Comparação da absorção de água em diferentes formulações
Observa-se na Tabela 20 e a Figura 48, a formulação que apresenta maior
porcentagem de massa especifíca aparente é F2, o que se deduz que é devido à quantidade de
ignimbrita que apresenta na sua composição já que apresenta maior quantidade de minerais.
Tabela 20 – Resultados do ensaio de massa especifíca aparente do suporte cerâmico
sinterizado
Tamanho
de grão
D
(%)
I
(%)
Peso
seco
(A)
Peso
húmido
(B)
Peso
submerso
(C)
MEA
%
F1 # 200 16 10 25,3 82,95 11,63 35,8
F2 # 200 10 16 26,41 78,83 13,16 40,34
F3 # 400 16 10 25,25 102,7 7,88 27,81
F4 # 400 10 16 25,97 85,58 13,15 36,66
16 10 16 10 10 16 10 16
228,08
198,77
306,76
221,31
0
50
100
150
200
250
300
350
F1 F2 F3 F4
Ab
sorç
ão Á
gua(
AA
) %
Tamanho de grão
Absorção de água
DIATOMITA
IGNIMBRITA
AA
94
Figura 48 – Comparação da massa especifíca das diferentes formulações
Na Tabela 21 e Figura 49, observa-se que os valores de porosidade aparentes
encontrados nas formulações correspondem, aproximadamente, a uma faixa que varia de 79 a
81%. A porosidade das formulações F4 e F3 não divergem muito.
Levando em conta o tamanho de grão nas formulações, a porosidade aumenta
devido à tamanho de grão e a à quantidade de diatomita presente na sua composição, onde
deduzi que se deve a porosidade natural que a diatomita apresenta em sua estrutura.
Tabela 21 – Resultados do ensaio da porosidade aparente do suporte cerâmico sinterizado
Tamanho
de grão
D
(%)
I
(%)
Peso
seco
(A)
Peso
húmido
(B)
Peso
submerso
(C)
PA
%
F1 # 200 16 10 25,3 82,95 11,63 80,69 F2 # 200 10 16 26,41 78,83 13,16 79,76 F3 # 400 16 10 25,25 102,7 7,88 81,62 F4 # 400 10 16 25,97 85,58 13,15 81,06
16
10
16
10 10
16
10
16
35,8
40,34
27,81
36,66
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
F1 F2 F3 F4
Mas
a Es
pe
cifi
ca A
par
en
te(M
EA)
%
Tamanho de grão
Massa especifíca aparente
DIATOMITA
IGNIMBRITA
MEA
95
Figura 49 – Comparação da porosidade aparente das diferentes formulações
A resistência à compressão axial foi determinada a partir de ensaios realizados nos
corpos-de-prova cilíndricos, com dimensões, aproximadamente, de diâmetro 30 mm e altura
de 60 mm, com uma velocidade constante de 5 mm/min. As amostras foram carregadas até
ruptura como mostra a Figura 50.
Figura 50 – Ensaio de compressão dos suportes cerâmicos.
Fonte: Autor, 2013
16 10
16 10 10
16 10
16
80,69 79,76 81,62 81,06
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
F1 F2 F3 F4
Po
rosi
da
de
(PA
) %
Tamanho de grão
Porosidade Aparente
DIATOMITA
IGNIMBRITA
PA
96
Os ensaios foram realizados para cada formulação como se apresenta na Tabela
22. Comparando as quatro formulações a que apresenta tamanho de grão (0,033mm) a
formulação F4 apresenta uma resistência maior à fratura que as demais, onde pode ser devido
a tamanho de grão que apresenta, já que os grãos se compactam com maior facilidade na
estrutura sim obstruir os poros presentes da estrutura reticular.
Tabela 22- Ensaio de compressão dos suportes cerâmicos das diferentes formulações
Tamanho
de grão
D
I
Tensão
Peneira mm % % (MPa)
F1 # 200 0,074 16 10 0,11
F2 # 200 0,074 10 16 0,36
F3 # 400 0,033 16 10 0,77
F4 # 400 0,033 10 16 0,80
Na Figura 51 e 52 pode-se notar o comportamento do suporte no momento do
ensaio de compressão. A formulação F1 inicia com pequenas fissuras gradualmente, os picos
mais notórios são as fraturas irregulares e as mudanças bruscas acontecem quando está perto
de chegar a uma fratura final e deformação. Na formulação F2, pode-se observar que ela
apresenta uma queda brusca indicando a ruptura e deformação lenta do suporte.
97
Figura 51 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F1.
Figura 52 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F2.
Caso da Figura 53 da formulação F3, pode-se notar que o suporte mostra certa
resistência à deformação, iniciando-se com uma tensão de 0, 27 MPa.
98
Figura 53 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F3.
No Figura 54, da formulação F4 pode observar-se uma deformação constante e
continua até chegar à fratura completa. De todas as formulações, esta é a que melhor
comportamento teve à ruptura, apresento uma ruptura do tipo cisalhada.
Figura 54 – Diagramas de ensaio de compressão do suporte cerâmico da formulação F4.
99
De acordo os resultados obtidos na caracterização física e mecânica das
formulações, conclui-se que a formulação F4 (Figura 55) foi a melhor, por apresentar uma
maior resistência à compressão, massa especifica, boa porosidade e permeabilidade.
Considere-se um bom suporte cerâmico, aqueles que apresentam uma alta
porosidade (maior que 75%) e uma resistência de 0,8 a 1 MPa.
Figura 55 – Suportes cerâmicos
Fonte: AUTOR, 2013
4.3 Microscopia Electrónica de Varredura (MEV)
A Microscopia Eletrônica de Varredura foi utilizada apenas para a formulação
F4, no sentido de poder observar os poros do suporte cerâmico formado depois do sinterizado.
Nas Figuras 56 e 57 tem-se imagens obtidas no MEV do suporte cerâmico com
um aumento de 2500x e 1000x, respectivamente observa se a presença de esqueletos de
diatomáceas de estrutura morfológica bem definida, de tipo circular, com porosidade em
forma radial e com um tamanho de ordem das micras.
30°C
100
Figura 56 – Micrografia do suporte cerâmico a 2500x.
Figura 57 – Micrografia da estrutura morfológica da diatomita no suporte cerâmico a 1000x.
Na Figura 58 observa-se microfotografia da formação de um poro aberto bem
definido, onde o tamanho do poro é de aproximadamente de 0,4mm, tendo como referencia a
medida estabelecida pela microfotografia.
101
Figura 58 – Micrografia a 300x de um poro aberto no suporte cerâmico.
Nas Figuras 59 e 60 observa-se a formação de dois poros abertos, separados por
uma parede cerâmica bem definida, encontrando-se interconectados entre sim.
Figura 59 – Micrografia a 200x da estrutura cerâmica dos poros abertos interconectados.
102
Figura 60 – Micrografia a 200x da replica cerâmica da estrutura da esponja polimérica.
As Figuras 61 e 62 são fotografias tiradas no microscópio óptico com um
aumento de 100x e 50x, onde se pode observar a formação da replica da estrutura polimérica
bem definida com, presencia de poros abertos interconectados entre si.
Figura 61 – Micrografia ótica a 100x da porosidade presentes no suporte cerâmico.
103
Figura 62 – Micrografia ótica do cerâmico poroso a 50x
5. Aplicação do suporte cerâmico na chaminé da indústria cerâmica vermelha
O teste foi feito em uma as indústria cerâmica vermelha do município de Russas –
Ceará, por apresentar a maior quantidade de indústrias cerâmicas vermelhas do estado. A
indústria de cerâmica vermelha, onde foi realizado o teste experimental, tem um forno
intermitente, tipo paulistinha, com uma capacidade de produção 750 milheiros por mês de
telhas, com um consumo aproximado de 900 a 950 m3 de lenha, de acordo com informação
fornecida pelo proprietário da indústria cerâmica. Os suportes cerâmicos utilizados foram os
de formulação F4. Para avaliar a remoção de material particulado foram feitas duas medições
uma com suporte e sem suporte cerâmico, estas medições foram feitas pelo SENAI (Serviço
Nacional de Aprendizagem Industrial), e o instrumento utilizado foi o CIPA-Coletor
Isocinético de Poluentes Atmosféricos como mostra a Figura 63.
104
Figura 63 – CIPA-Coletor Isocinético de Poluentes Atmosféricos; (a) modulo de controle e
um Analisador de gases UNIGÁS 3000+ da marca Eurotron, (b) sonda e cordão umbilical, (c)
caixa fria e caixa quente.
(a) (b)
I. Medição do material particulado sem suporte cerâmico
Primeiro, foi feita uma medição sem suporte cerâmico na chaminé, fonte
estacionaria, da chaminé de 25 m de altura, a uma distancia de 6m do topo da chaminé. Esta
medição foi feita com objetivo de quantificar a concentração e a taxa de emissão de material
particulado emitida pela chaminé da cerâmica vermelha. Foi feito três medição, cada um de
12 pontos, cada ponto foi amostrado pelo período de 5min, perfazendo um total de 60 minutos
por medição. Por um período de 3 horas.
(c)
105
Os resultados obtidos da medição sem suporte cerâmico, para o material
particulado (MP), o monóxido de carbono (CO) e o oxigênio (O2) estão apresentados nas
Tabelas 23 a 25.
Tabela 23 - Concentração do Material Particulado (MP)
Grandeza física Sigla
Concentração de MP (condição normal, base seca)
CMP
Amostragem de referência Valor Unidade
1ª amostragem 198,75 mg/Nm³
2ª amostragem 202,3 mg/Nm³
3ª amostragem 208,34 mg/Nm³
Média das amostragens 203,13 mg/Nm³
Tabela 24 - Concentração de Monóxido de Carbono (CO)
Grandeza física Sigla
Monóxido de Carbono
CO
Amostragem de referência Valor Unidade
1ª amostragem 266 mg/Nm³
2ª amostragem 207 mg/Nm³
3ª amostragem 1045 mg/Nm³
Média das amostragens 503 mg/Nm³
Tabela 25- Concentração de Oxigênio Molecular (O2)
Grandeza física Sigla
Oxigênio Molecular
O2
Amostragem de referência Valor Unidade
1ª amostragem 19,8 %v/v
2ª amostragem 20 %v/v
3ª amostragem 18 %v/v
Média das amostragens 19,26 %v/v
106
II. Medição do material particulado com suportes cerâmicos
Foi realizada uma segunda medição feita com os suportes cerâmicos no canal,
fonte estacionaria, da chaminé de 25m de altura, a uma distancia de 2m da chaminé e a 4m do
suporte cerâmico inserido e a profundidade do canal foi 1,10m.
Foram feitos duas medições, cada uma de 12 pontos. Cada ponto foi amostrado
pelo período de 5min, perfazendo um total de 60 minutos por medição. Esta medição foi feita
10 de julho de 2013, por um período de 2 horas.
Para esta segunda medição foi necessário a fabricação de uma estrutura metálica
que consta de duas partes, uma fixa e outra removível tipo mala metálica. A parte fixa foi
instalada no canal da chaminé, e na parte removível foi colocado os suportes cerâmicos dentro
da chaminé. Foram utilizados um total de 19 suportes cerâmicos. A Figura 63 mostra-se como
foi colocado a estrutura e os suportes cerâmicos no canal da chaminé da indústria cerâmica.
107
(a) (b)
(a) (b)
(c) (d)
Figura 64 – (a) Estrutura metálica com os suportes cerâmicos; (b) estrutura metálica instalada
na chaminé; (c) e (d) colocação dos suportes cerâmicos no canal na chaminé; (e) instalação
dos suportes na chaminé.
(e)
108
Depois da medição, com os suportes foram obtidos nas amostragens isocinéticas
de material particulado (MP), monóxido de carbono (CO) e oxigênio (O2) emitidos pelo canal
da cerâmica. Os resultados obtidos estão apresentados nas Tabelas 26 a 28.
Tabela 26 - Concentração do Material Particulado (MP)
Grandeza física Sigla
Concentração de MP (condição normal, base seca)
CMP
Amostragem de referência Valor Unidade
1ª amostragem 251,97 mg/Nm³
2ª amostragem 211,74 mg/Nm³
Média das amostragens 231,85 mg/Nm³
Tabela 27 – Concentração de Monóxido de Carbono (CO)
Grandeza física Sigla
Monóxido de Carbono
CO
Amostragem de referência Valor Unidade
1ª amostragem 400 mg/Nm³
2ª amostragem 350 mg/Nm³
Média das amostragens 375 mg/Nm³
Tabela 28 - Concentração de Oxigênio Molecular (O2)
Grandeza física Sigla
Oxigênio Molecular
O2
Amostragem de referência Valor Unidade
1ª amostragem 15,5 %v/v
2ª amostragem 17,0 %v/v
Média das amostragens 16,25 %v/v
Depois da medição, os suportes foram retirados da chaminé, onde se pode
observar a impregnação das partículas de carbono como mostrados na seguinte Figura 65.
109
Figura 65 – Medição com suportes cerâmicos; (a) e (b) retirada dos suportes do canal; (c) e
(d) resultado final dos suporte cerâmicos depois da medição; (e) e (f) impregnação dos
suportes com Material Partículas.
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
110
Conforme a Resolução n°382/2006 do CONAMA, os Limites de emissão para
poluentes atmosféricos provenientes de processos de geração de calor, a partir da combustão
externa de derivados da madeira (ANEXO IV) são:
Tabela 29 – Limites de emissão para poluentes atmosféricos.
Potencia térmica nominal (MW) MP NOx(1)
(como NO2)
Menor que 10 730 N.A.
Entre 10 e 30 520 650
Entre 30 e 70 260 650
Maior que 70 130 650
(1) os resultados devem ser expressos na unidade de concentração mg/Nm³, em base seca e
corregidos a 8% de oxigênio.
N.A.- Não aplicável
Segundo o ponto 3.3 do ANEXO IV da Resolução n°382/2006 do CONAMA
para sistemas com potencia de até 10 MW, alternativamente aos limites da tabela acima,
poderá ser aceito:
O monitoramento periódico de monóxido de carbono. Neste caso, o limite
máximo de emissão para este poluente será o estabelecido na Tabela 30.
Tabela 30 – Limites poluentes atmosféricos de CO
Potencia térmica nominal (MW) CO(1)
Até 0,05 6500
Entre > 0,05 e ≤ 0,15 3250
Entre > 0,15 e ≤ 1,0 1700
Entre > 1,0 e ≤ 10 1300
(1) os resultados devem ser expressos na unidade de concentração mg/Nm³, em base seca e
corregidos a 8% de oxigênio.
Efetuando-se a conversão dos resultados das medições, com suporte e sem suporte
cerâmico conforme do Art 3°, inciso III, alínea “b” da Resolução n°382/2006 do CONAMA
tem-se:
111
, (5) sendo:
– Concentração do poluente corrigida para a condição estabelecida nesta Resolução
(mg/Nm³);
– Percentagem de oxigênio de Referencia, conforme esta Resolução: estabelecida para
fontes fixas de emissão.
– Percentagem de oxigênio medido durante a amostragem.
– Concentração do poluente determinada na amostra (mg/Nm³).
A concentração do poluente corrigida para a condição estabelecida nesta
Resolução é mostrada na Tabela 31.
Tabela 31– Concentração do poluente corrigida estabelecida nesta Resolução
CR Sem suporte
cerâmico
Com suporte
cerâmico
Concentração de CMP (mg/Nm³) 1517,64 231,85
Monóxido de Carbono CO (mg/Nm³) 3780,46 1026,32
O consumo de potencia térmica nominal da indústria cerâmica vermelha se
encontra aproximadamente em 1,9 MW de acordo a sua produção. Aplicando a equação da
conversão com base na Resolução n°382/2006 do CONAMA, obteve-se os seguintes
resultados dos dados da medição sem suporte e com suporte cerâmico, apresentados na Tabela
32.
Tabela 32 – Comparação das medições sem suporte e com suporte cerâmico da chaminé da
indústria cerâmica vermelha.
Potencia térmica nominal (MW)
Padrões da norma
Sem suporte cerâmico
Com suporte cerâmico
Concentração de MP 730 1517,64 231,85
Monóxido de Carbono CO 1300 3780,46 1026,32
(1) os resultados devem ser expressos na unidade de concentração mg/Nm³, em base seca e
corregidos a 8% de oxigênio.
112
A medida obtida sem suporte cerâmico, segundo a Tabela 32, da Concentração de
material particulado e monóxido de carbono se encontra fora dos padrões de acordo com a
Resolução n°382/2006 do CONAMA.
Com a utilização dos suportes cerâmicos a medição do material particulado foi
reduzida em 84,72 % e monóxido de carbono em 72,85 %, ambos se mantenho dentro dos
padrões de acordo com a Resolução n°382/2006 do CONAMA.
113
6 CONCLUSÕES
Considerando os resultados obtidos no presente trabalho pode-se concluir o
seguinte:
A diatomita utilizada no processo de filtração pela indústria de cerveja, depois
de ser tratada a 800 °C por 2 horas apresenta uma quantidade de 89,9% de
(SiO2), mostrando que o tratamento térmico não alterou a composição química.
Através da mistura das matérias primas (diatomita, bentonita e a ignimbrita),
conseguiu-se a formação de um suporte cerâmico com uma porosidade de 81%,
convertendo-o em um potencial candidato para a produção de filtros cerâmicos.
Através de procedimentos simples é possível obter um suporte cerâmico com
propriedades físicas e mecânicas elevadas e também gerar a possibilidade de
transformar um rejeito industrial (diatomita saturada) em um produto útil.
Com o uso de suportes cerâmicos, a redução de material particulado foi de
aproximadamente 84% e a de monóxido de carbono de 72%. Esses resultados
foram obtidos a partir da formulação (F4) com a composição de 10% de
diatomita e 16% de ignimbrita, com uma resistência mecânica à compressão de
0,8 MPa e porosidade de 81% , visando assim a utilização da diatomita para a
filtração de sustâncias gasosas e atendendo a Resolução n°382/2006 do
CONAMA.
Observou-se que é viável o uso de diatomita tratada na obtenção de suportes
cerâmicos, visando sua aplicação em sistemas de filtração para fluidos gasosos.
114
6.1 Sugestões para trabalhos futuros
Durante a realização deste trabalho de pesquisa algumas questões foram observadas.
Testar um processo de regeneração da diatomita ou reciclagem.
Projetar um suporte cerâmico aplicando o método da replica com uma esponja
polimérica de menor densidade e poros maiores.
115
REFERÊNCIAS BLIOGRÁFICAS
ALMEIDA SILVA. Contribuição ao estudo aos bentonitas do mundo de Boa Vista estado
da Paraíba; 2011. Dissertação (Doutor em Engenharia Metalúrgica) - Programa de Pós-
Graduação de Engenharia metalúrgica e de Materiais, Universidade de São Paulo, 2011.
AMORIM, L. Viana; Dantas J. V.; Farias K. V. Estudo comparativo entre variedades de
argilas bentoniticas de Boa Vista, Paraíba. Revista Matéria, v.11, n.1, p. 30-40, 2006.
ANUARIO ESTADISTICO DO SECTOR TRANSFORMAÇÃO DE NÃO METALICOS.
2012. Ministério de Minas e Energia, Secretaria de Geologia, Mineração e Transformação
Mineral. 2012.
ARAÚJO, Renata Priscila de Souza. Obtenção de filtro cerâmico a partir da diatomita e
cascara de arroz carbonizado visando tratamento de efluentes têxtil. 2011. Dissertação
(Mestrado em ciências dos Materiais) – Programa de Pós-Graduação em Ciências dos
Materiais do Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, 2011.
ARISTA, H. P. - BARAHONA, VERA C. CESAR T.; MACHACA J.Z. Entidades del
geosistema de las canteras del sillar de Añashuayco, en Arequipa. Revista _ 07, Universidad
Alas Peruanas, 2008.
BACELLI, Gilberto Junior. Avaliação do processo industrial da cerâmica vermelha na
região do SERIDÓ-RN. 2010. Tese (Doutor em Engenharia Mecânica), Universidade
Federal do Rio Grande do Norte, 2010.
BASTIDAS Z. GEICY J., NEGRON R. EMILY D. Elininación de compuestos orgânicos
volatiles mediante el uso de catalizadores estruturados a base de esponjas de alumina
impregnados com paládio y platino, 2004. Universidad Central de Venezuela, 2004.
BORGEL, Iván Espinoza. Caracterización del yacimiento de diatomita de Loma Larga,
Municipio de Acatlán, Hidalgo y evaluación de sus aplicaciones alternas. 2007. Tesis
116
(Ingeniero Minero Metalúrgico), Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo – Instituto de
ciencias Básicas, México, 2007.
CALLISTER, William D. Jr.; Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução; 7 Ed.,
São Paulo.
CAMBRONERO L.; RUIZ-ROMÁN J.M; RUIZ F.; Obtençion de espumas a partir de
resíduos de pizarra; Cerámica y Vidrio, p. 368-372, v. 44, junho. 2005.
CORZO, A. Evaluación del catalizador CuO soportado en Sillar, para la conversión de
CO a CO2 en motores de vehículos gasolineiros. 2003. Tesis (Graduación en Química),
Universida Nacional de San Agustín, Arequipa-Perú, 2003.
DE SOUZA, Rodrigo Buchfink. Desenvolvimento de elementos cerâmicos para uso em
dispositivos de inspeção de dutos (PIGS). 2010. Dissertação (Doutorado em ciências dos
Materiais) – Programa de Pós-Graduação em Ciências dos Materiais, Universidade Federal do
Rio Grande do Sul, 2010.
DIAZ, S. Fabricación de esponjas cerámicas de alúmina. Tesis del Centro de Investigación
en Materiales y Metalurgia de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. 2003.
DONADEL, K; GOMES J. M.; RAMBO, C. R.; HOTZA, D.; OLIVEIRA, A. P. N.
Processamento e caracterização de espumas cerâmicas de microfibras naturais de sílica
amorfa obtidas pelo método de replica. EXACTA, São Paulo, v.6, n.1, p 41-47, jun. 2008.
DONALD R. ASKELAND, Prradeep P. Phule; Ciencia e Engenharia dos Materiais, 1. Ed.
Cengage Learning, Brasil, 2008.
EELA - PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGETICA EM LADRILLERAS
ARTESANALES DE AMERICA LATINA PARA MITIGAR EL CAMBIO CLIMATICO,
Panorama da Indústria de Cerâmica vermelha no Brasil. Rio de Janeiro-Brasil, jun. 2012.
117
FRANÇA, SILVA C. ALVES, ADAO B. DA LUZ, PAULO F. INFORÇATI, Diatomita,
Centro de Tecnologia Mineral (CETEM), Rio Janeiro 2008.
FRANCISCO ALEXANDRE ROCHA PINTO, Polução, controle e monitoramento
Ambiental [S.l.]: Kapa, 2012.
GARCÍA, Susana Díaz. Fabricação de Esponjas Cerâmicas de Alumina. 2003. Dissertação
do Centro de Investigação em Materiais da Universidade Autônoma de Estado de Hidalgo,
2003.
GOULART, Marcos Roberto. Metodologias para reutilização do resíduo industriais, terra
de diatomácea, proveniente da filtração e clarificação da cerveja. 2010. Dissertação
(Mestrado em ciência do solo), Universidade do Estado de Santa Catarina-UDESC, 2010.
GRIGOLETTI, Giane de Campos. Caracterização de impactos ambientais de indústrias
de cerâmica vermelha do estado do rio grande do sul. 2001. Dissertação (Mestre em
Engenharia Civil). Universidade Federal de Rio Grande do Sul, 2001.
GUZMAN YA. Certain principles of formation of porous ceramic structures. Properties and
applications. GLASS AND CERAMICS. v. 60, n.9-10, 2003.
J. RODRIGUEZ LICHTENHELDT, J. LOREDO PEREZ, L. FELIPE VERDEJA, J.
GARCIA IGLESIAS, J. SANCHO MARTINEZ. Caracterización de las diatomitas de Rio
Seco (Perú), Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y vidrio. v. 37, n. 5, set./oct.
1998.
LIMA CAVALCANTE RAIMUNDO HUMBERTO. Preparação e controle de massas para o
APL de cerâmicas vermelhas de Russas - Ceará, 2010.
M.P.F. Introdução ao estudo de minerais e rochas. Universidade Federal de Viçosa, 1984.
MARCHI, Juliana. Estudo de sinterização de cerâmicas a base de nitrito de silício
utilizando-se como aditivos óxidos de cério e alumínio. 1999. Dissertação (Mestrado em
Tecnologia Nuclear), Universidade de São Paulo, 1999.
118
MARCOLINO, Fernando B. De Souza. Caracterização de cerâmicas porosas de alumina
reforçada com zircônia produzida pelo método da replica. 2008. Dissertação (Mestre em
Engenharia Mecânica). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2008.
MEDEIROS, Elisandra Nazaré Maia de. Sistema de Gestão da qualidade na indústria
cerâmica vermelha. Estudo de caso de uma indústria que abastece o mercado de
Brasília. 2006. Dissertação (Mestrado em Estrutura e Construção Civil) - Faculdade de
Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, 2006.
MENEZES, R.R.; P. M. Souto; L. N. L. Santana; G. A. Neves; R. H. G. A. Kiminami; H. C.
Ferreira argolas bentônicas de Cubati, Paraíba, Brasil: Caracterização física-mineralógica,
Cerâmica 55, p 163-169, 2009.
PESCE, ABEL H.; Génesis y clasificación de rocas ignimbriticas; Asociación geológica
Argentina, XXXIV20: 125-130, 1979.
PESSOA, Jose Manuel Albuquerque de Paulas. Tecnologias e técnicas apropriadas para o
desenvolvimento sustentável: o caso da indústria cerâmica de russas-CE. 2004.
Dissertação (Desenvolvimento e Meio Ambiente), Universidade Federal do Ceará, 2004.
PIMENTEL, Paulo Alexandre. Análise Físico-Química e energética do resíduo da terra
diatomácea utilizada como auxiliar de filtração na indústria de cerveja. 2006. Dissertação
(Energia na Agricultura) – Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Universidade
Estadual Paulista “ Júlio de Mesquita Filho”, 2006.
R.C.O. ROMANO; V.C. PANDOLFELLI. Obtenção e propriedades de cerâmica porosas pela
técnica de incorporação de espuma. Cerâmica 52., São Paulo, v.52, p 213 – 219, 2006.
RIVALINO GUZMÁN, PEDRO DE LA VERA, GONZALO RÍOS, ÁNGEL
BUSTAMANTE, FRANCISCO CAPEL, RAÚL BOLMARO; Caracterización y agentes de
la alteración del sillar como base de estudios para la preservación de los monumentos
históricos de la ciudad de Arequipa, Acta Microscópica v. 16, n.1-2, (Supp. 2) 2007.
119
ROSSETTO, E.; Beraldin R.; Penha G. F. Pergher S.B.C. Caracterização de argilas
bentonitas e diatomitas e sua aplicação como absorventes. Quim. Nova, Brasil, v. 32, p.
2064-2067, nov. 2009.
SILVA, Amanda Vieira. Análise do processo produtivo dos tijolos cerâmicos no estado do
Ceará - da extração da matéria-prima à fabricação. 2009. 104 p. Monografia (Engenharia
Civil), Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009.
SILVEIRA, Michele Dos Santos Da. Arranjo produtivo local: O estudo de caso da
cerâmica vermelha Russas. 2007. 48 p. Monografia (Ciências Econômicas), Universidade
Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.
SOUZA, Santos P. S. Ciência e Tecnologia de Argilas. 2. Ed. São Paulo: Edgard Blucher
LTDA, 1992. v. 1 e 2.
TONNESEN D. A.; L. C. BERTOLINO; A. B. LUZ; F. T. SILVA e D.M. O. TIMOTEO.
Caracterização mineralógica e beneficiamento das bentonitas da região de Cubatí e Pedra
Lavrada-PB; Holos, Ano 28, v. 1, março. 2012.
120
ANEXOS
ANEXO A - RESOLUÇÃO NO
382, DE 26 DE DEZEMBRO DE 2006 (ANEXO IV)
LIMITES DE EMISSÃO PARA POLUENTES ATMOSFÉRICOS PROVENIENTES DE
PROCESSOS DE GERAÇÃO DE CALOR A PARTIR DE COMBUSTÃO EXTERNA DE
DERIVADOS DE MADEIRA.
121
ANEXO B – NBR 12766/92 - ROCHAS PARA REVESTIMENTO – DETERMINAÇÃO
DE MASSA ESPECIFICA APARENTE, POROSIDADE APARENTE E ABSORÇÃO DE
ÁGUA APARENTE.
122
ANEXO C – NBR5739/94 - CONCRETO – ENSAIO DE COMPRESSÃO DE CORPOS-
DE-PROVA CILÍNDRICOS.