SELEÇÃO E PREPARAÇÃO DEMATÉRIAS PRIMAS
Processamento de Materiais Cerâmicos
Objetivos do Trabalho
HistóricoMassas CerâmicasAs Matérias-PrimasSeleção e PreparaçãoMoagemEquipamentos de moagemSeparação GranulométricaPreparação da Massa CerâmicaAtomização
Histórico
A descoberta do fogo pelo homem foi fundamental para o surgimento da cerâmica.
Ele descobriu que o barro secava e endurecia após ficar exposto ao calor do fogo.
Suprir necessidades de condicionar alimentos, água e sementes, o homem começou a moldar o barro com água e a queimar a peça no calor do fogo. A palavra é de origem grega, "keramos", que significa "terra queimada" ou “argila queimada”.
Histórico
O aparecimento dos produtos cerâmicos se fez, na antiguidade, em países que haviam abundância de argila;
Os tijolos eram feitos a base de uma pasta de argila, secada ao sol;
Na estrutura da massa entravam proporções elevadas de areia e palha;
Histórico
Os Egípcios se distinguiram na elaboração de tijolos nas formas e aspectos mais variados;
Os Romanos estabeleceram a fabricação de tijolos como atividade industrial;
Os Mulçumanos foram os grandes propagadores da arquitetura do tijolo;
Atualmente está presente no nosso cotidiano.
Massas Cerâmicas
Materiais argilosos e não-argilosos;Fundentes e refratários;Aditivos (orgânicos e inorgânicos);São Classificadas em:
Massa Simples ou natural; Massa Composta ou artificial;
As Matérias-Primas
O que é Matéria-Prima ? sf. A substância bruta principal e essencial com que se
faz alguma coisa. (Aurélio versão 2002)Podem ser naturais ou sintéticas;
Jazida Natural Laboratório
As Matérias-Primas
Matérias-Primas naturais Obtidas de fontes naturais; compostos por minerais
extraídos de rochas e sedimentos formados há tempos passados e que sofreram influências de fatores externos.
Matérias-Primas Sintéticas Obtidas em laboratórios com o intuito de se
aperfeiçoar uma característica não encontrada nas matérias-primas naturais.
As Matérias-Primas
Podem ser plásticas ou não-plásticas;Plasticidade
Capacidade do material se deformar sem romper e manter a forma depois de retirada a carga, sempre na presença de água.
Seleção e Preparação
“O desempenho de um produto cerâmico final vai depender da escolha das matérias-primas e do processamento do material.”
Seleção e Preparação
Depois de determinadas as características desejadas do produto final é feita uma caracterização da matéria-prima.
Existem alguns ensaios de caracterização que auxiliam na escolha da matéria-prima para o produto final.
Seleção e Preparação
Difração de Raio X Identificação do tipo de argila.
Microscopia Eletrônica Identificação por meio da morfologia observada.
Análise Térmica diferencial Registra os picos de transformações endotérmicas e
exotérmicas.
Seleção e Preparação
A matéria-prima geralmente é extraída da natureza e não está pronta para o uso;
É feita uma preparação através de moagem; separação granulométrica; atomização;
Moagem
O que é Moagem? Processo de trituramento e esmerilhamento Utilizado para reduzir o tamanho de partícula do
material.Na moagem ocorrem:
Liberação de impurezas Redução de porosidade Dispersão de aglomerado e agregado Aumento de partículas coloidais Homogeneização da suspensão
Equipamentos de moagem
A granulometria desejada é obtida em um ou mais estágios, denominados britagem primária, britagem ou moagem secundária e moagem terciária ou fina;
Os equipamentos de britagem produzem um material pouco fino e equipamentos de moagem fina requerem uma matéria prima com granulometria inicial já reduzida.
Equipamentos de moagem
Britagem primária - Britadores, desintegradores, moinhos de impacto.
Britagem ou moagem secundária – desintegradores, moinhos de impacto, moinho de martelos, laminadores e moinhos de anéis.
Moagem fina ou terciária – laminadores rápidos e articulados, moinhos de martelos, moinhos pendulares e moinhos de bolas.
Equipamentos de moagem
Moinho de Bolas
Moinho de Martelos
Separação Granulométrica
Peneiramento é o processo de separação de um material granular em duas ou mais diferentes classes de tamanho de partículas, mediante uma ou mais superfícies vazadas com aberturas de dimensões definidas;
Existem várias formas de separação granulométrica através de peneiramento;
O material retido na tela da peneira é denominado oversize e o passante, undersize.
Separação Granulométrica
Equipamentos divididos em 3 tipos: Grelhas : barras metálicas paralelas com espaçamento
regular entre si; Crivos : chapas metálicas planas ou curvas, com
sistema de furos de várias formas e dimensões determinadas;
Telas : fios metálicos trançados em duas direções ortogonais, formando entre si “aberturas” ou “malhas” de dimensões determinadas;
Esses equipamentos são ainda divididos em fixos ou móveis, de acordo com o movimento de trabalho dos equipamentos;
Separação Granulométrica
Esteira de Peneiramento Representação
esquemática de uma grelha fixa
Tela
Separação Granulométrica
Peneira Vibratória Circular
Câmara de Decantação
Separação Granulométrica
Célula de Flotação Callow
Preparação da Massa
Fabricada a partir da composição de duas ou mais matérias-primas, além de aditivos e água.
As massas podem ser classificadas em:Suspensão , também chamada barbotina, para
obtenção de peças em moldes de gesso ou resinas porosas;
Massas secas ou semi-secas , na forma granulada, para obtenção de peças por prensagem;
Massas plásticas , para obtenção de peças por extrusão, seguida ou não de torneamento ou prensagem.
Atomização
Evaporação parcial da água da barbotina;Formação de aglomerados esféricos (pó
atomizado);Características e propriedades adequadas
como tamanho e formato;Preparando assim o material para o processo
de alimentação da prensa e prensagem;
Atomização
Atomizador
Processo de Atomização
Processo de secagem que consiste na pulverização de um produto líquido ou semi-sólido dentro de uma câmara que é submetida a aplicação de corrente controlada de ar quente (> 130ºc) e assim consegue-se uma evaporação eficiente dos solventes presentes, tendo como produto uma separação rápida de sólidos e solventes contidos com uma deterioração mínima do produto, o processo tem como produtos finais o inicial em pó.
Processo de Atomização
Atomizadores (“Spray-drier”)
Câmara de secagem;Pressão injetada da barbotina para dentro da
câmara, pelos diâmetros bicos pulverizadores;
Densidade e viscosidade da barbotina se determina a granulometria dos aglomerados;
As gotículas formadas apresentam um movimento ascendente em fluxo de ar quente em forma de espira.
Atomização
Atomização
Ilustração precisa da evolução da atomização de um grão
cerâmico:
1 - formação da gota logo à saída do bico de pulverização,
2 - evaporação do líquido e inchamento (formação de um
“balão” interno), nesta fase existe ainda movimentação das partículas
sólidas,3 - explosão provocada pela
elevada pressão internada fase vapor,
4 - formação da partícula sólida.
Defeitos Relacionados a Atomização
A variação na umidade do pó atomizado pode gerar defeitos :
Nas características mecânicas a cru das peças prensadas e trincas na etapa de secagem.
Determinação do teor de umidade dos pós deve ser realizada com frequência dentro da indústria;
Determinação da resistência a cru; Controlar os equipamentos de distribuição da
água, a temperatura do ar dentro da câmara;
Defeitos Relacionados a Atomização
O excesso de umidade pode gerar baixo escorrimento dos grãos, sujeira nos estampos das prensas e o aparecimento de “coração negro” .
Deixar o pó atomizado (úmido) em “descanso” nos silos de estocagem por alguns dias, a fim de uniformizar a umidade.
Defeitos Relacionados a Atomização
“Coração negro” consiste em uma região escura (geralmente cinza) que se estende, paralelamente à face e próxima a meia altura da espessura, ao longo da peça. A sua origem está relacionada à presença de compostos de carbono (matéria orgânica), óxido de ferro nas argilas e excesso de umidade no pó atomizado.
Referências
ABCERAM, Associação Brasileira de Cerâmica. Processos de Fabricação. Disponível em: <http://www.abceram.org.br/site/?area=4&submenu=50>
LABRINCHA, J.A.; RIBEIRO, M.J.; VENTURA, J.M. A atomização como processo de obtenção de pós cerâmicos para indústria cerâmica. Disponível em:<http://www.ceramicaindustrial.org.br/pdf/v06n05/v6n5_5.pdf>
UFPR, Dissertação. Disponível em: http://www.pipe.ufpr.br/portal/defesas/dissertacao/075.pdf
NETCERAMICS, Processo de Fabricação. Disponível em:http://www.netceramics.com/Informa%C3%A7%C3%B5esT%C3%A9cnicas/ProcessodeFabrica%C3%A7%C3%A3o/tabid/394/language/pt-BR/Default.aspx
CARRISSO, R. C. C.; CORREIRA, J.C.G. Classificação e Peneiramento. Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2004-183-00.pdf>.
Agradecimento
Obrigado à todos pela atenção!
Ana Carolina Massonetto Santos 9300022Renan de Souza Felix 93ooo44