Trabalho - Processos Químicos para entregar

Text Material Preview

<p>INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATO</p><p>GROSSO - CAMPUS RONDONÓPOLIS</p><p>Ana Júlia Oliveira de Souza</p><p>TRABALHO DE PROCESSOS QUÍMICOS</p><p>CERÂMICA: SOLOS E ARGILA</p><p>RONDONÓPOLIS</p><p>2023</p><p>1</p><p>Ana Júlia Oliveira de Souza</p><p>TRABALHO DE PROCESSOS QUÍMICOS</p><p>CERÂMICA: SOLOS E ARGILA</p><p>Trabalho apresentado para a disciplina de</p><p>Processos Químicos do Curso Técnico em</p><p>Química Integrado ao Ensino Médio do Instituto</p><p>Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de</p><p>Mato Grosso - Campus Rondonópolis.</p><p>Professor: Antônio Benedito do Prado Louzada</p><p>RONDONÓPOLIS</p><p>2023</p><p>2</p><p>Sumário</p><p>Introdução……………………………………………………………………………...………3</p><p>Cerâmicas: Argilas e solo………………………………………………………………………4</p><p>História…………………………………………………………………………………………4</p><p>Solo e Argila…………………………………………………………………………………...4</p><p>Matérias primas básicas………………………………………………………………………..6</p><p>Conversões Químicas e seus atributos…………………………………………………………6</p><p>Cerâmica Branca………………………………………………………………………………7</p><p>Fabricação de porcelana………………………………………………………………………..8</p><p>Vidrado…………………………………………………………………………………………9</p><p>Produtos estruturais de argila…………………………………………………………………..9</p><p>Fabricação de tijolos………………………………………………………………………….10</p><p>Produtos Especiais de cerâmica………………………………………………………………11</p><p>Compósito cerâmicos…………………………………………………………………………11</p><p>Cerâmicas ferroelétricas e ferromagnética……………………………………………………11</p><p>Pyroceram……………………………………………………………………………………..11</p><p>Importância……………………………………………………………………………………11</p><p>Empresas……...………………………………………………………………………………12</p><p>Conclusão…………………………..…………………………………………………………13</p><p>Referências……………………………………………………………………………………13</p><p>3</p><p>Introdução</p><p>Este trabalho veio com o fim de ampliar nosso conhecimento na matéria de processos</p><p>químicos do 2 ano do ensino médio, que é administrada pelo professor Antônio Benedito do</p><p>Prado Louzada.</p><p>Este trabalho tem o intuito de apresentar o processo de obter as cerâmicas,focando</p><p>principalmente na parte de solos e argilas, desenvolvendo e explicando quais processos e</p><p>cálculos e exercícios são aplicados para que aquele certo material possa ser obtido.</p><p>Com isso teremos ideias do que são fluxogramas, como há uma grande variedade de</p><p>cerâmicas e como há uma grande variedade de processos para esse fim.</p><p>4</p><p>Cerâmica: Argilas e Solos</p><p>São denominadas também como indústrias de produtos de argila ou indústrias de</p><p>silicatos, que tem como objetivo matérias que são essencialmente silicatos, que são matérias</p><p>que envolvem como por exemplo:</p><p>1. Cerâmicas: Porcelana, louça, vasos, louça de pó de pedra e louça vitrificada</p><p>2. Produtos estruturais de argila: tijolos, tijolos de revestimento, terracota , manilhas e</p><p>tubos sanitários</p><p>3. Refratários: tijolos refratários , tijolo de sílica, de cromita, de magnesita, de</p><p>magnesita-cromita, refractarios de carbeto de silício e de zircônia, produtos de silicato</p><p>de alumínio e de alumínio</p><p>4. Produtos cerâmicos especiais</p><p>5. Esmaltes e metal esmaltado</p><p>História</p><p>Se trata de uma das indústrias mais antigas da humanidade. Ela iniciou-se no Egito</p><p>antigo a cerca de 15.000a.C, entretanto, é óbvio que essa indústria teve grandes mudanças ao</p><p>longo dos anos. Isso ocorreu pela necessidade de obter produtos com melhor qualidade e</p><p>maior durabilidade.</p><p>Nos tempos atuais, desenvolveram novos métodos a partir de materiais inorgânicos</p><p>,como moinhas de cinzas de usinas termelétricas,areia de fundição, refugos de mineração,</p><p>escória de fornos,etc.</p><p>Uma resultante dessa necessidade foi a fundição da Química dos silicatos e a</p><p>metalurgia e a física do estado sólido, que é controlado pela tecnologia de computadores de</p><p>última geração, tornando assim o sistema mais automatizado.</p><p>Solo e Argila</p><p>Sabemos que a argila é quem componhe boa parte do solo, o que define se um solo é</p><p>argiloso ou não é a quantidade de argila que o mesmo possui.</p><p>A argila é uma grande ferramenta da humanidade, usada há séculos para produzir</p><p>vários utensílios, que podem ser domésticos ou não.</p><p>Isso deve-se pelo fato da argila ser altamente maleável quando fica ao ponto certo, o</p><p>que fez com que a humanidade pudesse evoluir tecnologicamente nas casas, onde elas</p><p>deixariam de ser palha e madeira, para poder usar a argila como base.</p><p>5</p><p>Com isso nota-se que a argila teve um influenciável papel na humanidade, e até hoje</p><p>sendo um dos produtos mais utilizados para produção de várias coisas. Mas com os próximos</p><p>textos, percebe-se que com as necessidades foram surgindo, muitos métodos foram</p><p>modificados.</p><p>Na figura a seguir veremos como o solo se constitui, que boa parte é de matéria</p><p>orgânica junto com espaço livre, que são chamados de esporos. Já a outra parte é constituída</p><p>de minérios, onde vai entrar a argila.</p><p>http://auladecienciasdanatureza.blogspot.com/2014/11/solos.html</p><p>Matérias primas Básicas</p><p>Há três matérias primas que são básicas na produção dos produtos clássicos de</p><p>cerâmica, que são a argila, o feldspato e a areia. As argilas são basicamente silicatos de</p><p>alumínio hidratados, que não são totalmente puros, resultantes da alteração, provocada pelo</p><p>intemperismo, das rochas ígneas, em que o feldspato era um mineral inicial importante. As</p><p>reações que ocorrem são:</p><p>K2OAl2O36SiO2 + CO2 + 2H2O K2CO3 + Al2O32SiO22H2O + 4SiO2</p><p>● Feldspato potássico (K2OAl2O36SiO2);</p><p>● Caulinita (Al2O32SiO22H2O);</p><p>● Sílica (4SiO2).</p><p>As argilas são vistas como plásticas e moldáveis quando estão suficientemente</p><p>cominuídas e úmidas, são rígidas quando secas , e vitrosas quando queimadas numa</p><p>temperatura suficientemente elevada. Os processos variam com essas propriedades da argila,</p><p>http://auladecienciasdanatureza.blogspot.com/2014/11/solos.html</p><p>6</p><p>que é escolhida analisando qual é mais benéfica. As argilas mais utilizadas são a caulinita, a</p><p>montmorilonita e a ilita. A caulinita é o mineral básico em toda a indústria de cerâmica</p><p>Conversões químicas e seus atributos</p><p>Os produtos cerâmicos são feitos com os materiais citados anteriormente e pelas altas</p><p>temperaturas de queima. Essas temperaturas ficam entre 700°C á 2000°C, com essas altas</p><p>temperaturas provocam as seguintes reações químicas, ou conversões químicas:</p><p>1. Desidratação, entre 150 e 650°C;</p><p>2. Calcinação, entre 600 e 900°C;</p><p>3. Oxidação do ferro divalente e da matéria orgânica, entre 350 e 900°C;</p><p>4. Formação de silicato a 900°C ou mais.</p><p>O diagrama a seguir mostra quaisquer percentagens de liquefação podem ser obtidas,</p><p>dependendo da temperatura, exceto nos pontos univariantes</p><p>Fig. 9.1 Beneficiamento da argila para porcelana.</p><p>A maioria dos produtos cerâmicos fabricados são refratários,ou seja eles possuem</p><p>maior resistência de calor. O grau de resistência aumenta com a quantidade relativa de Óxidos</p><p>refratários e óxidos fundentes.Como dito anteriormente, existem argilas que são mais comum</p><p>ingrediente comum na indústria. Complementando o parágrafo, vale ressaltar que todos</p><p>produtos cerâmicos contém argila(caulinita), com isso as reações que ocorrem na argila é</p><p>qualquer processo é de dada importância. O primeiro efeito do calor é a eliminação da água de</p><p>hidratação, esta ocorre a cerca de 600 e 650°C e absorve bastante calor, deixando um resíduo</p><p>amorfo de alumina e sílica.</p><p>7</p><p>Al2O3 SiO2 2H2O Al2O3+ 2SiO2+ 2H2O· · →</p><p>CERÂMICAS BRANCAS</p><p>Se utiliza produtos que são usualmente brancos e possuem uma textura fina. São</p><p>obtidos a partir de tipos selecionados de argila aglutinados mediante quantidades variáveis de</p><p>fundentes e aquecidos num forno a temperaturas que são relativamente elevadas (1.200 a</p><p>1.500°C). Há uma grande variação no grau de vitrificação das cerâmicas brancas, desde a</p><p>louça comum até a porcelana vitrificada. Os produtos podem ser classificados da seguinte</p><p>forma:</p><p>● Louça comum;</p><p>● Louça vitrificada;</p><p>● Porcelana;</p><p>● Louça pó de pedra;</p><p>● Louça sanitária;</p><p>● Ladrilhos.</p><p>O fluxograma a seguir apresenta como se dá a produção de porcelana</p><p>Fluxograma - Fabricação da porcelana</p><p>Fig. 4.1 Fabricação da porcelana processo a úmido da Westinghouse.</p><p>Fabricação da porcelana</p><p>Um bom exemplo do processo de cerâmica branca, é a fabricação de porcelana, que</p><p>pode ser dada em 3 formas distintas.</p><p>O processo a úmido, usado para a produção</p><p>de isoladores de grã-fina, fortemente</p><p>vidrados, destinados a serviços em alta voltagem.</p><p>8</p><p>O processo a seco,é empregado para a produção rápida de peças com a textura mais</p><p>aberta, destinadas à operação em baixa voltagem.</p><p>O processo da porcelana moldada (por colagem), necessário para a fabricação de peças</p><p>muito grandes ou muito complicadas para serem feitas pelos outros dois processos.</p><p>Todos os três métodos são baseados nas mesmas matérias-primas, as diferenças de</p><p>fabricação estão, em grande medida, nas etapas de secagem e de moldagem.</p><p>O fluxograma a seguir representa o processo de moldagem:</p><p>Fluxograma dos processos</p><p>Fig. 4.1.1 Processos de moldagem</p><p>Vidrado</p><p>É um revestimento fino de vidro sobre a superfície mais ou menos porosa da cerâmica,</p><p>importante principalmente nas cerâmicas brancas, em particular nas louças de mesas. Contém</p><p>ingredientes de diferentes tipos, em diferentes proporções: materiais refratários, como</p><p>feldspatos, sílica e argila de porcelana, e fundentes, como soda, potassa, fluorita e bórax.Por</p><p>conter essas diferentes combinações, ele possui uma ampla de texturas e qualidades .</p><p>O vidrado pode ser aplicado por imersão, ou a pistola de ar, ou mediantes a pincéis e</p><p>escovas. A decoração de louça deste tipo pode ser feita sob o vidrado. A queima do esmalte é</p><p>como se denomina, algumas vezes, a técnica de queimar o vidrado. A louça de argila deve ser</p><p>vidrada entre 1.050 e 1.100°C, enquanto em louça de pó de pedra deve sofrer queima entre</p><p>1.250 e 1.300°C.</p><p>9</p><p>PRODUTOS ESTRUTURAIS DE ARGILA</p><p>Se trata de produtos baratos, porém eles são bastante duráveis, como os tijolos, os</p><p>tijolos de paramento, a terracota, as manilhas de esgoto e as águas servidas. Eles são</p><p>fabricados muitas vezes com a argila mais comum e mais barata, com ou sem vitrificação.</p><p>É fato que as argilas possuem impurezas mais do que suficientes para fornecer os</p><p>fundentes necessários à aglomeração do corpo cerâmico. Quando a massa é vitrificada, como</p><p>nas manilhas de esgoto ou outras, o efeito é conseguido mediante o vidrado a sal, que se</p><p>consegue jogando sal no fogo da fornalha. O sal volatilizado reage com a superfície da peça,</p><p>formando um revestimento vidrado.</p><p>Fluxograma - Processos</p><p>Fig. 5. 1 Processos de moldagem</p><p>Fabricação de Tijolos</p><p>As matérias-primas são argilas dos três tipos: argila vermelha, argila branca e argila</p><p>ocres, que são usualmente refratárias. As exigências feitas a um tijolo de paramento são</p><p>ausência de empenamento, ausência de sais solúveis, dureza suficiente, quando queimado a</p><p>uma temperatura moderada, e uniformidade geral de coloração depois da queima.</p><p>As exigências feitas aos tijolos comuns são bem menos radicais, geralmente,</p><p>emprega-se argila vermelha.</p><p>Os tijolos são fabricados por três processos: a lama líquida, a lama rígida(nesse</p><p>procedimento a argila possui umidade de 12% a 15%) ou a prensagem a seco. Os tijolos são</p><p>10</p><p>secados de variadas formas: ao ar livre, em galpões ou em túneis de secagem. Depois de</p><p>secos, os tijolos são queimados em fornos a temperaturas entre 875°C e pouco acima de</p><p>1.000°C.</p><p>PRODUTOS ESPECIAIS DE CERÂMICA</p><p>Compósito Cerâmicos</p><p>As estruturas em reticulados metálico impregnado com uma fase cerâmica, só são</p><p>resistentes por causa dos metais de ligas fortes e as boas propriedades térmicas das espumas</p><p>de cerâmica.</p><p>Os limites de temperatura para empregar esses materiais compósitos são</p><p>extremamente altos, e eles tem diversos fins que podem ser aplicados.</p><p>Cerâmicas ferroelétricas e ferromagnéticas</p><p>A cerâmica mais comum é o titanato de bário (BaTiO3). O óxido de titânio e seus</p><p>derivados apresentam propriedades incomuns, que são úteis nas aplicações elétricas, a mais</p><p>importante envolve uma elevada capacidade em diversas frequências.</p><p>Os procedimentos usados na fabricação do óxido de titânio e dos corpos de titanato</p><p>têm caráter cerâmico. Os materiais cerâmicos ferromagnéticos foram responsáveis por</p><p>avanços importantes nos projetos de equipamento eletrônico, e até hoje são usados em</p><p>circuitos de televisão, em computadores, em chaves magnéticas, em transformadores de banda</p><p>passante larga, em gravadores e em memórias magnéticas.</p><p>Pyroceram e outros desenvolvimentos modernos</p><p>Os produtos híbridos Pyroceram e Fotoform são fabricados inicialmente como vidros</p><p>e depois são convertidos a cerâmica com um corpo predominantemente cristalino.</p><p>11</p><p>Importância</p><p>As cerâmicas são muito importantes para a indústria porque seu desenvolvimento pois</p><p>satisfazem as necessidades de materiais que possam suportar temperaturas e pressões mais</p><p>altas, além que, ao mesmo tempo elas possuem propriedades mecânicas superiores e</p><p>características elétricas especiais ou, fornecer proteção contra agentes químicos corrosivos.</p><p>Com isso elas têm uma grande influência econômica, porém é consideravelmente</p><p>difícil fazer uma média, pois muitos produtos são desconhecidos ou são usados como</p><p>componente de outros materiais o que dificulta sua identificação.</p><p>Empresas</p><p>Algumas empresas que estão no ramo da cerâmica são:</p><p>● Portobello - Sediada em Tijucas, Santa Catarina, a Portobello é hoje a maior empresa</p><p>cerâmica do Brasil.</p><p>https://guiadoinvestidor.com.br/portobello-ptbl3-resultado-1t21/</p><p>● Cerâmicas Portinari - Desenvolve seus produtos com base em intensas pesquisas e</p><p>investimentos tecnológicos.</p><p>https://guiadoinvestidor.com.br/portobello-ptbl3-resultado-1t21/</p><p>12</p><p>https://www.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=NqKr9oue&id=2327AFEB560A679EA97DA408010512BE09EA8186&thid=OIP.NqKr9oueSKpqb</p><p>UpYFBzbkwHaE4&mediaurl=https%3a%2f%2fcasadasamigas.com%2fwp-content%2fuploads%2f2017%2f03%2f01_fachada-IMG_8836-1.jpg&cdnurl=https%</p><p>3a%2f%2fth.bing.com%2fth%2fid%2fR.36a2abf68b9e48aa6a6d4a58141cdb93%3frik%3dhoHqCb4SBQEIpA%26pid%3dImgRaw%26r%3d0&exph=676&exp</p><p>w=1024&q=Ceramicas+portinari+LOja&simid=608030016587104733&FORM=IRPRST&ck=4781D2D66595C76995422FBCC03F142B&selectedIndex=1</p><p>● Porto Ferreira - Durante sua trajetória de mais de oito décadas, a marca Porto Ferreira</p><p>construiu nas instalações de sua fábrica uma notável habilidade de produção,</p><p>alcançando a marca de 1.200.000 unidades mensais, incluindo pisos e revestimentos.</p><p>Conclusão</p><p>É de se concluir, que conteúdo dado no trabalho foi bem trabalho e houve um grande</p><p>aproveitamento do do que foi pesquisado;</p><p>No trabalho notamos algo tão simples em nossa vida que pode ser algo complexo para</p><p>se produzir , além disso vale ressaltar o quanto a argila é um material importante para a</p><p>história e para o desenvolvimento da humanidade .</p><p>Referências</p><p>SHREVE, Randolph Norris; BRINK, Joseph. Indústrias de Processos Químicos. 4. ed. Rio de</p><p>Janeiro: Guanabara Koogan LTDA, 1997.</p>