CONSIDERAÇÕES TECNOLÓGICAS DO CAULIM RIO DEL CALLEJÓN            DA ILHA DA JUVENTUDE EM CUBA                             ...
1. Introdução       O termo caulim, “kau-ling” (colina alta) é originário da China há mais de três mil anos nafabricação d...
porém apresentando quantidades variáveis e bem pequenas de hidromicas, quartzo e materiaiscarbonosos.        Se não vejamo...
•   Índice de refração adequado;   •   Boa massa específica para opacidade;   •   Elevado poder de cobertura;   •   Fácil ...
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Figura 4. – Micrografia do caulim (RDC).7. Ensaios de alvura       Amostras do caulim cubano (RDC) enviadas ao Laboratório...
5. DAMASCENO, E. C., Apostila de minerais industriais não metálicos (s.n.t.). notas de aula.      1999.6. DANA; J. D., HUR...
19. SILVA, S. P., Caulim. In: Balanço mineral brasileiro. Brasília: Departamento Nacional de        Produção Mineral, 1988...
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  1. 1. CONSIDERAÇÕES TECNOLÓGICAS DO CAULIM RIO DEL CALLEJÓN DA ILHA DA JUVENTUDE EM CUBA Paco**** GUILLERMO, R. M. Cortés*** Wildor** CARVALHO, Naelcio Gomes*ABSTRACT: The qualitative and quantitative analysis, starting from laboratory tests studies, of the kaolinof Juventude Island in Cuba, considers that the satisfaction degree reached with relationship to the demandsgranulométricas, among other, they are below wanted him. The existence of more appropriate treatments, itcan elevate the revenue of smaller particles than 20µm, could produce good results for noble applicationsof this product. Basing on previous studies, and more recently on Geologist***, it could be verified that theCuban deposits of Kaolin dont supply a homogeneous product and they do not reach the minimum valuesof whiteness, demanded by the paper industry. It is necessary to analyze and to review the treatment typethat is being used for these clay-minerals, what imposes the need of new technologies, already used theexample of another countries of the world.KEYWORDS: Technological the Process Mineralogy; Kaolin; Rio del Callejón; Isla da Juvendude; Cuba* Departamento de Engenharia de Minas – Centro de Ciências e Tecnologia – Universidade Federal da Paraíba – Campina Grande –PB. Doutorando do Curso de Pós-Graduação em Eng. Mineral - Escola Politécnica - Universidade de São Paulo - São Paulo – SP.** Departamento de Engenharia de Minas - Escola Politécnica - Universidade de São Paulo –Professor Dr. Titular - São Paulo – SP.***Instituto de Geologia y Paleontologia - Ministério de la Industria Básica – Republica de Cuba. Doutorando do Curso de Pós-Graduação em Eng. Mineral - Escola Politécnica - Universidade de São Paulo - São Paulo – SP.**** Departamento de Engenharia Química ...
  2. 2. 1. Introdução O termo caulim, “kau-ling” (colina alta) é originário da China há mais de três mil anos nafabricação de cerâmica fina10, é uma rocha de material argiloso, de coloração clara a branca, combaixo teor de ferro e podendo conter impurezas 7. É constituída em sua totalidade por partículasbrancas e cristalinas extremamente pequenas de um número restrito de argilo-minerais isolados ouem mistura de proporções diversas. É formado essencialmente de silicato hidratado de alumínio6,originando a argila formada principalmente de caulinita [Al2.2(Si2O5)(OH)4] e/ou haloisita,variedade polimorfa da caulinita5, e ainda dickita e nacrita, todas de composição químicaessencialmente similar, porém diferenciadas apenas por seus sistemas cristalinos. Os feldspatos alterados resultam do processo de intemperismo residual, por alteraçãohidrotermal ou como uma deposição sedimentar autógena15 ou não. Quanto à gênese os depósitosde caulins podem classificar-se em dois tipos: depósitos primários e secundários 21. Os depósitosprimários ou residuais (eluviais) são formados pela alteração de rochas como riolitos e granitos(pegmatitos), resultando na transformação dos feldspatos contidos nas mesmas “in situ”,mediante decomposição através do intemperismo ou ação hidrotermal ou ainda solfátaras ondehá presença de sílica e sulfato 2. Já os depósitos secundários ou transportados (sedimentares) seformam através do transporte de água doce em solos erodidos, depositando-se e sedimentando-secomo leito associado de argila primária a outros ambientes sedimentares 19. Os caulins secundáriossão classificados em três grupos: sedimentares, areias cauliníticas e argilas plásticas, refratárias esilicosas. A comunidade internacional de pesquisadores intensifica cada dia mais, suas preocupaçõesquanto á proteção ambiental, com o intuito de substituir as tecnologias mais antigas por“tecnologias limpas”, associadas ao fato de que vários seguimentos industriais importantes,atualmente são de caráter poluidor, não sendo a indústria de papel exceção, e ainda, de não se tersoluções ambientalmente e economicamente satisfatórias, para substituírem as antigas plantas detratamento, fazendo-se necessário então o surgimento de novas linhas de pesquisas, bem como abusca do uso de novos materiais substituto, para a produção de papel branco, entre outras. Nesse contexto está Cuba que, embora possuindo varias regiões produtoras de caulim8,9,ainda não conseguiu desenvolver um processo4,12 apropriado para produzir caulim para papel.Além disso, quando são citadas as indústrias poluidoras do país, as de papel são logo lembradaspelos ambientalistas devido aos efluentes ácidos despejados no meio ambiente. Com o intuito de gerar um produto economicamente viável e apreciável, objetiva-seremover a variedade de impurezas ainda existente contidas nas faixas granulométrica menores que20µm, faixas estas, de aplicações nobres para este produto devido a presença abundante decaulinita, sabendo-se que em Cuba, hoje em dia, a produção está amarrada em 64µm. Impurezas grosseiras, geralmente quartzo, micas e minerais pesados, são facilmenteseparadas por peneiramento e/ou por métodos de sedimentação, entre outros, porém nãoviabilizando o produto final para utilizações mais nobres, tais como: cerâmicas finas, tintas,borrachas e papel; pois usualmente encontram-se partículas deletérias de tamanho micrométrico,tais como: anatásio, limonita, hematita, pirita, material orgânico, etc. A remoção dessasimpurezas, esta ainda na maioria dos casos inviabilizada de forma econômica o produto, tendo-seusado técnicas para remoção dos óxidos e hidróxidos, tais como: a separação magnética, flotaçãode espuma, floculação seletiva e lixiviação química. Pode-se afirmar que o beneficiamento de frações menores que 20µm, podem trazer umaeconomia de milhares de dólares em tal país, baseando-se no fato de que, a caulinita, neste casoproposto, tem maior concentração de teor na fração abaixo de 20µm; mostrado mais adiante,
  3. 3. porém apresentando quantidades variáveis e bem pequenas de hidromicas, quartzo e materiaiscarbonosos. Se não vejamos, as micas afetam a refratariedade, o quartzo diminui a plasticidade e agrafita afeta a coloração para produção de papel, que exige brancura mínima de 82%; já a obtidaatualmente em Cuba, não chega a 70%. Podendo-se concluir que o caulim cubano beneficiado noestado atual não serve nem para “filler”, nem para “coating”; sendo preciso importar milhares detoneladas por ano, para todo um segmento das principais industrias do país, que dependemdiretamente deste produto.2. Considerações Gerais Os depósitos naturais de caulins existentes na Ilha da Juventude antiga (Isla de Pinos) emCuba, possuem caracterização tecnológica peculiar de caulins brancos acinzentados, tendo emvista ainda, a esperança de seu aproveitamento principalmente na indústria de papel, porpossuírem características peculiares para aplicações mais nobres. Os caulins de alvura >82% egranulometria <2µm, são ainda a matéria-prima mineral básica utilizada na produção de papéis.Têm função de servir como enchimento e cobertura para a celulose (fibra vegetal), requerendocaracterísticas tecnológicas bem definidas. Geralmente podem apresentar teores ínfimos dequartzo e mica, mas tendo contaminação de óxido de ferro, titânio e/ou matéria orgânica, podemalterar a cor branca original, comprometendo o grau de alvura exigido, como é o caso dos caulinscubanos.3. Características Típicas e Normativas Os caulins são geralmente classificados 6,7,16 em argilo-minerais de silicatos hidratadosusualmente lamelares. As principais características de alguns cau1ins 18,20,22, podem se resumir aosseus principais componentes químicos: SiO2, Al2O3, TiO2 , Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O.Podendo ser vistas as características mineralógicas e ou tecnológicas facilmente na literaturausual. No Brasil, a Associação Brasileira de Celulose e Papel estabeleceu o método ABCP P16/73 intitulado “Determinação da Alvura do Papel e Cartão”, que é idêntico ao T452m-58(EUA). Assim, o termo brasileiro equivalente a brightness para papel e cartão é (alvura).Whiteness pode ser entendido como (brancura), ou seja, diferença entre as reflectânciaspercentuais medidas a 400 nm e a 700 nm no reflectômetro. A whiteness é medida maior quandoa diferença tende a zero. Não há tradução técnica da ABCP para whiteness, a qual não é alvura.21 Nos EUA, a propriedade specular gloss (lustre) é medida pelo método T480ts-65Specular Gloss of Paper and Paper Board at 75 degrees. Gloss é uma característica de umasuperficie responsável pelo seu aspecto brilhante ou lustroso; a reflectância da superfície émáxima nas direções em que um espelho plano reflete a luz. Specular gloss é a propriedade deuma superfície refletir luz como um espelho plano. Esse método foi adaptado pela ABCP comométodo ABCP P 17/73 “Determinação do Brilho Especular a 750 de Papel e Cartão” 22. Existem caulins industrializados que são materiais excelentes para esses propósitos emrelação a outras cargas eu pigmentos, porque possuem características adequadas para aelaboração de tintas para cobertura de papel, tais como: • Distribuição granulométrica controlável em faixas; • Textura macia;
  4. 4. • Índice de refração adequado; • Boa massa específica para opacidade; • Elevado poder de cobertura; • Fácil calandragem; • Ausência de impurezas abrasivas; • Inércia química; • Boa brancura, Alvura e Brilho; • Facilidade de dispersão; • Boa viscosidade tixotrópica em dispersões aquosas de amido, proteínas ou caseína; • Boa absorção e receptividade para cargas e enchimentos; • Boa capacidade de textura para elevar o poder refletor em superfície lisa; • Bom preço de mercado se comparado a outras matérias primas similares. Os dois países tidos como mais importantes na produção de caulins adequados para opapel brilhante são a Inglaterra e os Estados Unidos. Os caulins de cobertura para papel,produzidos por esses dois países, não têm praticamente resíduo na peneira USS n 0 325 (44µm) esão constituídos por quase 100% de caulinita lamelar de cor branca, constituída por partículas debaixa granulometria, de alvura superior a 90% (óxido de magnésio padrão tendo 100% de alvura)e contendo acima de 80% em peso de partículas, com diâmetro equivalente inferior a 2 µm22.4. Depósitos da Ilha de Juventude A situação encontrada nos caulins da Ilha da Juventude, em Cuba, influenciou a escolha detais depósitos12, para este trabalho, devido à sua grande reserva e sua boa qualidade dentro docontexto cubano. Inicialmente apresenta-se na caracterização tecnológica, resultados dosdiferentes ensaios laboratoriais efetuados, dando-se ênfase especialmente as analisesgranulométricas e de difração de raios X. A localização dos depósitos de caulim no mapa geológico resumido de Cuba3,14 pode servista e melhor entendida na Figura 1.Figura 1 - Localização dos depósitos de caulim no mapa geológico de Cuba Um material calcário do depósito Colina de Carbonato Tapaste, é o único dos mineraiscubanos que alcança os valores de alvura exigidos pela indústria de papel, mas o fato de: ser aindaum produto pouco homogêneo devido a presença de silhydrita e cristobalita e, ter minerais dequartzo de alta resistência, que dificultam a micronização do mesmo; impõe a necessidade de serever também, o tratamento empregado por este mineral, para torná-lo economicamente viável e,em um possível substituto para o caulim.5. Materiais e Métodos A Caracterização Tecnológica das distribuições granulométricas do caulim “Rio delCallejón” (CRC) esta mostrada na Figura 2, com as curvas ascendentes representando asfreqüências acumuladas do diâmetro passante do limite superior (cor azul) e a outra (cor
  5. 5. vermelha) representando as médias das freqüências.Figura 2. – Distribuição granulométrica do caulim do Rio del Callejón Os dados dos equipamentos utilizados podem ser enumerados, da seguinte forma: peneirassérie “Tyler” norma ABNT; Droplet and Particle Analyser - MALVERN série 2.600, Principiode funcionamento por difração de raios laser, medição por conventional fourier optics, Meio dedispersão – Água, Lente - 63 mm, Medida - Distribuição de partículas em volume, Faixa ótima deoperação – de 1 a 1.000 µm. Na Tabela 1 apresentam-se os resultados da análise química por fluorescência de raios X,do caulim de Rio del Callejón (CRC).Tabela 1. - Resultados das análises químicas em percentuais do caulim (CRC).Óxidos: SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 PF(%) : 60,90 22,90 0,95 0,92 0,001 0,757 0,007 0,001 2,17 0,011 7,26 Algumas considerações: Relembrando que, teoricamente, o caulim puro pode ser descritocom a seguinte composição: A12O3 – 39,5%; SiO2 - 46,5%; H2O – 14,0%. A constituição mineralógica12 baseou-se principalmente no método de difração de raiosX1. No caulim Rio del Callejón (CRC), detectou-se, vuonomita: (Na5Nb3Ti(Si2O7)3 O2F2.2Na3PO4,visto na Figura 3. Que apresenta ocorrências em rochas alcalinas com albita, podendo estarassociadas com: microclinio, nefelina, aegirina, lorenzenita, cancrinita, villaunita, natrolita,sodalita, entre outras, zairita (hidrofosfato de bismuto) e melanophogita: CH 17O5Si46O92 . A estesminerais estão acrescidos Fe, Ti, C e outros, podendo-se talvez responsabiliza-los pela cor cinza,que conseqüentemente da coloração parda aos produtos cerâmicos após a queima (1250°).Figura 3. - Difratograma do caulim beneficiado <20µm (CRC) A fração abaixo de 20µm é interessante por apresentar principalmente: quartzo, caulinita;além de tipos de micas: cornwallita e gadolinita, respectivamente: [Cu5(AsO4)2(OH)4H2O] eY(Y2FeBe2Si2O10), bem como paragotita: [NaAl2(AlSi3O10)(OH)2]. Pôde-se observar que, apresença de pacotes de caulinita, acima de 80% só foram detectados em frações menores que20µm e, cerca de 10% abaixo de 3µm, destacando-se que os caulins Rio del Callejón, diminuemde quantidade proporcionalmente ao aumento de tamanho das frações em microns, nessa faixagranulométrica.6. Forma e Relações das Partículas No caso dos caulins de Rio del Callejón, Figura 4, levando-se em conta a escalamicrografica, percebe-se que quantidades significativas de lâminas de caulinitas são menores que1µm, além de um visível empacotamento, podendo ser indicativo da necessidade de um processode beneficiamento diferente do atualmente empregado em Cuba.
  6. 6. Figura 4. – Micrografia do caulim (RDC).7. Ensaios de alvura Amostras do caulim cubano (RDC) enviadas ao Laboratório de Papel eRevestimento/ACP/DPF do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT),para efetuar ensaios de alvura, pelo método de determinação do fator de reflectância difusa noazul, Alvura Elrepho - TAPPI - T534 – pm-92. Mostraram-se abaixo do nível mínimo (>82%) debrancura exigida para a indústria de papel; apresentando, resultados inferiores a 70%. Podendo-sedizer que, o caulim selecionado pela sua cor em estado natural, precisa de tratamento adicional,bem como um adequado alvejamento, antes do produto final propriamente dito.8. Conclusões Foi avaliado e comparado o caulim cubano mais representativo da Ilha de Juventude e,escolhido por ser uma abundante e importante reserva em Cuba e, devido as suas propriedadespeculiares. Sugere-se que o material amostrado do depósito do Rio del Callejón, receba tratamentoadequado aos finos particulados, para poder oferecer uma boa usabilidade, como por exemplo:em aplicação de cerâmica branca de mesa e sanitária e para uso em papeis de boa qualidade. O caulim em seu estado natural e posteriormente beneficiado, não atinge ou satisfaz asexigências mínimas normalizadas, de distribuição granulométrica e alvuras, requeridas pelaindustria de papel. Existe, portanto a possibilidade de utilização de novos métodos paraconcentrar partículas finíssimas (2µm), associando-se tecnologias “limpas”. Ou seja, empregando-se um novo processo de beneficiamento ou combinando o atual a novas técnicas de tratamento,criando a possibilidade de fornecer caulins em quantidade e de qualidade para as indústrias locais.Referências Bib1iograficas1. BRINDLEY, G. W., Serpentine and Kaolin Minerals. In: BROWN, G. “X-ray Identification and structure of c]ay minerals”. Mineralogical Society of Great Britain, London: p.51- 131. 1961.2. BRISTOW, C. M., World kaolins: genesis, explotation and application. Industrial Minerals, 45-87 p. 1987.3. CAPOTE C., Separação de estruturas sin-arco, uma ferramenta imprescindível no prognóstico metalogênico na região centro-orienta1 de Cuba. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA, 39, Anais... Salvador - Bahia: Sociedade Brasileira de Geologia, v.3, p.221-9. 1996.4. CARVALHO, E. A., NETO, A. M., Beneficiamento de caulim. In: JORNADA INTERNA DO CETEM, 1, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: Centro de Tecnologia Mineral, p.87-99. 1994.
  7. 7. 5. DAMASCENO, E. C., Apostila de minerais industriais não metálicos (s.n.t.). notas de aula. 1999.6. DANA; J. D., HURLBUT, C. S., Manual de Mineralogia. Rio de Janeiro, Livro Técnico, v. 2, 507 p. 1970.7. GRIMM, R. E., Clay mineralogy. New York, McGraw-Hill, Geological Science Series, 29 p. 1958.8. HENNIES, W. T., BORN, H., MARTÍN CORTÉS, G. R., Applied mineralogy studies on some Cuban clay deposits for mineral processing purposes. In: INTERNATIONAL MINERAL PROCESSING CONGRESS, 20, Aachen. Proceedings…Clausthal- Zellerfeld: GDMB Gesselschaft für Bergbau, Metallurgie, Rohstoff-und Umwelttechnic, v. 1, p.95-102. 1997.9. HENNIES, W. T., MARTÍN CORTÉS, G. R., Mining of cuban clay deposits. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON MINE PLANNING AND EOUIPMENT SELECTION, 4, Ostrava. Proceedings... Rotterdam: Balkema, p.47- 52. 1997.10. LUZ, A. B., Beneficiamento dos Caulins do Rio Capim e do Jari, Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral) – EPUSP, São Paulo. 141p. 1995.11. LUZ, A. B., DAMASCENO, E. C., Caulim: um mineral importante. Rio de Janeiro: Centro de Tecnologia Mineral, v.65, 52p. 1994.12. MARTÍN CORTÉS, G. R., Contribuição ao conhecimento de argilas de Cuba. São Paulo, 120p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral) - Escola Politécnica, Universidade de Sã Paulo. 1998.13. MARTÍN CORTÉS, G. R., CHAUSSON, D. D. S., Caulim. São Paulo: Departamento de Engenharia de Minas da Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, (Seminário de pós-graduação, na disciplina Recursos Minerais do Brasil II), 1996.14. MARTÍNEZ SALCEDO, J. et al., Prognóstico de matérias primas no metálicas de la Republica de Cuba: 1:250 000 - 1:100 000. Instituto de Geologia y Paleontologia / ministério da Indústria Básica, Republica de Cuba, 1994.15. MURRAY, H.; BUNDY, W. and HARVEY, C., ed. Kaolin Genesis and Utilyzation. Special Publication N° 1. The Clay minerals society, 341 p. 1993.16. NECMECZ, E., Clay minerals. Budapest: Akadémiai Kiadó, 1981.17. SANTOS, P. S., Tecnologia de argilas. São Paulo: Editora Edgard Blücher, 2v. 1975.18. SANTOS, P. S., SANTOS, H. L. S., Estudos sobre a composição mineralógica de caulins primários e secundários do Brasil, Cerâmica, v. 15, n. 57, 21-44 p. 1959.
  8. 8. 19. SILVA, S. P., Caulim. In: Balanço mineral brasileiro. Brasília: Departamento Nacional de Produção Mineral, 1988.20. SOUZA SANTOS, P. S., Tecnologia de argilas, Vols 1 & 2, São Paulo, Editora Edgard Blücher. 1976.21. SOUZA SANTOS, P. S., Tecnologia de argilas, 2. Ed. rev. ampl. 3V. São Paulo, Editora Edgard Blücher. 1992.

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