Este documento discute a indústria cerâmica, incluindo os principais tipos de materiais cerâmicos como cerâmicas brancas, produtos estruturais e refratários. Também descreve os processos de fabricação, como a extração e beneficiamento de matérias-primas como argila, a moldagem, secagem e queima dos produtos cerâmicos.

1. Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Departamento de Agrotecnologia e Ciências Sociais
Disciplina: Processos Químicos Industriais
Indústrias das cerâmicas
Prof.(a): Cristian Kelly
Mossoró, maio de 2013

2. Introdução
 Cerâmica – do grego keramikos, que significa "material queimado“ ou “argila
queimada”;
 Definição: compreende todos os materiais inorgânicos, não-metálicos, obtidos
geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas;
 Os produtos de cerâmica estão presentes a nossa volta como por exemplo:
louça da cozinha, vidro, cimento, materiais de construção civil e materiais
supercondutores;
 As propriedades desejáveis das cerâmicas são normalmente encontradas
através da queima.

3.  No passado, os mais importantes materiais eram denominados "cerâmicas
tradicionais", aquelas para as quais a matéria prima básica é a argila;
 A fabricação de artigos de barro tais como: potes, pratos, jarras, canecas, entre
outros, compreende uma das indústrias mais antigas;
 Encontra-se louça de barro queimada desde períodos datando de
aproximadamente 15.000 anos a.C;
 Os museus contêm produtos de barros criados por diversas raças.
História

4. História
 Roda de oleiro: primeiro equipamento inventado no Mediterraneo por volta de
2.000 a.C.

5. Materiais cerâmicos
 A necessidade de obtenção de materiais com qualidade superior contribuíram
para o desenvolvimento de novos produtos e sistemas de produção;
 Foram desenvolvidos novos processos de fabricação de tijolos a partir de
resíduos inorgânicos, areia de fundição, refugos de mineração, escória de
fornos e outros materiais que são acumulados em regiões industriais.

6. Materiais cerâmicos

7. Materiais cerâmicos

8. Materiais cerâmicos

9. Matérias-primas - Argila
 Material proveniente da decomposição, das rochas feldspáticas, muito
abundantes na crosta terrestre;
 Pode ser encontrada a céu aberto ou em minas subterrâneas. Quando
retiradas, geralmente contém impurezas, devendo ser beneficiada através de
processos mecânicos e químicos;
 Se necessário, podem ser acrescidos ou retirados componentes de sua
composição para usos específicos e regular sua plasticidade;
 Várias espécies minerais são classificadas como argilas, porém, as mais
importantes são a caulinita, a montmorilonita e a ilita.

10. Matérias-primas - Argila
Características:
 Plásticas e moldáveis quando estão na forma de pó e úmidas;
 Rígidas quando secas;
 Vitrosas quando queimadas a uma temperatura elevada.
 A maioria das argilas utilizadas na indústria de cerâmica apresentam a caulinita
como material básico.

11. Argila natural
Argila refratária
Caulim ou argila da China
Argila de bola (Ball-clay)
Argila para grês
Argila vermelha
Bentonita
Argila expandida
Tipos de argilas

12.  Dependendo do tipo, as argilas são utilizadas de maneira diversificada, na
fabricação de:
Telhas, tijolos, manilhas, vasos de plantas, pisos, azulejos
louça branca (principalmente: banheiros- pias, vasos sanitários)
peças artesanais - objetos utilitários e decorativos, esculturas.
Tipos de argilas

13. Matérias-primas - Feldspato
Tipos comuns de feldspato
 Potássicos (k2O.Al2O3.6SiO2);
 Sódicos (Na2O.Al2O3.6SiO2)
 Cálcicos (CaO. Al2O3.6SiO2);
 O feldspato é de grande importância como fundente nas fórmulas cerâmicas,
podendo estar presente na argila natural, ou pode ser adicionado de acordo
com as necessidades.

14. Matérias-primas
Areia
 Para a fabricação de produtos cerâmicos de cor clara, deve-se utilizar sempre
areia com teor baixo de ferro.
Outras materias-primas
 Sais, óxidos e óxidos refratários.

15. Conversões químicas
Os produtos cerâmicos são fabricados pela combinação de matérias-primas, pela
conformação apropriada e pelo aquecimento até a temperatura de queima, a qual
provoca várias reações tais como:
a) Desidratação
b) Calcinação
c) Oxidação do ferro e da matéria orgânica
d) Formação de silicato

16. Conversões químicas
Desidratação
 Um dos efeitos resultante do aquecimento é a eliminação da água de
hidratação (600 – 650 °C), resultando em um resíduo amorfo de alumina e
sílica.
Al2O3.2SiO2.2H2O Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O
calor
caulinita alumina sílica

17.  Cerâmica Vermelha: materiais com coloração avermelhada, empregados na
construção civil;
 Exemplos: tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos‫‏‬
.
Setores cerâmicos

18.  Cerâmica Branca: materiais constituídos por um corpo branco e em geral
recobertos por uma camada vítrea transparente e incolor;
 Exemplos: louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos‫‏‬
.
Setores cerâmicos

19. Setores cerâmicos
Materiais refratários - suportam temperaturas elevadas nas condições
específicas de processo e de operação dos equipamentos industriais.

20. Tijolos refratários - são materiais capazes de
suportar elevadas temperaturas e também
esforços mecânicos, ataques químicos e
variações bruscas de temperaturas;
São utilizados em:fornos de aquecimento,
caldeiras, fornos de cerâmica, em fundições e
fornos de elevada temperatura, como também
em aplicações triviais como churrasqueiras.
Setores cerâmicos

21.  Isolantes térmicos: isolantes refratários, isolantes térmicos não refratários, fibras ou
lãs cerâmicas que podem chegar a temperaturas de utilização de 2000º C
Setores cerâmicos

22. Fritas cerâmicas: consiste em um vidro moído aplicado na superfície do corpo
cerâmico o qual adquire aspecto vítreo;
• As fritas cerâmicas são utilizadas na produção de esmaltes cerâmicos para
queimas em baixas temperaturas (870º a 1050°C).
Setores cerâmicos

23.  Classificação - segundo a composição dos seus fundentes existem fritas
plumbíferas (de chumbo), fritas alcalinas (de sódio e potássio), fritas borácicas
(boro), fritas cincíferas (de zinco) e fritas mistas (apresentam diversos
fundentes).
Setores cerâmicos (Fritas cerâmicas)

24. Classificação das cerâmicas
a) Cerâmicas brancas
b) Produtos estruturais
c) Refratários
d) Esmaltes
e) Vidros

25. Cerâmicas brancas
 Compreendem os produtos usualmente brancos e que apresentam uma
textura fina;
 São obtidas a partir de argilas com quantidades variáveis de fundentes e
aquecidas num forno a temperaturas elevadas (1200 a 1500 °C).

26. Classificação das cerâmicas brancas
Louça comum
Louça vitrificada
Porcelana
Louça de pó de pedra
Louça sanitária
Ladrilhos

27. Cerâmica branca (porcelana)
Fabricação da porcelana
Tipos de processos
 Processo a úmido;
 Processo a seco;
 Processo da porcelana moldada.
 As diferenças entre estes métodos estão nas etapas de moldagem e secagem.

28. Fluxograma da porcelana (processo a úmido)
Matérias-
primas
(pesagem)
Moinho
(trituradas)
Misturadora
(mat-primas
e água)
Separador
magnético
(peneiradas)
Tanque de
armazenam.
Filtro-prensa
(remoção da
água)
Amassadeira
a vácuo
(retirada do
ar)
Prensa
hidráulica
(moldagem)
Secadeira
(secagem
preliminar)
Torno de
acabamento
Secadeiras
Forno-
túnel(Vitrifica
ção)
Inspeção Produto final
Vitrificação – revestimento fino de
vidro sobre a superfície porosa de
cerâmica

29. Produtos estruturais de argilas
 Compreendem: tijolos, telhas, manilhas de esgotos, entre outros;
 Estes produtos são considerados baratos, uma vez que são fabricados com a
argila mais comum;
 Em geral, as argilas têm impurezas suficientes para fornecer os fundentes
necessários à aglomeração da peça cerâmica.

30. Fabricação de tijolos
Matérias-primas
• Argilas vermelhas (Mais empregadas);
• Argilas brancas;
• Argilas ocres
Requisitos necessários de um tijolo
 Ausência de empenamento;
 Dureza suficiente;
 Uniformidade de cor após a queima.

31. Fabricação de tijolos
Os tijolos podem ser fabricados a partir de três processos:
 Lama líquida;
 Lama rígida;
 Prensagem a seco

32. Processo produtivo de produtos estruturais de
cerâmicas

33. Extração da
argila
Descanso da
argila
1° laminador
2° laminador Extrusão Corte e
acabamento
Secagem Pós- queima Classificação

34.  Compreendem os materiais utilizados para resistir aos efeitos térmicos,
químicos e físicos que ocorrem nos processos em fornos;
 São usados, em sua maioria, na forma de tijolos refratários;
 Na fabricação dos refratários é necessário considerar os materiais, a
temperatura de trabalho do forno, a velocidade de modificação de
temperatura, a carga aplicada durante o aquecimento e as reações químicas
ocorridas.
Refratários

35. Propriedades dos refratários
a) Propriedades químicas
b) Porosidade
c) Pontos de fusão
d) Termofratura
e) Condutividade térmica

36. Propriedades dos refratários
Propriedades químicas
 São divididos em ácido, básico e neutro.
Exemplos
 Tijolos de sílica-ácidos
 Tijolos de magnesita-básicos
 Tijolos de argila refratária-neutros.

37. Propriedades dos refratários
Porosidade
 Está relacionada a resistência do tijolo frente ao ataque químico;
 Quanto mais elevada for a porosidade do tijolo, mais fácil é a penetração pelos
materiais fundidos e pelos gases;
 Tijolos com menor porosidade, têm maior resistência, maior condutividade
térmica e a maior capacidade calorífica.

38. Propriedades dos refratários
Ponto de fusão
 A maior parte dos refratários comerciais amolecem gradualmente numa ampla
faixa de temperatura e, não apresentam pontos de fusão definidos, pois são
compostos de minerais diferentes (cristalinos e amorfos).

39. Fabricação dos refratários
 A fabricação dos refratários inclui as seguintes operações físicas e conversões
químicas:
Moagem
Peneiramento
Mistura Moldagem
Secagem
Queima

40. Fabricação dos refratários
Moagem e peneiramento
 A moagem é um dos fatores mais importantes na fabricação dos refratários;
 As misturas mais densas são obtidas quando a proporção de partículas grossas
e finas é da ordem de 55/45, com poucas partículas intermediarias.
Mistura
 Tem a função de distribuir o material de maneira que ele fique uniforme.

41. Fabricação dos refratários
Moldagem
 Em virtude da grande demanda de tijolos refratários com maior densidade,
maior resistência, maior volume e melhor uniformidade, adotou-se o método de
prensagem a seco.
 Secagem
 Utilizada para remover a umidade. Observa-se, porém, que a eliminação da
água deixa vazios, provocando retração.

42. Fabricação dos refratários
Queima
 Pode ser realizada num forno típico, redondo, a chama invertida, ou em
fornos-túnel contínuos;
 As modificações que ocorrem durante a queima são: remoção da água;
calcinação dos carbonatos; oxidação dos íons ferrosos;
 Durante tais modificações, o volume do refratário pode diminuir até 30 % e
tensões no refratário são desenvolvidas.

43. Operações unitárias- Moagem
 Moagem - operação unitária que tem como objetivo reduzir o tamanho médio dos
sólidos através da aplicação de forças;
 As indústrias que trabalham com material sólido, geralmente, necessitam dividi-los
para atender especificações de granulometria ou para que possam ser
empregados adequadamente nos processos a que serão submetidos;
 Principais objetivos da moagem dos sólidos:
• Aumentar área externa (superfície de contato), aumentando a velocidade de
processamento do sólido;
• Manter as partículas com tamanho uniforme;
• Promover a mistura entre dois sólidos, auxiliando na homogeneização de produtos.

44. Principais mecanismos de moagem
 Compressão (compactação, esmagamento)
 Impacto (choque)
 Atrito superficial (esfregar)
 Corte (cisalhamento agudo)
 A moagem pode ser realizada a seco ou a úmido.
Operações unitárias- Moagem

45.  Secagem - consiste na eliminação da água utilizada a fabricação das peças;
 Fase do processo que antecede a queima, de fundamental importância no
processamento, pois peças com secagem deficiente podem apresentar
fissuras e deformações, implicando em perdas do produto ou prejuízo para a
qualidade;
 Além disso, peças com umidade excessiva aumentam o ciclo de queima e,
consequentemente aumentam o consumo de combustível (lenha).
Operações unitárias- Secagem

46.  Principais tipos de secagem: natural; artificial; forçada e mista;
Secagem artificial - bastante usada na época chuvosa, é feita de forma lenta e
gradual, com exposição ao calor ou em ambientes ventilados, com controle da taxa
de aquecimento, ventilação e umidade relativa do ar.
Operações unitárias- Secagem
Secagem natural e artificial, respectivamente de produtos estruturais

47. Fornos
 Conversões químicas como: desidratação, oxidação e calcinação, são realizadas
em fornos;
 Os fornos podem operar de maneira contínua ou descontínua;
 As instalações mais modernas utilizam fornos-túnel contínuos, os quais
apresentam diversas vantagens, tais como:
• Menor custo da mão-de-obra;
• Maior eficiência térmica;
• Ciclo de processamento mais curto;
• Melhor controle operacional.

48.  Os tipos de fornos utilizados na indústria da cerâmica vermelha são:
• Fornos de chama direta, tipo caipira ou caieira (rural);
• Fornos de chama reversível tipo paulista, abóboda e corujinha;
• Fornos contínuos do tipo hoffmann;
• Fornos contínuos do tipo túnel;
Fornos (cerâmicas vermelhas)

49. Fornos (cerâmicas vermelhas)
Caipira Paulista
Abóboda Hoffmann

50. Impacto ambiental
• A indústria de cerâmica caracteriza-se por ser uma grande consumidora de
lenha;
• Desta maneira, áreas de vegetação nativa são desmatadas, causando grande
prejuízo para a natureza;
• Emissão de poluentes atmosféricos, tais como: material particulado, dióxido
de carbono (CO2), dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio.

51.  A extração de argila, ocasiona a erosão do solo provocando:
• O escorregamento de talude;
• O assoreamento dos rios;
• A descaracterização da paisagem local;
• A degradação, da flora e da fauna da área da jazida.
Impacto ambiental

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http://www2.ufersa.edu.br/portal/view/uploads/setores/232/arquivos/Fabson%20
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Referências bibliográficas