Indústria de Vidros e Cerâmicas

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Aula de VIDROS 
INDUSTRIAS DE CERÂMICAS
Introdução (vidro)
Cimentos, cal, gessos 
Vidro 
Abrasivos
Produtos estruturais
Refratários
Louça vitrificada e
esmaltada
Cerâmica branca
Minerais cerâmicos
processados
Industria:
Construção – lar
– sanitária
Metalúrgica
Automobilística –
aerodinâmica
Cerâmica
Os vidros se apresentam como: material de uso diário; nas estruturas das
cerâmicas; esmaltes aplicados, azulejos e metais; na natureza como rocha
vulcânica ou na forma de tubos dentro de areias “produto dos relâmpagos”.
Produto inorgânico resultante de uma fusão que resfriou até um estado
rígido sem haver cristalização.
O vidro é um sólido amorfo (líquido super-resfriado) cuja viscosidade
diminui ao aumentar a temperatura.
É um sólido amorfo com ausência completa de ordem a longo alcance e
periodicidade, exibindo uma região de transição vítrea. Qualquer
material, orgânico, inorgânico ou metal, formado por qualquer técnica,
que exibe um fenômeno de transição vítrea é um vidro (Shelby, 1997).
É um material resultante da fusão completa a altas temperaturas (1500 a
1600°C) da mistura de minerais que, moldado ao resfriamento, gera
produtos amorfos, compactos, homogêneos, resistentes e bonitos, de
amplo uso.
INDUSTRIAS DE CERÂMICAS
Introdução (vidro) – Que é vidro?
Os vidros também podem ser obtidos por deposição de vapores, desde
que estes sejam bruscamente resfriados em contato com o substrato
onde irão se depositar.
Aplicações
 Vidros para embalagens;
 Vidros para economia geral;
 Vidros técnicos; 
 Vidros ópticos especiais;
 Vidros para a construção civil;
 Vidros para decoração e artesanato;
Representação bidimensional: (a) do arranjo cristalino simétrico e periódico de um
cristal de composição A2O3 ; (b) representação da rede do vidro do mesmo composto,
na qual fica caracterizada a ausência de simetria e periodicidade.
Embora um vidro não possua a eleva ordem de um cristal, ele não é
destituído de estrutura. Todos os vidros apresentam dois aspectos estruturais
característicos: (1) relações de primeira vizinhança ou ordem em pequenas
distancias e (2) uma estrutura contínua de ligações primárias fortes.
- O homem na idade de Pedra, utilizava como ferramenta o vidro
natural “obsidiana” ou também as Fulguritas.
- A fabricação de vidro foi descoberta acidentalmente pelos fenícios na
Mesopotâmia 8000 a.C.
- Os primeiros objetos elaborados aproximadamente 7000 - 6000 a.C,
em Egito.
- O descobrimento do soprado inovou a vidraçaria, na Palestina e Síria
(250 a.C.) .
- O vidro de janela foi mencionado em 290d.C.
- Século XIII, Veneza capital na fabricação de vidro (ilha de Murano).
- A chapa de vidro foi criada em 1688 na França (Século XVII)
- Século XIX, na revolução industrial se introduziram as primeiras
máquinas de automatização da produção de vidro.
-No Século XX a produção de vidro, se transformou em uma industria
em massa.
Historia 
Historia – Moderna 
do vidro 
Propriedades do Vidro 
 Ausência de estruturas cristalinas, as substancias
pertencentes ao Estado Vítreo são amorfas.
 Não tem ponto de fusão definido. O vidro quando é aquecido
vai amolecendo gradualmente até ter sua viscosidade tão
reduzida, que se comporta como um líquido.
 O vidro não desvia o plano da luz polarizada quando é por
esta atravessado.
 O vidro não é estável a altas temperaturas. Mantido por
longo tempo a uma temperatura acima do seu ponto de
amolecimento, pode cristalizar, e a esse fenômeno se dá o
nome de Desvitrificação.
 Geralmente transparentes, se bem que existam vidros
translúcidos e até opacos.
 Mau condutor de calor e eletricidade.
Principais Características de um vidro
 Densidades variáveis: cristal ordinário (3,33), vidro para óculos (2,46), vidro
ordinário (2,53) ou vidro para garrafas (2,64);
 Transparência: apesar de haver alguns opacos;
 Inalterável ao tempo e resistência ao ataque químico: bases ou ácidos (só o ácido
fluorídrico e bases em altas concentrações podem corroer);
 Isolante elétrico e mau condutor do calor;
 Retém o vácuo: impermeáveis aos gases e aos líquidos, permeáveis às radiações
do espectro solar;
 Quebradiço;
 Resistência a compressão;
 Inflexível, ou mínima nos tipos temperados ou tratados.
 Pode suportar tratamentos térmicos (temperar): com água, ar, óleo, para suportar
mais flexão, choque térmico (resfriamento 80 a 150°C) ou quedas;
 Composto principalmente de 3 sustâncias comuns como: areia de sílice (SiO2),
carbonato de sódio (Na2CO3) e calcário (CaCO3) e,com boratos ou fosfatos.
 É reciclável.
Principais Características mecânicas de um vidro
 Modulo de elasticidade: 600000 a 800000 Kgf/cm2;
 Tensão de ruptura à flexão: vidro recozido (350 a 450 Kgf/cm2),
vidro temperado (1800 a 2000 Kgf/cm2);
 Tensão de ruptura à compressão: 2000 a 6000 Kgf/cm2 ;
 Dureza: entre 6 e 7 da escala de Mosh
Dentro das propriedades térmicas podemos definir quatro temperaturas de
referencia em função da viscosidade do vidro:
• O ponto de trabalho, onde a viscosidade do vidro quente é suficiente baixa
para dar-lhe forma utilizando métodos ordinários.
• O ponto de amolecimento, temperatura na qual o vidro começa a deformar-
se de forma visível.
• O ponto de re-cozido, quando as tensões internas existentes são aliviadas,
e corresponde à temperatura más alta de recozido.
• O ponto de deformação, onde o vidro é um sólido rígido e pode resfriar-se
rapidamente sem criar nenhum tipo de tensão externa.
Características térmicas do vidro 
Composição do Vidro
 Óxido de boro (B2O3): utilizado na fabricação de vidros especiais.
 Óxido de alumínio (Al2O3): aumenta a resistência química do vidro e 
eleva a sua viscosidade em baixas temperaturas.
 Óxido de chumbo (PbO): melhora a resistência, aumenta a refração e 
o brilho da luz, e reduz a temperatura da fundição.
 Óxido de potássio (K2O): melhora o processo de fundição, baixa o risco 
de cristalização e obtêm-se cores mais brilhantes.
 Óxido de cálcio (CaO): aumenta a qualidade química do vidro plano e 
vitral, facilita a homogenização e a fundição do vidro.
 Óxido de sódio (Na2O): auxiliar a diluição do SiO2.
A composição dos vidros é evidenciada pela análise química. Basicamente, todo vidro
deve preencher os seguintes requisitos:
- Deve satisfazer a finalidade para o qual foi destinado
- Deve ser capaz de ser preparado em condições adequadas para as operações de
trabalho.
- Deve possuir propriedades que o tornem apto às necessárias operações de trabalho.
- Deve ser de custo baixo para permitir ser comercializado.
Composições dos Vidros e Principais usos
Vidros comerciais: existem três tipos de vidros que tem uso muito difundido (vidro
alcalino, vidro chumbo e vidro boro-silicato.
1- Vidros alcalino (vidro cal): é o vidro mais usado, para garrafas, frascaria de modo
geral e baixelas, vidro plano de construção civil e da industria automobilística e outros
produtos. Mais de 95% de todo vidro fabricado no mundo é alcalino.
Composições dos Vidros e Principais usos
2- Vidro chumbo (cristal): altos teores de PbO (monóxido de
chumbo) entre 10 e 29%. Tem índice de refração mais
elevados e mais brilho que os vidros comuns, são fabricados
para peças artísticas. Sua menor condutividade elétrica lhe
permite ser utilizado em aparelhos científicos. Os vidros
chumbo com altos teores de PbO (> 50%) são utilizados como
escudo protetor e atenuador de raios gama.
3- Vidro boro-silicato (cristal): Caracterizado pela presença de quantidade
significativa de B2O3 (boro), tem grade resistência ao choque térmico e ao ataque
dos agentes químicos. Usado na fabricação de ampolasde injetáveis, frascos de
fármacos e de vacinas, aparelhagem de laboratório e utensílios domésticos como
travessas e tijelas.
Vidro Vidraria laboratório ampolas ampolas
SiO2 81% 74% 70%
B2O3 13 10 7
Al2O3 2 5 6
Na2O 4 6 6
CaO --- 2 ---
BaO --- 1 3
Composições dos Vidros e Principais usos
4- Fibra de vidro: as altas
concentrações de Al2O3 (óxido de
alumínio)garantem a estabilidade
da fibra.
5- Vidro opalino: A presença na
massa, possivelmente sob a forma
de minúsculos cristais de
CaF2(fluoreto de cálcio) produzem a
opalescência do vidro.
Vidro B
SiO2 63,84%
F 8,05
Al2O3 7,86
Na2O 10,51
ZnO 6,99
MnO 1,12
CaO 1,86
Fe2O3 1,50
MgO 0,25
6- vidro para termômetro: vidros especiais
que não devem, em uso, apresentar
variação no volume do bulbo que contem o
mercúrio.
Composições dos Vidros e Principais usos
7- Vycor: usado em equipamento de
laboratório tem coeficiente de expansão
muito baixo.
8- Vidro de sílica: vidro de altíssima resistência ao choque térmico e baixíssimo
coeficiente de expansão  SiO2 = 100%
Vidro Flint
SiO2 52,53%
K2O 8,21
Na2O 3,78
PbO 34,42
9- vidro oftálmico: usado na fabricação
de lentes para óculos.
A- envidraçamento
B- paredes
C- coberturas
D- concreto translúcido (lajes)
E- isolamento térmico
Usos dos Vidros – construção 
Os vidros podem classificar-se de diferentes maneiras.
Pelo tipo:
- vidro recozido- que, após sua saída do forno e resfriamento gradual, não recebe
nenhum tratamento térmico ou químico;
- vidro de segurança temperado- que foi submetido a um tratamento térmico,
através do qual foram introduzidas tensões adequadas e que , ao partir-se,
desintegra-se em pequenos pedaços menos cortantes que o vidro recozido
- vidro de segurança laminado- composto de várias chapas de vidro, unidas por
películas aderentes;
- vidro de segurança aramado- formado por uma única chapa de vidro, que contém
no seu interior fios metálicos incorporados à massa na fabricação. Ao quebrar, os
fios mantêm presos os estilhaços;
- vidro térmico absorvente- absorve pelo menos 20% dos raios infravermelhos,
reduzindo deste modo o calor transmitido através dele;
- vidro composto- unidade pré-fabricada formada de duas ou mais chapas de vidro,
selada na periferia formando vazios entre as chapas, contendo no interior gás
desidratado, com a finalidade de isolamento térmico e acústico.
Classificação dos Vidros para construção 
Pela forma: chapa plana , chapa curva , chapa perfilada , chapa ondulada
Pela coloração: vidro incolor , vidro colorido
Quanto a transparência:
vidro transparente – transmite a luz e permite visão nítida através dele
Vidro translúcido – transmite a luz em vários graus de difusão, de modo a não 
permitir visão nítida.
Quanto ao acabamento de superfície:
vidro liso – transparente, apresentando leve distorção das imagens refratadas,
em virtude das características ocasionadas pelo processo de fabricação
Vidro polido – transparente, mas permitindo visão sem distorção das imagens,
pelo tratamento superficial.
Vidro impresso (fantasia) – durante a fabricação é impresso um desenho
Vidro espelhado – reflete totalmente os raios luminosos, em virtude do
tratamento químico sobre uma das superfícies.
Vidro esmaltado – ornamentado através da aplicação de esmalte vitrificável em
uma ou nas duas superfícies.
Vidro gravado (ornamentos químicos ou físicos)
Vidro termo-refletor: colorido e refletor, tratamento a alta temperatura.
Classificação dos Vidros para construção 
Matérias Primas
As matérias primas usadas na indústria do vidro são em sua grande maioria naturais
e, fornecem os óxidos vidros-formadores, óxidos estabilizadores, os óxidos
fundentes e os óxidos acessórios. As características gerais das matérias primas
minerais para vidros são:
a- homogeneidade (constância de análise) é a característica mais importante.
b- pureza química, com teores muito baixo dos elementos estranhos ao mineral,
especialmente baixos teores dos elementos cromógenos (Fe, Ti, Cr, etc.)
c- granulometria homogênea, sem muito finos que são arrastados pelos gases de
combustão ou de grão grossos que não fundem integralmente. É desejável uma
granulometria entre 35 a 200 mesh (425 a75µm).
d- são preferíveis os grãos angulosos aos arredondados (maior superfície)
e- minerais refratários (principalmente maiores a 60 mesh) devem estar ausentes
(zirconita, cianita, coríndon, etc.).
1- Areia: utilizada na industria do vidro, são de depósitos naturais, principalmente
marítima, tendo de ser lavada, secada e peneirada. O teor de ferro deve ser mantido
o mais baixo possível  coloração verde ao vidro.
2- Quartzito: utilizada em substituição da areia.
3- Quartzo: material muito puro e difícil moagem.
Matérias Primas
4- Barrilha: o carbonato de sódio é obtida de depósitos naturais salitrosos (antes de
conchas marinas):
2NH3 + CO2 + H2O  (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + 2NaCl  NaCO3 + 2NH4Cl
amônia carbonato de amônia salmoura
(NH4)2CO3 + 2NaCl  NaCO3 + 2NH4Cl Na2CO3 + CO2 +H2O  2NaHCO3
Redução do bicarbonato de sódio: 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 +H2O
Recuperação de amônia: 2NH4Cl + CaO +H2O  2NH3 + CaCl2 +2H2O
5- Trona: mistura natural de carbonato de sódio e de bicarbonato de sódio hidratado:
Na2CO3 NaHCO3.2H2O
A trona é submetida à moagem e calcinação, perde CO2, obtendo-se o carbonato de
sódio impuro  dissolvido em água  decantado e filtrado  evaporado
6- Hidróxido de sódio: ou soda cáustica  sua utilização depende da
disponibilidade da barrilha. 2NaOH  H2O + Na2O
7- Potassa: obtida por eletrólise do cloreto de potássio com posterior carbonatação
do hidróxido de potássio resultante. É utilizada comumente na forma calcinada
K2CO3
Matérias Primas
8- Litargírio: o monóxido de chumbo PbO é conhecido comercialmente como
litargírio. Obtenção a partir do aquecimento do chumbo em temperatura bem acima
do seu ponto de fusão.
9- Zarcão: o óxido salino de chumbo ou Pb3O4 obtido do aquecimento do litargírio.
10- Monossilicato de chumbo: produto com 85% de PbO e 15% de SiO2 
facilidade de manuseio
11- Dolomita: CaCO 3 . MgCO3 fornece MgO e CaO ao vidro
12- Magnesita: MgCO3  fornece MgO
13- Feldspato: é a mais importante fonte de Al2O3 por várias razões:
O mineral pode ser obtido com composição bem constante, baixos teores de ferro,
não tem perdas , funde a cerca de 1100-1200°C rapidamente junto nas matérias
primas. É representado pela fórmula: R2O.Al2O3.6SiO2 onde R2O representa um
óxido alcalino K2O ou Na2O ou mistura destes com CaO.
14- Borax: ou Na2B4 O7 . 10H2O  obtido naturalmente pela reação de minérios de
boro com carbonato de sódio.  fornece B2O3 junto com Na2O ao vidro
15- Pirobor: ou Na2B4 O7  obtido pelo aquecimento do borax
Matérias Primas
16- Salitre: ou nitrato de sódio, obtido a partir do ácido nítrico, tem o ponto mais
baixo de todos os fundentes e acelera a fusão das misturas  como poder oxidante
evita a redução do chumbo durante a fabricação do vidro.
17- Carbonato de bário: fórmula BaCO3. obtida a partir do sulfato de bário, por
redução a sulfeto e posterior precipitação por carbonato de sódio.
18- Sulfato de sódio: fórmula Na2SO4. obtido como subproduto de fabricação de HCl,
tem aprox. 43% de Na2O.
O principal uso é devido à sua propriedade de evitar espumas de sílica, eliminação de
bolhas e controle da relação FeO/Fe2O3
19- Arsênico: As2O3. da metalurgia de metais não ferrosos.
Atua como oxidante do óxido ferroso e do enxofre e carbono.
20- Óxido de antimônio: Sb2O3. obtido a partir da estibinita Sb2S3. Sua função é
semelhante à do arsênico.
21- Dicromato de sódio: Na2Cr2O7. usado para dar cor verde ao vidro.
22- Bióxido de manganês: MnO2. Sua função é de corantee descorante.
23- Alumina hidratada: Al2O3.3H2O e contém aproximadamente 65% de alumina.
Usada principalmente se controle o ferro na mistura.
Matérias Primas
24- Criolito: fluoreto de alumínio Na2AlF6. usado para a fabricação de vidros opalinos.
25- Ácido Bórico: H3BO3. obtido a partir do bórax, utilizado quando não se requere
Na2O na mistura.
26- Fluorita: CaF2 , vidros opalescente.
27- Fluoreto de sódio: NaF , vidros opalescente.
28- Óxido de zinco: ZnO, na fabricação de vidros resistentes aos agentes químicos.
29- Cloreto de sódio: NaCl (da água de mar), como agente de refino na fabricação
do vidro boro-silicato.
30- Cascos: o cascos de garrafas entra no forno misturado com as matérias primas
entre 50 a 60%  reduze o consumo de combustível, atua como agente aglomerante
da carga, o ponto de fusão é menor, ajuda à distribuição do calor.
O caco deve estar livre de impurezas, a mesma composição do vidro em fabricação,
usado em pedaços < 5mm.
Matérias primas
Reações
Areia, quartzito  SiO2
Soda ou barrilha: Na2CO3  Na2O + CO2 ↑
Soda cáustica ou hidróxido de sódio: 2NaOH  Na2O + H2O ↑
Potassa ou carbonato de potássio: K2CO3  K2O + CO2 ↑
Calcário ou carbonato de potássio: CaCO3  CaO + CO2 ↑
Dolomita ou carbonato duplo de cálcio e magnésio:
CaCO3 MgCO3  CaO + MgO + 2CO2 ↑
Feldspato – silicato duplo de alumínio e R2O onde R2O  Na2O , K2O , CaO
Borax ou tetraborato de sódio hidratado:
Na2B4O7.10H2O  Na2O + 2B2O3 + 10H2O ↑
Pirobor ou tetraborato de sódio anhidro: Na2B4O7  Na2O + 2B2O3
Ácido bórico: 4NaNO3  4NO ↑
Salitre ou nitrato de sódio: 4NaNO3  4NO ↑ + 3O2 ↑ + 2Na2O
Alumina hidratada: Al2O3 . 3H2O  Al2O3 + 3H2O ↑
Litargírio: PbO
Monossilicato de chumbo: PbO.SiO2
Sulfato de sódio: Na2SO4  Na2O + SO3 ↑
Matérias Primas
Uma mistura das matérias
primas essenciais com:
Areia = 50%
Barrilha = 25%
Feldspato = 8%
Dolomita = 17%
Daria um vidro com composição
aproximada de:
SiO2 = 72%
(CaO + MgO) = 11%
Al2O3 = 2%
Álcalis (Na2O , K2O) = 15%
Vidros (1) (2) (3) (4) (5) (6)
SiO2 72,0 74,7 72,2 56,0 80,4 67,0 Vidro plano (1)
Al2O3 1,0 1,57 1,3 0 2,2 5,0 Vidro embalagens (2)
Na2O 13,9 12,2 14,3 2,0 4,2 7,0 Vidro soda-cal para lâmpadas (3) 
K2O 0,6 0,2 0 13 0,6 8,3 Vidro cristal chumbo (4)
CaO 8,7 10,6 8,2 0 0,3 0,5 Vidro boro-silicato (5)
MgO 3,7 0,2 3,5 0 0,3 0 Vidro para TV (antigos) (6)
BaO 0,0 0 0 0 0 11,7
PbO 0,0 0 0 29 0 0
Etapas de fabricação do vidro
Transporte 
de 
matérias 
primas
Classificaç
ão
Depósitos 
de 
matérias 
primas
Preparação 
para forno
Reações no 
forno
MoldagemRecoziment
o
Moldagem
Etapas de fabricação do vidro
Processo de Fundição do Vidro
 Fundição grossa: os componentes da mistura reagem juntos 
(1000 à 1200°C).
 Massa e concretização: composições gasosas evaporam. A 
mistura se concretiza e começa a criar-se os silicatos.
 Formação do vidro: a mistura de concretização começa a fundir 
(1300 à 1600°C) e a ficar transparente.
 Fundição fina: a viscosidade aumenta e as infiltrações de ar se 
libertam mais facilmente. (1300 à 1600°C)
 Homogeneização: remove-se as infiltrações de ar restantes.
 Descanso da fundição: período de descanso entre 900 e 1200°C 
para baixar a viscosidade e melhorar a manipulação. 
Conformação ou Moldagem
 O vidro pode ser conformado à máquina ou modelado a 
mão. Na conformação mecânica o principal fator a ser 
considerado é o do modelo da máquina de vidro, que 
deve ser capaz de completar o objeto em alguns 
segundos. Durante este tempo relativamente curto, o 
vidro transforma-se de líquido viscoso em sólido 
límpido, gerando assim vários problemas convencionais 
que deverão ser resolvidos.
Processos de conformação mecânica
 Fourcault (1914)
 Colburn (1927)
 Folha Contínua (1922/1924)
 Banho Float (Flutuação) (1952)
Processo Fourcault
 O vidro é puxado do forno através de uma débiteuse;
 O estiramento juntamente com o escoamento do 
vidro é realizado por uma barra metálica;
 O vidro é puxado para cima na forma de uma fita;
 A superfície do vidro é arrefecida por serpentinas de 
água adjacentes;
 A fita deslocando-se ainda na vertical é suportada 
mediante roletes de aço recobertos por amianto;
 Passa por uma chaminé de recozimento;
 Ao sair do recozimento o vidro é cortado em folhas 
do tamanho desejado.
Processo Fourcault
Processo Fourcalut
Processo Colburn
 Parecido com o Fourcault porém o vidro é aquecido e curvado em um 
rolete horizontal;
 Impelido para frente por barras de pega e uma correia transportadora;
 A folha move-se sobre uma mesa retificadora através do forno de 
recozimento chegando a mesa de corte
 Não há desvitrificação.
Processo Colburn
Folha Contínua
 Vidro fundido alimenta continuamente;
 Vidro é forçado por um conjunto de rolos de laminagem;
 Acabamento feito posteriormente
Banho Float(Flutuação)
 Vidro fundido é distribuído em um tanque de metal fundido;
 Devido a diferença de densidade o vidro flutua;
 Planifica-se o vidro devido ao paralelismo das superfícies.
Floatglass
 É a técnica mais utilizada atualmente 
para a fabricação de vidros planos. Cerca 
de 90% das fábricas utilizam este método.
 O vidro é fundido e passa por dois 
cilindros de aço. Esta fita de vidro passa 
flutuando por um tanque de estanho 
líquido até um cilindro de aço que o 
apanha e leva-o até o canal de 
resfriamento, reduzindo a sua 
temperatura e eliminando tensões 
internas. 
Processo Float (Flutuação)
Recozimento
 Objetiva a redução das tensões que surgem durante a conformação;
 Manutenção da massa de vidro acima de uma certa temperatura crítica 
durante um certo tempo para redução das tensões graças ao escoamento 
plástico;
 Resfriamento da massa até a temperatura ambiente, este processo deve 
ser lento para manter a tensão abaixo deste máximo.
Acabamento
 Todos os tipos de vidros recozidos devem sofrer pelo menos alguma 
operação de acabamento, que embora simples são importantes. 
Acabamento
 Limpeza;
 Esmerilhamento;
 Lapidação;
 Despolimento;
 Esmaltamento;
 Graduação;
 Calibração.