tecnologia das ARGILAS

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ARGILAS 
 
Definição 
 
Por definição argila é um material de ocorrência natural composto primariamente por 
partícula muito finas de minerais, os quais se tornam plásticos com a adição de água e 
depois endurecem se secos ou queimados**. A argila natural é proveniente da alteração 
de rochas silicatadas, constituída essencialmente por silicatos hidratados de alumínio, 
ferro, metais alcalinos e alcalinos terrosos, além de matéria orgânica e outras impurezas 
tais como, sais solúveis e partículas de quartzo, pirita, mica, calcita, dolomita e outros. 
Uma vez que a origem do material não faz parte da definição, podemos dizer que os 
argilominerais (ao contrário das argilas) podem ser sintéticos. 
 
Argila e argilo mineral 
 
A alteração das rochas pegmatíticas pode ocorrer por ação hidrotermal ou por ação do 
intemperismo. 
 
Alteração hidrotermal: gases quentes, vapor superaquecido ou soluções aquosas 
quentes levam à alteração de rochas e à formação dos argilominerais. Neste processo os 
feldspatos sódicos e potássicos presentes nas rochas, se decompõem pela dissolução do 
sódio e posteriormente do potássio em águas ácidas, originando a caulinita - 
argilomineral predominante na constituição dos caulins. Se a movimentação das águas 
for restringida, o potássio pode permanecer e formar a mica moscovita. 
A formação da caulinita pode ser representada pela equação química a seguir: 
 
K2 O. Al2 O3. 6 SiO2 + CO2 + H2O K2CO3 + Al2O3. 2SiO2. 2H2O + 4SiO2 
 
caulinita
 
Intemperismo: a água da chuva e as águas em movimento à temperaturas próximas da 
ambiente decompõem os minerais ferromagnesianos seguido dos feldspatos e depois 
das micas. Se a movimentação não for suficiente os minerais ferromagnesianos dão 
origem a montmorilonita enquanto os feldspatos podem originar a mistura de caulinita e 
haloisita e ao hidróxido de alumínio. 
 
Assim, sob a influência de agentes externos a rocha mãe se decompõe em minerais 
secundários que podem permanecer ou serem transportados. No primeiro caso, o 
mineral é denominado residual e no segundo caso sedimentar. Em virtude deste 
transporte observa-se diferenças no tamanho e a mistura diferencia-se pela agregação de 
produtos procedentes de outras transformações. 
Deste modo acordo com a sua formação as argilas são denominadas 
 argilas residuais se permanecem no mesmo local da rocha da qual derivou, ou 
podem ser 
 argilas secundárias, transportadas ou sedimentares se forem transportadas 
por águas, geleiras ou pelo ar para serem depositadas em rios de baixa 
correnteza, lagos, pântanos ou mares 
 
 
 
Constituição e Estrutura das Argilas 
 
- Constituição 
Fisicamente a argila é caracterizada por: 
 Apresentar textura terrosa e conteúdo elevado de partículas com diâmetro esférico 
equivalente (d.e.e.)  2m; 
 Desenvolver plasticidade quando pulverizada e misturada com uma quantidade 
adequada de água; 
 Tornar-se consistente e rígida, após secagem e 
 Adquirir grande dureza após a queima em temperatura superior a 10000C. 
 
As argilas naturais são formadas essencialmente por: 
a) Minerais de argila ou argilominerais, de composições variadas que incluem 
substituições de íons que fazem parte do retículo cristalino ou inclusões de íons 
estranhos ao mesmo. 
 
Dentre os argilominerais, os mais comuns são: 
 caulinita - Al2O3. 2SiO2.2 H2O 
 montmorilonita - [(Mg,Ca)O. Al2O3. 5SiO2.nH2O)] e 
 ilita - ( K2O, MgO, Al2O3, SiO2, H2O em proporções variáveis) juntamente com 
o hidróxido de alumínio, óxidos e hidróxidos de ferro, sílica e feldspato. 
 
 Estrutura dos argilo minerais 
 Os argilominerais pertencem à classe mineral dos filossilicatos, são silicatos hidratados 
com estrutura cristalina em camadas superpostas de folhas contínuas de tetraedros de 
SiO4,(T) ordenados de forma hexagonal e folhas octaédricas de hidróxidos de metais di 
e trivalentes (O). Estas camadas podem estar ordenadas em folhas segundo as 
seqüências T-O ou T-O-T e entre elas podem estar diversos cátions de K, Na e Ca. Os 
argilominerais podem ser agrupados conforme a sua composição química e a seqüência 
do agrupamento das folhas tetraédricas e octaédricas. Os argilominerais mais 
importantes encontrados nos solos são os do tipo 1:1 e 2:1. 
A caulinita é o argilomineral mais freqüentemente encontrado na natureza, sendo 
formado pelo empilhamento de camadas 1:1, ou seja, em cada camada encontra-se uma 
folha de tetraedros SiO4 e uma folha octaédrica de Al2(OH)6 ligadas entre si pelo 
oxigênio comum, o que pode ser visto na figura 1 
 
 
Figura 1- Estrutura dos tetraedros (a) e octaedros(b) 
 
 
Figura 2: Amostra de caulim 
 
Na folha octaédrica ou folha de gibsita, cada átomo de alumínio é circundado por 6 
hidroxilas, formando um octaedro. Na folha de sílica ou folha tetraédrica, cada átomo de 
silício está ligado a quatro átomos de oxigênio, dos quais 3 são compartilhados com os 
tetraedros vizinhos e em cada tetraedro há um átomo de oxigênio com uma valência 
livre. A figura 2 apresenta um pedaço de caulim, argilomineral representativo deste tipo 
de estrutura. 
A ligação entre as camadas adjacentes é feita por ligações de H
+
 entre átomos de O
2-
 e 
grupos de OH
-
, ligações estas consideradas fracas, embora os íons dentro das folhas 
estejam ligados fortemente. Veja figura 3. 
 
 
Figura 3- Esquema das ligação entre as folhas 
 
Estas ligações entre as camadas são responsáveis pela fácil clivagem paralela. 
Examinando uma amostra de argila num microscópio eletrônico pode-se perceber que 
ela é formada por pequenos cristais. Em média um cristal de caulinita, que se apresenta 
como pequena plaqueta hexagonal de tamanho que varia entre 0,1 a 20m (1m=10-
6
m), sendo formado por 40-50 camadas estruturais. A espessura da camada 1:1 (TO) 
fica em torno de 0,7nm e a camada 2:1 (TOT) é de mais ou menos 1nm. Veja a figura 4. 
 
Figura 4- Microscopia eletrônica de varredura de caulinita. 
 
b) Minerais não filossilicatos, tais como carbonatos, feldspatos e quartzos juntos com 
(hidr)oxi de ferro e alumínio. Uma vez que não conferem plasticidade à argila, são 
chamados “constituintes não-argila” ou “minerais associados”. A presença de minerais 
associados nos depósitos de argila reduz seu valor comercial. 
 
Classificação das Argilas. 
 
As argilas podem ser classificadas segundo vários aspectos, tais como o geológico, o 
mineralógico, suas propriedades e uso. 
1) De acordo com a sua composição mineralógica, ou seja, o mineral argiloso 
predominante: 
a) Argilas Cauliníticas; 
b) Argilas ilíticas, 
c) Argilas montmoriloníticas, etc.. 
Para indústria a classificação de maior utilidade é a realizada segundo as propriedades e, 
portanto o uso das argilas. Assim, as argilas usadas na indústria cerâmica podem ser 
divididas em três grupos: 
a) Caulim ou china clay: são argila cujo argilomineral predominante é a caulinita. São 
formados a partir da decomposição de rochas com teores de SiO2 acima de 65 %, tais 
como granitos, gnaisses e pegmatitos. Junto ao caulim bruto são encontrados quartzo, 
feldspatos, micas, óxidos de titânio, óxidos e hidróxidos de ferro trivalente, pirita, 
siderita, marcassita, ilmenita, biotita, fluorita, etc. Alguns caulins apresentam hidróxidos 
de alumínio que aumentam o conteúdo de alumina. 
Os que resultam de decomposições que permanecem no mesmo local são denominados 
caulins residuais ou primários enquanto aqueles caulins formados por produto de 
decomposição transportadoe sedimentado em outro local são os caulins sedimentares. 
Os caulins sedimentares apresentam via-de-regra, granulometria inferior àquela 
observada nos caulins residuais. Apresentam teores mais elevados de TiO2, geralmente 
sob a forma de anatásio e rutilo, assim como de Fe2O3, sob a forma de hematita, 
goethita e limonita. Os caulins residuais apresentam, por sua vez, maior contaminação 
com minerais como mica e quartzo, concentrados na fração granulométrica >20m. 
Outros minerais presentes ocasionalmente no caulim são a nacrita, dickita, haloisita, etc. 
Os caulins haloisíticos são de consideráveis interesses para os fabricantes de cerâmica 
branca porque são capazes de dar pastas muito brancas, são mais refratários e têm maior 
resistência mecânica em verde e em seco devido a trama desenvolvida pelos cristais 
tubulares mais ou menos alongados da haloisita. Forma esta que pode ser revelada pelo 
microscópio eletrônico. Sua estrutura tem por fórmula Al2(Si2O5) (OH)4..2 H2O. 
Aquecida à 50°C perde as duas moléculas de água e se transforma em metahaloisita de 
estrutura similar a da caulinita. 
. 
a) 
b) 
Figura 5- Microscopia de transmissão (a) e de varredura (b) da haloisita. 
 
Podem entrar em adição ou em substituição às argilas plásticas. Apresentam 
plasticidade e resistência mecânica à seco inferiores a estas mas com comportamento na 
queima semelhante ou superior. Geralmente entram na massa cerâmica para completar 
uma distribuição granulométrica e melhorar a permeabilidade além de contribuir para o 
clareamento da cor e a mutilização do material queimado em temperaturas mais 
elevadas. 
A amplitude e a diversidade do uso industrial do caulim são consequência de uma série 
de propriedades dentre as quais se destaca a brancura, a inércia diante de alguns 
compostos químicos, sua ausência de toxidade, o pequeno tamanho de suas partículas, 
etc.. 
 
b) Argilas de cor branca após o cozimento: 
São argilas com baixa proporção de óxidos de ferro (menor que 3% em peso) e 
geralmente com alto teor de caulinita. Usadas na indústria cerâmica para a fabricação de 
cerâmica decorativa, cerâmica técnica e sanitária e para a produção de revestimentos. 
De acordo com as características químicas, físicas, mineralógicas ou genéticas que 
apresentam podem ser divididas nos seguintes tipos: 
b.1) Argilas do tipo ball clay ou argila "bola" são argilas cauliníticas-ilíticas de 
plasticidade extremamente elevada, granulometria fina, No estado natural variam da cor 
creme-escura ou rosada até várias tonalidades de cinza e preto, entretanto após queima 
acima de 1000°C , apresentam cores claras, porém mais escuras que as dos caulins; após 
queima na faixa de 1000-1250°C, tornam-se bastante densas e vitrificadas. Cinquenta a 
noventa por cento das partículas apresentam d.e.e menor que 1m, e conferem à massa 
cerâmica elevada resistência mecânica á crú e após a queima. Além da indústria de 
cerâmica branca, as "ball clay" são muito utilizadas na indústria de refratários devido 
suas propriedades ligantes e refratárias, estas devidas aos teores relativamente elevados 
em Al2O3 e aos baixos teores em álcalis e ferro. Essas argilas são geralmente 
cauliníticas, ricas em matéria orgânica e ácidos húmicos que lhes conferem grande 
plasticidade antes da queima e a coloração escura. Podendo apresentar teores de 
esmectita, sendo a caulinita, geralmente mal cristalizada. Na indústria cerâmica são 
apreciadas por fornecer alta plasticidade, alta resistência a seco, cor branca após a 
queima e propriedades reológicas ideais para colagem, sendo empregadas em massas 
para confecção de azulejos, porcelanas domésticas, louça de mesa, louça sanitária e 
isolantes elétricos de porcelana e produtos onde a brancura é um requisito importante. 
 
b.2)Argilas refratárias ou " fire clay": são argilas sedimentares cauliníticas e/ou 
haloisíticas, plástica que contêm baixos teores de óxidos e hidróxidos de Fe, Mg e 
álcalis e que podem suportar temperaturas acima de 1500ºC. São usadas na fabricação 
de louça de mesa, de forno e de cerâmica ornamental. 
b.3) Argila do tipo flint; são argilas encontradas sob lençóis de carvão, são duras e 
compactas. São compostas de caulinita relativamente ordenadas e com baixos teores em 
fundentes: Fe2O3 < 5%, CaO +MgO < 5% e K2 O+ Na 2O < 3%. São muito abrasivas e 
estão altamente qualificadas como matéria prima para refratários. 
c) Argilas de queima vermelha: são argilas ilítica-caulinítica com uma proporção média 
ou alta de óxidos de ferro São argilas usadas para fabricar materiais do tipo tijolos de 
alvenaria e furados, telhas, ladrilhos de piso, objetos de adorno (elementos vazados) e 
outros. 
Neste segmento as argilas usadas contêm demasiado material fundente para fabricação 
de refratário e demasiado ferro para o emprego em cerâmica branca. 
As argilas utilizadas para fabricação de tijolos de alvenaria, tijolos e telhas de vários 
tipos são geralmente sedimentares recentes, de deposição em várzeas e margens de rios. 
Estas argilas devem apresentar fácil modelagem, ter valor médio ou elevado de tensão 
de ruptura a flexão antes e após a queima (950°C) com um mínimo de trincas e 
empenamentos. Um teor excessivo de ferro divalente, elementos alcalinos e alcalinos 
terrosos aumentam a retração, reduzem a faixa de vitrificação e causam colorações 
indesejáveis. 
Na fabricação de telhas as argilas devem possuir plasticidade adequada para a 
moldagem, tensão ou módulo de ruptura à flexão elevado quando secas, para permitir 
seu manuseio durante a fabricação e após a secagem, porosidade aparente e absorção de 
água baixas e não devem apresentar trincas ou empenamentos após secagem e queima. 
Quanto à composição mineralógica as argilas usadas em tijolos e telhas apresentam uma 
mistura de caulinita com ilita e montmorilonita, além de teor apreciável de ferro na 
forma de hidróxidos de férricos. 
Nos ladrilhos de pisos as argilas devem ser plásticas, de fácil moldagem, com elevados 
teores em ferro e de metais alcalinos, que vitrificam em temperaturas relativamente 
baixas (1000 a 1100°C), sem tendência a empenar. A cor vermelho vivo, sem manchas, 
valores baixo de absorção de água e porosidade aparente abaixo de 5% são as 
características desejáveis a este material além da elevada resistência à abrasão devido ao 
elevado grau de vitrificação atingido. As argilas que satisfazem estas condições são 
essencialmente ilíticas que no Brasil recebem o nome de "taguá". São ricas em potássio 
e em ferro, de baixa granulometria, o que lhes dá teor elevado de fundentes e boa 
plasticidade na moldagem. 
 
Classificação das argilas para fins cerâmicos. 
 
Para prever o uso das argilas (cerâmicos ou não) os laboratórios de análises seguem três 
etapas, que são as seguintes: 
1) Classificação de argila em três grupos cerâmicos pela cor apresentada pelo corpo 
de prova após secagem a 110°C e após queima em três temperaturas; 
2) Classificação em subgrupos pelas propriedades físico-mecânicas ou 
propriedades cerâmicas e 
3) Classificação em um dos tipos de argilas industriais. 
Na classificação para fins cerâmicos, os corpos de provas seguem normas padronizadas 
pela American Ceramic Society. Estes corpos são queimados nas temperaturas de 
950°C , 1250°C e 1450°C durante três horas, em atmosfera oxidante. Após resfriamento 
observam-se as cores adquiridas em cada queima, conforme esquema da tabela a seguir: 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1- Classificação preliminar de argilas para uso cerâmico com base nas cores 
apresentadas após queima em três temperaturas. 
Grupo 
Cerâmico 
Cores dos corpos de prova 
110°C 950°C 1250°C 1450°C 
C
erâm
ic
a 
v
er
m
el
h
a
 Vermelha, marrom, 
creme,verde,violácea 
e outras cores, exceto 
branca. 
Vermelha com 
diversas 
tonalidades; 
amarela, 
marrom-clara. 
Creme amarelada, 
vermelha, vermelha 
escura, marrom 
escuro, marrom clara 
e preta 
Marrom -escura, com 
ou sem perda de 
forma; cinza 
esverdeada, cinza 
escura, preta com 
fusão. 
C
er
âm
ic
a 
b
ra
n
ca
 Branca, creme-clara, 
creme-escura, rosa-
claro, rosa-escura, 
cinza-claro, preta. 
Branca, creme-
clara, rosa-clara, 
rosa-escura, 
amarelo-clara 
Branca, creme-clara, 
creme-escura, cinza-
clara, cinza-escura, 
marrom, amarela. 
Branca, creme-clara, 
cinza-clara, cinza-
esverdeado, cinza com 
perda de forma. 
P
ro
d
u
to
s 
re
fr
at
ár
io
s Branca, creme-clara, 
cinza, cinza-clara,, 
cinza-escuro, preta. 
Branca, rosa, 
creme-clara, 
marrom-clara, 
branca-cremosa, 
branca-rosada. 
 Amarela-clara, 
creme, creme-
clara,cinza-clara 
Branca, cinza-clara, 
creme-clara, cinza-
escura, marrom-escura 
sem perda de forma. 
 
As argilas para cerâmica vermelha podem apresentar fusão parcial (arredondamento das 
arestas) ou total; pode apresentar inchamento produzido por desprendimentos de gases 
que deforma totalmente o corpo de prova, sendo este o indício que a argila pode ser 
estudada para produção agregado leve. A fusão completa em 1450°C exclui o uso destas 
argilas em cerâmica branca ou na fabricação de refratários de boa qualidade. 
As argilas para cerâmica branca queimam com cores claras a 1250° C que é a 
temperatura usual de queima da cerâmica branca da melhor qualidade ou de maior 
responsabilidade. A 1450°C as cores são iguais ou então escurecem e também podem 
fundir. Neste ponto é possível fazer a distinção entre os três tipos de matéria -prima 
usada na cerâmica branca: os caulins, as argilas plásticas e os filitos cerâmicos. 
Escurecendo a esta temperatura significa que o caulim só pode ser usado em 
temperaturas abaixo de 1300°C, a exemplo do material sanitário que é queimado entre 
1250 e 1280°C. 
As argilas plásticas para cerâmica branca são argilas de resistência mecânica elevada no 
estado cru, sendo empregadas para dar às peças cerâmicas uma resistência à verde, após 
secagem à 110°C e durante a queima, que permita o manuseio e o empilhamento no 
forno, além da plasticidade quando isto é importante. A 1450°C tendem escurecer para 
as cores cinza ou marrom. Se forem ricas em fundentes, especialmente potássio, podem 
vitrificar totalmente a 1250°C e fundir a 1450°C; as de granulometria fina e pobres em 
fundentes podem vitrificar a 1250°C mas não fundem em 1450°C e neste caso podem 
ser utilizadas como material refratário. 
Os "filitos cerâmicos" (rochas metamórficas estratificadas ou laminadas constituída por 
uma mistura de caulinita, mica muscovita finamente dividida - a sericita - e quartzo ) 
apresentam cores claras com uma tonalidade amarelada ou esverdeada, devido a mica. 
Quando queimados a 1250°C adquirem tonalidade cinza esverdeado que os 
caracterizam além da vitrificação (devido ao potássio ) total ou quase total que os torna 
úteis como fundentes na cerâmica branca. Suas propriedades plásticas e não plásticas 
permitem compor até 50% de muitas massas cerâmicas. 
As argilas refratárias apresentam cores claras a 950 e 1250°C e cores escuras a 1450°C 
que neste ponto se diferenciam dos caulins para porcelanas que queima com cor branca 
e que também podem ser usados na fabricação de material refratário silico-aluminoso e 
aluminoso. 
Este ensaio serve apenas para orientar os ensaios posteriores mais completos e 
específicos.