Relatório 2 - Caracterização de Resíduos em Argilas

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 
SETOR DE CIENCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
AUGUSTO ARAUJO VUITIK 
KAROLINA MAIA 
THIELY KOVALISKI DA SILVA PAULA SANTOS 
 
 
 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUOS EM ARGILAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
MARÇO/2014
 
AUGUSTO ARAUJO VUITIK 
KAROLINA MAIA 
THIELY KOVALISKI DA SILVA PAULA SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO DE RESÍDUOS EM ARGILAS 
 
 
Relatório apresentado à disciplina de 
Ensaios e Caracterização de Materiais do 
Curso de Engenharia de Materiais, 3ª 
série, da Universidade Estadual de Ponta 
Grossa – UEPG. 
 
Prof. Cláudia Francine Machado Canova 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
MARÇO/2014 
 
SUMÁRIO 
 
1 OBJETIVOS ..................................................................................................... 3 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................ 3 
2.1 COMPOSIÇÃO DAS ARGILAS ........................................................................ 3 
2.2 ARGILOMINERAIS ........................................................................................... 4 
2.2.1 Caulinita ............................................................................................................ 4 
2.2.2 Montmorilonita .................................................................................................. 4 
2.2.3 Ilíta .................................................................................................................... 5 
2.3 RESÍDUOS E SUA ANÁLISE ........................................................................... 6 
3 MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................ 6 
3.1 MATERIAIS UTILIZADOS ................................................................................ 6 
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................................ 7 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 7 
4.1 CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS ................................................................... 7 
4.2 ANÁLISE QUANTITATIVA DO RESÍDUO ........................................................ 8 
4.3 ANÁLISE QUALITATIVA DO RESÍDUO ........................................................... 9 
5 CONCLUSÃO ................................................................................................. 10 
REFERÊNCIAS......................................................................................................... 11 
 
3 
 
 
1 OBJETIVOS 
 
Analisar a quantidade de resíduos presentes na argila SV, a partir de dados 
metalográficos. 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
Argilas são materiais terrosos naturais de baixa granulometria, que adquirem 
plasticidade quando misturados com uma quantidade limitada de água. São 
constituídas principalmente por partículas cristalinas pequenas – < 0,002mm – 
chamadas argilominerais. 
Também entram em sua composição a sílica, carbonatos e feldspato e uma 
quantidade variável de matéria orgânica. A cor das amostras é resultado da 
presença de óxidos de ferro, ou alumínio, resultantes da oxidação das rochas. [1] 
As argilas possuem muitos resíduos, como, por exemplo minerais e matéria 
orgânica, que estão presentes de acordo com o solo do qual é retirada, sendo 
necessário uma análise dos mesmos a partir de análises metalográficas. 
 
2.1 COMPOSIÇÃO DAS ARGILAS 
 
Os principais componentes das argilas, argilominerais e óxidos mais comuns, 
estão relacionados abaixo, junto com as suas composições mineralógicas. 
 
Argilominerais 
 Caulinita – Al4(Si4O10)(OH)8 
 Montmorilonita – Al4Si8O20(OH)4nH2O 
 Ilita – Kx(Al,Mg)4(Si,Al)8O20(OH)4.nH2O, x<1 
Óxidos 
 Hematita – Fe2O3 (cor vermelha) 
 Goethita – FeO(OH) (cor amarela) 
 Gibbsita – Al(OH)3 (cor branca) 
 
4 
 
 
2.2 ARGILOMINERAIS 
 
2.2.1 Caulinita 
O nome desse tipo de argila deriva do seu principal constituinte, a caulinita: 
Al4(Si4O10)(OH)8 
O tamanho de partícula da caulinita, da ordem de 1 milésimo de milímetro, é 
sensivelmente maior que o dos argilominerais das outras classes. 
Consequentemente, as argilas cauliníticas apresentam baixa plasticidade [2]. 
A granulometria mais elevada leva a uma porosidade maior na estrutura do 
material a seco. Essa porosidade, por outro lado, permite secagem rápida e fácil, 
porém limita a resistência à flexão a seco da argila, que pode variar de 10 a 30 
kgf/cm2. 
 
Figura 1. Micrografia com detalhe para os folhetos de caulinita. 
 
2.2.2 Montmorilonita 
A montmorilonita é um argilomineral formado em climas secos, a partir de 
rochas básicas (como feldspatos) ou por alteração de cinzas vulcânicas e rochas 
magmáticas ricas em Ca e Mg. 
A composição real dos minerais desse grupo difere da teórica devido a 
substituições e trocas de cátions (Si por Al; Al por Mg, Fe ou Li). Uma das principais 
características do argilomineral é o tamanho de partícula (inferior a 0,5 milésimo de 
milímetro) [3]. 
5 
 
 
As argilas que contém um volume significativo desse mineral são difíceis de 
secar, exibem forte retração de secagem, elevada plasticidade e elevada resistência 
mecânica a seco (> 80 kgf/cm2). 
 
Figura 2. Micrografia com detalhe para as partículas de montmorilonita. 
 
2.2.3 Ilíta 
A Ilíta é um argilomineral de ocorrência frequente nas argilas. Os cristais do 
mineral têm forma lamelar alongada e bordas irregulares, com tamanho de partícula 
que varia entre 0,1 e 2 milésimos de milímetro. 
As argilas ilíticas apresentam plasticidade média a elevada, quando 
comparada à argilas cauliníticas. Elas secam com relativa facilidade e apresentam 
resistência à flexão a seco que varia entre 40 e 60 kgf/cm2. 
 
 
Figura 3. Micrografia com detalhe para as partículas de Ilíta. 
 
 
6 
 
 
2.3 RESÍDUOS E SUA ANÁLISE 
 
A fração composta pelos minerais e pela matéria orgânica é denominada 
resíduo. A porcentagem de resíduo (%R) tem que ser baixa, uma vez que ele é 
geralmente prejudicial à argila, afetando a cor da cerâmica, a densidade, a 
sinterização, etc. 
Esses resíduos variam do tipo de solo que a argila é retirada e não são 
homogêneos no material. Assim, é necessário uma análise de vários lotes de argila 
para que se possa obter a composição residual do material. Essa análise pode ser 
feita desaglomerando a argila, separando os resíduos e analisando-os por um 
método metalográfico. Dessa forma, obtém-se uma imagem microscópica dos 
resíduos, podendo-se analisar e identificar os mesmos. 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 MATERIAIS UTILIZADOS 
 
 100g de argila SV 
 Água 
 Amônia ( 
 Peneira 325 mesh 
 Béquer plástico 500 ml 
 Balança analítica (0,0001g) 
 Proveta (200 ml) 
 Almofariz 
 Pistilo 
 Agitador 
 Pincel 
 Estufa 
 Microscópio ótico 
 
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3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
Na primeira etapa do ensaio a argila SV foi desaglomerada utilizando o 
almofariz e pistilo. Em seguida, pesou-se 100 g da argila em estudo utilizando a 
balança analítica. 
A argila foi colocada em um béquer de plástico e misturada com 400 ml de 
água e 5 ml de amônia – defloculante. O béquer foi então levado para o agitador, 
onde permaneceu durante 30 minutos. Logo após, a mistura foi passada pela 
peneira de 325 mesh com o auxílio de água corrente, para que os resíduos fossem 
separados. 
O resíduo retido na peneiraficou dentro da estufa a 110ºC durante 40 minutos 
para secagem. Transcorrido esse tempo, o resíduo seco teve sua massa aferida na 
balança analítica e foi encaminhado para análise no microscópio ótico. 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
4.1 CARACTERÍSTICAS PRIMÁRIAS 
 
A argila SV apresentou uma coloração inicial branco-amarelado, de textura 
leve e facilmente desaglomerada. Conforme os grãos diminuíam de tamanho, 
algumas partículas tinham facilidade em reter a alta umidade presente no ar. 
Após a primeira passagem pelo tamís, a amostra adquiriu um tom mais claro, 
ainda branco, porém mais próximo do cinza do que do amarelo. A fração da amostra 
que havia ficado retida foi novamente triturada; porém, com mais dificuldade do que 
no início. Isso denota que os resíduos presentes na amostra eram bastante duros. 
Após vigorosa agitação em água e nova passagem pelo tamís, os resíduos 
ficaram evidentes. A olho nu era possível observar pequenos cristais e grãos 
opacos, ambos de aspecto amarelado. A argila propriamente dita era de um tom 
acinzentado, sendo facilmente transportada pela água. 
 
8 
 
 
4.2 ANÁLISE QUANTITATIVA DO RESÍDUO 
 
Uma forma de averiguar a região de onde uma amostra de argila foi extraída, 
bem como as suas condições de transporte e refino é analisando a quantidade de 
resíduo presente. Essa informação é útil para determinar o processo de 
beneficiamento da argila. 
A massa inicial da amostra, sem a retirada do resíduo era de XXXXXg 
A massa do resíduo seco era de XXXXXg 
Com isso, é possível estimar a porcentagem de resíduo presente na amostra, 
utilizando a Equação 1 [4]: 
 ( 
 
 
 
Equação 1: Porcentagem de resíduo na amostra, onde representa o peso inicial da amostra, e o 
peso de resíduo removido. 
 
Dessa forma: 
 ( 
 
 
 ( 
 
O percentual de resíduo na amostra é de XXXXX. 
 
 
9 
 
 
4.3 ANÁLISE QUALITATIVA DO RESÍDUO 
 
Após a análise quantitativa, a amostra de resíduo foi encaminhada para o 
microscópio ótico, com o qual foram obtidas as seguintes imagens: 
 
Figura 4: Análise microscópica do resíduo com ampliação de 50X. 
 
 
Figura 5: Análise microscópica do resíduo em luz polarizada, com ampliação de 50X. 
10 
 
 
Com essa técnica, é possível identificar os resíduos relacionando suas cores, 
tamanhos e a rugosidade aparente. Por isso foi importante utilizar a luz polarizada e 
o fundo escuro; entretanto, pouco se pode afirmar sobre o resíduo apenas com essa 
observação. 
 As partículas podem ser compostas por quartzo (sílica ), um dos 
principais componentes da areia, e sua forma sugere um transporte fluvial. Já os 
grãos opacos possuem uma coloração mais esbranquiçada, podendo indicar a 
presença de calcita ( ) muito comum em depósitos de cavernas. Esse último, 
além da coloração branca, pode ser azul, esverdeado, vermelho, cinza ou 
amarelado – como é observado nos resíduos [5]. 
A coloração esbranquiçada da argila SV, bem como a facilidade em 
desaglomerá-la indicam que pode conter caulinita na sua composição, um 
argilomineral branco de baixa resistência mecânica. 
A amostra de argila SV pode ter sido retirada de regiões onde outrora houve 
grandes depósitos de água, como lagos assoreados ou até mesmo fundos de mar. 
Nessas regiões é comum encontrar rochas ricas em . 
Caso a argila fosse proveniente do leito de um rio, os resíduos seriam mais 
refinados, com aspecto liso e arredondado. A forma grosseira dos resíduos 
encontrados sugere que eles foram apenas transportados pela água até 
determinado local, mas não sofreram ação constante desse agente [1]. 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Analisando os resíduos removidos da amostra de argila SV, presume-se que 
sua composição inclui sílica e caulinita, devido à semelhança encontrada com esses 
minerais. A argila SV pode ter sido retirada de regiões ricas nesses minerais, ou 
seja, antigos depósitos de água. Além disso, a argila deve pertencer ao grupo dos 
caulins, por sua coloração esbranquiçada e baixa resistência mecânica. 
Entretanto, seria preciso repetir esses testes com várias amostras da SV, 
para então detectar um padrão nos resíduos e determinar sua composição e 
provável localização. O ensaio realizado possui um caráter quantitativo; para 
determinar a composição de forma confiável poderiam ser utilizadas técnicas de 
espectroscopia ou de difração por raios X. 
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REFERÊNCIAS 
 
1. AMORIM, R. S. S.; AZEVEDO, E. C.; SARACAMUZZA, J. F. Minerais. 
Universidade Federal do Mato Grosso. Cuiabá, p. 13. 2004. 
2. CUCHIERATO, G. et al. As Matérias-Primas Plásticas para a Cerâmica 
Tradicional: Argilas e Caulins. Cerâmica Industrial, v. 9, n. 2, p. 33-46, 
Março/Abril 2004. ISSN 1413. 
3. COELHO, A. C. V.; SANTOS, P. D. S. Argilas Especiais: O que são, 
caracterização e propriedades. Química Nova, v. 30, n. 1, p. 146-152, Agosto 
2007. 
4. SANTOS, P. D. S. D. Ciência e Tecnologia de Argilas. Rio de Janeiro: Blucher, 
v. 1, 1989. 
5. HURLBUT; DANA, J. D. Manual de Mineralogia. Rio de Janeiro: Livros Técnicos 
e Científicos Editora S.A., v. I, 1974.