Argilas como Matérias-Primas Cerâmicas

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23. ARGILAS COMO MATÉRIAS-PRIMAS CERÂMICAS
Fonte 1: PÉRSIO DE SOUZA SANTOS, Tecnologia das Argilas, Vol.2 – Aplicações – Cap. 16 (p. 374-392) – ARGILAS COMO MATÉRIAS-PRIMAS CERÂMICAS – Editora Edgard Blucher Ltda./Editora da Universidade de São Paulo, 1975.
INTRODUÇÃO
	Há cerca de duzentos anos, Josiah Wedgwood comunicou à Royal Society da Inglaterra os primeiros resultados de seus trabalhos sistemáticos de pesquisa sobre cerâmica*, os quais compreenderam perto de 7000 experiências de queima de sistemas cerâmicos e serviram de base à grande indústria cerâmica inglêsa atual. Como apontou J.W. Mellor em 1915, no apêndice da biografia desse grande cientista e industrial, é admirável o pioneirismo das idéias de Wedgwood quando nos lembramos de que, em seu tempo, não havia a teoria atômica de Dalton e a química estava dominada pelo conceito flogístico. Dos trabalhos de Westgwood, resultou a louça de mesa inglesa, hoje famosa internacionalmente, especialmente no estabelecimento da fórmula ou composição da massa da “porcelana de ossos” (English bonechina), que utilizava ossos animais calcinados para a fabricação de um dos materiais cerâmicos mais resistentes. A louça de mesa inglesa atual é constituída por uma massa em cuja composição entram caulim (china-clay), argila plástica que queima com cor branca (ball-clay), sílica (calcined flint) e pedra de Cornwall (Cornish stone), esta última sendo uma rocha feldspática (pegmatito) contendo um certo teor de fluorita (fluorspar), que age como fluxo ou fundente. Essa massa cerâmica contém de 50% a 60% de caulim e argila, de 10% a 30% de sílica e o restante de pedra de Cornwall. Após a queima a cerca de 1250oC, a massa cerâmica se transforma em um material microporoso (isto é, contendo poros de dimensões microscópicas) denominado “corpo cerâmico”, constituído por fases cristalinas ligadas por meio de uma fase vítrea de estrutura mais complexa ou complicada: o tamanho dos grãos e o diâmetro dos poros são da ordem de 1 m a 0,1 m ou menos. A esse conjunto ordenado de componentes dá-se o nome de textura ou microestrutura do corpo cerâmico.
*A palavra “cerâmica”é derivada da palavra grega kerameikos, que significa “feito de terra” ou “terroso”.
	A “porcelana de ossos” contém 50% de ossos animais calcinados, de 25 a 30% de caulim e argila, e o restante é pedra de Cornwall. A porcelana continental européia usa feldspato potássico em lugar da pedra de Cornwall. A porcelana técnica, utilizada para isoladores na distribuição de eletricidade e em material de porcelana para laboratórios, é baseada numa massa constituída por caulim, argila, quartzo e feldspato potássico. Esse grupo de materiais cerâmicos recebe o nome genérico de “cerâmica branca”, devido às cores de tonalidades claras (branca, cinza-clara, rosa-clara, amarelo-clara, creme-clara) das massas cerâmicas utilizadas, mesmo quando são cobertas por esmaltes coloridos (vidros opacos ou transparentes, com pigmentos coloridos) para dar uma impermeabilização superficial à microporosidade dessas massas; algumas massas de cerâmica branca podem ser fabricadas com total vitrificação, isto é, sem porosidade aparente (Munier, 1957; Jackson, 1969; Shaw, 1968, 1971; Waye, 1967; Vargin, 1967).
	Um outro ramo de cerâmica, tão antigo ou mais do que a cerâmica branca, é o da utilização de argilas na fabricação de materiais para construção civil, tais como tijolos, telhas, ladrilhos de piso, manilhas, elementos vazados, cerâmica utilitária e outros de menor importância ou de materiais mais modernos, como agregados leves de argila expandida piroplásticamente. Este tipo de indústria, também chamada no Brasil de “cerâmica vermelha”, é uma das indústrias mais amplamente difundidas e é um dos poucos campos da cerâmica em que uma única matéria –prima – argila – é moldada na forma final de utilização e queimada, sem a adição de outro mineral ou minério (Bodin, 1956; Clews, 1968).
	As propriedades refratárias de certas argilas, isto é, sua capacidade de suportar, sem amolecer, de formar fragmentos ou fundir, a exposição contínua à temperaturas elevadas e a condições corrosivas, têm sido exploradas desde os mais antigos tempos em fogões, fornalhas e fornos especialmente pelo ceramista e pelo metalurgista. Tijolos refratários feitos com argilas (refratários sílico-aluminosos) dependem, em suas características para uso corrente, da sua composição química (teores de SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O e K2O), geralmente especificado pelo teor de Al2O3 que está entre 30% e 40% e dos outros componentes; são geralmente utilizados em temperaturas não muito acima de 1400oC, geralmente entre 1100oC e 1450oC. O tijolo refratário de sílica quase pura teve seu aparecimento nos primeiros dias da indústria siderúrgica e hoje está cedendo seu lugar para os refratários básicos compostos, fabricados a partir de minério de cromo (cromita que é um tipo de espinélio R2O3RÓ) e magnesita calcinada até ficar inerte (dead burned magnesite), que é uma forma cristalina de MgO (periclásio). Os refratários à base de sílica, em seus vários tipos, são usados em fornos de coqueificação, inclusive para fabricação de gás a partir de derivados de petróleo, em metalurgia de metais não-ferrosos e em fornos para fabricação de vidro (glass tanks). Outros materiais refratários são fabricados a partir de matérias-primas naturais ou sintéticas, tais como refratários de carbono (grafita), de zirconita (zircão), de mulita, de forsterita, de coríndon, de zircônia e outros. A produção de materiais refratários constitui o terceiro ramo da cerâmica, que é considerado a espinha dorsal da indústria de um país (Budnikov, 1964); Jourdain, 1968).
	Hoje, a engenharia está continuamente reclamando novos materiais para suportar condições extremas – foguetes, satélites e outros – e é ao ceramista, juntamente com o metalurgista e o químico, que cabe satisfazer a essa demanda. Assim, materiais novos, como vidros condutores de eletricidade ou vidros cristalizados (glass-ceramics), foram desenvolvido como resultados de pesquisas tecnológicas visando solucionar questões específicas (Dale, 1964; Friedberg, 1965; Déri, 1966).
	Assim, cerâmica é hoje um campo especial da ciência dos materiais (materials science); a cerâmica pode ser definida de várias maneiras, conforme a atitude de quem a define. Assim, no catálogo de cursos de cerâmica de uma universidade norte-americana é dito que o ceramista trabalho com todo o mineral não-metálico insolúvel encontrado na crosta terrestre e com todos os compostos inorgânicos insolúveis e não-metálicos que o homem já sintetizou; assim, cerâmica seria um ramo da Química Inorgânica, que trata dos compostos formados em temperatura elevada. Por outro lado (Bradstreet, 1958), cerâmica é definida como sendo o ramo da indústria em que “minerais de composição inconstante e pureza duvidosa são expostos a temperaturas mal definidas, durant e períodos de tempo que fazem reações desconhecidas ocorrerem de forma incompleta, formando produtos heterogêneos e não-estequiométricos, conhecidos com o nome de materiais cerâmicos”.
	Entre esses dois extremos, situam-se as definições dadas pela American Ceramic Societey e American Society for Engineering Education (1963):
a) Cerâmicas (no plural) ou materiais cerâmicos compreendem todos os materiais de emprego em engenharia (engineering materials) ou produtos químicos inorgânicos, excetuados os metais e suas ligas, que ficam utilizáveis geralmente pelo tratamento em temperaturas elevadas.
b) A palavra cerâmica pode ser usada como substantivo singular, mas é usada mais frequentemente como um adjetivo significando “inorgânico e não-metálico”. A diferença mais importante entre materiais cerâmicos e metais reside na natureza das ligações químicas existentes nessas substâncias. As diferenças na natureza dessas ligações químicas existentes nesses dois grupos de substâncias são responsáveis pelas propriedades características e o comportamento operacional dos materiais cerâmicos em comparação com os metais. Geralmente materiaisconjugados (composites), tais como metais + materiais cerâmicos (cermetos) ou materiais orgânicos + materiais cerâmicos (abrasivos) são geralmente classificados como materiais cerâmicos.
c) Engenharia cerâmica é o ramo da Engenharia* que trata principalmente da criação, desenvolvimento, produção, ensaio, avaliação, aplicação e conhecimento dos materiais ou produtos cerâmicos. Portanto, a engenharia cerâmica trata especificamente da: 
a) natureza e comportamento das matérias-primas cerâmicas; 
b) estrutura e composição dos materiais cerâmicos; 
c) natureza e comportamento dos materiais cerâmicos processados; 
d) utilização prática dos materiais cerâmicos processados”.
* O Recognition Committee for Engineers Council for Professional Development dos EUA define Engenharia da seguinte maneira: “Engenharia é a profissão em que o conhecimento das ciências matemáticas e naturais, obtido através do estudo, experiência e prática, é aplicado com bom sendo (judgement) para utilizar economicamente os materiais naturais e as forças da natureza em benefício da humanidade”.
Tecnologia Cerâmica
	Utilizando o conceito de tecnologia desenvolvido em seus trabalhos sob tecnologia de argilas do professor Ralph E. Grim (1955), Tecnologia Cerâmica pode ser definida como a aplicação dos conhecimentos fundamentais sobre a estrutura e as propriedades físico-químicas dos materiais cerâmicos às indústrias, artes e profissões, que fabricam, processam e utilizam os materiais cerâmicos. É comum nos EUA a divisão da Tecnologia Cerâmica em dois ramos: Engenharia Cerâmica (Ceramic Engineering) e Ciência da Cerâmica (Ceramic Science); a primeira cuidando principalmente dos aspectos pragmáticos de processamento dos materiais cerâmicos e, a segunda, dos aspectos científicos fundamentais, estrutura e de desenvolvimento de novos materiais cerâmicos e melhor conhecimento dos já existentes.
	A Tecnologia Cerâmica está naturalmente relacionada com praticamente todos os campos de Engenharia, sendo as áreas de interesse comum geralmente as de estudo das características fenomenológicas dos materiais cerâmicos em questão e as de aplicação prática dos materiais cerâmicos conhecidos ou recentemente desenvolvidos. Os engenheiros civis e os arquitetos utilizam largamente materiais de construção cerâmicos, tais como cimento Portland, cimentos especiais, agregados leves sintéticos, cales, gessos, materiais de cerâmica vermelha ou produtos cerâmicos estruturais (tijolos, telhas, ladrilhos, manilhas), vidros, metais esmaltados e abrasivos. Existe uma ligação estreita com engenharia eletrônica por meio de um interesse comum em certas propriedades de materiais cerâmicos, tais como semicondutividade, piezeletricidade, termieletricidade e características magnéticas e ópticas. Os engenheiros aeronáuticos e aeroespaciais trabalham com temperaturas extremamente elevadas e com valores elevados da relação “resistência mecânica/massa” que somente são possíveis com materiais cerâmicos especiais. A necessidade de compreender as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos é um campo de interesse comum com a engenharia mecânica. Os engenheiros químicos têm necessidade dos materiais cerâmicos como materiais de construção devido à inerente resistência à corrosão química. Materiais cerâmicos são utilizados pelo engenheiro nuclear como combustível e como componentes estruturais, moderadores, controladores e de blindagem de reatores nucleares (Norton, 1973; Van Vlack, 1973).
	Os tecnologistas cerâmicos e os especialistas em ciência dos materiais (materials science) têm um campo em comum no estudo do comportamento dos materiais cerâmicos. Contudo, o tecnologista cerâmico possui uma compreensão mais profunda das propriedades e da utilização e da utilização dos materiais cerâmicos e dos aspectos da engenharia de processamento das matérias-primas em produtos cerâmicos possuindo composição química e estrutura controladas. A engenharia cerâmica assemelha-se à engenharia metalúrgica e à engenharia de altos polímeros uma vez que os três ramos de Engenharia estudam o processamento e o comportamento de materiais de construção. Contudo, a semelhança diminui frente a um exame mais detalhado, não somente devido à diferença em processamento, mas, principalmente, porque as propriedades e o comportamento de altos polímeros e dos metais diferem essencialmente do comportamento dos materiais cerâmicos. Para a formação do tecnologista cerâmico, em nível de pós-graduação, são necessários conhecimentos nos seguintes ramos de ciência e de Engenharia: 
a) natureza e propriedades de materiais em geral; 
b) mecânica
c) termodinâmica;
d) processos de transferência e de cinética;
e) eletricidade;
f) mecânica dos fluidos e reologia; 
g) propriedades coloidais e de superfícies;
h) análise de sistemas: projetos de materiais e de processamento para produção de materiais cerâmicos; teoria do controle e teoria da otimização de sistemas (Van Vlack, 1971).
	Os materiais cerâmicos são fabricados a partir de matérias primas que incluem: matérias-primas naturais; matérias primas beneficiadas; e matérias-primas sintéticas de características controladas. Os materiais cerâmicos são fabricados a partir de matérias-primas que incluem: matérias-primas naturais; matérias-primas beneficiadas; e matérias-primas sintéticas de características controladas. Por meio de um processamento adequado, as propriedades dessas matérias-primas são alteradas em composição, em estrutura cristalina e no arranjo das diversas fases componentes (textura ou microestrutura e na forma externa) (Williamson, 1972); geralmente, pelo menos uma das etapas do processamento, os materiais são submetidos a temperaturas elevadas para que as propriedades úteis desejadas sejam desenvolvidas. Os materiais cerâmicos processados ou produtos cerâmicos são constituídos quer por uma fase vítrea, quer por uma fase cristalina que se apresenta como cristais únicos ou como aglomerados de cristais de diversas formas e dimensões, quer por um sistema composto constituído por vidros e cristais, podendo também conter metais (cermetos) ou altos polímeros (abrasivos) substituindo total ou parcialmente a fase vítrea; excepcionalmente, podem conter uma fase amorfa ou não-cristalina, diferente da fase vítrea. Assim, a interpretação das propriedades químicas e físicas dos materiais cerâmicos deve ser feita em termos: 
a) da identidade das fases constituintes; 
b) do arranjo das fases componentes (microestrutura); 
c) do grau de perfeição das fases componentes em relação com defeitos estruturais, pureza e estequiometria.
Portanto, as seguintes propriedades devem poder ser estudadas para uma compreensão da estrutura e comportamento dos materiais cerâmicos:
a) propriedades elétricas;
b) propriedades magnéticas;
c) propriedades óticas; 
d) propriedades mecânicas, quer do ponto de vista macroscópico, quer do ponto de vista atomístico;
e) propriedades térmicas;
f) comportamento sob radiações de alta energia;
g) propriedades termodinâmicas;
h) cinética de reações;
i) propriedades de superfície e interface.
Assim, a complexidade das matérias-primas cerâmicas e dos materiais cerâmicos processados exige que o tecnologista cerâmico esteja familiarizado com técnicas e equipamentos modernos, tais como difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão e de varredura, microscopia ótica, especialmente as técnicas usando luz refletida, medições de tensão/deformação, com equipamento de ensaios mecânicos de precisão, em temperaturas elevadas, e medidas de propriedades elétricas e magnéticas dentro de um intervalo grande de temperaturas (Worral, 1968, 1969).
	A produção de materiais cerâmicos compreende uma sequência de etapas de manufatura para o processamento de sólidos e líquidos, sendo que, pelo menos, uma das etapas consiste em fazer que ocorram reações em temperaturas elevadas para que os produtos cerâmicos adquiram as propriedades úteis desejadas. As principais etapas no processamento de materiais cerâmicos podem ser grupadas daseguinte forma: (I) preparação das matérias-primas; (II) conformação (formação ou moldagem) e fabricação; (III) processamento térmico; (IV) acabamento. O processamento térmico caracteriza e é de fundamental importância para a produção dos materiais cerâmicos; contudo, processamentos mecânicos, elétricos, magnéticos e químicos são complementares e muito importantes. O conhecimento dos processos e do comportamento das matérias primas-primas durante os mesmos é vital para o desenvolvimento de novos processos e de novos materiais cerâmicos.
	Definições de alguns termos empregados nas várias etapas dos processos de fabricação darão uma indicação das operações unitárias que neles estão envolvidas:
I. Preparação das matérias-primas: 
a) Cominuição – redução da granulometria ou dimensões das partículas das matérias-primas por meios mecânicos ou outros.
b) Fracionamento granulométrico (sizing) – separação dos materiais fragmentados em frações de dimensões especificadas por elutriação, sedimentação ou peneiramento. A determinação da distribuição granulométrica ou análise granulométrica do material é um acessório óbvio a estas operações.
c) Mistura ou dispersão – dispersão de sólidos em líquidos e gases, é a mistura de líquidos e partículas sólidas de modo a levar ao melhor e mais íntimo contato entre as partículas componentes do sistema.
II. Conformação (moldagem) e fabricação:
É a densificação, compactação e moldagem das matérias-primas fragmentadas, massas plásticas, suspensões sólido-líquido e a solidificação de líquidos em peças de forma e dimensões desejadas (Pincus, 1964, 1965).
III. Processamento térmico:
Nesta etapa são obtidas as transformações desejadas, em estrutura e composição, pela aplicação da energia térmica. O processamento térmico pode ocorrer em diferentes pontos da manufatura desde o pré-tratamento das matérias-primas até um último tratamento térmico da peça cerâmica. O processamento térmico pode ser subdividido em um certo número de categorias, tais como secagem, queima (cozedura), recozimento e fusão (Ford, 1964; Norris, 1964).
IV. Acabamento:
É o tratamento final de uma peça cerâmica para torná-la utilizável em uma findalidade específica. Esse tratamento pode incluir cobertura, moagem, polimento e galvanoplastia. O fluxograma do processamento geral a frio de materiais cerâmicos está esquematizado na Figura 16.1.
Figura 16.1 – Processo de fabricação de materiais cerâmicos por moldagem a frio (Lacs, 1963).
	Existem outros tipos de conformação:
a) por moldagem a quente;
b) por moldagem a partir da massa fundida;
c) por moldagem a partir de vapores, de materiais expandidos, de fibras, por impregação com 
 utilização de energias muito elevadas.;
d) por sinterização; 
e) por deposição eletroforética (Pincus, 1964,1965).
CERÂMICA COMO UM SETOR DA TECNOLOGIA DOS PÓS.
	Em primeiro lugar, vamos estabelecer um conjunto coerente de definições de termos relativos aos estados de subdivisão de matéria, conjunto esse baseado na terminologia da ASTM, E20-51T.
Partícula
	O Termo “partícula”é geralmente utilizado para indicar uma unidade de subdivisão da matéria ou, em outras palavras, o termo “partícula” é a unidade usual de trabalho para descrever matéria subdividida. Examinando partículas diferentes (pós, cristais, átomos, elétrons, nêutrons, prótons, fótons), observa-se uma enorme variação nas dimensões das várias partículas consideradas. Assim, o termo “partícula”não é caracterizado pelas dimensões geométricas das unidades em que a matéria foi subdividida, sendo preferível ser definido em função das forças coesivas que formam a unidade individual.
	Define-se “partícula de uma substância”como aquele grau de subdivisão da substância cuja forma externa é resultante do processo de cominuição utilizado e das forças coesivas intramoleculares presentes. Assim, uma partícula pode ser um cristal único ou uma gotícula de um líquido ou um fragmento de material amorfo ou não-cristalino, de quaisquer dimensões.
Agregado
	Um agregado é uma partícula ou um conjunto de partículas ligadas entre si por forças coesivas muito fortes, de origem atômica, intramolecular ou intermolecular. O agregado é estável frente ao manuseio normal e a técnicas de dispersão normal, como dispersão em altas velocidades ou por ultra-sons. As dimensões de um agregado sólido são controladas pelo crescimento de cristais, fusão ou por coalescência de partículas menores. As dimensões de um agregado são normalmente diminuídas pela moagem e aumentadas pela fusão. Exemplos de agregados naturais temos os “livros” macroscópicos de mica moscovita ou microscópicos de caulinita; a moagem reduz a espessura dos “livros” por cliavagem paralela aos planos basais desses minerais. Agregados sólidos podem ter suas dimensões aumentadas, quer pela fusão parcial quer pela dissolução parcial seguida da evaporação do solvente nas superfícies livres; o processo leva à formaçào de um reticulado de ligações ou pontes entre as partículas constituintes por meio de uma fase líquida (material fundido ou solução) superficial: o processo de aumento de dimensões do agregado sólido recebe o nome de sinterização.
	As dimensões de um agregado fluido podem ser diminuídas por emulsificação ou aumentadas por coagulação; as forças coesivas responsáveis pela formação de agregados em fluidos são geralmente mais fracas do que as existentes em agregados cristalinos; contudo essas forças são próximas, em intensidade, às responsáveis pela coesão de agregados amorfos.
Aglomerado
	Um aglomerado é constituído por duas ou mais partículas (ou agregados) mantidas juntas por forças coesivas fracas; frequentemente, essas forças são devidas às forças eletrostáticas superficiais geradas durante operações de manuseio ou de processamento. Nessas condições, diminuindo o diâmetro das partículas , aumenta a densidade de carga elétrica superficial e portanto a força interparticular , aumentando assim a aglomeração das partículas ou dos agregados. Em partículas muito subdivididas (de 0,1 m ou menos de diâmetro), as forças coesivas entre partículas se aproximam das forças de coesão existente entre agregados amorfos.
	Os aglomerados podem ser destruídos por métodos de dispersão, tais como fluidização e defloculação (peptização). É muito importante compreender que, enquanto um agregado pode funcionar como uma unidade individual ou partícula, um aglomerado não pode funcionar como unidade individual pois forças externas fracas, tais como as existentes em fluidos em movimento em baixas velocidades, podem subdividi-los em unidades menores. Assim, os métodos de dispersão de aglomerados são fundamentais para a maioria de técnicas de análise granulométrica de materiais particulados sólidos.
Partícula mínima
	Define-se “partícula mínima”(ultimate particle) de uma substância sólida o menor grau de sua subdivisão que retém todas as suas propriedades físicas e químicas, podendo funcionar como unidade cinética independente; por exemplo, para uma substância cristalina, a partícula mínima é um conjunto de células unitárias, contendo tantas células unitárias quantas forem necessárias para satisfazer à definição; portanto, a partícula mínima de uma substância cristalina varia em dimensões conforme a substância em questão.
	Assim, o agregado é normalmente um grupo de partículas mínima ligadas entre si por forças coesivas muito fortes, enquanto que, comparativamente, um aglomerado é constituído por duas ou mais partículas ou agregados entre si por forças fracas.
Dimensão de uma partícula
	A dimensão de uma partícula é a que mais bem descreve o grau de cominuição ou subdivisão da mesma. Em uma partícula esférica, o tamanho da mesma é caracterizado pelo diâmetro da esfera e, portanto, a dimensão da partícula é o diâmetro da esfera. O diâmetro d, de uma partícula, cuja forma se afasta dela com simetria esférica, pode ser definido como sendo qualquer distância ligando dois pontos da superfície externa da partícula que passa pelo seu centro de gravidade. Assim, para uma partículade forma irregular, existe um número muito grande (às vezes infinito) de diâmetros di , diferentes entre si; a variação desses diâmetros é contínua entre um valor máximo ds e um valor mínimo dm . Nessas condições, o “diâmetro médio” de uma dada partícula depende do método para a obtenção dessa média: aritmética, geométrica, harmônica ou outra qualquer; naturalmente, o valor de qualquer dos diâmetros di ou diâmetros médios está compreendido no intervalo de valores definido por dm e ds . Um exemplo é o “diâmetro médio”calculado a partir da área específica a partir da equação d = 6/{ AE}, onde é a massa específica e AE é a área específica.
Forma das partículas
	No caso de partículas sólidas, a forma das partículas pode ser regular ou irregular. A forma de partícula regular (isométrica) é a cúbica ou a esférica, geralmente encontrada em materiais sintéticos pulverulentos como, por exemplo, em fumaças de MgO obtidas pela combustão de magnésio metálico que são cubos ou de sílica formados pela combustão de tetracloreto de silício que são esferas.
	As partículas irregulares, que possuem um certo grau de simetria, podem ser caracterizadas pelo quociente do diâmetro máximo pelo diâmetro ou espessura mínima da partícula. Quando esse quociente é inferior a 4, as várias médias diferem entre si de não mais de 5%. Quando esse quociente é superior a 4 (partículas anisométricas igual a placas e tubos), critérios especiais devem ser utilizados para caracterizar a forma e a dimensão das partículas conforme o método utilizado para a medição dessas grandezas.
	É prática comum admitir formas para as partículas que sejam suscetíveis de um tratamento matemático. Em sedimentação em fluidos, admite-se que discos sejam elipsóides formados pela rotação de uma elipse em torno do eixo menor (elipsóide prolato) ou em torno do eixo maior (elipsóide oblato) e, nessas condições, as medidas feitas permitem calcular o quociente entre o eixo maior e o eixo menor do elipsóide de revolução. Partículas que possuem uma ou duas dimensões muito maiores (acima de quatro vezes) que as outras são chamadas “partículas anisométricas”(não confundir com anistrópicas): é o caso de placas, lâminas, discos, agulhas, ripas, fibras, tubos e fibrilas. A forma das partículas pode ser determinada diretamente por microscopia ótica ou eletrônica.
	No caso de determinação de dimensões de partículas anisométricas por meio de sedimentação em líquidos (é o caso de argilominerais na pipeta de Andreasen) é prática usual dar o “diâmetro equivalente” da partícula anisométrica (geralmente partículas lamelares ou tubulares no caso de argilominerais); define-se diâmetro equivalente como sendo o diâmetro de uma esfera que sedimenta com a mesma velocidade da partícula lamelar ou tubular. Esse diâmetro equivalente não pode ser usado diretamente para determinar a forma da partícula anisométrica.
Partículas e dimensões coloidais
	Consideremos um cubo, de massa específica 1 g/cm3, medindo 1 cm de lado; esse cubo para 1 g e a área externa dos seis lados do cubo é 6 x 1 cm2 = 6 cm2. Define-se como área específica”de um sólido a área total da superfície externa das partículas que constituem o sólido referidas à unidade de massa: geralmente, a área específica é expressa em cm2/g. A tabela abaixo apresenta o desenvolvimento de área específica pela subdivisão de 1 cm3 de sólido de densidade 1 g/cm3.
Tabela – Desenvolvimento de área específica pela subdivisão de 1 cm3 de sólido de 
 densidade 1 g/cm3.
No. de cubos
Comprimento do lado
Área específica (cm2/g)
1
1 cm
6
103
1,0 mm
60
106
0,1 mm
600
109
0,01 mm
6000
1012
1,0 m
60000
1015 Faixa de {
0,1 m
600000
1018 dimensões {
0,01 m
6000000
1021 coloidais {
1,0 mm = nm
60000000
	A faixa de dimensões entre 0,1 m e 0,001m ou 1 mm = 1 nm é chamada faixa de “dimensões coloidais” e uma partícula tendo pelo menos uma dimensão nessa faixa é chamada “particula coloidal” ou “partícula ultrafina”; uma dispersão contendo partículas coloidais é chamada dispersão coloidal. Cumpre notar que a menor abertura (USS Nr.325) de peneira padronizada é 44 m. Às partículas coloidais está diretamente associada uma elevada área específica, superior a 60 m2/g para partículas cúbicas de lado inferior a 0,1 m. Conhecidas a área específica, a forma das partículas e a massa específica, o diâmetro da partícula pode ser calculado pela equação: d = 6/[ AE].
	Mesmo que a partícula seja anisométrica e com uma dimensão coloidal e outras dimensões acima da faixa coloidal, a partícula é considerada coloidal devido ao elevado valor da área específica. A Figura 16.2 mostra que esferas de diâmetro d, discos de diâmetro d e espessura d/10, e cilindros de comprimento d e diâmetro d/10, possuem diferentes áreas específicas, sendo a área específica da esfera a menor e a do cilindro a maior. Para a área de 60 m2/g (com massa específica 1 g/cm3), vê-se que os diâmetros do disco ou o comprimento do cilindro se acham acima da faixa coloidal, mas a outra dimensão é coloidal, o que justifica a asserção feita acima. Um sólido finamente dividido é considerado ser “ativo”ou ser um “solido ativo” quando possui área específica superior a 60 m2/g; por exemplo, as aluminas ativas ou ativadas usadas para secar ou desidratar gases possuem áreas específicas de 100 a 300 m2/g; esse aumento de área específica é obtido por desidratação ou desidroxilação em temperaturas elevadas. A tabela abaixo mostra o aumento de área específica de hidróxidos de alumínio por calcinação por duas horas em diversas temperaturas.
Tabela – Aumento de área específica de hidróxidos de alumínio por calcinação durante duas 
 horas em diversas temperturas.
Hidróxido
Original
A 400oC
A 600oC
A 800oC
A 1000oC
A 1100oC
Balerita
28 m2/g
431 m2/g
174 m2/g
108 m2/g
33 m2/g
33 m2/g
Boemita
196 m2/g
211 m2/g
181 m2/g
138 m2/g
84 m2/g
37 m2/g
Figura 16.2 – Gráfico mostrando a variação da área específica de esferas de diâmetro d, de discos de diâmetro d e com espessura d/10 e cilindros de comprimento d e com diâmetro d/10.
	A Tabela 16.1 apresenta dados da área específica de algumas argilas e caulins brasileiros determinada pelo método de Brunauer, Emmet e Teller (BET, 1938): pode ser visto que os valores são inferiores a 60 m2/g; são apresentados também os diâmetros médios calculados a partir da área específica (Souza Santos e Cruz, 1971; Ferreira e colaboradores, 1972). 
	Assim, um sólido ativo é aquele que possui um valor elevado da área específica e ativação é o aumento da área específica de um sólido pela subdivisão em partículas de dimensões coloidais ou ultrafinas; a criação dessa superfície específica consome energia que fica armazenada na forma de uma energia livre superficial que confere uma “atividade” ou “reatividade” à superfície do sólido particulado que determina as propriedades cinéticas das reações sólido-sólido e sólido-fluido. No caso de pós utrafinos de alumina, Coble (1958) mostrou que a “atividade”da mesma é totalmente atribuível à área específica e não a uma hipotética “ativação química”da superfície (não confundir com os centros ativos dos catalisadores). Isso também é válido para os argilominerais.
Tabela 16.1 – Áreas específicas de algumas argilas e caulins brasileiros e estrangeiros (Souza 
 Santos e Cruz, 1971; Ferreira e colaboradores, 1972).
Amostra
Área específica em m2/g
Diâmetro médio equivalente em microns
1) Suzano
31,2
0,072
2) Klabin
29,6
0,078
3) Itaim Paulista
29,3
0,079
4) PB-2
27,9
0,083
5) Piauí
26,6
0,087
6) Ribeirão Pires (marrom)
26,5
0,088
7) Cotia-Ibiúna, km 68
25,1
0,092
8) Vargem Grande
24,1
0,095
9) Inglesa
19,0
0,121
10) Belo Horizonte
18,0
0,128
11) Ribeirão Pires (cinza)
17,8
0,129
12) Santana do Parnaíba
12,9
0,180
13) São Simão
11,5
0,200
14) Ana Steve
15,6
0,147
15) Lavras
17,7
0,130
16) Cotia, km 93
8,1
0,284
17) BR-2
8,7
0,255
18) Piqueri - 2038
6,4
0,360
19)RN-1 – Pau dos Ferros, Equador (RN)
3,34
0,68
20) RN-2 – Alto do Mamões, Equador (RN)
3,65
0,62
21) RN-3 – Sítio Jacu, Equador (RN)
6,68
0,34
22) A-1 – Serra do Pedro, Junco (PB)
10,4
0,22
23) A-2 – Serra do Pedro, Junco (PB)
5,60
0,41
24) A-3 – Serra do Galo Branco, Jacu (PB)
6,92
0,33
25) PB-11 – Hotel Tambaú, João Pessoa (PB)
19,8
0,11
26) PB-12 – Alto do Chorão, Junco (PB)
5,24
0,43
27) PB-13 – Serrinha, Juazeirinho (PB)
11,8
0,19
28) PB-14 – Minas dos Gatos, Junco (PB)
4,28
0,53
29) PB-15 – Fazenda Camelo, Junco (PB)
4,63
0,49
Caulim da Geórgia, EUA
17,3
Caulim de Anna, Illinois, EUA
32,3
Bentonita I, Clay Spur, Wyoming,EUA
(30 1)
Bentonita II, Wyoming, EUA
(30 3)
Bentonita II, Na Wyoming, EUA
(56 1)
Ilita, Fithian, Illinois, EUA
(56 1)
Caulinita, Bath, Carolina do Sul, EUA
(16 1)
Caulinita abaixo de 0,3
15,5
Ilita abaixo de 0,3
97,1
Amostra
Área específica em m2/g
Diâmetro médio equivalente em microns
Montmorilonita
15,5
Haloisita
43,2
Paligorsquita
140
Ilita
113
Caulinita
22
Montmorilonita
82
Nontronita
72
Sapiolita
392
Caulim da Geórgia I
20,7
Caulim da Geórgia II
22,5
Caulim da Geórgia III
30,1
Caulim da Geórgia IV
18,5
Caulim da Geórgia V
17,1
Caulim da Geórgia VI
6,7
Caulim da Geórgia VII
14,1
Caulinita
18,8
Haloisita
16,2
Paligorsquita
130,6
	Segundo Brunauer (p. 355), sinterização é a redução da área específica de uma material subdividido, sendo, pois, o processo oposto ao de ativação. A redução em área específica das aluminas após a ativação pelo aquecimento em temperaturas mais elevadas é sinterização; a força ou a energia que comanda o processo de sinterização é a energia livre superficial das partículas; portanto, quanto maior a área específica, maior será a energia livre disponível para ser liberada para provocar a redução de área específica pela fusão total ou parcial da superfície das partículas. Existem métodos especiais de adsorção que permitem a determinação direta da área específica (Souza Santos e Cruz, 1971; Ferreira e colaboradores, 1972).
	Um fator comum em todos os processos utilizados nas indústrias cerâmicas é o de que as matérias-primas que formam a composição básica da massa cerâmica se acham na forma fragmentada ou particulada, isto é, como pós; portanto, grande parte dos fatores que controlam o processamento da fabricação dos materiais cerâmicos é consequência de propriedades dependentes da constituição física e química das partículas componentes das matérias-primas. Por constituição física das partículas entende-se: dimensões, forma, densidade, estrutura cristalina, área específica, distribuição granulométrica, porosidade e distribuição das dimensões dos poros, tipo de compactação, massas específicas aparentes após vibração e compressão, ângulo de repouso, propriedades de corrimento (flow properties), permeabilidade de leitos compactos e fluidos, condutividade térmica e dilatação. Por constituição química das partículas entende-se: teor de impurezas; estequiometria e defeitos estruturais; reatividade no estado sólido; energia superficial; energia das interfaces sólido-líquido; reologia de sistemas sólido-líquido; características termoquímicas, termodinâmicas, elétricas e magnéticas (Soc. Chem. Ind., 1961).
	Duas classes de propriedades básicas estão associadas à caracterização de partículas: 
as associadas à própria partícula e as associadas aos aglomerados de partículas. Assim, para a caracterização adequada de sistemas constituídos por partículas, as propriedades fundamentais das partículas individuais devem ser classificadas e medidas. Em seguida, deve ser determinado quais são as importantes para um dado sistema de moldagem e ao comportamento da peça moldada em tratamentos subsequentes. Esse tipo de informação é base para a escolha do método de conformação mais adequado àquele sistema de partículas. No caso ideal, uma matéria-prima deveria passar por uma série de ensaios padronizados para serem coletados dados que permitam colocá-la em um sistema de classificação para conformação. Dependendo de como o material é classificado, o método de moldagem é escolhido de modo a produzir o melhor produto moldado que é possível obter com essa matéria-prima. O sistema de classificação deveria incluir etapas que permitissem modificar propriedades e o comportamento do material onde fosse necessário, para que determinado processo de moldagem pudesse ser aplicado nas condições ótimas.
	Os materiais cerâmicos fabricados na atualidade abrangem um grande número de produtos que variam desde materiais refratários densos, policristalinos, sem fases vítreas, passando por agregados cristalinos ligados por fases vítreas até materiais constituídos totalmente por uma fase vítrea; os materiais cerâmicos usuais são caracterizados por possuirem grande resistência à corrosão química, quer a temperatura ambiente, quer em temperaturas elevadas e por apresentarem características frágeis ou quebradiças em condições de tração ou de impacto, desde a temperatura ambiente até temperaturas moderadamente elevadas. A versatilidade de emprego dos materiais é decorrente da ampla gama de propriedades com que podem ser preparados. Do ponto de vista elétrico, variam desde semicondutores até isoladores de elevada constante dielétrica e grande resistência mecânica. Alguns materiais cerâmicos que possuem a estrutura cristalina da perovsquita apresentam propriedades piezelétricas. A maior parte dos materiais cerâmicos é diamagnética ou paramagnética; contudo, um grupo muito importante é ferromagnético (ferritas ferromagnéticas), que possui estrutura cristalina do espinélio. Opticamente, os materiais cerâmicos variam de opacos a transparentes e um grande número deles é transparente a uma faixa ampla de radiações eletromagnéticas. A maior parte dos materiais cerâmicos é isolador térmico; contudo, alguns deles, tais como alumina, carbeto de silício e berília, apresentam uma condutividade térmica intermediária entre a dos isolantes e a dos metais (Van Vlack, 1971, 1973).
	Muito embora não exista um limite nítido entre metais e materiais cerâmicos ou entre materiais orgânicos macromoleculares e materiais cerâmicos, é ilustrativo fazer comparações entre as propriedades de metais e de materiais cerâmicos, uma vez que os engenheiros, em geral, estão mais familiarizados com as propriedades dos metais. A estrutura dos metais é mais bem conhecida que a dos materiais cerâmicos por terem os primeiros uma estrutura mais simples. Assim, as propriedades dos metais podem servir de base de comparação para as propriedades dos materiais cerâmicos, havendo entretanto limites ou exceções às generalizações apresentadas a seguir.
a) Como uma classe, os materiais metálicos são melhores condutores de calor e de eletricidade do que os materiais cerâmicos, fato esse decorrente da maior liberdade dos elétrons de valência dos átomos no reticulado cristalino dos metais.
b) Como uma classe, os materiais cerâmicos são mais estáveis que os metais em ambientes de temperatura elevada e em presença de substâncias químicas. Essa generalização pode ser justificada com base na menor energia livre dos materiais cerâmicos em comparação com os metais.
c) Como uma classe, os metais possuem valores das tensões de ruptura à compressão e à flexão da mesma ordem de grandeza, enquanto que os materiais cerâmicos possuem tensão de ruptura à compressão apreciavelmente superior à tensão de ruptura à flexão. O contraste, nessa propriedade, entre metais e materiais cerâmicos é consequência de diferença entre as respectivas estruturas cristalinas e o efeito dessas estruturas na deformação plástica no cisalhamento.
	Assim, existe uma graduação ou continuidade entre os materiais cerâmicos e materiais metálicos; compostos como TiC, Fe3C ou SiC são difíceis de ser classificados como materiais cerâmicos ou compostos intermetálicos.
	Quando se comparam os materiais orgânicos, especialmente altos polímeros, com materiais cerâmicos, algumas semelhanças tornam-seevidentes. Nos altos polímeros, há formação de ligações covalentes entre átomos adjacentes não-metálicos, um arranjo molecular, no qual há repetição de um dado grupamento de átomos, levando uma estrutura macromolecular contínua. Como alguns materiais cerâmicos contêm átomos de elementos não-metálicos ou semimetálicos, que formam ligações covalentes entre si, pode ocorrer polimerização em grande número de materiais cerâmicos; os vidros são os materiais cerâmicos mais polimerizados. Assim também existe uma gradação de propriedades entre materiais cerâmicos e materiais orgânicos monomoleculares, sendo exemplo típico as siliconas. Comparativamente:
a) Os materiais cerâmicos e os materiais orgânicos macromoleculares cristalizam com mais dificuldade que os metais. Essa semelhanca entre os dois primeiros é devida a uma maior complexidade na estrutura doque nados metais. Exemplo ao longo dessas linhas é o caso do silicato de cálcio, CaSiO3, que cristaliza muito mais facilmente que outros silicatos de estrutura polimérica, por exemplo, os filossilicatos.
b) Como os materiais orgânicos macromoleculares contêm moléculas com numerosos átomos que se ligam apenas com uma ligação covalene aos átomos vizinhos (que são em número de um ou dois), a respectiva estabilidade térmica é inferior à dos materiais cerâmicos.
c) Como uma classe, os materiais cerâmicos possuem maior rigidez e menor plasticidade que os materiais orgânicos macromoleculares, principalmente porque as ligações secundárias entre moléculas nestes últimos são fracas.
Matérias-primas Cerâmicas
	De um modo geral, as matérias-primas mais usadas em cerâmica são: argilas, feldspatos e sílica. Deve ser notado aqui e será discutido em detalhe posteriormente, o termo “argila” inclui uma variedade de argilominerais e de materiais argilosos, tais como: caulins que contêm caulinita e haloisita, argilominerais montmoriloníticos, ilíticos, ball-clays, argilas para louça, flint clays, argilitos, argilas refratárias, argilas para tijolos, telhas, manilhas e outros. Os três argilominerais – caulinita, montmorilonita e ilita – juntamente com hidróxidos de alumínio, óxidos e hidróxidos de ferro, sílica e feldspatos são os minerais mais frequentemente encontrados em argilas. O termo “silica” refere-se às variedades cristalinas de SiO2, como quartzo em pegmatitos e granitos, quartzitos, arenitos, areias e seixos (flint); a forma amorfa encontrada em diatomitos é também utilizada. O termo “feldspato”inclui os minerais de composição variando de NaAlSi3O8 (albita) a CaAl2Si2O8 (anortita) e uma série contínua de soluções sólidas (feldspatos plagioclásicos) e os feldspatos potássicos NaAlSi3O8 (ortoclásio e microclina) e [(Na,K)AlSi3O8] que é chamado anortoclásio.
	Argilas, sílica e feldspatos são as principais matérias-primas usadas em cerâmica branca; as massas cerâmicas contendo esses três componentes são chamadas “massas triaxiais”, pois podem ser representadas num diagrama triaxial (Lundin, 1959; Norton, 1973). Massas de cerâmica branca contendo outras matérias-primas, como alumina, talco, pirofilita ou ossos, são chamadas massas não-triaxiais.
	Argilas, sílica e feldspatos (Angeleri e Souza Santos, 1963) são também componentes de vidros, esmaltes cerâmicos e de alguns refratários e produtos cerâmicos estruturais. Outras matérias-primas cerâmicas costumam ser produtos químicos processados ou produtos processados de indústrias cerâmicas (cimento, cal, ligantes hidráulicos, abrasivos e outros).
	A tabela abaixo apresenta uma comparação entre as propriedades da caulinita (principal componente das argilas, especialmente de caulins), de um feldspato e de sílica:
Tabela – Algumas proriedades cerâmicas da caulinita, feldspato potássico e sílica.
Fórmula centesimal
Al2O32SiO22H2O
K2OAl2O36SiO2
SiO2 (quartzo)
Plasticidade
Plástica
Não-plástica
Não-plástica
“Fusibilidade”
Refratária (acima de CO 15)
Ligante facilmente fusível
Refratária (acima CO 15)
Refratariedade
1785oC
1150oC
1710oC
Retração após queima
Elevada
Funde
Não contrai
	A Tabela 16.2 apresenta a composição química de alguns feldspatos brasileiros utilizados na indústria cerâmica do Estado de São Paulo.
Tabela 16.2 – Análises químicas de alguns feldspatos brasileiros utilizados nas indústrias de 
 São Paulo (Angeleri e Souza Santos, 1963) - Tr. = traços
Feldspato
Perda ao fogo (%)
SiO2 (%)
Al2O3 (%)
Fe2O3 (%)
FeO (%)
CaO (%)
MgO (%)
Na2O (%)
K2O (%)
SPAR, Niterói (RJ)
0,14-0,49
61,2-65,6
22,4-19,6
1,20-1,28
Ausente
0,3-Tr.
0,10-0,15
5,58-3,20
9,10-9,67
Perus(SP) (copa)
0,22
72,7
16,0
1,50
0,35
Tr.
0,36
3,90
4,57
Perus (SP) (típico)
0,12-0,38
69,8-70,9
16,4-17,6
1,20-1,49
Ausente
Tr.
0,15-0,40
3,15-3,40
6.68-7,02
Socorro (SP) (cristal)
050
64,3
20,5
0,51
Ausente
Tr.
Tr.
1,96
12,1
Socorro (SP) (amorfo)
5,45
57,6
22,3
4,57
Ausente
Tr.
0,10
0,46
9,50
M. Jandu, Baixo Grande (ES)
0,11
64,0
19,6
0,36
Ausente
Tr.
0,42
2,32
13,2
M. Piqueri, Piqueri (MG)
0,23
65,4
15,2
4,52
Ausente
Tr.
0,10
1,78
12,7
Governador Valadares (MG)
0,13
65,4
19,8
0,30
Ausente
Tr.
Tr.
2,42
11,9
Perus (SP) (esmalte)
0,20
66,0
18,8
0,50
Ausente
Tr.
Tr.
2,90
11,4
Andradas (MG)
0,04
60,8
21,6
1,6
Tr.
0,50
0,10
3,16
11,5
Sorocaba (SP)
0,28
62,2
19,7
2,8
Tr. 
0,30
0,10
7,74
6,65
Feldspato
Perda ao fogo (%)
SiO2 (%)
Al2O3 (%)
Fe2O3 (%)
FeO (%)
CaO (%)
MgO (%)
Na2O (%)
K2O (%)
Cantagalo (CE)
0,10
64,0
20,4
0,08
Ausente
0,30
0,10
5,58
8,12
Cantagalo (CE)
0,10
63,8
21,8
0,80
Ausente
0,25
0,15
2,60
12,9
Ortoclásio, KAlSi3O8
-
64,7
18,4
-
-
-
-
-
16,9
Microclina, KAlSi3O8
-
64,7
18,4
-
-
-
-
-
16,9
Albita, NaAlSi3O8
-
68,7
19,5
-
-
-
-
11,8
-
Anortita, CaAlSi3O8
-
43,2
36,7
-
-
20,1
-
-
-
Analista: Pedro Santini, IPT.
	Além dessas três matérias-primas, um grande número de outras substâncias – minerais, sais e óxidos – é utilizado como componentes fundentes (fluxos) e como componentes refratários.
	Algumas das matérias-primas fundentes comumente utilizadas em cerâmica são as seguintes (cerca de outras 450 matérias-primas cerâmicas estão catalogadas em Ceramic Age 79 (10), 21 (1963)]:
Bórax (Na2B4O710H2O)
Fluorita (CaF2)
Ácido bórico (H3BO3)
Criolita (Na3AlF6)
Barrilha (Na2CO3)
Óxidos de ferro
Nitrato de sódio (NaNO3)
Óxidos de antimônio
Carbonato de potássio (K2CO3)
Óxidos de chumbo
Sienito nefelínico [(Na,K)2Al2Si2O8]
Minerais de lítio
Ossos animais calcinados [Ca3(PO4)2]
Minerais de bário
Apatita [Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3]
Algumas das matérias-primas refratárias mais comuns são as seguintes: 
Alumina (Al2O3)
Silicatos de magnésio hidratados como talco ( 3MgO4SiO2H2O)
Olivina [(FeO, MgO)2SiO2]
Carbeto de silício
Cromita (FeOCr2O3)
Dolomita [Ca,Mg(CO3)2]
Silicatos de alumínio (Al2O3SiO2)
Cianita, silimanita, andalusita
Dumorterita (8Al2O3B2O36SiO2H2O)
Magnesita (MgCO3)
Cal (CaO ) e Calcita (CaCO3)
Zircônia (ZrO2)
Titânia (TiO2)
Tória (ThO2)
	A relação apresentada a seguir é uma lista dos produtos cerâmicos mais comuns e das matérias-primas usuais.
CLASSIFICAÇÃO DOS PRODUTOS CERÂMICOS QUANTO ÀS MATÉRIAS-PRIMAS
a) CERÂMICA VERMELHA (OU PRODUTOS CERÂMICOS ESTRUTURAIS)
Produtos
Matérias-Primas
Tijolos de Alvenaria
Tijolos furados
Lajes cerâmicas
Tijolos prensados
Telhas
Elementos vazados ornamentais
Cerâmica utilitária (majólica)
Ladrilhos de piso prensados de cores vermelha, amarela, negra e pérola
a) sem vidrado
b) com vidrado colorido opaco
Manilhas vidradas
Agregado leve
Argilas plásticas caulinito-ilíticas ou em camadas mistas com matéria orgânica, óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio. Materiais geralmente de margens de rios, lagos ou de várzeas. Material queimado entre 900oC e 1000oC.
Argilas plásticas caulinito-ilíticas ou em camadas mistas, ricas em ferro e metais alcalino-terrosos, vitrificando em temperatura de ordem de 1050oC.
Argilas sedimentares ou folhelhos argilososde cores variadas: taguás (São Paulo); massapê (Bahia). Argilas plásticas refratárias. Fluxos e pigmentos. Material queimado entre 1050oC e 1150oC às vezes até 1350oC.
Argilas plásticas semi-refratárias capazes de receber o vidrado de sal de cozinha ou vidrado sintético. Material queimado a cerca de 1000oC-1100oC.
Folhelhos ilíticos; argilas + fundentes + óleo combustível. Material expandido piroplasticamente entre 1050oC e 1250oC.
b) CERÂMICA BRANCA (LOUÇA E PORCELANA DOMÉSTICA; PORCELANA 
 ELÉTRICA; MATERIAL SANITÁRIO)
Produtos
Matérias-primas
Conduites de porcelana
Azulejos com vidrados coloridos opacos
Pastilhas para revestimento externo
a) com vidro colorido
b) com vidrado transparente
c) sem vidrado
d) de vidrados coloridos opacos
Caulim + quartzo + feldspato + argila plástica que queima com cor clara; queimados geralmente entre 1200oC e 1300oC.
a) Caulim + quartzo + feldspato + argila plástica que queima com cor clara; b) silicatos de baixo ponto de fusão; c) talco, pirofilita, sericita, agalmatolito; d) calcita ou dolomita; e) pigmentos inorgânicos; f) fundentes (vidros, biscoito). Temperatura de queima da ordem de 1200oC.
a) Caulim + quartzo + feldspato + argila plástica que queima com cor clara; b) silicatos de baixo ponto de fusão; c) talco, pirofilita, sericita, agalmatolito; d) calcita ou dolomita; e) pigmentos inorgânico. Temperatura de queima da ordem de 1200oC
b) CERÂMICA BRANCA – continuação.
Produtos
Matérias-primas
Louça doméstica
Porcelana doméstica
Porcelana para material de laboratório
Isoladores elétricos para alta e baixa tensão; esteatita
Grés sanitário
Grés antiácido
Cerâmica artística
Cerâmica utilitária
Esteatitas de diversos tipos; cordierita
Materiais piezelétricos
Materiais ferromagnéticos (cerâmica preta)
Dielétricos sinterizados
Porcelanas elétricas especiais
Semicondutores
a) Argilas plásticas que queimam com cores claras; b) caulim; c) quartzitos ou areias quartzíticas; d) feldspato; e) talco; f) silicatos de baixo ponto de fusão; g) calcita e dolomita; h) pigmentos inorgânicos; i) compostos químicos (carbonatos alcalino-terrosos).
a) Talco maciço ou moído; b) caulim; c) feldspato; d) silicato de chumbo; e) carbonatos alcalino-terrosos.
Quartzo; titanatos de metais divalentes.
Ferritas ou espinélios de diversos tipos
Alumina – Al2O3; zircônia – ZrO2; berília – BeO
Porcelana de zirconita e outras.
Carbeto de silício; TiO2; soluções sólidas de espinélios.
c) MATERIAIS REFRATÁRIOS
	Dividem-se em dois grande grupos: naturais e sintéticos, conforme a matéria-prima seja natural ou sintética.
(c.1) Naturais
Produtos
Matérias-primas
Sílico-aluminosos
Aluminosos ou altamente aluminosos
de sílica
Silicosos
de magnesita
de cromita
de cromita-magnesita e magnesita-cromita
Argilas refratárias com menos de 38,5% de Al2O3 no estado cru ou menos de 46% de Al2O3 após a queima a 1000oC.
a) Argilas refratárias contendo acima de 38,5% de Al2O3 no estado cru ou acima de 46% após queima; b) bauxitos.
Quartzitos de fácil inversão em cristobalita, com acima de 93% de SiO2 e teor baixo de ferro, de metais alcalinos e de alcalino-terrosos.
Quartzitos muito impuros ou argilas silicosas contendo até 15% de Al2O3 após a queima a 1000oC.
Magnesita natural – MgCO3; MgO de água do mar.
Cromita - FeOCr2O3
Misturas de magnesita e de cromitas naturais
Produtos
Matérias-primas
de zirconita
de grafita
de dolomita
isolantes térmicos para temperaturas elevadas
Silicato de zircônio natural de areias residuais; subproduto da industrialização de areias monazíticas e ilmeníticas.
Grafita + argila; coque + alcatrão
Dolomita ( MgCa)(CO3)2
Argilas de baixa refratariedade; diatomito; vermiculita.
2) Sintéticos
Produtos
Matérias-primas
Coríndon ou alumina fundida
Carbeto de silício
Zircônia
Magnésia
Isolantes térmicos de silicato de cálcio para uso até 850oC
Bauxilito ou diásporo fundido + argila
Quartzo + coque
Minérios de zircônio; sais de zircônio.
Sais de magnésio de água do mar
Sílica + hidróxido de cálcio; diatomito, amiantos; carbonato de magnésio.
d) MATERIAIS ABRASIVOS
Produto
Matérias-primas
Abrasivos naturais
Abrasivos sintéticos
Areia; bauxitos e argilas calcinadas; diatomita; trípoli; rouge; coríndon natural.
Alumina fundida do tipo corindom; carbetos metálicos sinterizados; óxidos metálicos sintetizados; nitretos, boretos e outros.
e) VIDROS
Produto
Matérias-primas
Vidro comum
Vidros neutros e especiais (vidros semicondutores, cristalizados e outros)
Fritas, vidrados, esmaltes cerâmicos
Areia; feldspato; carbonatos de cálcio e de sódio
Areia; feldspato; carbontos ou óxidos metálicos diversos; ácido bórico; compostos químicos diversos.
Areia; feldspatos; calcita e dolomita; óxido de zinco e chumbo; pigmentos inorgânicos; talco
f) CIMENTO
Produto
Matérias-primas
Comum
Cimento branco
Cimentos especiais
Cimentos refratários
Argila + calcário com baixo teor de magnésio
Caulim + calcita; silicato de cálcio.
Compostos de zinco e de magnésio
Hidróxidos de alumínio e de cálcio
g) MATERIAIS CERÂMICOS SINTÉTICOS E CONJUGADOS
Produto
Matérias-primas
Cermetos
Composições de vidro + óxidos sinterizados
Ferro esmaltado
Alumínio “porcelanizado”ou esmaltado
Vidro-cerâmica (glass-ceramic)
Agregados de cobalto metálico + óxidos ou carbonetos metálicos sinterizados.
Vidros especiais + óxidos metálicos refratários sinterizados
Ferro + esmaltes inorgânicos sintéticos
Ministura de óxidos metálicos diversos
Vidros especiais + metais nucleadores
BIBLIOGRAFIA
AIMME – Industrial Minerals and Rocks, 3a. ed. American Innstitute of Mining and Metallurgical Engineers, New York, 1942.
ALFRED, T. e GURNEE, E.E. – Polímeros Orgânicos, tradução de Júlio Buschinelli.
Editora Edgard Blucher e Editora da Universidade de São Paulo, 1971.
American Ceramic Society – Objetive criteria in ceramic engineering, Amer. Soc. Eng. Educ., Urbana, 1963.
ANGELERI, F.B. e SOUZA SANTOS, P. – Considerações sobre a aplicação de feldspatos na indústria cerâmica, Cerâmica 9 (34), 11 (1963).
BLIN, C. – Les feldspaths en céramique, Industrie Céramique, Nr. 524, p.341 (1961).
BODIN, V. – Technologie des Produits de Terre Cuite, Gauthier-Villars, Paris, 1956.
BRODSTREET, S.W. – Ceramics, Bull. Amer. Ceram. Soc.37, 510 (1958)
BRUNAUER, S., EMMETT, P.H. e TELLER, E. – Adsorption of gases in multimolecular layers, J. Amer. Chem. Soc. 60, 309 (1938).
BRUNAUER, S.- The Adsorption of Gases and Vapors, Vol. I, p.355, Princeton University Press, Princeton, EUA, 1943.
BUDNIKOV, P.P. – Technology of Ceramics and Refractories, MIT Press, Cambrdige, EUA, 1964.
CLEWS, F.H. – Heavy Clay Technology, Brit. Cer. Res. Ass. Stoke-on-Trent, 1968.
COBLE, R.L. – Initial sintering of alumina and hematite, J.Am.Cer.Soc.41, 55 (1958).
DALE, A.J. – Modern Ceramic, Practice, Elsevier, Amsterdam, Holanda, 1964.
DÉRI, M. – Ferroelectric Ceramics, MacLaren, Londres, 1966.
ELLERTON, H. – Ceramic properties of Broken Hills and clay districts, Report M2, Div. Building Research, CSIRO, Vitória, Austrália, 1969.
FELBECK, D. – Introdução aos Mecanismos de Resistência Mecânica, tradução de marco Antonio Pacheco Jordão, Editora Edgard Blucher e Editora da Universidade de São Paulo, 1971.
FERREIRA, H.C., CHEN, T.L. ZANDONADI, A.R. e SOUZA SANTOS, P. – Correlações lineares entre áreas específicas de caulins determinados por diversos métodos. Cerâmica 18 (71), 333 (1972).
FORD, W.F. – Drying; Action of Heat on Clays, Institute of Ceramics Textbook Series, Elsevier, Amsterdam, Holanda, 1964.
FRIEDBERG, A.L. – A pesquisa cerâmica nos últimos dez anos. Cerâmica 11 (44), 10 (1956).
FRÓES ABREU, S. – Recursos Minerais do Brasil, Vol. I, Instituto Nacional de Tecnologia, Rio de Janeiro, 1960.
GRIM, R.E. – Recent advances in clay mineral technology. Trans. Int. Congress. Soil Sci., Vol. 3, p.44, Amsterdam, Holanda, 1950.
GRIM, R.E. – Recent developments in clay mineralogy and technology. Economic Geology, 50th Anniversary, p.619.
Instituto Geográficoe Geológico – Ocorrências Minerais do Estado de São Paulo, Secretaria da Agricultura, São Paulo, 1945.
JACKSON, G. – Introduction to Whiteware, Elsevier, Amsterdam, Holanda, 1969.
JOHNSTONE, S.J. e JOHNSTONE, M.G. – Minerals for the Chemical and Allied Industries, 2nd. Edition, Chapman and Hall, Londres, 1961.
JOURDAIN, A. – La Technologia des Produits Céramiques Réfractáires, Gauthier-Villars, Paris, 1966.
KEELING, P.S. – Cornish stone, Trans.British. Ceram.Soc. 60, 390 (1961)
KNECHT, T. – Os minérios não-metálicos do Estado de São Paulo, Boletim, Nr.27, Instituto Geográfico e Geológico, São Paulo, 1940.
KRIEGEL, W.W., HAMME, J.V., STOOPS, R.F., HACLER, W.C. e PALMOUR III, H. – Ceramics, Kirk-Othmer’s Encyclopedia of Chemical Technology, 2nd. Ed. Vol. 4, p.759, 1964.
LADOO, R.B. e MYERS, W.M. – Nonmetallic minerals, 2nd. Edition McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1953.
LUNDIN, S.T. – Studies on Triaxial Whiteware Bodies, Royal Institute of Technology, Estocolmo, 1959.
MORRIS, A.W. – Properties of Fired Materials, Institute of Ceramics Textbook Series, Elsevier, Amsterdam, Holanda, 1964.
MULAR, A.L., HOCKING, S. e FUERSTENAU, D.W. – A simplified air picnometer to facilitate particle characterization, Trans. SME 226, 404 (1963).
MUNIER, P. – Technologie des Faiances, Gauthier-Villars, Paris, 1957.
N.B.S. – Commercial Standards for Feldspar, U.S.Bureau of Standards Specification C.S. 23-30, 1930.
NEUMANN, B.S. – Powders, Cap. X, em J.J. Hermans, Flow Properties of Disperse Systems, Nort-Holland Publishing, Amsterdam, Holanda, 1953.
NORTON, F.H. – Introdução à Tecnologia Cerâmica, tradução de Jefferson Vieira de Souza, Editora Edgard Blucher e Editora da Universidade de São Paulo, 1973.
PINCUS, A.G. – A critical compilation of ceramic forming methods I to VII, Amer.Ceram.Soc. Bull. 43, 827 (1964), a 44, 214 (1965).
SAITO, E. – Particle characteristics and particle size of powders, 25th Anniv. Congress of Society of Chemical Engineers, p.1, Japão, 1961.
SHAW, K – Ceramic Colors and Pottery Decoration, 2nd. Ed. McLaren , Londres, 1968.
SHAW, K. – Ceramic Glazer, Elsevier, Amsterdam, Holanda, 1971.
Society of Chemical Industry – Powders in Industry, SCI Monograph 14, Londres, 1961.
SOUZA SANTOS, P. – Matérias-primas brasileiras de origem mineral, Cerâmica 12 (46), 72 (1966).
SOUZA SANTOS, P. e CRUZ, P.E. – Áreas específicas de algumas argilas plásticas usadas em cerâmica branca, Cerâmica 17 (66), 162, (1971).
U.S. Bureau of Mines – Mineral Facts and Problems, Bulletin 556, U.S. Printing Office, Washington, EUA, 1956.
VAN VLACK, L.H. – Propriedades dos Materiais Cerâmicos, tradução de Cid Silveira e Shiroyuki Oniki, Editora Edgard Blucher e Editora da Universidade de São Paulo, 1971.
VAN VLACK, L.H. – Princípios de Ciência dos Materiais, tradução de Luiz Paulo Camargo Ferrão, Editora Edgard Blucher e Editora da Universidade de São Paulo, 1971.
VARGIN, V.V. – Technology of Enamels, Elsevier, Amsterdam, Holanda, 1967.
WAYNE, B.E. – Introduction to Technical Ceramics, MacLaren, Londres, 1971.
WILLIAMSON, W.O. – Sequence and effects of microstructure in clay ceramics, Proceedings Brit. Ceram. Soc. 20, 117 (1972).
WORRAL, W.E. – Clays, MacLaren, Londres, 1968.
WORRAL, W.E. – Raw Materials, Institute of Ceramics Textbook Series, Elsevier, Amsterdam, Holanda, 1969.
ZWETSCH, A. – Untersuchungen zur Kennzeichung von Feldspaten, 5o. Congresso Internacional de Cerâmica, p. 333, Viena, Áustria, 1956.
ZWETSCH, A. – Recherches relatives aux feldspaths français, Bulletin Société Française de Ceramique, p.4 ,1957.
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