Lista 2 Processamento de Cerâmica Vermelha

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Processamento de Cerâmica Vermelha 
Questões
1. A caracterização tecnológica está relacionada com todos os testes laboratoriais voltados para avaliação do comportamento das argilas durante o processamento de cerâmica vermelha. Explique qual seria a principal dificuldade encontrada nos testes de desenvolvimento tecnológico e interpretação de dados relacionados ao comportamento da argila.
	
	Normalmente são utilizadas argilas que são misturas de minerais, por isso os picos de difração podem ficar sobrepostos, as características intrínsecas como composição química, composição mineralógica, distribuição do tamanho de partículas, área superficial, condições de processos adotadas no experimento dificultam a interpretação de dados. 
2. Como se diferencia teórica e experimentalmente um argilomineral dioctaédrico de um argilomineral trioctaédrico?
	A diferença é feita com base na valência do cátion presente nas folhas octaédricas das camadas estruturais. As folhas são dioctaédricas quando dois terços das posições disponíveis são ocupadas por cátions trivalentes, e trioctaédricas quando todas as posições estão ocupadas por cátions bivalentes.
3. Qual o principal método usado na identificação mineralógica de argilominerais e argilas? Justifique a sua resposta.
	
	A técnica de difração de raios-X. Porque é uma técnica de análise não destrutiva, rápida, muito versátil e ainda permite a obtenção de informações tanto qualitativas quanto quantitativas dos minerais presentes numa amostra de argila. 
4. Discuta o comportamento da caulinita, illita e clorita mediante os seguintes tratamentos: a) aquecimento a 500 ºC; e b) glicolagem com etileno glicol.
a) A caulinita é reconhecida fácilmente pelas reflexões 7Å (001), 3,58Å (002) e 2,37Å(003) as quais todos os picos desaparecem por aquecimento a 500°C (durante 2 a 4 horas) quando sofre alteração estrutural. O material amortiza entre 550-650°C, a 450°C inicia a reação de desidroxilação, que é completada a 600°C, temperatura essa que é revelada pela posição do pico endotérmico.
As ilitas não sofrem mudanças quando aquecidas a 500°C. Entre 450°C e 600°C existe um pico endotérmico pequeno, cujo máximo ocorre a 530°C – 550, de perda de água de hidroxilas, perda essa que não destrói a estrutura cristalina das ilitas dioctaédricas, esse pico endotérmico é agudo nas ilitas dioctaédricas e é uma banda nas ilitas trioctaédricas, onde há destruição da estrutura com perda de hidroxilas. O máximo com 10,1Å torna-se mais estreito e intenso. Amortiza a 600°C.
As cloritas não colapsam por aquecimento a 500°C. Entre 500 e 600°C há um pico endotérmico de perda de hidroxilas, essa perda é lenta, o que torna difícil detectar o pico, as hidroxilas que saem são da camada brucita. A Clorita,Mg até 600°C o máximo com 14,3Å aumenta de intensidade; a Clorita,Fe até 500°C o máximo com 14,3Å diminui de intensidade tornando-se muito aberta e difusa.
b) A caulinita não apresenta efeito com o tratamento de glicolação (1-3 horas a 60°C).
As ilitas não apresentam efeito com o tratamento de glicolação (1-3 horas a 60°C).
Clorita,Mg e Clorita,Fe não apresentam efeito com o tratamento de glicolação (1-3 horas a 60°C). As cloritas intermediárias, imperfeitas (expansivas) existem ilhas ou descontinuidades na camada brucíta, fenômeno que tende a expandir o mineral com etilenoglicol/glicerol, são as chamadass cloritas expansivas.
5. Explique porque argilomineral esmectítico como montmorilonita se expande.
	A montmorilonita pertence ao grupo dos filossilicatos 2:1, cujas placas são caracterizadas por estruturas constituídas por duas folhas tetraédricas de sílica com uma folha central octaédrica de alumina, que são unidas entre si por átomos de oxigênio que são comuns a ambas as folhas. As folhas apresentam continuidade nas direções dos eixos a e b e geralmente possuem orientação aproximadamente paralela nos planos (001) dos cristais, o que confere a estrutura laminada.
	A expansibilidade pode ser explicada pela hidratação dos cátions existentes entre as camadas estruturais pelas moléculas polares de água, diminuindo a força atrativa das camadas. Também pode ocorrer a adsorção de moléculas de água na superfície das camadas formadas por oxigênio, estabelecendo ligações de hidrogênio. Quando as lamelas individuais de montmorilonita são expostas à água, as moléculas de água são adsorvidas na superfície das folhas de sílica, que são então separadas umas das outras. Este comportamento é chamado de inchamento interlamelar e é controlado pelo cátion associado à estrutura da argila. A espessura da camada de água interlamelar, varia com a natureza do cátion adsorvido e da quantidade de água disponível.
6. Discuta o comportamento térmico da illita, montmorilonita e clorita.
	Comportamento térmico das ilitas: entre 100°C e 200°C, com máximo a 150°C, existe um pequeno pico endotérmico de água que parece estar intercalada entre camadas; em ilitas provenientes de sedimentos ou folhetos, geralmente, contém associados matéria orgânica ( cuja combustão produz pico exotérmico entre 200°C e 400°C) e sulfetos (piritas), cuja combustão produz pico exotérmico a 450°C, se houver abundância de oxigênio. Entre 450°C e 600°C, existe um pico endotérmico pequeno, cujo máximo ocorre a 530°C-550°C, perda de água de hidroxilas, perda essa que não destrói a estrutura cristalina das ilitas dioctaédricas; esse pico endotérmico é agudo nas ilitas dioctaédricas e é uma banda nas ilitas trioctaédricas, onde há destruição da estrutura com perda de hidroxilas; acima de 600°C, há expansão pequena e tem-se, entre 880°C e 930°C, com máximos a 900°C é de perda da estrutura cristalina e o pico exotérmico a 910°C é de formação de espinélio, a 1200°C há um pequeno pico exotérmico de formação de mulita. 
	Comportamento térmico das Montmorilonitas: Entre 100°C e 250°C, há um pico endotérmico intenso de perda de água adsorvida; a forma e a posição do pico dependem da natureza do cátion adsorvido e do argilomineral montmorinolítico; o valor médio da posição do pico é 150°C; sódio, potássio e césio dão um pico único; hidroxônio, lítio, bário e estrôncio dão um pico duplo; cálcio ou magnésio dão um pico duplo ou triplo; esses picos são devidos a água adsorvida intercalada entre as camadas e a água coordenada aos cátions trocáveis. Entre 400°C e 700°C há perda de de hidroxilas estruturais; nas esmectitas ricas em ferro o pico ocorre a cerca de 500°C - 550°C; nas montmorilonitas sem ferro o pico ocorre a 700°C; os casos intermediários dão picos em posições intermediárias. A estrutura cristalina das esmectitas é preservada, após a perda de hidroxilas, até 800°C no caso de esmectitas dioctaédricas; a perda de hidroxilas destrói a camada das esmectitas trioctaédricas. Acima de 800°C, há um pico duplo, endo-exotérmico, cujos máximos estão a cerca de 880°C e 930°C, respectivamente; o primeiro pico exotérmico é o da destruição do reticulado cristalino; o segundo pico exotérmico é o da formação de quartzo-alfa ou beta de mulita, conforme a natureza da esmectita. Pequenos teores de potássio adsorvido eliminam os picos de temperaturas elevadas e os picos endotérmicos baixam para 500°C; a retração de queima começa 800°C e atinge o máximo a cerca de 900°C, principalmente se o teor de ferro e de cátions alcalinos e alcalino-terrosos for elevado; a 1400°C - 1500°C há fusão completa; as argilas esmectíticas não são argilas refratárias.
	Comportamento térmico das Cloritas: Entre 100°C e 200°C, com o máximo a 150°C, existe um pico endotérmico de água adsorvida; esse pico não existe nas cloritas bem cristalizadas. Entre 500 e 600°C há um pico endotérmico de perda de hidroxilas, essa perda é lenta, o que torna difícil detectar o pico, as hidroxilas que saem são da camada brucita. A 850°C – 900°C, há um pico duplo endo-exotérmico; o pico de 850°C é o da destruição da estrutura cristalina e o pico exotérmico a 900°C é o da nucleação de forsterita. Nessas temperaturas o sistema continua amorfo a difração de raios X. A 1200°C há formação gradual de forsterita,sem formação de pico endotérmico, como ocorre com os outros argilominerais.
7. Conhecendo-se a análise química de uma amostra de argila que conclusões práticas podem ser obtidas?
	As determinações usuais através da análise química são: umidade, perda ao fogo, , , , , , , , , , , , matéria orgânica, capacidade de troca de cátions e identificação dos cátions trocáveis. A análise química tem papel fundamental na determinação da composição química para formulação em material refratário sílico-aluminoso ou aluminoso; determinação da composição química de uma argila para a formulação de massa cerâmica branca, especialmente nos casos que deve haver acordo massa-esmalte; determinação da composição química de uma argila para a formulação da composição de um cimento Portland; determinação da composição química de uma argila monominerálica para o cálculo da fórmula estrutural do argilomineral componente dessa argila e determinação da composição química para agregado leve de argila piroexpandida.
8. Discuta a influência dos argilominerais no comportamento de plasticidade das argilas comuns usadas em cerâmica vermelha. Os cátions presentes influenciam a plasticidade? Sim ou não. Justifique a sua resposta.
	Sim, a natureza do cátion de troca é influente na plasticidade. Uma argila em que é o cátion de troca, requer muito menos água para fluir do que uma argila em que o ou o são os cátions de troca. Argilas, tendo sódio como cátion trocável, têm, na superfície do argilomineral, a água “rígida ou orientada” formando uma partícula bastante espessa, mas o “grau de cristalinidade” da água é pequeno, isto é, é uma “água frouxa”, de modo que essa água exerce pouca força de ligação entre as partículas dos argilominerais. Isso significa que uma caulinita ou ilita, se colocada na forma sódica necessita de um menor teor de água para obter plasticidade em comparação com a forma cálcica; isto, porque o sódio reduz a rigidez da água adsorvida e, portanto, a força de ligação causada pela água rígida entre as partículas; diminuindo a força de ligação, diminui a força de cisalhamento necessária para o deslizamento das partículas lamelares entre si; portanto, o sódio como cátion trocável diminui o limite de plasticidade e, por isso, diminui a “plasticidade” das argilas cauliníticas e ilíticas. Por outro lado, se cálcio (ou magnésio) for o cátion trocável, a película adsorvida na superfície dos argilominerais é de água “muito rígida”, isto é, com elevado grau de orientação ou cristalinidade; portanto, a água já pode exercer uma força de ligação apreciável em teores de água pequenos e médios. Cálcio e magnésio trocáveis tendem a manter as várias camadas cristalinas unidas pela maior carga em relação ao sódio. Seu efeito é oposto ao do sódio: em argilas cauliníticas e ilíticas, formando a película de água rígida, aumenta o teor de água total necessário para se ter água líquida quase como lubrificante, aumentando pois o limite de liquidez e a plasticidade da argia.