Análise da Cerâmica

...

Quanto a características químicas das argilas, elas são compostas majoritariamente de silicatos, que tem um caráter iônico, mas também covalente em suas ligações. O endurecimento irreversível das argilas ocorre a elevadas temperaturas (cerca de 1000°C ou mais). As seguintes etapas ocorrerão, de acordo com a temperatura:

- Reações de desidratação:

- Eliminação da água higroscópica e de amassamento. São eliminadas até 100 ou 150°C.

- Eliminação da água de constituição: normalmente compõe 4 a 14% da massa e se elimina até 600 ou 850°C

3(Al2O3·2SiO2·2H2O)caulinita → 3Al2O3·2SiO2 mulita + 2SiO2 cristobalita + 6H2O

Nesta etapa, as argilas perdem a plasticidade; a retração aumenta (devido à saída da água, que leva à aproximação das partículas sólidas); a porosidade aumenta (pois o material não tem plasticidade suficiente para preencher os vazios gerados); o peso e a resistência mecânica diminuem (devido ao aumento da porosidade).

- Reações de oxidação e decomposição (350 a 900°C): atinge inicialmente a matéria orgânica, que é carbonizada, mas também atinge minerais presentes.

- De 500 a 800°C: FeS2 + O2 → FeS + SO2

- De 600 a 900°C: CaCO3 ⇌ CaO + CO2

MgCO3 ⇌ MgO + CO2

4FeCO3 + O2 ⇌ 2Fe2O3 + 4CO2

- A 1200°C: CaSO4 ⇌ CaO + SO3

A maior parte dos compostos assim formados reagem com SiO3 atuando como fundentes. Nesta fase a porosidade aumenta (devido à oxidação da matéria orgânica e decomposição de minerais, com desprendimento de gases e redução do peso); de acordo com os minerais presentes, a retração e a resistência mecânica podem diminuir (se for rica em quartzo-α, que passa a tridimita a 870°C, com expansão) ou aumentar (se for rica em fundentes, devido ao início da fusão e preenchimento de vazios); a coloração preta diminui, devido à oxidação da matéria orgânica, e a coloração avermelhada aumenta devido aos óxidos de Fe formados.

- Reações de vitrificação (700 a 1200°C): estado de fusão parcial da massa.

A velocidade de vitrificação aumenta rapidamente com a temperatura na região entre o início e a vitrificação completa. O início da vitrificação ocorre a 700°C, quando há grande quantidade de minerais ou íons alcalinos absorvidos. Existem eutéticos de SiO2 e Al2O3 com K2O, FeO e CaO que fundem a 695, 1070 e 1170°C, respectivamente. O fundido atacará as partículas sólidas, incorporando-as ou forçando a sinterização. Ocorre também a cristalização da mulita a 900°C e as formas alotrópicas da sílica, tridimita e cristobalita.

- Referências bibliográficas

Apostila de Processos Inorgânicos Experimental – Roteiro de Aulas Práticas da UFRJ – Ano 2017/2.

“Argilas” – Serviço Geológico do Paraná; Instituto de Terras, Cartografia e Geologia do Paraná Acessado em 03/09/2017

CALLISTER, William. Material Science and Engineering: An Introduction, 7ª edição. Nova York: John Wiley & Sons, 2007.