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CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DAS ARGILAS UTILIZADAS NA
INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA NO MUNICÍPIO DE TABATINGA-
AM: UM ESTUDO DE CASO EM INDÚSTRIAS DO MUNICÍPIO
Artemizia Rodrigues Sabino
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos – Mestrado Profissional, PPGEP/ITEC, da Universidade Federal do Pará, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia de Processos.
Orientadores Prof. Dr. Edilson Marques Magalhães Prof. Dr. José Antônio da Silva Souza
Belém-PA Agosto de 2016
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DAS ARGILAS UTILIZADAS NA
INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA NO MUNICÍPIO DE TABATINGA-
AM: UM ESTUDO DE CASO EM INDÚSTRIAS DO MUNICÍPIO
Artemizia Rodrigues Sabino
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO PROGRAMA DE PÓS- GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA PROCESSOS – MESTRADO PROFISSIONAL (PPGEP/ITEC) DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM ENGENHARIA DE PROCESSOS.
Examinada por:
Prof. Edilson Marques Magalhães, Dr. Eng. (PPGEP/ITEC/UFPA-Orientador)
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Prof. José Antônio da Silva Souza, D.Eng. (PPGEP/ITEC/UFPA-Coorientador)
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Prof. Edinaldo Jose de Sousa Cunha, Dr. Eng. (PPGEP/ITEC/UFPA-Membro)
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Prof. Cláudio Gonçalves, Dr. (DEE/EST/UEA-Membro externo)
BELÉM, PA - BRASIL
AGOSTO DE 2016
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Este trabalho é dedicado a minha família: Maria de Melo Rodrigues (mãe), Francisco Sabino Rodrigues (pai) e aos meus irmãos Ivanei, Helder José, Francisléia, Francislei, Maria Cléia, Ivanilde e Elimar que sempre estiveram me incentivando e apoiando nessa caminhada.
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AGRADECIMENTOS
A meu Deus pelo dom da vida, por me fortalecer e inspirar a cada amanhecer. A meus pais Maria de Melo Rodrigues e Francisco Sabino Rodrigues pelo apoio e incentivo todos os dias. A minha irmã Ivanei de Melo Rodrigues que muito contribuiu e me incentivou na realização deste trabalho sempre dando sugestões que vieram a engrandecê-lo. A Francilene dos Santos Cruz, Enildo Batista Lopes e Jucilene Viera Barbosa pelo incentivo e companheirismo durante esse período. Aos meus orientadores Prof. Dr. Edilson Marques Magalhães e Prof. Dr. José Antônio da Silva Souza pelas orientações dadas na construção desta dissertação. A Profª. Msc. Rita Dácio Falcão por sua contribuição durante a pesquisa. Ao Prof. Msc. Rony Iglecio Leite de Andrade e Profa. Msc. Iatiçara Oliveira da Silva pela colaboração e sugestões dadas na para a elaboração deste trabalho. Ao Prof. Msc. Luís Enrique Gainette Prates pela sugestão do estudo desenvolvido. Ao Prof. Msc. Marcelo Lacortt por suas observações no corpo deste trabalho. As empresas que abriram as portas para que a pesquisa pudesse ser realizada e aos funcionários que se disponibilizaram a cooperar com o trabalho. A Universidade Federal do Pará (UFPA) juntamente com o Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia (ITEGAM) que criaram este curso oportunizando-nos o estudo e consequentemente uma melhor qualificação profissional. A todos que direta e indiretamente fizeram parte desse processo de alguma forma. Meus sinceros agradecimentos.
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Resumo da Dissertação apresentada ao PPGEP/UFPA como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Processos (M.Eng.)
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DAS ARGILAS UTILIZADAS NA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA NO MUNICIPIO DE TABATINGA- AM: UM ESTUDO DE CASO EM INDÚSTRIAS DO MUNICIPIO Artemizia Rodrigues Sabino August/
Orientadores: Edilson Marques Magalhães José Antônio da Silva Souza
Área de Concentração: Engenharia de Processos
A indústria de cerâmica vermelha do Estado do Amazonas tem como seu maior polo de produção a cidade de Iranduba e a região metropolitana de Manaus e vem aumentando a cada ano sua demanda. No restante do Estado, o município de Tabatinga, uma cidade onde também existem empresas que produzem tijolos cerâmicos, mesmo tendo pouquíssimos registros do desenvolvimento dessa atividade no cenário regional, vem se destacando na economia local e influenciando a qualidade de moradias da população. Assim, o setor oleiro-cerâmico de Tabatinga tem ganhado cada vez mais relevância na economia do município, pois gera empregos diretos e indiretos, formais e informais. Além de contribuir para a geração e distribuição de renda na cidade. Com isso, torna-se de grande importância desenvolver pesquisa para estudar as propriedades físico-químicas das argilas utilizadas para a produção de blocos vasados e telhas, visando a obtenção da mistura ideal destes materiais para a produção de artefatos cerâmicos com maior qualidade. Primeiramente, foram produzidas massas cerâmica com variação da argila branca na forma em peso 70%, 50%, 30%. Em seguida foram confeccionados corpos de provas nas dimensões de 100x50x100 mm, de acordo com a ABNT. Estes corpos de prova após secagem, foram queimados durante 3 (três) horas a uma temperatura de1050°C. Posteriormente, os corpos de provas foram submetidos aos ensaios de Absorção de água, Porosidade aparente e Tensão de ruptura a flexão. Com base no material analisado percebeu-se que os valores obtidos para a mistura, são dependentes do teor de argila vermelha que apresenta maior plasticidade, produzindo um material com resistência maior que de 20 MPa que é exigido pela ABNT NBR 6220/1997.
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Abstract of Dissertation presented to PPGEP/UFPA as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Process Engineering (M.Sc.)
PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF CLAYS USED IN THE RED CERAMICS INDUSTRY IN THE MUNICIPALITY OF TABATINGA-AM: A CASE STUDY IN MUNICIPAL INDUSTRIES
Artemizia Rodrigues Sabino
August/
Advisors: Edilson Marques Magalhães José Antônio da Silva Souza
Research Area: Process Engineering
The red ceramic industry Amazonas State has as its largest production center the city of Iranduba and the metropolitan region of Manaus and is increasing every year your demand. In the rest of the state, the city of Tabatinga, a town where there are also companies that produce ceramic bricks, even though very few records of the development of this activity in the regional scenario, has been highlighted in the local economy and influencing the quality of housing the population. Thus, Tabatinga Potter - ceramic sector has gained increasing importance in the city's economy because it generates direct and indirect jobs, formal and informal. Besides contributing to the generation and distribution of income in the city. Therefore, it is of great importance to develop research to study the physicochemical properties of the clays used for the production of vasados blocks and tiles in order to obtain the optimal mix of these materials for the production of ceramic articles with higher quality. First, ceramic bodies were produced with the variation in white clay 70 wt %, 50 %, 30 %. Then they were made bodies of evidence in the 100x50x100 mm dimensions, according to ABNT. These specimens after drying, was burned for three (3) hours at a temperature de1050 ° C. Subsequently, the test samples were subjected to the water absorption test, apparent porosity and Breakdown Voltage bending. Based on the analyzed material it was noticed that the values obtained for the mixture, are dependent on the red clay content which has higher plasticity, producing a material with higher strength than 20 MPa is required by NBR 6220/1997.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Imagem da microestrutura do agregado sintético enfatizando a grande quantidade de fase vítrea retirada e a consequente formação de mulita secundária devido à baixa viscosidade alcançada nesta região................................................................ 21 Figura 2.2 Modelo de sinterização destacando o mecanismo de difusão em material policristalino: (1) difusão superficial; (2) difusão volumétrica; (3) evaporação-condensação; (4) difusão volumétrica; (5) difusão volumétrica na fronteira de grão; (6) difusão no contorno de grão. Onde: a = raio da partícula e x = raio do pescoço............................................................................ 22 Figura 2.3 Mostra a diferença de porosidade entre os materiais sinterizados a 1000oC (a) e a 1050oC (b), a micrografia da figura (C) representa o material da figura (b), com a retirada da fase vitrie, mostrando a presença de mulita secundaria............. 23 Figura 3.1 Localização do Município de Tabatinga..................................... 36 Figura 3.2 Olaria Várzea Alegre…………………………………............... 36 Figura 3.3 Olaria Bom Jesus......................................................................... 37 Figura 3.4 Olaria Monte Sinai...................................................................... 38 Figura 3.5 Perímetro das três olarias............................................................ 42 Figura 3.6 Fluxograma do processo de produção......................................... 47 Figura 3.7 Jazidas das olarias A.................................................................. 48 Figura 3.8 Jazidas das olarias B.................................................................... 48 Figura 3.9 Jazidas das olarias C................................................................... 48 Figura 3.10 Área de retirada de argila das três olarias................................... 49 Figura 3.11 Estoque de matéria-prima das olarias A...................................... 50 Figura 3.12 Estoque de matéria-prima das olarias B...................................... 50 Figura 3.13 Estoque de matéria-prima das olarias C...................................... 50 Figura 3.14 Caixão alimentador das empresas A........................................... 51 Figura 3.15 Caixão alimentador das empresas B............................................ 51 Figura 3.16 Caixão alimentador das empresas C............................................ 51 Figura 3.17 Desintegrador das olarias A....................................................... 51
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nos bairros de Tabatinga............................................................
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LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 Valor da produção mineral brasileira comercializada (AMB, 2005).............................................................................................. 16 Tabela 4.1 Percentual das Matérias-Primas.................................................... 74 Tabela 5.1 Percentuais de sílica presente na argila branca, vermelha e na mistura........................................................................................... 78 Tabela 5.2 Porosidade Aparente (AB), (AV), (M).......................................... 83 Tabela 5.3 Porosidade Aparente (M1), (M2).................................................. 84 Tabela 5.4 Absorção de Água, (AB), (AV), (M)............................................ 84 Tabela 5.5 Absorção de Água, (M1), (M2)..................................................... 85 Tabela 5.6 Tensão de Ruptura a Flexão (AB), (AV), (M).............................. 85 Tabela 5.7 Tensão de Ruptura a Flexão (M1), (M2)....................................... 86 Tabela 5.8 Número e percentual de construção feitas de tijolo cerâmico e de madeira nos bairros de Tabatinga............................................. 88
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PIB Produto Interno Bruto PNRS Política Nacional de Resíduos Q Quartzo RJ Rio de Janeiro RS Rio Grande do Sul S Latitude SEBRAE SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO À MICRO E PEQUENAS EMPRESAS SENAC SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMÉRCIAL SEPLAN SECRETARIA DE ESTADO DE PLANEJAMENTO E COORDENAÇÃO GERAL SiO2 Dióxido de silício SOC Setor Oleiro-Cerâmico TRT Tensão de Ruptura à Flexão UFPA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ USA Estados Unidos da América UTM Unidade Transversa de Mercator W Longitude
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
A indústria cerâmica brasileira tem participação de cerca de 1% no PIB nacional, sendo aproximadamente 40% desta participação representada pelo setor de cerâmica vermelha. Este setor, consume cerca de 70 milhões de toneladas de matérias primas por ano, através das 12 mil empresas distribuídas pelo país, a maioria de pequeno porte, gerando centenas de milhares de empregos (AZEVEDO et. al , 2001). Apesar da grande importância econômica e social da cerâmica vermelha no país, a grande maioria dos jazimentos de argilas não é devidamente estudada, não havendo, em geral, dados técnico-científicos que orientem sua aplicação industrial da maneira mais racional e otimizada possível (AZEVEDO et. al , 2001). Alguns estados como o Estado da Paraíba possui uma grande quantidade de indústrias de cerâmica vermelha com uma grande produção de blocos e telhas. Entretanto, o Estado não foge à regra do restante do país, não havendo o conhecimento adequado e necessário acerca das características tecnológicas das argilas, não há laboratórios especializados para realizar as mais básicas analises e propriedades físico- químicas para uma avaliação sobre que misturas poderiam produzir materiais com melhores propriedades e quais as temperaturas a serem obtidas nos fornos de queima mas principalmente qual o tempo necessário no forno para a produção de material de melhor qualidade. A historia da cerâmica vermelha no Estado do Amazonas esta relacionada ao consumo de blocos cerâmicos e telhas na expansão da zona Metropolitana de Manaus com a implantação da Zona Franca, porém a partir das últimas décadas, vários dos principais municípios do Estado também passaram a produzir sua própria cerâmica estrutural como: Parintins, Itacoatiara, Tabatinga etc. A produção de cerâmica vermelha é realizada, em sua maioria, por empresas de pequeno e médio porte, de capital nacional. As jazidas de argila, que produzem matérias-primas com qualidade e regularidade, constituem-se em unidades mineradoras, pertencentes a própria empresa ou fornecedoras à indústria de Cerâmica Vermelha (GESICKI et al , 2002). O Brasil dispõe de importantes jazidas de minerais industriais de uso cerâmico, cuja produção está concentrada principalmente nas regiões sudeste e sul, onde estão localizados os maiores polos cerâmicos do país. No entanto, outras regiões têm
utilizada na fabricação de tijolos cerâmicos. Em contra partida não existe um órgão que controla a qualidade dos tijolos produzidos, ou que estabeleça medidas adequadas das matérias-primas a serem utilizadas para que os tijolos possuam uma resistência que seja condizente com o padrão nacional, oferecendo segurança e confiabilidade aos consumidores. Uma das formas de analisar a qualidade da cerâmica fabricada é por em prática a Norma ABNT NBR 6220 / 1997 – Materiais refratários densos conformados – Determinação da densidade de massa aparente, porosidade aparente, absorção e densidade aparente da parte sólida. É uma das normas que estabelece as características necessárias das matérias-primas usadas no preparo da massa para a produção de materiais cerâmicos no Brasil. Embora já exista uma das olarias investindo na produção de tijolos de cimento, diga-se em fase experimental, o setor cerâmico de Tabatinga ainda tem como principal matéria-prima a argila natural que precisa ser dotada de características especiais para ser de boa qualidade na fabricação de tijolos. A fabricação de tijolos é uma atividade industrial de muita relevância e necessária em Tabatinga, por isso, é indispensável que se façam estudos que analisem os impactos tanto positivos como negativos desse setor para a população local e de seus entornos, principalmente por suas fábricas estarem localizadas na zona urbana do município, a fim de melhorar sua atuação na produção e no comércio. Portanto, essa pesquisa é de grande valor no que se refere a ter uma literatura voltada para o processo de fabricação de produtos cerâmicos produzidos no Amazonas, principalmente no Alto-Solimões, pois os registros mais comuns existentes são dos polos de Iranduba e entornos da região metropolitana de Manaus.
1.2 - OBJETIVOS
1.2.1 - Objetivo Geral
Estudar as principais propriedades físico-químicas das argilas visando a obtenção da mistura ideal das argilas para a produção de blocos vazados com maior qualidade.
1.2.2 - Objetivos Específicos
- Caracterizar a matéria-prima através da análise físico-químicas;
- Destacar a importância da argila como matéria-prima na produção de tijolos;
- Enfatizar a importância da argila e do tijolo como produto fundamental para a construção civil de Tabatinga e cidades vizinhas;
- Apresentar alternativas que trazem maior qualidade ao produto final (tijolo).
1.3 - CONTRIBUIÇÃO E RELEVÂNCIA DO ESTUDO
A principal contribuição será a colaboração para a produção de uma literatura sobre o setor cerâmico em Tabatinga-AM, uma vez que não há registros literários dessa natureza publicados, onde as empresas e a própria população possa obter informações cientificamente comprovadas e que a pesquisa possa despertar o interesse de que mais estudos sejam feitos e publicados com relação ao setor cerâmico do Alto-Solimões, em especial da tríplice-fronteira composta por Brasil-Colômbia-Perú. Assim, a indústria fica sabendo de indícios que ajudarão a melhorar e ter êxito no processo produtivo e o consumidor ganha na qualidade dos produtos adquiridos. Portanto, esse estudo tem sua relevância para as cerâmicas que buscam deixar seus consumidores satisfeitos visando não somente o lucro da empresa, mas a qualidade dos produtos oferecidos para fidelizar e ganhar cada vez mais clientela.
1.4 - ESTRUTURAS DOS CAPÍTULOS
O capítulo 1 apresenta a introdução contendo um breve histórico sobre a utilização da argila como matéria-prima para a fabricação de cerâmica vermelha, a justificativa, os objetivos, a contribuição e relevância do estudo a serem alcançados nesta pesquisa. No capítulo 2 busca-se fazer uma revisão da literatura situando o leitor sobre o assunto em questão, produção de cerâmica vermelha e a principal matéria-prima usada nesse processo. O capítulo 3 está composto por um estudo de caso das três olarias da cidade de Tabatinga-AM, com a descrição da área pesquisada, localização das olarias, a descrição
