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Title: Aproveitamento do resíduo de esteatito para uso em cerâmicas.
Authors: Torres, Harlley Sander Silva
metadata.dc.contributor.advisor: Sabioni, Antônio Claret Soares
Keywords: Esteatito
Argila caulinítica
Pedra sabão
Determinação mineralogica
Issue Date: 2015
Citation: TORRES, H. S. S. Aproveitamento do resíduo de esteatito para uso em cerâmicas. 2015. 107f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2015.
Abstract: Cerâmicas foram fabricadas a partir de misturas de argila caulinítica e resíduos de esteatito das oficinas da região de Ouro Preto e Mariana, Minas Gerais, Brasil. Para isso, amostras dos dois materiais foram recolhidas, secas, homogeneizadas, quarteadas e peneiradas em 35# (0,425mm). As amostras foram inicialmente analisadas em separado a fim de se conhecer suas características químicas, mineralógicas e texturais, além do comportamento físico de acordo com a queima em várias temperaturas. Para as caracterizações químicas e mineralógicas foram utilizadas técnicas de ICP/OES, Difração de Raios X, espectroscopia Mossbauer, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS) e BET (Teoria de Brunauer, Emmet e Teller). Após a queima, as cerâmicas foram submetidas a ensaios físicos para avaliação do volume aparente, massa específica aparente, retração linear de secagem e queima, perda ao fogo, absorção de água, resistência à compressão e módulo de ruptura a flexão. As amostras de esteatito foram queimadas às temperaturas de 500, 1000, 1200, 1300 e 1400°C, em ar, por 2 horas. O talco é o mineral predominante nas amostras. A queima foi responsável pela mudança de fase desse mineral, acelerando o processo de sinterização. A 1400°C, o aparecimento da cordierita foi responsável pelo surgimento de poros na superfície da amostra. O processo de sinterização se inicia a 1000°C com a presença de fase amorfa e fase enstatita. Corpos de prova de argila caulinítica foram preparados e queimados a 500, 1000 e 1200°C, por 2 horas, em ar. Através das análises foi possível observar que a caulinita é o mineral predominante na amostra natural. Nestes corpos cerâmicos foram observados variações na coloração e defeitos superficiais relacionados a alta temperatura e à sinterização. A 1000°C iniciou-se o processo de formação da mulita que se tornou evidente a 1200°C. A formação da mulita modifica as propriedades físicas dos corpos cerâmicos tais como peso específico, resistência à compressão mecânica, retração linear e absorção de água. Por fim, corpos de prova foram preparados a partir das misturas de argila caulinítica e esteatito contendo de 2,5 a 97,5% de esteatito, em peso. Os corpos foram moldados e prensados em forma de paralelepípedos (7,0cm x 2,0cm x 1,0 cm) e queimados a 500, 1000 e 1200°C, por 2 horas, em ar. Pelas análises foi possível observar que talco e caulinita são os minerais predominantes, seguidos de cordierita, quartzo, clorita, magnesita e magnetita. Na queima a 1200°C o talco evolui para enstatita e há o surgimento de mulita, periclásio, hematita, além de clioenstatita e protoenstatita. A fusão parcial do talco promove um aumento na fase líquida que faz diminuir a porosidade e consequentemente reduz a absorção de água. Esse processo contribui para o aumento da sinterização que associado à mulita e ao periclásio estimula a densificação e aumenta a resistência mecânica do material. As caracterizações física, química, mineralógica e morfológica dos corpos de prova mostraram que amostras contendo 85% de esteatito na mistura apresentam propriedades adequadas para possíveis aplicações tecnológicas. ____________________________________________________________________________________
Abstract: Ceramic bodies of kaolin and soapstone residuals collected from workshops in Ouro Preto and Mariana, Minas Gerais, Brazil, were prepared. Samples both raw materials were dried, crushed and ground to yield a powder with a particle size suitable to pass through a 35# (0,425mm) sieve. Mineralogical, chemical and textural transformations were investigated in both materials. Furthermore, the physicals characteristics were investigated in several temperatures. The samples were investigated by using ICP/OES, X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive System (EDS) and BET Theory (Brunauer, Emmet and Teller). The apparent volume, density bulk, linear shrinkage, mass loss on ignition, water absorption, compressive strength and modulus or rupture by flexural tests were determined on the burned shaped samples. Samples of steatite were burned at 500, 1000, 1200, 1300 and 1400 °C for 2 hours, in air. Talc is the predominant mineral in the raw sample. Burning changed the phases and lead to the sintering. At 1400°C, the appearance of cordierite provoked porous in the surface of the samples. The sintering begins at 1000°C with the presence of an amorphous phase and enstatite. Ceramics of kaolinite clays were burned at 500, 1000 and 1200°C, for 2 hours , in air. Kaolinite was the predominant mineral in the raw samples. The burning lead to the sintering and caused defects on the surface and color changes. The appearance of mullite at 1000 °C that becomes dominant at 1200 °C increased the specific weight, strength, linear shrinkage and water absorption. Ceramic bodies (7.0 cm x 2.0 cm x 1.0 cm) of kaolin and soapstone residuals, containing from 2.5% to 97.5% soapstone (in weight) were prepared and burned at 500, 1000 and 1200 °C, for 2 hours, in air. The analyses showed talc and kaolinite were the dominant minerals, followed by cordierite, quartz, chlorite e magnetite. When firing at 1200 °C, the talc changes to enstatite and occur the appearance of mullite, periclase, hematite, clinoenstatite and protoenstatite. The partial fusion of the talc promoted an increase in the liquid phase diminishing porosity and, consequently, water absorption. This process and the combination with mullite and periclase, increased the densification and strength. The physical, chemical, mineralogical and morphological characterization of the kaolinite clay/steatite ceramic samples demonstrated that a body containing 85% steatite presents adequate properties for possible technological applications.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/5797
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor(a), 08/11/2015, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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