ceramica - prod telha forno rolo.pdf
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Fabricação de telhas em forno a rolo
Projeto: seleção de matérias-primas para o processo de fabricação de telhas por ciclo rápido de queima
Execução: IPT (Rel. 108.859-205)Financiamento: Comgás (2007-2009)Programa: Programa de Pesquisa e
Desenvolvimento da Comgás (ciclo 2005-2006)
OBJETIVOS
• O objetivo do trabalho é investigar as possibilidades de adequar as matérias-primas para processo de fabricação com ciclo de queima rápido, visando:
– a melhoria da qualidade final dos produtos;– e a minimização dos impactos ambientais:
• pela substituição da lenha utilizada atualmente como principal insumo energético; e
• pela redução do volume de rejeitos (cacos), resultantes do emprego de equipamentos (fornos intermitentes) e sistemas de controle de processo rudimentares.
MÉTODO
• Seleção de pólo cerâmico produtor de telha
• Composição de massas (seleção de massas-base e aditivos fundentes)
• Ensaios e análises
• Experimento industrial
• Tratamento de dados e avaliação
Seleção de pólo cerâmico produtor de telha
TAMBAÚ
Seleção de massas-base e aditivos fundentes
TIPO CARACTERÍSTICAS
argilas quaternárias
de várzea
Argila de queima avermelhada que ocorre no fundo dos vales atuais:
VANTAGENS: Alta plasticidade: fornece trabalhabilidade e resistência mecânica a verde
DESVANTAGENS: Refratárias; Escassez; Maior Impacto Ambiental
argilas de bacias sedimentares
Argila de queima avermelhada em situação topográfica alçada:
VANTAGENS: Mais fundentes: permite a sinterização em temperaturas relativamente baixas; Maiores reservas
DESVANTAGEM: Pouco plástica para processo extrusão/ prensagem
Tipos de Argila da Massa
Composição de Massa e custo de Argila para Telha
• Base de 20 % argila de várzea e 80% de argila formacional (taguá mole e duro)• Preços FOB cerâmica em Tambaú (base 2007)
Preço da matéria-prima (argilas)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94
Cerâmicas (cadastro)
Preç
o R
$ / m
³
Argila VermelhaArgila PretaPó de argila
Seleção de massas-base e aditivos fundentes
• Seleção de Massa Básica de Telha da Região• Melhoria das propriedades dos corpos de prova
(principalmente redução da absorção d´água);– Incorporação de aditivos fundentes
• basaltos• raspa• vidros• argilas fundentes
– Ensaios Laboratoriais
Aditivos utilizados
• Basalto da Formação Serra Geral – produto residual da moagem de basalto para brita. 4 amostras de 3 pedreiras ;
• Argila EFV-03/08 da Formação Corumbataí, região de Tambaú, fornecido pela Engeminas.
• Raspa – resíduo da lavagem das linhas de esmaltação de pisos e revestimento das indústrias cerâmicas da região de Rio Claro. Trata-se de um pó moído, de cor creme, procedente de esmalte fritado, com ponto de amolecimento entre 980 e 1050ºC;
• Vidro Âmbar (tipo garrafa de cerveja) – moído -#200, de coloração creme claro;
• Vidro borossilicato incolor (tipo gatorade) – vidro moído em #200.
• Vidro plano moído- resíduo industrial de autopeças
Ensaios: CL – TRF - AA
Prensagem do Corpo-de-prova
Massa Cerâmica Padrão e em composição com aditivos
Queima 930ºC
Secagem a 110ºC 24 horas
Legenda dos Ensaios
CPE – Cone Pirométrico EquivalenteTRF – Tensão de Ruptura à Flexão
CL – Contração LinearAA – Absorção de Água
Formulações massas locais + aditivos fundentes: Basalto, Raspa, Argilas
Fundentes e Vidros.
Quatro Amostras de Basaltos
Ensaio Granulométrico
Ensaio-CPE
Escolha do basalto (mais fundente)
Construção dos gráficos comparativos com os dados obtidos
Conclusão
Fluxograma dos Ensaios Cerâmicos Redução da absorção d’água da massa cerâmica
1º TESTE DE ADITIVAÇÃO
M.P. Fundente F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11Argila Padrão 90 80 90 80 90 80 90 80 90 80 100
Basalto 10 20
Raspa 10 20
Vidro Âmbar 10 20
Vidro Gatorade 10 20
ArgilaEFV-3/08 10 20
Gráfico comparativo dos ensaios nas formulações
-7-6-5-4-3-2-101234
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10
Fórmulas
Absorçãod'Água
Tensão deRuptura aFlexãoRetraçãoLinear
Absorçãod'Água
T ã d
Aditivos Selecionados:• argila Argila EFV-3 (composição F9/10); e• raspa (composições F3/4)
• Argila EFV-3 (composições F9/10); e• Raspa (composições F3/4)
• Vidro plano moído (teste à parte)
ADITIVOS SELECIONADOS / 1º TESTE DE ADITIVAÇÃO
ADITIVOS SELECIONADOS:
• Argila EFV-3 (composições F9/10);
• Raspa (composições F3/4); e
• Vidro plano moído (testado à parte e aprovado)
2º TESTE DE ADITIVAÇÃO
PREPARAÇÃO DOS CORPOS
• Ensaios por prensagem a seco; e
• Ensaios por extrusão
2º TESTE DE ADITIVAÇÃO
8090
10
Extrusão Prensagem
ORDEM DE DESEMPENHO
RESULTADOS DO 2º TESTE DE ADITIVAÇÃO
• OS CORPOS PREPARADOS POR PRENSAGEM MOSTRARAM LIGEIRA MELHORA DE DESEMPENHO NOS ENSAIOS
• FOI SELECIONADO O VIDRO PLANO MOÍDO PARA O TESTE INDUSTRIAL
• Vidro plano moído
• Raspa; e
• Argila EFV-3
ENSAIO INDUSTRIAL
• APÓS RESULTADOS POSITIVOS DA ADITIVAÇÃO EM LABORATÓRIO DA INSTITUIÇÃO DE PESQUISA E DO LABORATÓRIO DA FÁBRICA DE TELHA, FOI REALIZADO UM TESTE INDUSTRIAL EM FORNO TÚNEL*
• HOUVE PRODUÇÃO NORMAL
• EM AVALIAÇÃO DAS PEÇAS QUEIMADAS EM LABORATÓRIO OBSERVOU-SE QUE O MATERIAL APRESENTOU BAIXA RESISTÊNCIA MECÂNICA INDUZIDAS POR TRINCAS ORIGINADAS EM AGLOMERAÇÃO DE GRÃO E GRÂNULOS DE ADITIVO, OU SEJA, HOUVE PÉSSIMA HOMOGENEIZAÇÃO
• TESTES COMPLEMENTARES/ ADICIONAIS AINDA NÃO FORAM REALIZADOS
* Forno Túnel de Queima lenta, pois não houve disponibilização de forno de rolo para o teste
CONSIDERAÇÕES FINAIS 1/3DE FORMA GERAL, OS ESTUDOS EFETUADOS, EM PARTE NÃO APRESENTADOS AQUI, MOSTRAM POTENCIAL TÉCNICO E ECONÔMICO PARA:
• MANUFATURAR TELHA COM QUEIMA EM CICLO RÁPIDO COM DESEMPENHO TÉCNICO EXIGIDO PELO MERCADO NACIONAL E PARA EXPORTAÇÃO, SOBRETUDO QUANTO A ASPECTOS RELACIONADOS AO PADRÃO DE BITOLA E À HOMOGENEIZAÇÃO DE COR/ TONALIDADE;
• EM RELAÇÃO À MATÉRIA-PRIMA, TEMA MAIS ABORDADO NESTA OCASIÃO, RESSALTAM-SE AS SEGUINTES CONSIDERAÇÕES:
• AS MATÉRIAS-PRIMAS NATURAIS BASICAS DA REGIÃO, OU SEJA, AS ARGILAS, A EXEMPLO DA PRODUÇÃO DE PLACAS CERÂMICAS, PERMITEM COMPOSIÇÃO DE MASSA COM CARACTERÍSTICAS APROPRIADAS:
• ...
AS MATÉRIAS-PRIMAS ... :• NO CASO DE TELHA POR EXTRUSÃO, A MASSA NECESSITA DE ARGILA PLÁSTICA (DE VÁRZEA OU TAGUÁ MOLE) TORNANDO A MASSA UM POUCO MAIS REFRATÁRIA;• NO CASO DE TELHA PRENSADA A SECO, PODER-SE-Á TRABALHAR COM MASSAS MAIS FUNDENTES, OU SEJA, MAIS RICAS EM TAGUÁ DURO• NA BUSCA DE PRODUTOS DE BAIXA ABSORÇÃO E RESISTÊNCIA MECÂNICA COMPATÍVEL COM NORMALIZAÇÕES, É POSSÍVEL COMPOR MASSAS SÓ DE ARGILA.• NO ENTANTO, PARA AUMENTAR A SINTERIZAÇÃO EM TEMPERATURAS MAIS BAIXAS, É POSSÍVEL A INCORPORAÇÃO DE ADITIVOS, SENDO QUE 2 TIPOS SINTÉTICOS REVELARAM-SE MAIS EFICAZES (PÓ DE VIDRO PLANO E RASPA).
• EM AMBOS OS CASOS, RECOMENDA-SE PREPARAÇÃO ADEQUADA PARA PROCEDER UMA BOA HOMOGENEIZAÇÃO, FATO QUE NÃO OBSERVADO EM LABORATÓRIO, MAS COMPROMETEDOR NO ENSAIO INDUSTRIAL.
CONSIDERAÇÕES FINAIS 2/3
OUTROS FATORES (ALGUNS NÃO NECESSARIAMENTE RELACIONADOS ÀS MATÉRIAS-PRIMAS) PODEM AINDA SER CONSIDERADOS, TAIS COMO:
• O PROCESSO PERMITE MAIOR PRODUTIVIDADE E ATINGIR BAIXA PERDA;• O SISTEMA SECAGEM E QUEIMA PODE LANÇAR MÃO DE FORNOS OBSOLETOS DA INDÚSTRIA DE PLACAS (MENOR CUSTO DE IMPLANTAÇÃO);• DO PONTO DE VISTA DE CONSUMO DE ENERGIA, O USO DE GN PERMITE FORNECER QUALIDADE E CONTROLE OPERACIONAL E MOSTRA CONSUMO ESPECÍFICO EQUIVALENTE SIMILAR AO FORNO INTERMITENTE QUE QUEIMA LENHA E EQUIVALENTE AO UM FORNO TÚNEL QUEIMANDO GAS NATURAL, MOSTRANDO SIMILARIDADES DE CUSTO, PARA UM PRODUTO DE MAIOR VALOR AGREGADO.• NA CONTINUIDADE DOS ESTUDOS TÉCNICO-ECONÔMICOS PARA IMPLANTAÇÃO DE UNIDADE DE PRODUÇÃO POR QUEIMA RÁPIDA REQUER REFINAMENTO NA FORMULAÇÃO E PREPARAÇÃO DA MASSA, CONFORMAÇÃO, SECAGEM E QUEIMA E ASPECTOS COMERCIAIS DO MERCADO INTERNO E EXTERNO (TECNICAMENTE RECOMENDÁVEL MAS HOJE COM PROBLEMAS DE CÂMBIO)
CONSIDERAÇÕES FINAIS 3/3
Equipe Técnica
IPT
Comgás
Hudson Barreto de Brito
Colaboração do LaRC (Prof. Dr. Anselmo O. Boschi e Fábio Mechiades)
