QUE É O VIDRO ?

Segundo Morey " O Vidro é uma

substância inorgânica contínua e análoga

ao ESTADO LÍQÜIDO dessa substância ,

a qual porém devido a uma mudança

reversível na sua viscosidade durante o

resfriamento, atingiu um alto grau de viscosidade

de modo a ser para todos os

fins práticos, rígido.

QUAL O ESTADO DO VIDRO ?

SÓLIDO ?

LÍQÜIDO?

POLÍMERO ?

RELAÇÃO ENTRE OS ESTADOS SOLIDO, LÍQUIDO E VÍTREO

NUMA SUBSTÂNCIA QUE PODE EXISTIR NESSES TRÊS

ESTADOS

LÍQÜIDO

LÍQÜIDO SUPER-RESFRIADO

VIDRO

CRISTAL

T Tg Tf Temperatura

Tg = Temperatura de transformação

Tf = Temperatura de fusão

Estrutura molecular do dióxido de silício

Estrutura regular, cristalina (quartzo)

Estrutura irregular, vítrea

VIDRO

PRODUTO INORGÂNICO RESULTANTE DE UMA FUSÃO

OU DE VAPORES QUE FORAM RESFRIADOS

BRUSCAMENTE SEM HAVER CRISTALIZAÇÃO

QUAL O ESTADO DO VIDRO ?

SÓLIDO, LÍQUIDO OU POLIÍMERO ?

O VIDRO PERTENCE AO ESTADO VÍTREO QUE TEM AS

SEGUINTES PROPRIEDADES:

Amorfo, isótropo, não tem ponto de fusão,não desvia o

plano da luz polarizada, não é estável a altas

temperaturas, mau condutor de calor e eletricidade

VIDROS FORMADOS POR ESFRIAMENTO

DE UM LIQUIDO

Elementos: S Se P e outros

Óxidos: B2O3, SiO2, GeO2, P2O5, As2O3, Sb2O3, Al2O3, B2O3, Nb2O5, etc.

Sulfetos: As2S3, Sb2S3 , etc.

Selenetos: Compostos de Sn, Pb, As, Sb, Bi, Te, etc

Teluretos: Compostos de Sn, Pb, As, Sb, Bi, etc

Halogenetos: ZnCl2, CdCl2, Bi Cl3, etc

Compostos orgânicos: Tolueno, 3 metilhexno, álcool etílico, glicerol, glicose

Compostos orgânicos poliméricos

VIDROS FORMADOS POR DEPOSIÇÃO DE VAPOR

Elementos: B, Si, Ge, Bf Ga , etc

Óxidos: Alumínio, Tantalo, Nióbio etc

Metais e ligas

Carbeto de silício

Níquel, cobalto etc...

O VIDRO tem algumas propriedades semelhantes

às dos sólidos ( cristais )

Capacidade calorífica

Condutividade térmica

índice de refração

Espetro de absorção ótica

Propriedades mecânicas e dielétricas

E propriedades semelhantes aos líquidos,

Forma soluções contínuas

Forma emulsões (Vycor)

E propriedades semelhantes às dos polímeros,

no caso dos vidros de fosfatos

REQUISITOS DE UM VIDRO COMERCIAL

1. Custo de produção viável.

2. Fundir a temperaturas compatíveis com os

fornos

convencionais.

3. Viscosidade adequada ao trabalho.

4. Deve ser durável, isto é, não ser atacado pelo

intemperismo.

5. Deve ser estável, isto é, não cristalizar nas

temperaturas de trabalho.

TABELA II

Composição aproximada de alguns tipos de

Vidros Comerciais Vidro SiO2 Al2O3 Fe2O3 CsO Mg

O

PbO Na2O K2O SO3 F2 B2O3 CuO

Frascarias 72,7 2,0 0,06 10,4 -- -- 13,6 0,4 0,3 0,2 -- --

Vidraça

Verde

71,7 0,2 0,01 9,6 4,4 -- 13,1 -- 0,4 -- -- --

Vidro Plano 71,6 1,0 -- 9,8 4,3 -- 13,3 -- 0,2 -- -- --

Pote

Opalino

71,2 7,3 -- 4,8 -- 4,2 -- -- 12,2 2,0 -- --

Rubi 72,0 2,0 0,4 9,0 -- -- 16,6 0,2 -- Tr. -- 0,5

Borossilicat

o

76,2 3,7 -- 0,8 -- -- 5,4 0,4 -- -- 13,5 --

Fibra

de Vidro

54,5 14,5 0,4 15,9 4,4 -- 0,5 -- -- 0,3 10,0 --

Chumbo

Térmico

56,3 1,3 -- -- -- 29,5 4,7 7,2 -- 0,6 -- --

Bulbo 72,9 2,2 -- 4,7 3,6 -- 16,3 0,2 0,2 -- 0,2 --

Tabela reproduzida do livro Handbook of Glass

Manufacture Vol. I

TABELA III

Composição de alguns que não contêm SiO2

( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 )

GeO2 61,80 81,48 ---- ---- ---- ---- ----

B2O3 2,34 0,17 36 ---- 40 4,0 ----

Na2O ---- 10,11 ---- 12 ---- ---- ----

K2O 6,15 ---- ---- ---- ---- 10,0 ----

CaO ---- 6,59 ---- ---- ---- ---- ----

ZnO 7,14 ---- ---- ---- ---- 1,0 10,0

B2O 22,20 ---- 27 ---- 20 ---- ----

Sb2O3 ---- 1,32 ---- ---- ---- ---- ----

As2O3 0,36 0,33 ---- ---- ---- ---- ----

Al2O3 ---- ---- 27 ---- ---- 10,0 18,0

MgO ---- ---- 10 ---- ---- 4,0 ----

Ta2O5 ---- ---- ---- 28 ---- ---- ----

TiO2 ---- ---- ---- 12 ---- ---- ----

ZrO2 ---- ---- ---- 6 ---- ---- ----

La2O3 ---- ---- ---- 42 20 ---- ----

ThO2 ---- ---- ---- ---- 20 ----

P2O5 ---- ---- ---- ---- ---- 70,7 72,0

F eO ---- ---- ---- ---- ---- 2,5 ----

O VIDRO É COMPOSTO DE ÓXIDOS

Os óxidos componentes do vidro têm uma classificação que é a seguinte:

VIDRO FORMADORES MODIFICADORES E INTERMEDIÁRIOS

VIDRO FORMADORES - SiO2, B2O3, P2O5, As2O3, GeO2

VIDRO FORMADORES NÃO ÓXIDOS - As2S3, BeF2, ZnCl2

MODIFICADORES - Na2O, K2O, CaO, BaO, etc... INTERMEDIÁRIOS - Al2O3

VIDRO-FORMADORES são óxidos de elementos cujos átomos têm tamanho suficiente para serem rodeados por quatro átomos de oxigênio. MODIFICADORES são óxidos de elementos de átomos maiores , com maior número de coordenação, sozinhos formam cristais. fundidos com óxidos vidro-formadores, entram na composição dos vidros mas não podem formar vïdros isoladamente. INTERMEDIÁRIOS não podem formar vidros isoladamente, em fusão com vidro formadores adquirem o número de coordenação destes e atuam como vidro formadores. Em geral: Óxidos Vidros Formadores são óxidos ácidos. Óxidos Modificadores são óxidos básicos. Óxidos Intermediários são óxidos anfóteros.

CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS

ÓXIDOS COMPONENTES DO VIDRO

Vidro-formadores- Mesma definição anterior

Fundentes- Baixam a temperatura de fusão da mistura

Estabilizadores- Aumentam a resistência química do

vidro aos agentes químicos e ao intemperismo

Acessórios-Usados para colorir o vidro ou para ajudar

no seu refino

CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS ÓXIDOS

COMPONENTES DO VIDRO

VIDRO-FORMADORES

SiO2, B2O3, SeO2, GeO2, P2O5, As2O3

FUNDENTES

Na2O, K2O, Li2O

ESTABILIZADORES

CaO, MgO, PbO, ZnO, BaO, AI2O3

ACESSÓRIOS

As2O3, Sb2O3, SO3, CuO, Co2O3, Cr2O3,

SnO2, Fe2O3, FeO, etc

Abaixamento do Ponto de Fusão

da Mistura Sílica e Óxido de Sódio

% de Na2O

% de SIO2 % de SIO2

oC

SiO2 - 59 % da crosta terrestre

Quartzo — Tridimita— Cristobalita — Vidro de Sílica

B2O3 - Aquecimento do H3BO3

O B2O3 é instável, absorve a umidade do ar e volta a H3BO3

Al2O3 - Corindon, rubi , safira.

Combinado sob forma de argilas e feldspatos

Na2O - Não existe livre

K2O - Idem

MgO - Calcinação da magnesita

PbO - Aquecimento do Pb acima do seu ponto de fusão ao ar Litargirio.

Pb3O4 - Zarcão

BaO - Barita Não é estável ao ar.

Obtido Por calcinação do BaCO3

CORANTES

Óxidos dos metais pesados

FeO - Verde azulado

Fe2O3 - Verde amarelado

CuO - Azul

Co2O3 - Azul !!!

Cr2O3 - Verde

E outros

VIDRO ALCALINO

SÍLICA

(SiO2) 72,1% 72,7% 72,0%

ÓXIDO DE ALUMÍNIO

(AI203) 1,6 0,5 2,0

ÓXIDO DE CÁLCIO

Cálcio (CaO) 5,6 12,9 6,0

ÓXIDO DE MAGNÉSIO

(MgO) 3,4 ------ 4,2

ÓXIDO DE SÓDIO

(Na20) 17,3 13,2 14,9

L Â

M P

A D

A

P L

A N

O

G A

R R

A F

A

VIDRO CHUMBO (CRISTAL)

SÍLICA

( SiO2 ) 56,5 % 63,8 %

ÓXIDO DE CHUMBO

{ PbO ) 29,5 20,2

ÓXIDO DE POTÁSSIO

(K20 ) 8,0 6,8

ÓXIDO DE SÓDIO

(Na2O) 5,0 7,5

ÓXIDO DE ALUMÍNIO

(AI203) 1,0 1,7

VIDRO DE BOROSSILICATO

SÍLICA (SiO2) 69,9% 64,1% 80,5%

ÓXIDO DE BORO (B2O3) 8,12 7,1 11,8

ÓXIDO DE ALUMÍNIO (AI2O3) 9,2 7,1 2,0

ÒXIDO DE BÁRIO ( BaO ) 2,75 ---- ----

ÓXIDO DE CÁLCIO (CaO) 3,7 6,8 ----

ÓXIDO DE SÓDIO (Na2O) 6,3 6,3 4,4

ÓXIDO DE POTÁSSIO ( K2O ) ---- 3,0 0,2

----------------- -------

N P D

E Y U

U R R

T E A

R X N

VIDRO OPALINO

SiO2 63,84 % 63,70 %

Al2O3 7,86 4,20

Fe2O3 1,50 ----

MnO 1,12 ----

Na2O 10,51 12,00

K2O ---- 1,50

MgO 0,25 ----

CaO 1,86 5,60

ZnO 6,99 8,50

F 8,05 7,30

VIDRO DE SÍLICA

SiO2 100%

VYCOR

SiO2 96,0 %

Na2O

4,0

B203

FIBRA DE VIDRO

SiO2 53,7 %

AI2O3 13,8

CaO 16,3

MgO 4,6

B203 9,6

VIDRO PARA TERMÔMETRO

SiO2 67,3% 72,86%

B2O3 2,0 10,43

Al2O3 2,5 6,24

ZnO 7,0 ----

CaO 7,0 0,35

Na2O 14,0 ----

K2O ---- 0,10

MgO ---- 0,20

VIDRO DE ALTO TEOR DE BORO

B2O3 15 a 20%

SiO2 65 a 70%

Álcalis e Al2O3

Uso em solda com tungstênio e molibdênio

Vidro Nonex

SiO2 72%

Al203 1,5

Na2O 3,4

AS2O3 0,7

B2O3 15,6

PbO 6,8

Uso em solda com tungstênio e molibdênio.

VIDROS ESPECIAIS

ÓPTICOS

DE SEGURANÇA

FOTO-SENSÍVEIS

FOTO-CRÔMICOS

SOLDA

• ÓPTICOS - Composição típica Alta homogeneidade Cor neutra Livre de defeitos Resistente ao intemperismo.

• DE SEGURANÇA - Podem ser: Laminados ou Temperados LAMINADOS - Duas placas ou mais de vidro tendo entre as mesmas uma película plástica de polivinilbutiral. TEMPERADOS - A placa de vidro sofre um aquecimento até próximo ao seu ponto de amolecimento e logo após um resfriamento brusco. Esse tratamento deixa as faces da placa fortemente comprimidas o que aumenta significativamente sua resistência.

• FOTO-SENSÍVEIS - Base de silicato de lítio, óxido de potássio e

óxido de alumínio, com traços de prata e cério. A ação do UV forma

núcleos de prata sensibilizados pelo cério e em torno dos quais se

formam imagens de metasilicato de lítio a 600 °C, que são solúveis

em HF a 10%.

• FOTO-CRÔMICOS - Escurecem sob a ação da luz , desde o UV até

o visível e perdem a cor no escuro. O escurecimento é devido a

formação reversível partículas sub-microscópicas de halogeneto de

prata.

• SOLDA - Usados em aparelhos científicos e alguns aparelhos de

iluminação, onde fios metálicos tem de ser soldados em peças de

vidro.

Os vidros usados tem que ter o seu coeficiente de expansão próximo

àquele do metal com que vai ser soldado.

VIDROS ANTIGOS

EGITO 1400 AC EGITO 200 AC 900 DC

SiO2 63,72 65,95 67,44

AI2O3 1,04 2,49 2,98

Fe2O3 0,54 0,28 0,51

CaO 9,13 6,89 4,80

MgO 5,20 1,37 5,64

Na2O 20,63 20,30 13,94

K2O 0,41 0,96 1,93

MnO 0,97 0,70

SO3 1,08 0,84

PbO 1,01

VIDROS ATUAIS

VIDRAÇA BULBO P / LÂMPADA

SiO2 71,60 72,64

AI2O3 0,64 1,55

Fe2O3 0,26 0,04

CaO 12,58 5,38

MgO 1,07 3,15

Na2O 13,37 16,70

K2O 0,40

MnO

SO3 0,97

PbO

As2O3 0,05

Comportamento das Matérias-Primas na

Fabricação do Vidro

Areia, Quartzito e Quartzo SiO2

Barrilha (Soda ou Carbonato de Sódio) Na2CO3 Na2O + CO2

Soda Cáustica (Hidróxido de Sódio) 2NaOH Na2O + H2O

Potassa (Carbonato de Potássio) K2CO3 K2O + CO2

Calcário (Carbonato de Cálcio) CaCO3 CaO + CO2

Dolomita (Carbonato de Cálcio e Magnésio)

CaCO3.MgCO3 CaO + MgO + 2CO2

Feldspato (Silicato de Alumínio e de Sódio, Potássio ou Cálcio)

6SiO2. AI2O3.R2O

R2O Na2O Albita

K2O Ortoclásio

CaO Anortita

Borax ou Tetraborato de Sódio

Na2B4O7.10H2O Na2O + B2O3 + 10H2O

Pirobor ou Tetraborato de Sódio anhidro

Na2B4O7 Na2O + B2O3

Acido Bórico

2H3BO3 B2O3 + 3H2O

Salitre ou Nitrato de Sódio

4NaNO3 4NO + 3O2 + 2Na2O

Alumina Hidratada ou Hidróxido de Alumínio

Al2O3.3H2O Al2O3 + 3H2O

Litargírio — PbO

Zarcão — Pb3O4 3PbO + O

Monossilicato de Chumbo — PbO.SiO2

Sulfato de Sódio — Na2SO4 Na2O + SO3

"A SÍLICA REAGE COM OS ÓXIDOS FORNECIDOS PELAS MATÉRIAS-

PRIMAS FORMANDO OS SÍLICATOS, E O EXCESSO DE SÍLICA SE DISSOLVE

NA MASSA FUNDIDA "

AGENTES OPALESCENTES

Criolito Na3AlF6

Fluorita CaF2

Fluoreto de Sódio

AGENTES DE REFINO

Oxido arsênico As2O5

Oxido antimonioso Sb2O3

Sulfato de Sódio Na2SO4

AGENTES CORANTES

Óxido cúprico CuO

Óxido de cobalto Co2O3

Óxido de vanádio V2O5

Óxido de ferro Fe2O3

e outros Óxidos

CACO

VANTAGENS DO SEU USO

Substituição das matérias-primas.

Redução do consumo energético.

650 kcal/kg de vidro.matérias-primas

450 kcal/kg de vidro caco.

Menor desgaste da super-estrutura do forno e dos regeneradores devido à menor

temperatura de operação

Aproveitamento das quebras nas operações e refugo (peças de má qualidade)

Evitar a segregação dos materiais mais pesados, atuando como ligante entre

as partículas

Facilitar a penetração do calor na massa a ser fundida

CACO

ESPECIFICAÇÕES

Quebrado em pedaços de aproximadamente 5 mm.

De composição química igual ou bem próxima do vidro em

fabricação.

Livre de impurezas tais como metal, cerâmica plásticos e etc.

90 80 70 60 50 40 30 20 10

Kcal/Kg

1100

1050

800

850

900

950

1000

Redução do Consumo de

Energia pela Adição

do Caco

% CACO

PONTOS A CONSIDERAR NA AQUISIÇÃO

DE MATÉRIAS PRIMAS

• Procedimentos para aprovação das matérias primas

• Composição Química

• Impurezas

• Granulometria

• Embalagem

• Tipo de transporte

• Custo do frete

• Avaliação do fornecedor

•Desenvolvimento do fornecedor

MANUSEIO, PESAGEM E MISTURA DAS

MATÉRIAS PRIMAS

• Desembarque

• Recebimento

• Amostragem Análise granulométrica

Análise química

• Estocagem Empilhagem

Ensilagem

• Identificação das matérias-primas

• Movimentação

• Pesagem

• Mistura

• Segregação

• Carregamento do forno

• Higiene e segurança

ESPECIFICAÇÕES DE MATÉRIAS PRIMAS

(Exemplo)

Instrução: 4-5-1-13 Data:

1 Vidro prensado

13 Feldspato

Designação: 5113 — Identifica: Feldspato moído

Propriedades

a) Granulometria:

Peneira % retida

20 0,0

40 2,0 max.

Passa 100 10,0 max.

b) Composição Química

Perda ao fogo

SiO2 1,0% max

AI203 70,0 max

Fe2O3 17,5 max

CaO + MgO 0,25 max

K2O 10,0 max

Na2O 3,5 max

Embalagem:

Saco de papel multifolhado

Fornecedor (es): XPTO SÁ

ESPECIFICAÇÕES DA AREIA

A B C D

SiO2 min. 99,5% 99,5% 99,4% 99,0%

Al2O3 max. 0,200 0,200 0,300 0,500

Fe2O3 max. 0,002 0,015 0,030 0,150

TiO2 max. 0,020 0,020 0,030 0,050

Cr2O3 max. 0,0002 0,0003 0,0005 0,0005

P.F. max. 0,100 0,200 0,200 0,300

Tipo A - Vidros especiais - p.ex: éticos, oftálmicos etc...

Tipo B - Vidros brancos (incolores) de alta qualidade - p.ex: cristais,

frascarias e artigos de mesa.

Tipo C - Vidros brancos comuns- p.ex: embalagens em geral e vidro

plano.

Tipo D - Vidros coloridos

FABRICAÇÃO DO VIDRO

MATÉRIAS

PRIMAS CACO

PESAGEM

MISTURA

FORNO

SOPRAGEM PRENSAGEM ESTIRAGEM

RECOZIMENTO

INSPEÇÃO

EMBALAGEM

EMBARQUE

O VIDRO É RESULTANTE DE REAÇÕES QUÍMICAS

Reagentes Matérias primas

Cadinho Forno

Energia Térmica

Óleo Combustível

Gás Natural

Eletricidade

Agitação

Gases Resultantes das Reações Químicas

Correntes de Convecção

LEGENDA

A,B,C,D,E ____SILOS

T __________ TRANSPORTADOR

F __________ ELEVADOR

G __________ DEPÓSITO DE MISTURA

M __________ MISTURADOR

V __________ FORNO DE QUEIMA LATERAL

FORNOS DE VIDROS

CONTÍNUOS

Regenerativo Queima Lateral

Queima Traseira

Recuperativo Queima Lateral

Queima Traseira

Abóbada Fria

Elétrico Abóbada Quente

Abóbada Semi-fria

• DESCONTÍNUOS

Tanque Diário – Day-tank

Pote Aberto)

Fechado)

FORNO TANQUE

Parte Inferior em

contato com o vidro

Parte Inferior de um Forno Contínuo

Zona de Fusão

Zona de Refino

Garganta Zona

de

Trabalh

o

Secção Longitudinal da Parte

Inferior

de um Forno Contínuo

Zona de

Fusão Zona de

Refino

Zona de

Trabalho

Garganta

Zona de Máxima

Temperatura

Zona de Máxima Temperatura

Zona de Trabalho

Zona de

Fusão Zona de Refino

Shadow-wall

Bridge-wall