Mineralogical characterization of clays used in the structural ceramic industry in west of S. Paulo State, Brazil

Abstract

A plasticidade e a granulometria da massa cerâmica são dois parâmetros importantes para o processo de produção de tijolos e telhas. Estes dois parâmetros e a composição mineralógica definirão a qualidade e propriedades (cor, resistência mecânica, absorção de água, trincas, mudanças nas dimensões durante a secagem e queima, etc.) do produto final. Na indústria cerâmica brasileira é comum misturar dois ou mais tipos de barro para se obter a massa cerâmica com a granulometria e plasticidade desejada. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a matéria prima coletada nas várzeas dos rios Paraná e Paranapanema e a massa cerâmica usada pela indústria cerâmica do oeste do Estado de São Paulo. Difratometria de raios X, análise textural, limite de plasticidade e concentração de matéria orgânica foram usadas para caracterizar as amostras. A análise textural mostra que a fração argila variou de 38,2 a 66,3 %, a fração silte de 22,2 a 49,7 % e a fração areia de 3,1 a 34,1 %. A concentração de matéria orgânica varia de 5 a 7 %. Os resultados de difração de raios X mostram que todas as amostras possuem caulinita e muitas delas tem argilas do grupo das esmectitas, argilas interestratificadas e mica. Gibsita, óxidos de ferro e de titânio e quartzo são também identificados. Uma amostra usada para pintar potes é rica em goetita. Os resultados indicam que as massas cerâmicas tem alta concentração de argila na sua composição e devem ser misturadas com argila magra. Caulinita é a fase majoritária em todas as amostras, dando uma boa plasticidade para a produção de tijolos e telhas por extrusão.

Plasticity and the grain-size distribution of the raw material used to make structural bricks and roof tiles are very important to the production process. These two parameters and the mineral composition will define the quality and properties of the final product: color, mechanical resistance, water absorption, cracks, swell and shrink during drying and firing the ceramic pieces etc. In the Brazilian ceramic industry it is very common to mix together two or more different kinds of raw material to achieve the ceramic mass with the desired grain-size distribution. The objective of this work was to characterize the raw material collected at the floodplains of the Paraná and Paranapanema Rivers and the ceramic mass used by the ceramic industry in western São Paulo State, Brazil. Particle size distribution, organic matter and X-ray diffraction were used to study this material. The textural analysis indicates that the raw materials have the clay fraction ranging from 38.2% to 66.3%, the silt from 22.2% to 49.7% and the sand from 3.1% to 34.1%. The results indicate that all mixed raw materials have more clay in its composition than would be necessary. The organic matter ranges from 5 to 7%. All samples have kaolinite and many of them have smectites, HIV and mica. Gibbsite, iron and titanium oxides, and quartz are also identified. One of the samples (yellow) is rich in goethite.