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Anais do 43º Congresso Brasileiro de Cerâmica
2 a 5 de junho de 1999 - Florianópolis – S.C.
02701
ROCHAS MILONÍTICAS DE PIEDADE (SP) COMO MATÉRIA-PRIMA FUNDENTE
PARA A INDÚSTRIA CERÂMICA: POTENCIALIDADE GEOLÓGICA E
CARACTERÍSTICAS CERÂMICAS
José Francisco Marciano Motta1 Antenor Zanardo2 Fabiano Cabañas Navarro3
(1) Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de S. Paulo – IPT/Digeo
Cidade Universitária – CEP 05508-901 – São Paulo – SP e-mail [email protected]
(2) IGCE – UNESP - Rio Claro – SP (3) Graduando IGCE – UNESP - Rio Claro – SP
RESUMO
No centro-sul do Estado de São Paulo, nas proximidades de Piedade, ao longo de
uma estrutura geológica denominada Falha de Taxaquara, ocorre uma espessa faixa
de granitóides milonitizados compostos de quartzo (25%), feldspato (20-60%) e sericita
(20-50%). A granulação das rochas variam de muito fina a média e a relação
feldspato/sericita aumenta com a granulação da rocha. O conteúdo de álcalis (K e Na)
varia de 6,5 a 9,5%. Uma importante porção da faixa encontra-se com coloração
esbranquiçada, apresentando menos de 5% de minerais máficos e teor de Fe2O3
inferior a 1%, gerando queima clara. Quando intemperizada, a rocha apresenta-se
enriquecida em caulinita e mais pobre em álcalis. As diversas fácies litológicas
apresentam ocorrências significativas e boas características cerâmicas, o que lhes
confere boas perspectivas de aproveitamento econômico, sobretudo na indústria de
revestimentos cerâmicos.
Palavras-chave: matéria-prima, cerâmica, fundentes para revestimentos, minerais
industriais
INTRODUÇÃO
Os feldspatos são minerais alumínio-silicáticos, com quantidades variáveis de K,
Na e Ca, bastante utilizados como matéria-prima fundente na indústria cerâmica. A
principal rocha produtora de feldspato é o pegmatito, onde é comum a concentração de
cristais grandes e de alta pureza, mas podem ser beneficiados a partir de diversas
rochas, como é o caso de alasquitos nos Estados Unidos, granitóides e arcóseos na
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Europa e aplito no Japão. Outra matéria-prima de aplicação semelhante é o nefelina
sienito, produzido em larga escala no Canadá, Noruega e Rússia.
No Brasil, a extração de feldspato se restringe basicamente a pequenos corpos de
pegmatitos, produzidos principalmente na Província Oriental do Brasil (MG-RJ-BA-ES)
e a Província Borborema-Seridó (PB-RN).
Devido às características geológicas e geográficas das jazidas nacionais,
somadas ao crescimento da indústria cerâmica brasileira e de outras indústrias
consumidoras de feldspato, o abastecimento desse mineral foi tornando-se difícil e
caro, forçando a indústria cerâmica buscar alternativas técnica e economicamente mais
viáveis.
Nessa trajetória destacam-se os filitos, que foram empregados com sucesso para
a fabricação de revestimentos, louça sanitária e de outros produtos, a partir da década
de 60(1). Nessa busca, outras rochas feldspáticas, não tão puras quanto o pegmatito,
foram também sendo integralmente incorporadas às massas cerâmicas.
Hoje no Brasil, a pesquisa de fundentes para massas cerâmicas e vidros vem se
intensificando. Embora alguns autores divulgem os resultados de novos trabalhos
relacionados a fundentes(2)(3)(4), a divulgação técnico-científica desses projetos é ainda
muito restrita em relação aos projetos em andamentos, conforme a relação de mais de
20 projetos em andamento, conforme Coelho et al.(5), destacando-se:
a) Pesquisa de Pegmatitos: S. L. do Paraitinga – SP (Hervy / EMI); Coronel Murta –
MG (RF Mineração); Paraiba e RN (Portobello e Quatzomex);
b) Feldspato de granitóides: Granito Sorocaba-SP (Céramus, Cisper, Prominex);
Jundiaí-SP (Tavares Pinheiro, Saint Gobain); Visc. Rio Branco-MG (Estrela do Sul);
c) Pesquisa de nefelina sienito/fonolito: Sul da Bahia (CBPM); Santa Catarina
(Companhia Carbonífera Urusanga); Lages – SC (Portobello); Caxias – RJ (Hecla
do Brasil); Pará (Inca); Nova Iguaçu – RJ (Pedreira Vigne); e
d) Pesquisa de anortosito: Rio Grande do Sul e Minas Gerais (Cominas).
No presente trabalho são estudados granitóides milonitizados, constituídos de
feldspato, quartzo e sericita, com o objetivo de incorporá-los em massa cerâmicas
diversas. As características químicas da rocha confere propriedades fundentes acima
de 1.000ºC, enquanto que as características físicas podem facilitar a moagem e a
separação de dois tipos de concentrados, um mais feldspático e outro mais sericítico.
Dessa forma o estudo aqui apresentado visa contribuir no abastecimento de matériasprimas fundentes para o parque cerâmico, sobretudo do Estado de São Paulo.
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MATERIAIS E MÉTODOS DE ANÁLISE
No estudo aqui apresentado, foram efetuados os seguintes trabalhos:
mapeamento geológico e amostragem; análises mineralógicas (difratometria de raiosX, microscopia ótica), análises químicas; ensaios preliminares de beneficiamento e
ensaios cerâmicos.
Mapeamento geológico e amostragem. A área de interesse ao presente estudo
abrange uma faixa de cerca de 10 km de extensão, com largura superior a 400m, tendo
sido efetuado perfis geológicos em cortes de estrada e drenagens. As amostras foram
coletadas em canais e pontualmente, compostas ou não, para os estudos laboratoriais.
Análises mineralógicas. As amostras de rochas miloníticas foram caracterizadas
através de estudos de microscopia ótica e difratometria de raios X, em laboratórios do
IPT e IGCE-Unesp-Rio Claro.
Análises químicas. Foram determinados os óxidos maiores e menores, através de
espectometria de raios X em amostras não fundidas, realizadas em Laboratório do
IGCE-Unesp-Rio Claro.
Ensaios preliminares de beneficiamento. Testes prospectivos de cominuição e
análises de distribuição granulométrica foram efetuados visando ensaios de
beneficiamento, em desenvolvimento em Laboratórios do IPT.
Ensaios cerâmicos expeditos. Foram realizados ensaios de queima expedita,
determinações de diversos parâmetros cerâmicos e ensaio de viscosidade.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Localização da Área. A área em apreço localiza-se no município de Piedade, no
sul do Estado de São Paulo, conforme ilustra a Figura 1.
Geologia da área. O objetivo de estudo são as rochas granitóides milonitizadas da
Zona de Cisalhamento de Taxaquara (ZCT), estrutura orientada na direção NE, que
delimita distintas unidades pré-cambrianas na região, tendo sido estudada por Hasui et
al. (1977)
(6),
entre outros autores. Na porção estudada, de cerca de 10 km de
extensão, ocorrem filonitos/milonitos quartzo-feldspato-sericíticos escuros, contendo
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mais de 5% de minerais máficos, e filonitos/milonitos claros, com menos de 5% de
minerais máficos. Esses últimos formam corpos de 70 a mais de 200 m de largura, com
extensão de várias centenas de metros, e constituíram-se nos principais alvos do
estudo. Os filonitos/milonitos encontram-se em diversos estágios de intemperismo,
sendo que as partes mais alteradas são exploradas comercialmente para uso como
cargas minerais e, em menor participação, em cerâmica. As partes mais sãs não são
exploradas e, às vezes, determinam a paralisação da lavra dos pacotes superiores, por
não serem escarificáveis, apesar de constituírem nos litotipos mais ricos em álcalis.
Área de concentração, no Estado de
São Paulo, das indústrias cerâmicas,
potenciais consumidoras de filonitos
Localização da área de estudo
Figura 1: Localização da área de estudo no Estado de São Paulo
Mineralogia. As rochas em pauta são fortemente foliadas, com granulação
variando de muito fina a média. É comum nas rochas granitóides, quando
metamorfizadas em zona de cisalhamento de baixo grau metamórfico, como é o caso
estudado, sofrerem uma forte cominuição dos grãos, com transformação dos feldspatos
em uma matriz sericítica, como apontado por diversos autores(7)(8).
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Na área de estudo, os termos mais finos (filonitos) apresentam matriz lepidoblástica
com constituição mineralógica visual estimada de cerca de 45-50% de sericita, 25-30 %
de quartzo, 20-25% de feldspato (microclínio e plagioclásio), e menos de 5% de outros
minerais (opacos, titanita, óxidos/hidróxidos de ferro, turmalina).
Nos termos mais grossos (milonitos), também fortemente foliados, observa-se, ao
microscópio, textura granoblástica, com composição estimada de 55 a 60 % de
feldspato, 20 a 25% de quartzo, 15 a 20 % de sericita/muscovita e menos de 5% de
outros minerais.
Além dos minerais definidos nos estudos de microscopia, a análise de difratometria de
raios-X das amostras revelou a presença de caulinita, que se acentua nas rochas mais
alteradas.
Análise química. As análises químicas foram efetuadas em rochas miloníticas
claras (sãs e alteradas) e escuras, com os resultados dos principais óxidos
apresentados na Tabela I.
Tabela I: Resultados das análises químicas das rochas estudadas (em %)
Tipo de Rocha Milonítica
Sã
Alvo 1
Clara
Alvo 2
Alterada Alvo 3
Escura Sã
Geral
Obs.: PF= Perda ao Fogo
P.F. Si O2 Al2O3 K2O Na2O Mg O CaO Fe2O3 Total
2,66 71,68 16,89 5,24 2,14 0,20 0,21 0,82 99,85
1,41 70,35 17,50 5,63 3,77 0,44 0,43 0,13 99,66
7,90 66,50 18,30 3,20 0,10 0,10 1,50 1,10 98,70
2,35 67,01 18,81 5,62 2,51 0,64 0,39 2,10 99,43
Os resultados indicam maiores valores de óxido de ferro para as rochas escuras
em relação as claras, presente nos minerais máficos como a biotita. Os valores de
álcalis (óxidos de sódio e potássio) situam-se em torno de 8% nas rochas sãs,
encontrando-se associados aos feldspatos e sericita/muscovita, enquanto que nas
rochas alteradas apresentam valores bem menores, devido à degradação desses
minerais, principalmente dos feldspatos, para a caulinita. Essa alteração é também
refletida nos valores de Perda ao Fogo.
Quando a rocha é cominuída, de forma branda, e analisada nas diversas frações
(Tabela II), há uma tendência de aumento dos óxidos de sódio, ferro, alumínio, potássio
e da perda ao fogo, com a granodecrescência; enquanto a sílica diminui. Esta
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tendência reflete a concentração dos minerais em proporções diferentes nas diversas
granulometrias.
Tabela II: Composição química do filonito claro, nas diversas frações granulométricas
após moagem em meio líquido (L) e seco (S) (em %).
Amostras
L
S
P.F.
Si O2
Al2O3
K2O Na2O Mg O CaO P2O5 Fe2 O3
TiO2 MnO2 Total
80 #
1,60 76,65 13,74 4,98
1,98
0,17 0,17
0,01
0,59 0,10
0,01 100,00
150 #
200 #
270 #
325 #
<325 #
80 #
150 #
200 #
270 #
325 #
<325 #
1,74
2,15
2,31
2,52
3,02
2,34
2,53
2,88
3,04
3,95
3,83
2,07
2,21
2,02
2,20
1,99
1,90
1,98
2,10
2,27
2,81
2,20
0,17
0,18
0,18
0,21
0,28
0,19
0,19
0,21
0,19
0,24
0,24
0,01
0,01
0,02
0,01
0,01
0,01
0,02
0,02
0,02
0,01
0,02
0,63
0,69
0,84
0,80
0,99
0,70
0,73
0,82
0,83
0,98
1,26
0,01 100,00
0,01
99,99
0,01 100,00
0,01
99,98
0,01
99,99
0,01
99,99
0,01
99,98
0,01 100,00
0,01
99,98
0,01
99,98
0,01
99,97
75,71
74,02
73,51
71,34
68,23
73,94
72,97
71,32
70,51
65,82
66,13
14,40
15,34
15,13
17,22
19,65
15,64
16,12
17,10
17,55
20,87
19,90
4,98
5,08
5,59
5,32
5,47
5,01
5,15
5,21
5,20
4,97
5,96
0,18
0,20
0,26
0,23
0,21
0,15
0,17
0,21
0,24
0,20
0,27
0,10
0,10
0,13
0,12
0,13
0,10
0,11
0,12
0,12
0,12
0,15
Ensaios de Beneficiamento. Conforme abordado nas seções anteriores
(mineralogia e composição química), as rochas apresentam variações química e
mineralógica nas diferentes granulações/granulometrias. O objetivo desta análise foi
observar a composição mineralógica de cada fração, visando ulteriores estudos de
beneficiamento, como work index e separação de material mais sericítico do mais
feldspático, admitindo-se que cada um desses materiais possa ter, individualmente,
uma aplicação distinta e mais valorizada. Em um experimento preliminar, através de
uma moagem branda, o produto apresentou grosso modo uma distribuição do pó em
duas modas granulométricas, com cerca de 40 % acima de 200# e 60% abaixo dessa
malha. Na análise microscópica das frações, observa-se agregados de sericita impuros
(com feldspato e quartzo), agregados de sericita puros, quartzo livre, feldspato livre e
outros minerais, como biotita, muscovita e opacos. Há um predomínio dos agregados
sericíticos impuros (com feldspato e quartzo) acima da malha 270# e de agregados
sericíticos puros abaixo da malha 270, sendo que a individualização (liberação) dos
minerais se acentua na fração menor que 270#.
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Nesse ensaio preliminar, os resultados de análise química e DRX corroboraram
com a hipótese preconizada, justificando um ensaio mais elaborado para analisar a
liberação e beneficiamento dos dois concentrados buscados.
Ensaios Cerâmicos. Os ensaios cerâmicos ainda são prospectivos e teve a
avaliação feita através de queima expedita de pastilhas e ensaio cerâmico preliminar.
Nos testes de queima expedita, a 1150oC, os resultados indicam uma boa sinterização
para todas as amostras de rochas granitóides milonitizadas, com os corpos queimados
apresentando superfícies regulares, variando de levemente foscas a bem vitrificadas e
sem defeitos pronunciados de expansão, trincas e manchas. As pastilhas queimaram
com cores branca, cinza, creme marrom e vermelha.
Os ensaios cerâmicos preliminares, incluindo ensaio cerâmico de defloculação,
foram efetuados em amostra de rocha clara alterada. Os parâmetros cerâmicos
determinados são apresentados na Tabela III e revelam boas características para o
material queimado, com incrementos das propriedades físicas de 1.150 oC para 1.250
oC.
No ensaio de defloculação a amostra apresentou uma baixa viscosidade mediante
pequena adição de defloculante, favorecendo a formação de suspensão fluida,
conforme apresenta a Figura 2.
Tabela III: Característicos cerâmicos da rocha clara alterada
Parâmetros analisados
Perda ao fogo (%)
Limite de plasticidade (%)
Umidade de prensagem (%)
Retração linear (%)
Tensão de ruptura à flexão (kgf/cm2)
Absorção d’água (%)
Porosidade aparente (%)
Massa específica aparente (kg/m2)
Cor
Corpo de
Prova cru
110oC
Corpo de Prova. queimado
--32,2
3,2
1,3
5,0
------branca
5,6
6,0
--------3,9
11,5
150,0
654,0
11,6
1,5
21,6
3,9
1861,0
2532,0
Branca a cinza Cinza claro
1.150oC
1.250oC
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Viscosidade (Cps)
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2000
1500
1000
500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
Adição de defloculante (%)
Figura 2 – Curva de defloculação da rocha clara alterada
CONCLUSÕES
Embora os resultados apresentados sejam preliminares e ainda carecem de
estudos complementares, indicativamente as rochas miloníticas estudadas mostram
características técnicas que lhes atribuem qualidade de matéria-prima cerâmica.
No geral, para toda as rochas milonitizadas da zona de cisalhamento, a cor de
queima varia de branco a marrom, com possibilidade de se adequar a matéria-prima
(disponibilidade de reservas com diferentes cores de queima) ao produto desejado,
uma vez que as fácies de queima clara ou escura são mapeáveis.
O material claro alterado apresentou, nas condições dos ensaios realizados, bons
característicos cerâmicos, quando queimado, e boa defloculação para processo de
moagem e/ou conformação via úmida. Esta rocha alterada já é minerada na região,
porém sua aplicação até o momento era destinada sobretudo como carga mineral nas
indústrias de rações animais e de borracha, com apenas uma pequena parcela para
fins cerâmicos, na confecção de pisos e pastilhas. Com base nos estudos preliminares,
acredita-se que o seu uso deva se intensificar na indústria cerâmica de revestimento,
sobretudo na busca de suportes mais claros.
Quanto às rochas sãs ou semi-sãs, os ensaios expeditos mostraram uma boa
sinterização na temperatura de 1.150 oC, patamar usual de queima da indústria de
pisos e revestimentos cerâmicos. Acredita-se que haja a possibilidade de aplicação na
indústria cerâmica, no subsetor de revestimento, nos seus variados processos de
preparação de massa, bem como nas diferentes temperaturas de queima. Esta
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hipótese assenta-se sobre as características físicas, químicas e tecnológicas dos
materiais preliminarmente testados, tais como: a) conteúdo de álcalis próxima ao dos
“granitos” e “pegmatitos” e superior ao dos filitos hoje utilizados; b) cor de queima
variável, desde clara a avermelhada e marrom, com possibilidade aceitação no
mercado; c) textura fina e mais fácil moagem do que os “granitos”; e d) proximidade
com centros consumidores. Estão em curso testes de moagem e beneficiamento da
rocha sã, objetivando a produção de frações granulométricas com composição
mineralógica e química distintas, com base na textura mineralógica observada na
microscopia. Nesta hipótese, busca-se concentrar o feldspato em fração “grossa” e
sericita em fração “fina”, cujo corte ainda está em estudo.
Vale ressaltar que no Estado de São Paulo, embora já se utilize filitos e “granitos”
como materiais fundentes, na fabricação de revestimentos e louças sanitárias, há um
potencial mercadológico deste tipo de matéria-prima, tendo em vista o crescimento do
mercado
nacional
e
mundial
de
fundentes,
sobretudo
para
o
setor
de
revestimentos91011.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Fapesp (Processo 97/13824-7) e ao CNPq pelo apoio
recebido, aos colegas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo
S/A e da UNESP- IGCE – Rio Claro, bem como a essas instituições, pela utilização de
seus laboratórios e infra-estrutura.
GRANITOID MYLONITIC ROCKS FROM PIEDADE (SP, BRASIL) AS CERAMIC RAW
MATERIAL: GEOLOGICAL POTENTIAL AND CERAMIC CHARACTERISTICS
ABSTRACT
Near Piedade town, State of São Paulo, in a low metamorphic grade shear zone
called Taxaquara, granitoid rocks have been transformed into phyllonites and mylonites.
Based on the color of rocks two facies can be distinguished: light and medium/dark
color facies. Alongside the shear zone, according to geomorphic setting the rocks show
different weatheared grades. The main mineralogical constituents of the nonwheathered rocks are quartz (25%), feldspar (20 to 60%) and sericite (20-50%) giving
alcalis contents varying between 6.5 and 9.5%, which would act as a flux in ceramic
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process. The feldspar/sericite rate is higher in the coarse material, and in the
wheathered facies occur kaolinite replacing partially the feldspar. The leucocratic facies
are poor in mafic minerals (<5%) and the iron content is low (less than 1.0%), giving
light color in the fired body as well. All of mylonite and phylonite facies have possibilities
of utilization in ceramics and some of these are discussed here.
Key words: ceramic raw material; feldspar; flux material; granitoid mylonites
REFERÊNCIAS
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