Resumo Estudos recentes relativos à presença de fluxos de poeiras que entram na atmosfera atestam que eles podem ser até oito vezes maiores do que as estimativas até então consolidadas. Com origem atribuída principalmente às novas demandas de usos dos solos, combustíveis e rochas, essa concentração pode modificar globalmente os principais componentes do Geossistema Climático e colocar em risco os limites ecossistêmicos que suportam a vida no planeta. Em que pese a relevância do Brasil como produtor de commodities minerais e agrícolas e, portanto, um grande produtor de poeiras minerais, poucos estudos dessa natureza têm sido realizados. O presente estudo aborda esse tema em uma região conhecida como Polo Cerâmico de Santa Gertrudes que, além de abrigar as maiores indústrias cerâmicas do Brasil, destaca-se pela sua grande produção agrícola. Técnicas de difração de raios X e difração a laser foram utilizadas para caracterizar a composição mineralógica e granulométrica relativamente dos solos (fonte pedológica), minério de argila (fonte litológica) e seus produtos de transformação (fonte terrígena e industrial), considerados como principais fontes emissoras de poeiras dessa região. A presença de uma assembleia de minerais silicatados ricos em alumínio e ferro que predominam nessas fontes de poeiras explica os altos teores de SiO2, Al2O3 e Fe2O3 encontrados no minério, solos e na atmosfera da região. O predomínio de argilas cauliníticas pode ser considerado como diagnóstico de fonte pedológica, enquanto que o predomínio de argilas ilíticas caracteriza a fonte litológica. Os estudos granulométricos revelaram que, entre as diferentes fontes, a pedológica é a que possui maior volume de materiais argilosos na fração MP10 e, portanto, a que mais tem condição de contribuir com os processos de ressuspensão que são eficientes na transferência de poeiras minerais da superfície para a atmosfera.

Abstract Recent studies on the presence of dust flows into the atmosphere show that they can be up to eight times higher than the previously consolidated estimates. With origin mainly attributed to the new demands of uses of soils, fuels and rocks, this concentration can globally modify the main components of the Climate geosystem, and endanger the ecosystem limits which support life on the planet. Despite the importance of Brazil as a producer of mineral and agricultural commodities, and therefore a major producer of mineral dust, few such studies have been conducted. This study is related with this issue in a region known as Ceramic Cluster of Santa Gertrudes that have the largest ceramics industries of Brazil and also large agricultural production. X-ray diffraction and laser diffraction techniques were used to characterize the mineralogical composition and particle size distribution of soil (pedological source), clay mineral (lithological source) and their transformation products (terrigenous and industrial source), considered as the main emission sources of dust in this region. The presence of an assembly of silicate minerals rich in aluminum and iron that prevails in these sources of dust explains the high SiO2, Al2O3 and Fe2O3 contents found in the ore, soil and the atmosphere of the region. The predominance of minerals such as kaolinite clays can be considered as pedological source diagnostic, while the predominant illitic clays characterize the lithology source. The granulometric studies revealed that, among the various sources, the pedological is the one with the highest fraction of clay materials in MP10, and therefore has the higher potential to contribute with the resuspension processes that are efficient to transfer mineral dusts of surface to the atmosphere.

Resumo Os produtos cerâmicos obtidos com argilas naturais são muito variados (tijolos, vasos, pisos) e a maioria das matériasprimas possui alto conteúdo de ferro, apresentando tons avermelhados, principalmente após queima. Esta pesquisa estudou argilas utilizadas por uma fábrica de blocos cerâmicos localizada no polo Tatuí-Sorocaba - SP. Na caracterização das mesmas, foram abordados aspectos físico-químicos, geoquímicos, mineralógicos e cerâmicos com o intuito de analisar sua influência na composição de massas, as quais foram formuladas e processadas em laboratório com base na análise da consistência de misturas argila-água. Este método se mostrou promissor para controle de qualidade, melhor aproveitamento dos materiais e alternativas para ajuste da proporção dos componentes de uma massa.

Abstract Ceramic products made with natural clays are quite diverse (bricks, vases, tiles) and most of the raw materials have high content of iron, thus presenting reddish shades, especially after firing. This research studied clays from a ceramic block factory located in the Tatuí-Sorocaba ceramic region (S. Paulo, Brazil). The samples were characterized by physicochemical, geochemical, mineralogical and ceramic tests in order to evaluate their influence on the composition of masses, which were formulated and processed in the laboratory based on the consistency analysis of clay-water mixtures. This method proved to be a promising tool for quality control, better use of raw materials, and to identify the alternatives for adjusting the proportion of mass components.

<p>As argilas provenientes da Formação Corumbataí são atualmente a principal fonte de matéria-prima para as indústrias do Polo Cerâmico de Santa Gertrudes. 73% das indústrias desse polo que utilizam o processo de secagem via seca são hoje alvo de crescente pressão dos órgãos de controle ambiental devido à emissão de partículas (poeira) associado ao processo de secagem da matéria-prima. Neste trabalho, foram realizados quatro diferentes testes de secagem em três tipos de matéria-prima (D, I e M) da Formação Corumbataí, com umidades naturais iniciais de 8%, 18% e 19%, respectivamente, para poder avaliar a sensibilidade à secagem. Dentre os testes analisados neste trabalho estão o processo natural de secagem ao sol, secagem ao vento, secagem ao sol combinado a uma corrente de vento, e secagem ao sol com matéria-prima previamente umedecida em água corrente. Os testes foram ainda correlacionados à análise termogravimétrica. A análise por difração de raios X, juntamente com as análises química e petrográfica mostrou que as amostras D, I e M contêm predominantemente filossilicatos 2:1 como illitas (25-30%) e esmectitas (15-25%), e em menor quantidade caulinita (0-15%) e clorita (0-5%). Os resultados dos experimentos de secagem associados à mineralogia mostram que entre 100 °C e 200 °C nos gráficos de termogravimetria pode indicar de modo rápido a sensibilidade à secagem que o material apresenta, uma vez que a maior perda de umidade obtida nesta faixa indica a maior quantidade de minerais do grupo das esmectitas, que por sua vez conferem ao material menor sensibilidade à secagem. Além disso, os procedimentos de secagem natural sugerem que secar separadamente a matéria-prima pode resultar em maior eficiência do processo de secagem.</p>

<p>The clays from the Corumbataí Formation are the major source of raw ceramic materials for industries in the Ceramic District of Santa Gertrudes, SP, Brazil. 73% of those industries that use the dry grinding process are being targeted of increasing pressure from the environmental control agencies due to particle emission (dust) in the air associated with the drying process of raw materials. In this paper, four different types of experiments were performed on three different types of raw-material (D, I and M) from the Corumbataí Formation, with initial moisture contents of 8%, 18%, 19%, respectively, to evaluate the drying sensitivity of these samples. The tests conducted were drying by sunlight, drying by wind, drying by sunlight combined with an air stream, and drying by sunlight the samples previously moistened in flowing water. The tests were correlated with thermogravimetric analyses. The X-ray diffraction analysis along with the chemical and petrographic analysis has shown that samples D, I and M contain, mainly, phyllosilicates 2:1, such as illite (25-30%) and smectite (15-25%), and fewer amounts of kaolinite (0-15%) and chlorite (0-5%). The results of the drying experiments associated with the mineralogy of the samples showed that the thermogravimetric curves in the 100 °C- 200 °C range may indicate in a faster way the materials drying sensitivity, once the major moisture loss obtained in this range indicates the largest amount of smectite, which gives a lower drying sensitivity to the material. Moreover, the dry route procedures suggest that drying the materials separately may improve the drying process results.</p>

Estudou-se um material da base da Formação Corumbataí, proveniente de uma mineração de argila, que apresenta restrições de uso em cerâmica devido à sua dureza e, principalmente, ao alto conteúdo de matéria orgânica. Verificou-se que o material apresenta características naturais ótimas para a fabricação de argila expandida diretamente a partir de fragmentos de rocha, mostrando comportamento piroplástico com expansão significativa se submetido à queima rápida. A caracterização da matéria-prima e do produto foi realizada mediante análise de carbono orgânico, difração de raios X, microscopia ótica e testes de queima. Foram determinadas as condições de queima para obter argila expandida utilizando forno de queima rápida e forno a rolos, ambos de laboratório, obtendo corpos com densidade variável (que podem chegar a valores menores que 0,5 g.cm-3) até o limite de expansão. Esta densidade é obtida devido à formação de poros fechados e uma película externa vítrea, que proporcionam uma resistência mecânica alta aos fragmentos expandidos.

This paper refers to the study of the material of the base of the Corumbataí formation (Parana Basin, Brazil) of a clay mine, which presents limits for its use in ceramic tiles in dry grinding process due to its hardness and, especially, the high content of organic matter in relation to the clay overlaid. The characterization of the raw material and the product was accomplished by organic carbon analysis, X-ray diffraction, optical microscopy and test-firing. Firing conditions were determined to get expanded clay, using fast firing static kiln and a continuous roller kiln, both from laboratory equipment, getting samples with variable density up to the limit of expansion, with density that can reach values lower than 0.5 g.cm-3 because of the formation of closed pores and an external vitreous foil which provide a high mechanical resistance to the particles.

O presente trabalho consiste no estudo das matérias-primas provenientes da Mina Tabajara (Limeira, SP), através da determinação das características químicas, físicas e mineralógicas, ensaios cerâmicos, métodos de controle, petrografia e influência do intemperismo, e em especial da mistura que vem sendo fornecida pela Mina para as indústrias da região. Esta foi elaborada a partir de tentativas e erros baseados na experiência dos ceramistas, o que despertou interesse no sentido de se averiguar os fatores que influenciam e/ou controlam seu comportamento. Individualmente as amostras representativas dos três níveis comercializados não apresentam resultados satisfatórios, ao contrário da mistura. Na mistura, os grãos mais grosseiros da amostra da porção do meio do perfil (L2; 20%) são acomodados na matriz formada pelo material da base (L1; 70%), e parte dos interstícios remanescentes são preenchidos por partículas da porção superior (L3; 10%), que é ligeiramente mais fina que a anterior, gerando peças cuja absorção de água é compatível com revestimentos do tipo BIII, a nível de laboratório. A partir da análise dos dados tem-se que a rocha fonte de sedimento juntamente com o ambiente deposicional possuem um papel importante na composição da mineralogia, granulometria e quimismo, que por sua vez relacionam-se diretamente com a capacidade de troca de cátions/ superfície específica e pH, e que todos esses fatores somados influenciam o grau de empacotamento dos grãos na conformação de peças cerâmicas, ocasionando mudanças tanto no grau de absorção de água como na resistência dos corpos de prova.

This work is based on the study of materials from Mina Tabajara (Limeira, S. Paulo), by determining the chemical, physical and mineralogical features, ceramic tests, control methods, petrography and weathering influence, and especially the mixture that has been provided by the Mine for the industries of the region. The mixture was elaborated from attempts based on experience, which sparked interest in order to verify the factors that influence and/or control the mixture. Individual samples that represents the three levels provide no satisfactory results, as opposed to the mixture. In the mixture, the coarser grains of the sample from the middle portion of the profile (L2; 20%) are accommodated in the matrix formed by the base material (L1; 70%), and part of the interstices are filled by the remaining particles of the superior portion (L3; 10%), which is slightly thinner than the previous one, creating pieces which water absorption is compatible with BIII products, in laboratory. Data analysis showed that the source rock of sediment along with depositional environment have an important role in the mineralogical composition, particle size and chemism, which in turn relate directly to the cation exchange capacity / specific surface and pH, and that all these factors together influence the degree of packing of the grains in the formation of ceramic pieces, resulting in changes of water absorption degree and in the pieces resistance.

As propriedades do revestimento cerâmico queimado estão intrinsecamente ligadas às características da massa, dentre estas se encontram o tamanho, a distribuição, o formato e o arranjo das partículas. O efeito da distribuição granulométrica de partículas sobre a estabilidade dimensional de placas cerâmicas para revestimentos de base vermelha foi estudado em três massas, todas continham no mínimo 57% de material advindo da Formação Corumbataí. Foram estudadas duas distribuições granulométricas - uma parecida com aquelas usadas no Pólo Cerâmico de Santa Gertrudes e, outra, com uma massa de grés. De uma maneira geral, granulações mais grossas, semelhantes à massa de Santa Gertrudes, variaram menos dimensionalmente quando as placas apresentaram médias e altas porosidades (absorção de água entre 3,0 e 10,0%). Já, granulações mais finas, similares a massas de grés, foram necessárias para a produção de placas de baixa absorção (menor que 3,0%).

The properties of final ceramic tiles are related with the mass characteristics, among them the size, shape, distribution and arrange of particles. The effect of particle size distribution on dimensional stability of red ceramic tiles was studied in three masses; all of them composed with, at minimum, 57% of Corumbataí Formation's materials. Two particle size distributions were investigated: the first was similar to the masses that are used in the Santa Gertrudes Ceramic Pole's factories and the other was similar to the stoneware mass. In general, masses with larger particle sizes, similar to that of Santa Gertrudes, had greater dimensional stability in the products with 3 to 10% of water absorption. On the other hand, in the manufacture of low porosity tiles (water absorption capacity < 3%) it is recommended the use of smaller grain size.

Este estudo surgiu da necessidade das indústrias cerâmicas do pólo de Santa Gertrudes (SP) se adaptarem às mudanças do comportamento do mercado e às exigências dos órgãos ambientais em relação aos riscos causados pela geração de poeira na fase de preparação da massa. Assim, o processo de preparação de massa via úmida pode ser uma alternativa para esta substituição, sendo necessária a obtenção de uma barbotina que apresente um comportamento reológico adequado ao processo e ao consumo de energia. Foram feitas medidas de viscosidade, tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento com viscosímetro rotacional, tendo como parâmetros de controle, o teor de sólidos da barbotina e a granulometria. Desta forma, foram verificadas variações das suspensões, como o comportamento pseudoplástico e a tixotropia. Também foi analisada a dependência do comportamento reológico com a mineralogia das argilas, obtida por difração de raios X. Os resultados das curvas reológicas mostraram-se muito coerentes com a mineralogia determinada, indicando uma piora do comportamento reológico no sentido da base para o topo da Formação Corumbataí, devido à alteração supérgena e presença de esmectitas.

The study of rheological behavior of clay slips at Corumbataí Formation arose from the need for the ceramic industries of Santa Gertrudes pole (SP) to adapt to the changes of the market behavior and to the demands of the environmental organs regarding the risks caused by the generation of dust in the mass preparation process. The wet grinding process can be an alternative for this substitution, and it]s important to have proper rheological features of the slips for the process and energy consumption. Viscosity measurements, shear stress and shear rate have been made with rotational viscometer, by having the solid content of the slip and particle size as control parameters. Therefore variations of the suspensions have been verified, like the pseudoplastic behavior and the tixotropy. The dependence of the rheological behavior on the clay mineralogy has also been analyzed and it was obtained by X-ray diffraction. The results of the rheological curves appeared to be very coherent with the determined mineralogy, indicating a worsening of the rheological behavior from the bottom to the top of the Corumbataí Formation due to the supergenic alteration and the presence of smectites.

A maioria das fábricas do Pólo de Santa Gertrudes usa as argilas desta região como única matéria-prima para a fabricação do suporte de revestimento BIIb. Estas argilas são compostas de uma forma geral por illita, albita, quartzo, hematita e em níveis localizados por carbonatos. Illita, hematita e carbonatos aumentam a susceptibilidade à super-queima e à deformação piroplástica. Esta susceptibilidade foi medida através de diagramas de gresificação. Foram testadas as seguintes amostras: perfil de uma mina (C); nível mais albítico desta mina (CV); misturas contendo CV e caulim; CV mais alumina; CV com feldspato potássico; CV com diabásio; CV mais caulim, feldspato e quartzo; CV mais diabásio e caulim; e uma massa industrial de porcelanato. As propriedades de CV variaram menos com a temperatura do que as de C. A adição de diabásio, alumina e feldspato potássico não alterou significantemente a inclinação das curvas de gresificação. A adição de caulim reduziu consideravelmente a susceptibilidade à super-queima e à deformação piroplástica, tendendo à estabilidade dimensional da massa de porcelanato. As variações da absorção e da retração com a temperatura foram menores na mistura que continha CV mais caulim, feldspato e quartzo, porém as peças dessa mistura ficaram frágeis. A massa composta por CV, diabásio e caulim também apresentou menor susceptibilidade à super-queima e à deformação piroplástica.

The majority of Santa Gertrudes region plants use the Corumbataí Formation material as the only raw material for BIIb ceramic tiles manufacture. The formation generally is composed by illite, albite, quartz, hematite and in specific beds by carbonates. The production of low porosity tiles is intricate mainly due to the larger occurrence of dimensional instability problems caused by over firing and pyroplastic deformation. Illite, hematite and carbonates increase susceptibility to these phenomena. This susceptibility was measured through vitrification diagrams. The influence of other raw materials over a feldspar rich lithotype of Corumbataí Formation was analyzed. The following samples were tested: a mine’s outline (C), the more albitic level of this mine (CV), CV and Kaolin-bearing mixtures, CV plus alumina, K-Feldspar bearing CV, CV with diabase, CV plus kaolin/feldspar/quartz, CV plus diabase and kaolin. CV is less sensitivity to temperature variability than C. The addiction of diabase, alumina and K-feldspar did not increase dimensional stability. Kaolin’s addition considerably decreased the susceptibility to over firing and to pyroplastic deformation. The absorption water and linear shrinkage’s variability with temperature of specimens with CV, kaolin, feldspar and quartz were small, but the mechanical resistance decreased. The CV-kaolin-diabase composition decreased the susceptibility of pyroplastic deformation.

Objetivando compreender a influência do ferro contido na illita, presente na formação Corumbataí, na cor de queima de produtos cerâmicos selecionou-se uma amostra de cor cinza esverdeado claro, dominantemente illítica e com porcentagem de óxidos e hidróxidos de ferro relativamente baixo, com base em estudos petrográficos, mineralógicos e químicos. Para os testes cerâmicos, os corpos de prova foram queimados em forno de queima rápida de laboratório nas temperaturas de 900 ºC, 950 ºC, 1000 ºC, 1050 ºC, 1075 ºC e 1100 ºC, com taxa de aquecimento de 40 ºC/min, sendo um conjunto de corpos de prova queimado a 950 ºC, porém com taxa de aquecimento de 20 ºC/min, com o intuito de verificar a influência do tempo de queima na coloração das peças cerâmicas. O tempo de queima mostrou não interferir significativamente na alteração da cor e os corpos de prova apenas apresentaram alterações significativas a partir da temperatura de 1000 ºC, adquirindo, respectivamente os matizes: laranja, vermelho e marrom escuro. A mudança de cor foi acompanhada em intensidade equivalente pela retração linear de queima, pela absorção de água e módulo de ruptura por flexão.

The objective of this paper is to understand the influence of the iron contained in the illite, present in the Corumbataí formation, in the color of firing of ceramic products. A sample was selected, with a gray color clearly, with illite domination, hydroxide and oxide percentage and relatively low iron, with basis of petrographics, mineralogical and chemical studies. For the ceramic essays, the test bodies were fired in a fast firing kiln of laboratory in the temperatures of 900 ºC, 950 ºC, 1000 ºC, 1050 ºC, 1075 ºC and 1100 ºC, with heating rate of 40 ºC/min, a set of bodies test was fired at 950 ºC, however with heating rate of 20 ºC/min, for the checking of the influence of the time of firing range in the coloration of the ceramic plates. The time of firing range showed not to intervene significantly in the alteration of the color and the test bodies produced significant alterations in the temperature of 1000 ºC, acquiring, respectively the shades: orange, red and dark brown. The color change was followed in intensity equivalent for the linear retraction of firing, for the water's absorption and mechanical strength.