A utilização de resíduos industriais como aditivos na fabricação de produtos cerâmicos vem despertando um crescente interesse dos pesquisadores nos últimos anos e está se tornando prática comum. Este trabalho descreve a variação do comportamento de uma argila utilizada numa indústria de cerâmica vermelha, resultante de adições de uma lama de mármore e granito, tal como é produzida em uma indústria de beneficiamento de pedras ornamentais do estado do Rio Grande do Norte. Misturas de argila e rejeito (10 - 50% em peso) foram compactadas uniaxialmente e sinterizadas a temperaturas entre 950 e 1150 °C. Os resultados obtidos por análise química e mineralógica (DRX e FRX), análises térmicas (DTA, TG e dilatometria), medidas de distribuição granulométrica, porosidade, absorção de água e tensão de ruptura à flexão, revelam que a lama de mármore e granito pode ser incorporada na massa de argila sem perda ou comprometimento das propriedades dos corpos sinterizados de cerâmica vermelha.

The use of industrial waste materials as additives in the manufacture of ceramic products has been attracting a growing interest from researchers in recent years and is becoming common practice. This work describes the changes in the behavior of the clay material used in a red-ceramic industry due to additions of a granite and marble sludge, produced in an ornamental stone processing industry in Rio Grande do Norte. Mixtures of clay and waste material (10 - 50 wt.%) were uniaxially pressed and sintered at temperatures ranging from 950 to 1150 °C. Results from chemical and mineralogical analysis (XRD and XRF), thermal analysis (DTA, TG and dilatometry), particle size distribution, porosity, water absorption and flexural strength, show that the granite and marble sludge can be added to the clay material with no detrimental effect on the properties of the sintered red-clay products.

No desenvolvimento e fabricação de revestimentos cerâmicos, propriedades tecnológicas são determinadas basicamente pela combinação de matérias-primas e condições de processamento. Quando os parâmetros de processo são mantidos constantes, a técnica de delineamento de misturas pode ser usada para modelar essas propriedades em corpos cerâmicos. Neste trabalho, foram selecionadas dez formulações constituídas por uma mistura de argilas, feldspato potássico e areia quartzosa, que foram processadas sob condições semelhantes às utilizadas na indústria de revestimentos cerâmicos, e caracterizadas. Com os resultados da caracterização, foram calculados modelos de regressão relacionando cada propriedade (módulo de ruptura, densidade aparente, absorção de água, retração linear, coeficiente de dilatação linear) com as proporções de matérias-primas. Tais modelos foram usados para delimitar a gama de composições que permite produzir um corpo cerâmico com características de grés porcelânico (restrições nas propriedades finais), sujeito a restrições impostas pelo processo de fabrico.

In the development and manufacture stages of floor and wall ceramic tiles, technological properties are basically determined by the combination of raw materials and processing conditions. When process parameters are kept constant, the technique of experiments with mixtures can be used to model those properties of such ceramics bodies. In the present study, ten formulations of three selected raw materials, namely a clay mixture, potash feldspar and quartz sand, were processed under conditions similar to those used in the ceramic tile industry, and characterized. From the experimental results, regression models were calculated, relating each technological property (bending strength, bulk density, water absorption, linear firing shrinkage, thermal expansion coefficient) with the proportions of raw materials. The regression models were then used to delimit the composition range suitable to produce porcelainized stoneware ceramic bodies (restrictions in the final properties), subjected to restrictions imposed by the manufacture process.

Fatores como a distribuição granulométrica e a morfologia condicionam as propriedades físicas de sistemas particulados (e.g. misturas de pós, pastas, concretos refratários), entre as quais a densidade de empacotamento. Podem ser encontrados, na literatura, vários modelos para a otimização da distribuição de tamanhos de partículas que maximiza o empacotamento, todos desenvolvidos para sistemas de esferas perfeitas (e.g. Furnas, Andreasen, Alfred). Neste trabalho, pós de alumina comercial (reativa e tabular) foram separados em nove frações granulométricas e, recorrendo a dois procedimentos distintos, construíram-se seis sistemas ternários diferentes e complementares de tamanhos de partículas. Usando a metodologia das superfícies de resposta e técnicas de análise estatística afins (programa de cálculo Statistica) obteve-se, em ambos os casos, a distribuição granulométrica que maximiza a densidade de empacotamento. Por comparação com as distribuições granulométricas teóricas, ficou demonstrada a validade do modelo teórico de Alfred para esferas perfeitas. Os resultados obtidos demonstram, assim, que o efeito prejudicial da não esfericidade das partículas pode ser, na realidade, compensado pela otimização da distribuição granulométrica global.

Particle size distribution and morphology are among the factors that affect the physical properties of particulate systems (e.g. powder mixtures, pastes, castable refractories). One such property is packing density. There are, in the literature, models that optimise particle size distributions for maximum packing density, all of them derived for spherical particles (e.g. Furnas, Andreasen, Alfred). In this work, commercial alumina powders (reactive and tabular) were divided into nine particle size classes. Following two different approaches, the latter were used to build six different ternary systems of complementary particle sizes. Using the response surface methodology and related statistical techniques (software Statistica), the particle size distribution that maximises the packing density was obtained in both cases and, by comparison with theoretical particle size distributions, the validity of Alfred's theoretical model for perfect spheres was demonstrated. These results clearly show that the harmful effect of the non-spherical shape of real particles can, in fact, be compensated by the optimization of the overall particle size distribution.

Expansão por umidade (EPU) é o aumento das dimensões do corpo cerâmico devido à adsorção de água, podendo ter grande influência na vida útil dos materiais cerâmicos. Este trabalho tem por objetivo relacionar a EPU e a absorção de água de pisos cerâmicos comerciais, com a sua composição química e a quantidade estimada de fase vítrea, calculada utilizando-se o diagrama de equilíbrio de fases do sistema SiO2.Al2O3.K2 O e a regra da alavanca. Foram estudadas amostras de vinte e três tipos de pisos cerâmicos comerciais. Foi realizada a análise química das amostras (via úmida) e determinada a sua EPU e absorção de água (ensaios realizados de acordo com a norma Brasileira NBR 13818). Foi também determinada a área superficial específica de algumas amostras por adsorção de nitrogênio (BET). Os resultados obtidos mostram genericamente uma proporcionalidade inversa entre a EPU e a absorção de água, para a maioria das amostras, e a análise utilizando o diagrama de fases sugere uma relação decrescente entre a absorção de água e a quantidade estimada de fase vítrea, e uma relação crescente entre a EPU e a quantidade estimada de fase vítrea.

Moisture expansion is the size increase of the ceramic body due to water adsorption and can have a great influence in the ceramic material service life. This work aims to relate the moisture expansion and water absorption of commercial ceramic tiles with their chemical composition and estimated glassy phase content, calculated from the phase equilibrium diagram of the system SiO2.Al2O3.K2 O using the lever rule. Samples of twenty three commercial ceramic tiles were studied. The chemical composition of the samples was obtained (wet route) and their moisture expansion and water absorption were determined (according to the Brazilian standard NBR 13818). The specific surface area of some samples was also determined, using the nitrogen adsorption methodology (BET). The results obtained generally show an inverse proportionality between the moisture expansion and the water absorption, for the majority of the samples. The analysis using the phase diagram suggests an inverse proportionality between the water absorption and the estimated glassy phase content and a direct proportionality between the moisture expansion and the quantity of glassy phase.