29 Cerâmica Industrial, 16 (3) Maio/Junho, 2011 Inluência da Distribuição de Tamanho de Partículas sobre a Piroplasticidade em Porcelanato Técnico em Função do Procedimento de Moagem Radamés Darós Darolt a,b * a Engenharia de Materiais, Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, Av. Universitária 1105, Bairro Universitário, CEP 88806-000, Criciúma - SC, Brasil b Eliane Revestimentos Cerâmicos, Unidade Porcellanato, Rod. Luiz Rosso, Km 04, sn, Bairro Morro Estevão, CEP 88803-470, Criciúma - SC, Brasil *e-mail: radames@eliane.com Resumo: Este estudo trata da influência da distribuição de tamanho de partículas de porcelanato técnico em função do procedimento de moagem sobre a deformação piroplástica, além de outras propriedades tecnológicas. As matérias-primas plásticas e não-plásticas foram moídas separadamente em moinhos de bolas industriais, variando-se o tempo de moagem e o tempo de mistura entre elas. Após moagem, as condições foram queimadas em diferentes temperaturas para verificar-se a estabilidade do processo. Os resultados obtidos mostram que, em função da distribuição de tamanho de partículas pode-se reduzir o índice de piroplasticidade em 20%. Uma moagem inicial dos materiais não-plásticos seguida da mistura com os materiais argilosos possibilita a otimização do processo de moagem, sendo possível uma redução de duas horas do tempo total de moagem, com redução do consumo energético e aumento de produtividade do setor de preparação de massa por via úmida. Palavras-chave: distribuição de tamanho de partículas, otimização de moagem, eficiência de moagem, piroplasticidade, porcelanato técnico. 1. Introdução Numerosos trabalhos comprovam experimentalmente que mediante a modiicação da distribuição de tamanhos de partículas de uma determinada matéria-prima é possível obter distintos empacotamentos em peças conformadas. Com isso, tanto as propriedades do produto acabado (porosidade, tamanho do poro, resistência mecânica) são afetadas, como o comportamento da massa durante o processo de fabricação é alterado, devido ao aumento da área supericial das partículas de menor tamanho 1-6 . As matérias-primas com características argilosas possuem um tamanho de partícula médio de 2 µm, enquanto os materiais rochosos (feldspatos e albitas) possuem um tamanho superior a 63 µm. Na etapa de moagem a maior parte do material a sofrer desgaste e cominuição são os materiais rochosos 1 . Por isso, o objetivo deste estudo consiste na variação do tempo de moagem dos materiais argilosos (matérias-primas plásticas) e rochosos (matérias-primas não-plásticas), sendo realizada separadamente a moagem da fração argilosa e da fração rochosa, para somente então realizar a adição da fração argilosa, completando-se assim a condição de massa. O efeito da moagem em separado foi avaliado em função da distribuição de tamanho de partículas (DTP) das barbotinas obtidas e do índice de deformação piroplástica do produto acabado. 1.1. Processo de moagem por via úmida O equipamento tradicionalmente utilizado na moagem por via úmida é o moinho de bolas, que pode ser contínuo ou intermitente, segundo a construção mecânica e tipo de alimentação. Os elementos moedores podem ser de sílex, porcelana ou alta alumina. Seu revestimento pode ser de borracha, sílex ou tijolos cerâmicos (porcelana ou alta alumina) 2 . A ação moedora do meio de moagem deve-se à rotação do moinho, provocando o efeito denominado cascata (ângulo da carga de elementos moedores em torno de 45-60°), pois a ação inercial de elementos moedores de alta densidade gera uma força de aproximadamente 60% da aceleração da gravidade, proporcionando assim a máxima ação de moagem, reduzindo o desgaste das bolas e do revestimento do moinho (Figura 1b). Dessa forma a velocidade do moinho é um importante parâmetro de operação, mas que normalmente não é ajustável 3 . 1.2. Empacotamento modal de partículas Os materiais cerâmicos de origem argilomineral apresentam características bastante particulares quando considerados como partículas ou como aglomerados (Figura 2a). O controle da distribuição de tamanho das partículas de uma barbotina para fabricação de produtos cerâmicos - juntamente com outras características como a forma e o estado de agregação das partículas (Figura 2b) - são de fundamental importância na obtenção de um produto acabado de boa qualidade. Então, é fundamental que se faça um controle da distribuição de tamanho de partículas das matérias-primas utilizadas, para que, tendo-se um processo de moagem controlado, possa ser produzida uma massa cerâmica com uma distribuição de tamanho de partículas constante. Um alto empacotamento destas partículas caracteriza um arranjo que maximiza a ocupação de um determinado espaço pelo material, diminuindo, consequentemente, a quantidade de vazios no sistema. Ao contrário, um baixo empacotamento resulta em uma grande quantidade de espaços não ocupados, e assim em uma maior variação da cinética de sinterização. Este condicionamento dimensional inluencia ainda na resistência mecânica do material conformado, uma vez que este arranjo geométrico determina a conectividade interparticular e, consequentemente, leva a uma adesividade maior ou menor na microestrutura do material verde. Para esta discussão os tamanhos serão denominados: grande (grossos), médio e pequeno (inos).