Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-19T12:59:11Z No. of bitstreams: 1 BARTOLOMEU JORGE DA SILVA - TESE (PPGEP) 2012.pdf: 6329226 bytes, checksum: ee082ac88e7b97ca751012c45cc0fe2e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-19T12:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BARTOLOMEU JORGE DA SILVA - TESE (PPGEP) 2012.pdf: 6329226 bytes, checksum: ee082ac88e7b97ca751012c45cc0fe2e (MD5) Previous issue date: 2012-06-22 / Atualmente o setor produtivo de cerâmica vermelha utiliza dois ciclos de queima, lento e rápido. No entanto, o ciclo lento, o mais utilizado pelos ceramistas brasileiros, chega muitas vezes a períodos de 24 a 48 horas de duração, acarretando demora na produção e, consequentemente, maior consumo de energia térmica, mais demanda de combustíveis e a geração de resíduos e poluentes. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influencia da taxa de aquecimento sobre a microestrutura e propriedades de peças obtidas a partir de massas empregadas na obtenção de produtos da cerâmica vermelha. Para tanto, foram utilizadas matérias-primas provenientes de olarias dos Estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte. As massas foram beneficiadas e posteriormente submetidas às seguintes caracterizações: físicas, químicas, mineralógica, granulométrica e térmica. Os corpos de prova foram conformados por extrusão, em seguida submetidos a queima em temperaturas de 800, 900 e 1000 ºC e taxas de aquecimento de 1, 2, 5, 10, 15, 20 e 30ºC/min, permanecendo na temperatura máxima durante 1 hora. Por fim foram avaliadas as seguintes propriedades: densidade aparente, retração linear, absorção de água e resistência à flexão, também foi avaliada a cor de queima. As massas cerâmicas apresentaram teores de óxidos e plasticidade de acordo com as utilizadas para a produção de produtos da cerâmica vermelha. As peças obtidas com a massa contendo menores teores de óxido de ferro e óxidos alcalinos, quando submetidas às taxas de aquecimento mais rápidas apresentaram melhor estabilidade e propriedades tecnológicas. Através da analise mineralógica dos pós, após a etapa de queima pode-se observar picos característicos das fases quartzo, mulita, anortita, hematita e mica. As superfícies de fratura das peças queimadas apresentaram morfologias caracterizadas por texturas rugosas, presença de poros interconectados e isolados, trincas e partículas de quartzo. Para as maiores taxas de aquecimento foi possível observar a presença de poros maiores e regiões com aspecto esponjoso, característico da presença do defeito denominado “coração negro”. / Currently the production of red ceramic industry uses two firing cycles, slow and fast. However, the low rate is more used in traditional ceramic, periods often reached 24-48 hours, causing delay in the production and therefore increased consumption of thermal energy. This work aimed to evaluate the influence of heating rate on the microstructure and properties of parts obtained from masses used to obtain products of red ceramic. For this purpose, it was used clay masses provided by two red ceramics industries from the state of Paraíba and one from the state of Rio Grande do Norte. The masses were humidified, until reaching the adequate plasticity, remained in rest for 24 hours, and then were submitted to the process of extrusion. Then they were sintered in a laboratory electrical oven, at temperatures of 800, 900 and 1000oC, with different heating rates: 1, 2, 5, 10, 15, 20 and 30oC/min. After the sintering stage it was determined the following properties: water absorption, linear shrinkage, apparent porosity and mechanical bending resistance in three points. The color after firing also was evaluated. The oxide contents and plasticity presented in the ceramic masses are consistent with the ones used for the production of red ceramics. Parts obtained from the mass containing smaller amounts of iron oxide and alkali oxides, when subjected to heating rates faster showed better stability and technological properties. It can be observed for the three temperatures, the presence of characteristic peaks for quartz, mica anorthite, illite, hematite and mullite. The fracture surfaces of the parts were characterized by rough textures, presence of isolated and interconnected pores, cracks and quartz particles. For higher heating rates was possible to observe the presence of larger pores and regions with spongy characteristic.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T18:54:18Z No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:38:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:39:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:39:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFCec.pdf: 2824609 bytes, checksum: 7a9b1ad3ce75b6517a69b09d8d5c2f81 (MD5) Previous issue date: 2015-08-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The phenomenon of overfiring manifests in porcelain tiles and other products with high degree of vitrification, as a consequence of the expansion of gases trapped in closed pores, in the final stages of sintering. When it is not properly controlled, it generates swelling of the pieces and then they present dimensional problems, damages in the mechanical properties and low stain resistance in polished products. Porcelain tiles are products with strict requirements, water absorption ≤0.5% for glazed and ≤0.1% for technical ones, moreover the ceramics industries, nowadays, use firing cycles increasingly faster, which allows significant productivity increases and costs reductions. Associate both avoiding the phenomenon of overfiring is not an easy task. The aim of this study was to evaluate the effects of the green bulk density and the firing curve (heating rate and soaking time at the maximum temperature) on the characteristics of the final product and on the development of this phenomenon. To achieve the objectives, a factorial design of experiments (DOE) was used. The differences between the firing temperatures necessary to produce 0.5% of water absorption and to achieve the maximum bulk density were considered to determine the firing range before overfiring the porcelain tiles. The results indicate that the firing range is strongly influenced by the time the samples were kept at the maximum temperature of the firing cycle. At the same time, they also indicate the importance of the bulk density of the green bodies as a way to reduce the closed porosity of the fired bodies and consequently to prevent the production of overfired porcelain tiles. / O fenômeno de sobrequeima se manifesta nos porcelanatos e nos demais produtos de elevado grau de vitrificação, motivado pela expansão dos gases aprisionados nos poros fechados nas etapas finais do processo de sinterização. Quando não é convenientemente controlado, gera o inchamento das peças e então elas apresentam problemas dimensionais, danos nas propriedades mecânicas e baixa resistência ao manchamento em produtos polidos.Porcelanatos são produtos com alta exigência, absorção de água ≤0,5% para os esmaltados e ≤0,1% para os técnicos, além disso, as indústrias cerâmicas atualmente usam ciclos de queima cada vez mais rápidos, o que permite aumento de produtividade e redução de custos. Associar ambos evitando o fenômeno da sobrequeima não é uma tarefa fácil. O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da densidade a verde e da curva de queima (taxa de aquecimento e tempo de patamar na temperatura máxima) nas características do produto final e no desenvolvimento desse fenômeno. E para isso, utilizou-se a ferramenta estatística planejamento de experimentos (DOE). As diferenças entre as temperaturas necessárias para atingir 0,5% de absorção de água e para atingir a máxima densidade foram consideradas para determinar o intervalo antes da sobrequeima. Os resultados indicam que este intervalo é significativamente influenciado pelo tempo que as peças permanecem na temperatura máxima do ciclo de queima. Ao mesmo tempo, eles também indicam a importância da densidade aparente dos corpos verdes como um meio de reduzir a porosidade fechada nos corpos queimados e, consequentemente, prevenir a produção de porcelanatos sobrequeimados.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RicardoPSD.pdf: 1922919 bytes, checksum: 54dfc0d5fe53e83de5babd021bd83da6 (MD5) Previous issue date: 2007-03-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Heating rate is one of the main variables that determine a fire cycle. In industrial processes that use high temperatures, greater fire great can reduce the cost of production and increase productivity. The use of faster and more efficient fire cycles has been little investigated by the structural ceramic industry in Brazil. However, one of the possibilities that aims at modernizing the sector is the use of roller kilns and the inclusion of natural gas as fuel. Thus, the purpose of this study is to investigate the effect of heating rate on the technological properties of structural ceramic products. Clay raw materials from the main ceramic industries in the state of Rio Grande do Norte were characterized. Some of the raw materials characterized were formulated to obtain the best physical and mechanical properties. Next, raw materials and formulations were selected to study the influence of heating rate on the final properties of the ceramic materials. The samples were shaped by pressing and extrusion and submitted to rates of 1 ?C/min, 10 ?C/min and 20 ?C/min, with final temperatures of 850 ?C, 950 ?C and 1050 ?C. Discontinuous cycles with rates of 10 ?C/min or 15 ?C/min up to 600 ?C and a rate of 20 ?C/min up to final temperature were also investigated. Technological properties were determined for all the samples and microstructural analysis was carried out under a number of fire conditions. Results indicate that faster and more efficient fire cycles than those currently in practice could be used, limiting only some clay doughs to certain fire conditions. The best results were obtained for the samples submitted to slow cycles up to 600 ?C and fast fire sinterization up to 950 ?C. This paper presents for the first time the use of a fast fire rate for raw materials and clay formulations and seeks to determine ideal dough and processing conditions for using shorter fire times, thus enabling the use of roller kilns and natural gas in structural ceramic industries / A taxa de aquecimento ? uma das principais vari?veis que determinam um ciclo de queima. Em processos industriais que utilizam elevadas temperaturas, uma maior velocidade de queima pode proporcionar uma diminui??o do custo de produ??o e aumento da produtividade. A ind?stria de cer?mica estrutural pouco tem investigado sobre a utiliza??o de ciclos de queima mais r?pidos e eficientes. Entretanto, uma das possibilidades que visam ? moderniza??o do setor ? a utiliza??o de fornos a rolos e a inclus?o do g?s natural como combust?vel. Neste contexto, o objetivo deste trabalho ? investigar o efeito da velocidade de aquecimento nas propriedades tecnol?gicas de produtos para cer?mica estrutural. Foram caracterizadas mat?riasprimas argilosas dos principais p?los cer?micos de Rio Grande do Norte. Algumas das mat?riasprimas caracterizadas foram formuladas visando obter as melhores propriedades f?sicas e mec?nicas. Em seguida, foram selecionadas mat?riasprimas e formula??es para o estudo da influ?ncia na taxa de aquecimento nas propriedades finais dos materiais cer?micos. As amostras foram conformadas por prensagem e extrus?o e submetidas ?s taxas de 1 ?C/min, 10 ?C/min e 20 ?C/min, com temperaturas finais de 850 ?C, 950 ?C e 1050 ?C. Tamb?m foram investigados os ciclos descont?nuos com taxas de 10 ?C/min ou 15 ?C/min at? 600 ?C e taxa de 20 ?C/min at? a temperatura final. Foram determinadas propriedades tecnol?gicas para todas as amostras e realizada a an?lise microestrutural em algumas condi??es de queima. Resultados indicam que ? poss?vel utilizar ciclos de queima mais r?pidos e eficientes que os atuais, limitando apenas algumas massas argilosas para certas condi??es de queima. Os melhores resultados foram obtidos para as amostras submetidas aos ciclos lentos at? 600 ?C e sinteriza??o com queima r?pida at? 950 ?C. Este trabalho apresenta como contribui??o original a utiliza??o de uma taxa de queima r?pida para mat?riasprimas e formula??es argilosas, procurando determinar as condi??es ideais de massas e de processamento para o uso de um menor tempo de queima, possibilitando assim, a utiliza??o de fornos a rolos e do g?s natural pelas ind?strias de cer?mica estrutural

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseCCSJ_TESE.pdf: 3857511 bytes, checksum: 1d384b3892d7aeac8dab23519e4bb09a (MD5) Previous issue date: 2012-05-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Over recent years the structural ceramics industry in Brazil has found a very favorable market for growth. However, difficulties related to productivity and product quality are partially inhibiting this possible growth. An alternative for trying to solve these problems and, thus, provide the pottery industry the feasibility of full development, is the substitution of firewood used in the burning process by natural gas. In order to contribute to this process of technological innovation, this paper studies the effect of co-use of ceramic phyllite and kaolin waste on the properties of a clay matrix, verifying the possible benefits that these raw materials can give to the final product, as well as the possibility of such materials to reduce the heat load necessary to obtain products with equal or superior quality. The study was divided into two steps: characterization of materials and study of formulations. Two clays, a phyllite and a residue of kaolin were characterized by the following techniques: laser granulometry, plasticity index by Atterberg limits, X-ray fluorescence, X-ray diffraction, mineralogical composition by Rietveld, thermogravimetric and differential thermal analysis. To study the formulations, specifically for evaluation of technological properties of the parts, was performed an experimental model that combined planning involving a mixture of three components (standard mass x phyllite x kaolin waste) and a 23 factorial design with central point associated with thermal processing parameters. The experiment was performed with restricted strip-plot randomization. In total, 13 compositional points were investigated within the following constraints: phyllite ≤ 20% by weight, kaolin waste ≤ 40% by weight, and standard mass ≥ 60% by weight. The thermal parameters were used at the following levels: 750 and 950 ?C to the firing temperature, 5 and 15 ?C/min at the heating rate, 15 and 45min to the baseline. The results showed that the introduction of phyllite and/or kaolin waste in ceramic body produced a number of benefits in properties of the final product, such as: decreased absorption of water, apparent porosity and linear retraction at burn; besides the increase in apparent specific mass and mechanical properties of parts. The best results were obtained in the compositional points where the sum of the levels of kaolin waste and phyllite was maximal (40% by weight), as well as conditions which were used in firing temperatures of 950 ?C. Regarding the prospect of savings in heat energy required to form the desired microstructure, the phyllite and the residue of kaolin, for having small particle sizes and constitutions mineralogical phases with the presence of fluxes, contributed to the optimization of the firing cycle. / Ao longo dos ?ltimos anos a ind?stria de cer?mica estrutural no Brasil vem encontrando um mercado bastante favor?vel para o crescimento. Entretanto dificuldades relacionadas ? produtividade e qualidade dos produtos est?o inibindo parcialmente esse poss?vel crescimento. Uma das alternativas para tentar solucionar esses problemas e, consequentemente, proporcionar ao setor oleiro a viabilidade do pleno desenvolvimento, ? a substitui??o da lenha utilizada no processo de queima pelo g?s natural. Com o intuito de contribuir nesse processo de inova??o tecnol?gica, o presente trabalho trata-se de um estudo do efeito da co-utiliza??o de filito cer?mico e res?duo de caulim sobre as propriedades de uma matriz argilosa, verificando os poss?veis benef?cios que esses materiais podem atribuir ao produto final, bem como, a possibilidade dessas mat?rias-primas reduzirem a carga t?rmica necess?ria para obten??o de produtos de igual ou superior qualidade. O trabalho foi divido em duas etapas: caracteriza??o dos materiais e estudo das formula??es. Duas argilas, um filito e um res?duo de caulim foram caracterizados atrav?s das seguintes t?cnicas: granulometria ? laser, ?ndice de plasticidade pelos limites Atterberg, fluoresc?ncia de raios X, difra??o de raios X, composi??o mineral?gica por Rietveld, an?lise termogravim?trica e an?lise t?rmica diferencial. Para o estudo das formula??es, mais especificamente para avalia??o das propriedades tecnol?gicas das pe?as, foi executado um modelo experimental que combinou um planejamento envolvendo mistura de tr?s componentes (massa padr?o x filito x res?duo de caulim) e um planejamento fatorial 23 com ponto central associado aos par?metros t?rmicos de processamento. A experimenta??o foi realizada com restri??o na aleatoriza??o por strip-plot. No total foram investigados 13 pontos composicionais dentro das seguintes restri??es: filito ≤ 20% em peso; res?duo de caulim ≤ 40% em peso; e massa padr?o ≥ 60% em peso. Os par?metros t?rmicos foram utilizados nos seguintes n?veis: 750 e 950 ?C para temperatura de queima; 5 e 15 ?C/min para a taxa de aquecimento; 15 e 45 min para o patamar. Os resultados obtidos demostraram que a introdu??o do filito e/ou res?duo de caulim na massa cer?mica produz uma s?rie de benef?cios nas propriedades do produto final, tais como: redu??o na absor??o de ?gua, porosidade aparente e retra??o linear de queima; al?m do aumento na massa espec?fica aparente e na resist?ncia mec?nica das pe?as. Os melhores resultados foram obtidos nos pontos composicionais em que a soma dos teores de filito e res?duo de caulim foi m?xima (40 % em peso), assim como, nas condi??es de queima em que foram utilizadas temperaturas de 950 ?C. Em rela??o ? perspectiva de economia na energia t?rmica necess?ria para forma??o da microestrutura desej?vel, o filito e o res?duo de caulim por apresentarem pequenos tamanhos de part?culas e constitui??es mineral?gicas com presen?a de fases fundentes, contribu?ram para a otimiza??o do ciclo de queima.