Contribution to genesis and technological characterization of clays from Brasilian region of Uberaba, Minas Gerais

As argilas da região de Uberaba, MG, foram estudadas tendo como objetivo contribuir para o conhecimento de sua gênese, mineralogia e aplicações tecnológicas em cerâmica de materiais refratários. Inicialmente foram identificadas duas áreas de argilas refratárias, uma com maior, e a outra com menor teor de alumina. Em função da análise de documentos, tais como pedidos de licença de lavra junto ao DNPM, planos de mineração e respectivos mapas e croquis das empresas que se utilizam dessas argilas, de informações fornecidas pelos mineradores de argilas refratárias, e de observações no campo das ocorrências, coletaram-se amostras de três bacias denominadas: Boa Esperança, Caraço e Tijuco. As amostras foram estudadas por meio de análises granulométricas, microscopia óptica dos resíduos leves e pesados, difração de raios X, análises térmicas: diferencial e termogravimétrica, análises químicas, microscopia eletrônica de varredura da fração argila e ensaios cerâmicos: módulo de ruptura à flexão, absorção de água, porosidade aparente, em corpos de prova prensados, cone pirométrico, e consumo de defloculante. Os resultados das análises granulométricas sugerem que nas três bacias predominou um ambiente de baixa energia, com regime de sedimentação em águas calmas, provavelmente produto de planícies de inundação. Os sedimentos são constituídos basicamente pelos minerais caulinita, gibbsita, quartzo, mais raramente micas. A presença de quartzo com baixo grau de arredondamento e esfericidade sugere a possibilidade da contribuição de rochas próximas. Os minerais pesados, zircão, turmalina e rutilo, com elevado grau de esfericidade e arredondamento, parecem indicar que as argilas teriam se originado pelo retrabalhamento de rochas sedimentares. Já a presença de cianita (majoritário), estaurolita e sillimanita, com baixo grau de esfericidade e arredondamento, evidenciam a contribuição de rochas metamórficas. Do ponto de vista cerâmico, os materiais estudados podem ser classificados como argilas refratárias. As mais aluminosas são indicadas para a fabricação de chamotes para refratários sílicoaluminosos a aluminosos, ocorrem preferencialmente na região de Caraço e Tijuco. As menos aluminosas podem ser utilizadas como argilas ligantes para chamotas ou como componentes de massas para cerâmica branca, típicas da área de Boa Esperança. Estas podem ser utilizadas, quando o teor de gibbsita na composição não exceder a 14%, por processos via úmida (colagem). As mais aluminosas, além do consumo elevado do defloculante, tem comportamento tixotrópico em suspensão aquosa, não sendo recomendadas para produção de materiais refratários por colagem.The main goal of the study of the clays from Uberaba, Minas Gerais State, Brazil, was to contribute to the knowledge of their origin, their mineralogical constitution and their technological applications in refractory products. First two different areas containing refractory clays were identified, one presenting a higher alumina content and the other one presenting a lower alumina content. From the analysis of different document sources such as licensing requests for mining from DNPM; mining plans with maps and croquis from the companies which use these clays; information provided by miners of refractory clays and field investigations, samples were collected in the three basins named Boa Esperança, Caraço and Tijuco. The samples were studied by means of grain sized analyses, optic microscopy of the light and heavy residues, X rays diffraction analysis, differential and thermogravimetric thermal analysis, scanning electron microscopic, chemical analysis and ceramic tests, including flexural strength, water absorption, apparent porosity, in pressed bodies of test, and pyrometric cones and deffloculant consumption. The results of the grain sized analyses suggest, for the three basins, an environment of low energy, with a sedimentation regimen of calm waters, probably flooding plain. The sediments are constituted mainly by caulinita, gibbsite, quartz and more rare mica. The presence of quartz, with low degree of rounding and sphericity suggest the contribution of nearby rocks. The heavy minerals, zircon, tourmaline and rutile, with high degree of sphericity and rounding, seems to indicate that the refractories clays were originated from reworked sedimentary rocks. On the other hand, cyanite (majority), estaurolite and sillimanite, with low degree of sphericity and rounding, evidenciate contribution from metamorphic rocks. From a ceramic point of view, the studied materials may be classified as refractory clays. The ones with higher contents of alumina are indicated for the production of chamottes for silica-alumina and alumina refractory products and are found preferably in the Caraço and Tijuco area. The less aluminous ones may be used as binding clays for chamottes or as components of sanitaryware slip, and are typical in the Boa Esperança area. They may be used in wet processes (slip casting) when the gibbsite content is lower than 14%. The ones with higher contents of alumina, besides the high deffloculant consumption, present a thixotropic behavior in aqueous suspensions. Thus, its use is not recommended for the making of refractory products by slip casting