Caracterização mineralógica e tecnológica de feldspatos piroexpansíveis de pegmatitos do distrito de Conselheiro Pena, MG.

Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Submitted by Ana Caroline Calderaro (karolcalderaro@hotmail.com) on 2016-06-22T12:06:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoMineralógicaTecnológica.pdf: 9060763 bytes, checksum: 5304265ae29dcdd11a4f7c4d0adb0126 (MD5)Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2016-07-01T12:32:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoMineralógicaTecnológica.pdf: 9060763 bytes, checksum: 5304265ae29dcdd11a4f7c4d0adb0126 (MD5)Made available in DSpace on 2016-07-01T12:32:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoMineralógicaTecnológica.pdf: 9060763 bytes, checksum: 5304265ae29dcdd11a4f7c4d0adb0126 (MD5) Previous issue date: 2015No presente trabalho, amostras de feldspatos provenientes de quatro corpos pegmatíticos do Distrito Pegmatítico de Conselheiro Pena (MG) foram submetidas a ensaios tecnológicos de calcinação, possibilitando avaliar as modificações nas propriedades físicas e químicas desses minerais, bem como a qualidade dos mesmos como matéria-prima para possível ou não aplicação na indústria cerâmica e vidreira. Cada amostra foi dividida em quatro blocos (aproximadamente 4,0 x 2,0 x 2,0 cm), cada bloco foi aquecido em diferentes temperaturas (1.100 °C, 1.150 °C, 1.200 °C e 1.250 °C) e, posteriormente, caracterizado por diversas análises. Para estas análises foi utilizada a seguinte metodologia: 1) Análises Físicas: preparação dos corpos de prova, análises mineralógicas macroscópicas pré e pós calcinação e determinação da densidade relativa; 2) Análises Microtexturais: microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV / EDS); 3) Mineralogia e Cristalografia: difratometria de raios X; 4) Análises Químicas: espectroscopia de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), microssonda eletrônica (EMPA-WDS), espectroscopia no Infravermelho e espectroscopia micro-Raman. Os resultados obtidos indicaram que as amostras que apresentaram maior tendência de diminuição da densidade relativa, concomitantemente com maior perda de massa, foram as que mais expandiram após a queima e as que mais apresentaram mudanças na textura (formação de bolhas). Por meio da microscopia óptica pode-se observar que as amostras que apresentaram expansão elevada exibem grande quantidade de albita, fato comprovado pela presença de estrutura pertítica no microclina. A presença de albita também foi observada nas análises químicas por microssonda eletrônica, onde alguns pontos apresentaram elevado teor em Na2O. Nas análises por microscopia óptica foi possível realizar a caracterização mineralógica das amostras e também observar a mudança na textura das mesmas de acordo com o aumento da temperatura dos ensaios de calcinação. A partir das análises realizadas por MEV / EDS pôde-se observar que as amostras que foram calcinadas à 1.200 ºC a clivagem fica mais pronunciada, juntamente com o surgimento de novas bolhas e fraturas. Entretanto, para as amostras que foram submetidas à temperatura de 1.250 ºC, de uma maneira geral houve drásticas mudanças na textura do material, passando a apresentar uma textura esponjosa, sendo fator prejudicial para peças de cerâmica de primeira qualidade, pois, reduzem a resistência do produto provocando uma textura vesicular sem estética, com baixa qualidade e sem valor de mercado, deformando os moldes e formas, gerando prejuízos na linha de produção. A partir das análises por Difratometria de Raios X foi possível identificar as fases minerais presentes. Pôde se constatar que as modificações físicas e mineralógicas que ocorrem durante o processo de calcinação foram mais evidentes a partir dos resultados à temperatura de 1.200 ºC, pois, houve o início de formação de background nesta temperatura e, posteriormente, formação de background elevado em 1.250 ºC, indicando a presença de uma fase amorfa não quantificada, esta fase corresponde à vitrificação da albita. Xx Este aspecto de alteração da textura das amostras coincide com o estado de vitrificação total do material observado nos estudos de espectroscopia no infravermelho e Raman, uma vez que vai ocorrendo o desaparecimento progressivo dos picos principais indicando os rompimentos das ligações dos tetraedros bem como a crescente degeneração da estrutura cristalina dos minerais. Portanto, os feldspatos que apresentaram pequena piroexpansão podem ser aplicados na indústria cerâmica e vidreira, pois atendem as especificações e parâmetros para estes segmentos industriais, porém os feldspatos que apresentaram alta piroexpansão são incompatíveis para aplicação na indústria cerâmica, mentretanto por possuírem estrutura mais leve, além de poder ser aplicados na indústria vidreira podem também ser utilizados em alguns outros segmentos, tais como revestimentos, placas de isolamento térmico, agregados leves, forros de telhados, etc. Outra possível aplicação seria para blendagem com feldspatos de mais alta qualidade, podendo desta forma ser aplicados na indústria cerâmica.In this study, feldspar samples from four pegmatite bodies of the Pegmatite District of Conselheiro Pena (MG) were undergone to technological tests of calcination, enabling assess the changes in the physical andchemical properties of these minerals and as well as their quality as a raw material for possible or not application in ceramics and glass industry. Each sample was split into four blocks (approximately 4,0 x 2,0 x 2,0 cm), each block was heated at different temperatures (1.100 °C, 1.150 °C, 1.200 °C, and 1.250 °C), and subsequently was characterized in several analyzes. For this analysis, it was used the following methodology: 1) Physical Analysis: preparation of the samples, macroscopic mineralogical analyzes before and after burning, and determination of the relative density; 2) Microtextural Analysis: Optical Microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM / EDS); 3) Mineralogy and Crystallography: X-ray Diffraction; 4) Chemical Analysis: ICP-OES, Electron MicroProbe (EPMA-WDS), Infrared Spectroscopy, and Raman Spectroscopy. The results showed that the samples that were more likely to decrease in relative density, concomitant with higher weight loss, were also those that were more expanded after burning and showed more changes in the texture (blistering). By optical microscopy it could be observed that the samples which showed high expansion display large amount of albite, a proven fact by the presence of the perthitic structure in the microcline. The presence of albite was also observed in chemical analysis by Electron MicroProbe, where some points exhibited high content of Na2O. In the analysis by optical microscopy, it was possible to perform the mineralogical characterization of the samples and observe the change in the texture of them, according to the increase of the temperature of calcination tests. In the analysis by SEM / EDS, it could be observed that the samples were calcined at 1.200 °C, the cleavage becomes more pronounced along with the appearance of new bubbles and fractures. However, for the samples that were subjected to 1.250 ºC temperature, generally there was drastic changes in the texture of the material, passing to show a spongy texture, which is a detrimental factor for high-grade ceramic, thus, they reduce the product resistance causing a vesicular texture without esthetic with low quality and without market value, deforming shapes and forms, and generating losses on the production line. In the analysis by X-ray diffraction, it was possible to identify the mineral phases present. It could be observed that the physical and mineralogical changes that occur during the calcination process were most evident by the results at temperature of 1.200 °C, because there was the beginning of a background formation at this temperature, and subsequently formation of high background in 1.250 ºC, indicating the presence of an amorphous phase not quantified, this phase is related to the vitrification of albite. This change of appearance in the texture samples coincides with the total vitrification state of the material observed in studies in infrared spectroscopy and Raman spectroscopy, since it will occur the progressive dissipation of the major peaks indicating the breakage of the bonds of the tetrahedral and the increasing xxii degeneration of crystalline structure of the mineral. Therefore, feldspars that showed low thermal expansion can be applied in ceramic and glass industry, for meet the specifications and parameters for these industries, however, the feldspars that showed high thermal expansion are incompatible for use in the ceramic industry, nevertheless, because they have more lightweight structure, and they can be applied in the glass industry, they may also be used in some other industries, such as cladding, thermal insulation boards, lightweight aggregates, roofing felts, etc. Another possible application would be for blending with higher-quality feldspar, thus, it can be applied in the ceramics industry