ABATIMIENTO DE LA TEMPERATURA DE SINTERIZACIÓN DE ...
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ABATIMIENTO DE LA TEMPERATURA DE SINTERIZACIÓN DE LADRILLOS ARTESANALES ESTRUCTURALES. 1 D. Ordoñez-Hernández, 1 J. Guerrero-Paz, 1 R. Moreno-Tovar, 2 J.J. Cruz-Rivera, 1 J. Reyes-Robles, 2 C. G. Elías- Alfaro, 2 R. L. Tovar-Tovar. 1 Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, 2 Universidad Autónoma de San Luis Potosí. 1 Laboratorio de Cerámicos - Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería [email protected] INTRODUCCIÓN Se estima que en México existen 16 mil 953 unidades de producción ladrillera. Se trata de un sector de gran impacto económico que a la fecha sigue manteniendo procesos de producción rudimentarios altamente contaminantes. debido a que los fabricantes generalmente no cuentan con el recurso económico y técnico suficiente para alcanzar una calidad internacional. De estudios previos se encontró que el ladrillo de la región Actopan-El Arenal, Hidalgo, alcanza una resistencia mecánica óptima hasta los 1100°C, sin embargo los hornos ladrilleros tradicionales no alcanzan temperaturas superiores a los 950°C. OBJETIVO Obtener un ladrillo sinterizado a 900°C que cumpla con la norma ASTM C62. Para lograr lo anterior se utilizaron arcillas con alto y bajo contenido de feldespatos; además también se propuso la incorporación del 2%wt de diferentes aditivos fundentes tales como CaCO 3 , Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O, K 2 CO 3 , MgO y BaCO 3 . →MP seca →TP < 1mm →9 Probetas por lote. →Dimensiones:13.5X6.8X2.5cm. →72 h. Cribado Moldeo Secado Mezclado Sinterización →3°C/min →900°C →60 min. Contracción → Caracterización: P.F.: ρ, Contracción, Absorción. → P.M.: Resistencia a la Compresión → ASTM C62, C67 y C373 DRX-RIR (estándar interno) y MEB → Materia Prima DRX- RIR → ATP → METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Identificación de Fases Cristalinas y Análisis semicuantitativo. Cuarzo 37.79% Albita Calcica Ordenada 39.43% Montmorillonita 0.64% Laumontita 5.19% Ferrotschermakita 6.11% Cloritoide 8.36% Fase minoritaria Hematita 2.48% 2.48% ACT 1 Cuarzo Feldespatos Filosilicatos 37.79% 20.30% 39.43% Cuarzo 26.58% Cristobalita 19.77% Anortita Ordenada 32.19% Nefelina 2.76% Silico Aluminato de Sodio 0.92% Montmorillonita 8.28% Ilita 8.70% Hematita 0.80% 0.80% ACT6 16.98% 46.35% 35.87% Fase minoritaria Cuarzo Feldespatos Filosilicatos Cuarzo 20.90% Anortita Sodica 20.10% Albita Calcica 24.30% Anortoclasa desordenada 15.80% Montmorillonita 2.80% Moscovita 2M1 9.90% Ferrotschermakita 1.50% Vermiculita-2M 4.80% Hematita 0.40% 0.40% ACT9 20.90% 60.20% 19.00% Fase minoritaria Cuarzo Feldespatos Filosilicatos Cuarzo 20.50% Cristobalita 5.60% Albita Calcica 24.60% Anortita Ordenada 44.20% Montmorillonita 1.70% Moscovita 2M2 1.70% Ferrotschermakita 1.10% Fase minoritaria ACT 10 Cuarzo 26.10% Feldespatos 68.80% Filosilicatos 4.50% ACT1 (μm) ACT6 (μm) Valores modales 269.2 27 90 7 55 2.539 35 0.25 ACT10 (μm) ACT9 (μm) 2.16 2.7 77.19 27.66 450.47 450.47 Valores modales Análisis Granulométrico. RESULTADOS Caracterización de Materia Prima Caracterización del Producto Sinterizado S/Aditivo S/Aditivo Resistencia a la compresión vs temperatura de los grupos A y B. El grupo B, presenta una resistencia mecánica del 47% más alta, que el grupo A Los aditivos no causaron un efecto en el grupo B Relación de la resistencia a la compresión con las propiedades físicas en probetas con la incorporación de 2% de aditivos fundentes en el grupo B. Resistencia a la Compresión y % de Contracción de ladrillos del grupo A sinterizados a 900°C con la incorporación del 2% del aditivo respectivo. 1044°C BaCO3 Abatimiento de la temperatura en el Grupo A con 2%wt de BaCO3 de 144°C lo cual representa un aumento en resistencia del 69.2%. Resistencia a la compresión vs temperatura del grupo A. CONCLUSIONES El contenido de feldespatos en la materia prima es determinante en el rendimiento mecánico ya que la presencia de un porcentaje inferior o igual al 40% de estos minerales, es indicativo de baja resistencia mecánica en el producto sinterizado, y se requiere de la incorporación de un aditivo fundente, en este caso del 2%wt de BaCO3 con el cual se logra un abatimiento de 144°C en la temperatura de sinterización. . Difractogramas de la materia prima del grupo A y B. CaCO 3 Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O K 2 CO 3 MgO BaCO 3 GRUPO A (ACT1 y ACT6) * * * * * GRUPO B (ACT10 y ACT9) * * * * * Materia Prima Aditivos incorporados en 2wt% → Grupo A Grupo B Mejor aditivo: BaCO3
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ABATIMIENTO DE LA TEMPERATURA DE SINTERIZACIÓN DE LADRILLOS
ARTESANALES ESTRUCTURALES.1D. Ordoñez-Hernández, 1J. Guerrero-Paz, 1R. Moreno-Tovar, 2J.J. Cruz-Rivera, 1J. Reyes-Robles, 2C. G. Elías-
Alfaro, 2R. L. Tovar-Tovar.
1Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, 2Universidad Autónoma de San Luis Potosí.1Laboratorio de Cerámicos - Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería [email protected]
INTRODUCCIÓN
Se estima que en México existen 16 mil 953 unidades de producción
ladrillera. Se trata de un sector de gran impacto económico que a la
fecha sigue manteniendo procesos de producción rudimentarios
altamente contaminantes. debido a que los fabricantes generalmente
no cuentan con el recurso económico y técnico suficiente para alcanzar
una calidad internacional. De estudios previos se encontró que el
ladrillo de la región Actopan-El Arenal, Hidalgo, alcanza una resistencia
mecánica óptima hasta los 1100°C, sin embargo los hornos ladrilleros
tradicionales no alcanzan temperaturas superiores a los 950°C.
OBJETIVO
Obtener un ladrillo sinterizado a 900°C que cumpla con la norma ASTM
C62. Para lograr lo anterior se utilizaron arcillas con alto y bajo
contenido de feldespatos; además también se propuso la incorporación
del 2%wt de diferentes aditivos fundentes tales como CaCO3,
Na2B4O7·10H2O, K2CO3, MgO y BaCO3.
→MP seca→TP < 1mm
→9 Probetas por lote.→Dimensiones:13.5X6.8X2.5cm.
→72 h.
Cribado
Moldeo
Secado
Mezclado
Sinterización
→3°C/min→900°C→60 min.
Contracción →
Caracterización:P.F.: ρ, Contracción, Absorción. →P.M.: Resistencia a la Compresión →
ASTM C62, C67 y C373DRX-RIR (estándar interno) y MEB →
Materia PrimaDRX- RIR →ATP →
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
Identificación de Fases Cristalinas y Análisis semicuantitativo.
Cuarzo 37.79% Cuarzo 26.58%
Cristobalita 19.77%
Albita Calcica Ordenada 39.43% Anortita Ordenada 32.19%
Nefelina 2.76%
Silico Aluminato de Sodio 0.92%
Montmorillonita 0.64% Montmorillonita 8.28%
Laumontita 5.19% Ilita 8.70%
Ferrotschermakita 6.11%
Cloritoide 8.36%
Fase minoritaria Hematita 2.48% 2.48% Hematita 0.80% 0.80%
SEMICUANTIFICACIÓN DE FASES PRESENTES
ACT 1 ACT6
16.98%
Cuarzo
Feldespatos
Filosilicatos
37.79%
20.30%
46.35%
39.43% 35.87%
Cuarzo 37.79% Cuarzo 26.58%
Cristobalita 19.77%
Albita Calcica Ordenada 39.43% Anortita Ordenada 32.19%
Nefelina 2.76%
Silico Aluminato de Sodio 0.92%
Montmorillonita 0.64% Montmorillonita 8.28%
Laumontita 5.19% Ilita 8.70%
Ferrotschermakita 6.11%
Cloritoide 8.36%
Fase minoritaria Hematita 2.48% 2.48% Hematita 0.80% 0.80%
SEMICUANTIFICACIÓN DE FASES PRESENTES
ACT 1 ACT6
16.98%
Cuarzo
Feldespatos
Filosilicatos
37.79%
20.30%
46.35%
39.43% 35.87%
Cuarzo 37.79% Cuarzo 26.58%
Cristobalita 19.77%
Albita Calcica Ordenada 39.43% Anortita Ordenada 32.19%
Nefelina 2.76%
Silico Aluminato de Sodio 0.92%
Montmorillonita 0.64% Montmorillonita 8.28%
Laumontita 5.19% Ilita 8.70%
Ferrotschermakita 6.11%
Cloritoide 8.36%
Fase minoritaria Hematita 2.48% 2.48% Hematita 0.80% 0.80%
SEMICUANTIFICACIÓN DE FASES PRESENTES
ACT 1 ACT6
16.98%
Cuarzo
Feldespatos
Filosilicatos
37.79%
20.30%
46.35%
39.43% 35.87%
Cuarzo 20.50% Cuarzo 20.90%
Cristobalita 5.60%
Albita Calcica 24.60% Anortita Sodica 20.10%
Anortita Ordenada 44.20% Albita Calcica 24.30%
Anortoclasa desordenada 15.80%
Montmorillonita 1.70% Montmorillonita 2.80%
Moscovita 2M2 1.70% Moscovita 2M1 9.90%
Ferrotschermakita 1.10% Ferrotschermakita 1.50%
Vermiculita-2M 4.80%
Fase minoritaria Hematita 0.40% 0.40%
SEMICUANTIFICACIÓN DE FASES PRESENTES
ACT 10 ACT9
Cuarzo 26.10% 20.90%
Feldespatos 68.80% 60.20%
Filosilicatos 4.50% 19.00%
Cuarzo 20.50% Cuarzo 20.90%
Cristobalita 5.60%
Albita Calcica 24.60% Anortita Sodica 20.10%
Anortita Ordenada 44.20% Albita Calcica 24.30%
Anortoclasa desordenada 15.80%
Montmorillonita 1.70% Montmorillonita 2.80%
Moscovita 2M2 1.70% Moscovita 2M1 9.90%
Ferrotschermakita 1.10% Ferrotschermakita 1.50%
Vermiculita-2M 4.80%
Fase minoritaria Hematita 0.40% 0.40%
SEMICUANTIFICACIÓN DE FASES PRESENTES
ACT 10 ACT9
Cuarzo 26.10% 20.90%
Feldespatos 68.80% 60.20%
Filosilicatos 4.50% 19.00%
Cuarzo 20.50% Cuarzo 20.90%
Cristobalita 5.60%
Albita Calcica 24.60% Anortita Sodica 20.10%
Anortita Ordenada 44.20% Albita Calcica 24.30%
Anortoclasa desordenada 15.80%
Montmorillonita 1.70% Montmorillonita 2.80%
Moscovita 2M2 1.70% Moscovita 2M1 9.90%
Ferrotschermakita 1.10% Ferrotschermakita 1.50%
Vermiculita-2M 4.80%
Fase minoritaria Hematita 0.40% 0.40%
SEMICUANTIFICACIÓN DE FASES PRESENTES
ACT 10 ACT9
Cuarzo 26.10% 20.90%
Feldespatos 68.80% 60.20%
Filosilicatos 4.50% 19.00%
ACT1
(µm)
ACT6
(µm)
Valores modales
269.2 27
90 7
55 2.539
35 0.25
ACT10 (µm) ACT9 (µm)
2.16 2.7
77.19 27.66
450.47 450.47
Valores modales
Análisis Granulométrico.
RESULTADOSCaracterización de Materia Prima
Caracterización del Producto Sinterizado
S/Aditivo
S/Aditivo
Resistencia a la compresión vs temperatura de los grupos A y B.
El grupo B,
presenta
una
resistencia
mecánica
del 47%
más alta,
que el
grupo A
Los
aditivos
no
causaron
un efecto
en el
grupo B
Relación de la resistencia a la compresión con las propiedades físicas en probetas con la incorporación de 2% de aditivos fundentes en el grupo B.
Resistencia a la Compresión y % de Contracción de ladrillos del grupo A
sinterizados a 900°C con la incorporación del 2% del aditivo respectivo.
1044°C
BaCO3
Abatimiento de la temperatura
en el Grupo A con 2%wt de
BaCO3 de 144°C lo cual
representa un aumento en
resistencia del 69.2%.
Resistencia a la compresión vs temperatura del grupo A.
CONCLUSIONESEl contenido de feldespatos en la materia prima es determinante en el rendimiento mecánico ya que la
presencia de un porcentaje inferior o igual al 40% de estos minerales, es indicativo de baja resistencia
mecánica en el producto sinterizado, y se requiere de la incorporación de un aditivo fundente, en este caso del
2%wt de BaCO3 con el cual se logra un abatimiento de 144°C en la temperatura de sinterización.
.
Difractogramas de la materia prima del grupo A y B.CaCO3 Na2B4O7·10H2O K2CO3 MgO BaCO3 2wt% 3wt% 4wt% 5wt% 1wt% 2wt% 3wt% 4wt% 8wt% 700°C 800°C 900°C
GRUPO A (ACT1 y ACT6) * * * * * * * * * *
GRUPO B (ACT10 y ACT9) * * * * * * * * * * * * *
Materia PrimaAditivos incorporados en 2wt% Mejor Aditivo (BaCO3) Mejor % de AS
Combinar Ayuda para la sinterización (AS)
→
Grupo A
Grupo B
Mejor aditivo: BaCO3
