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Caracterizacin de Arcillas

y su aplicacin Industrial.

Objetivo

Caracterizacin de arcillas a travs de diversos mtodos. Principales mtodos analticos para la caracterizacin de arcillas. Ejemplificar la caracterizacin de arcillas. Estudiar el uso de arcillas para la fabricacin de ladrillos.

Resumen En es documento el lector encontrar un completo estudio analtico de las arcillas, una base terica y experimental acerca de la caracterizacin de estas, as como tambin se describen sus principales propiedades. As como tambin un uso especifico de las arcillas en la fabricacin de Ladrillos en sus diversas utilidades, ya que juegan un papel importante en la industria de la Cermica y en particular de la Construccin. Lo que se designa tcnicamente como arcilla es una mezcla de minerales casi siempre en forma de laminillas entre los que se encuentran silicatos de aluminio e hidratados de micas. Las arcillas constituyen los sedimentos geolgicos ms difundidos y su composicin mineraloga es aproximadamente Al2 O 3 . (o.3 -8) Si O2 . ( 0.5 -19) H2O, en Mxico la distribucin de esta materia prima es abundante por lo que el uso de esta es importante para la industria de la Cermica y de la industria de la construccin, como lo es en particular en la de Elaboracin de Ladrillos. Para ejemplificar la caracterizacin de las arcillas tomamos los resultados y metodologa de los estudios realizados en el Oyamel estado de Mxico, pues es aqu donde existe una de los principales yacimientos de esta materia prima. En la industria de la construccin esta materia prima juega un papel importante , ya que con esta se elaboran los distintos tipos de ladrillos y estos a su vez cumplen con especificaciones de acuerdo a su uso. Como ejemplo tenemos ladrillos de alta resistencia, tanto mecnica como trmica, Ladrillos Refractarios (cidos, bsicos y neutros). Indice Temtico I. II.

Arcillas

a. b. Definicin de Arcillas. c.

d. Las Arcillas e. f. MATERIAS PRIMAS PLASTICAS (arcillas y su clasificacin).

Clasificacin de Ries. Arcillas residuales Arcillas coluviales Arcillas transportadas. CAOLIN ARCILLAS GRASAS (BALL ClAYS). ARCILLA DE GRES. ARCILLAS REFRACTARIAS (FIRECLAYS). ARCILLAS RICAS EN ALUMINA BENTONITA. ARCILLAS DE LADRILLOS. LOESS.

a. b. Obtencin de Arcillas

EXTRACCIN Y PURIFICACIN DE LAS ARCILLAS Arcillas Sedimentarias. Arcillas refractarias.

a. b. EL LABORATORIO DE CERMICA

REGISTRO DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO. ENSAYOS DE APLICACIN DE EXTENSA.

ANLISIS COLORIMTRICO. ANLISIS ESPECTROFOTOMTRICO. EL FOTMTRO DE LLAMA. ANLISIS ELECTROLTICO ON EL POLARGRAFO. CROMATOGRAFA

a. b. ENSAYOS DE APLICACIN EXTENSA.

ENSAYOS FSICOS ANALISIS QUIMICO

I. a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. l. m. n. o. p. q. r. s. t. u. v.

Ejemplo de caracterizacin de Arcillas Justificacin. ANLISIS FSICO c) ANALISIS FISICOQUIMICO COLORIMETRIA VOLUMETRIA Fotometra de llama o flamometra EJEMPLO DE LA DETERMINACION DE ELEMENTOS: DETERMINACION DEL FIERRO TOTAL. DETERMINACION DE ALUMINIO. DETERMINACION DE MAGNESIO. DETERMINACION DE MANGANESO. DETERMINACION DE SODIO DETERMINACION FLAMOMETRICA DE SODIO DETERMINACION DE POTASIO DETERMINACION FLAMOMETRICA DE POTASIO DETERMINACION DE FOSFORO DETERMINACION COLORIMETRICA DE FOSFORO DETERMINACION DE CLORURO DETERMINACION VOLUMETRICA DE CLORURO DETERMINACION DE CARBONATO DETERMINACION VOLUMETRICA DE CARBONATO ANALISIS DE RESULTADOS

I. a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. l.

Uso de Arcillas para la elaboracin de Ladrillos refractarios

TIPOS DE MATERIALES. PROCESAMIENTO DE LAS CERMICAS. CERMICOS TRADICIONALES Y DE INGENIERA. APLICACIONES Y PROPIEDADES DE LAS CERMICAS. APLICACIONES DE ALGUNOS REFRACTARIOS. Control de los procesos Control de operaciones en la industria cermica fina Hornos para cochura de piezas cermicas Materiales y mtodos de construccin de hornos Seleccin de refractarios Mtodos de construccin de hornos Instrumentos para la observacin, registro y control del horno y de otras condiciones de los procesos m. La colocacin de las piezas en los hornos n. Hornos intermitentes modernos o. Hornos de tnel IV. Normalizacin Especificaciones Normalizadas I. II. III. IV. Conclusiones Anexos Bibliografa Definicin de Arcillas.

Roca sedimentaria clsica poco consolidada, constituida por una mayora de partculas de tamao inferior a 1/256 mm (4micras). Mineralgicamente todas las arcillas estn constituidas en su mayor parte por los denominados minerales de la arcilla: filosilicatos de aluminio, magnesio y hierro, entre los que merecen mencionarse la caolinita, montmorillonita, illita, vermiculita, hallysita, etc. Dichos minerales se originan por meteorizacin y en procesos de pedogenticos de feldespatos y feldespatoides. Otros componentes mineralgicos de la arcilla son la silice, generalmente en forma coloidal; carbonato de calcio; compuestos de hierro; y materia orgnica. Las Arcillas En cermica las arcillas se subdividen sencillamente en caolines y arcillas. Los caolines son blancos y de coccin y tambin blanca mientras que las arcillas casi siempre son coloridas pero su coccin no es blanca.

Las arcillas se presentan en todos los estratos sedimentarios y son de un grano ms fino que el caoln. Debido al proceso de la sedimentacin natural , se hallan impurificadas por sustancias orgnicas que tien las arcillas. Tambin se hayan impurificadas por pirita FeS2 o por rutiloTiO2 lo que tambin puede conferirles coloracin Estas partculas pueden separarse mediante procedimientos como el tamizado. Una vez separados estos minerales de la sustancia arcillosa siempre que da una pequea porcin de xidos extraos, que ya no pueden eliminarse por procedimientos mecnicos. Se trata del slice libre , de los metales alcalinos Ca Mg en formas de sales absorbidas y minerales de grano finsimo, as como algunos compuestos de titanio e impurezas de origen orgnico. De acuerdo con las posibilidades del empleo las arcillas pueden clasificarse en 5 grandes grupos : 1. Para la fabricacin de porcelana slo pueden tomarse en cuenta los caolines pues slo es6tos proporcionan el deseado color blanco de coccin 1. Para loza adems de caoln se emplean arcillas plsticas de coccin clara 1. Para productos refractarios slo se emplean arcillas que funden por encima de los 1580 C y que contienen hasta un 6% de xidos como K2 O, Na2 O , Mg O Fe 2O 3 1. Para productos de gres deben utilizarse arcillas a temperaturas entre 1100 y 1300 C formen un producto cocido impermeable. 1. Las arcillas para la fabricacin de ladrillos deben presentar una gran proporcin de fndente fierro. Las arcillas son coloides solvatados (Lifilos) cuyos fenmenos ocurridos al interaccionar con agua pueden explicarse de la siguiente manera : a. La carga elctrica negativa de las partculas de arcilla que les permite adsorber agua. b. La forma laminar de las partculas lo cual permite el deslizamiento de unas partculas con otras. c. La adsorcin de un manto de agua por partcula.

Los lquidos polares forman mantos de solvatacin de mayor espesor que ellos no polares por lo que la arcilla slo puede adquirir plasticidad en los primeros.

d. La elevada Tensin superficial del agua.

MATERIAS PRIMAS PLASTICAS (arcillas y su clasificacin).Las rocas gneas primarias que dieron lugar a las arcillas por envejecimiento fueron los granitos, gneiss, feldespatos, pegmatitas, etc. El envejecimiento de estas rocas primarias fue debido a la accin mecnica del agua, viento, glaciares y movimientos terrestres, colaborando con la accin qumica del agua, dixido de carbono, cidos hmicos y, ms raramente de gases de azufre y de flor, ayudada por temperaturas elevadas Las rocas bsicas a partir de las cuales se han formado las arcillas son aluminosilicatos complejos. Durante el envejecimiento, stos se hidrolizan, los iones alcalinos y alcalinotrreos formas sales solubles y son lixiviados, y el resto se compone de aluminio-silicatos hidratados de composicin y estructura variable, y de silice libre. El grupo de minerales de arcilla ms sencillo es el grupo de la caolinita. Este incluye: caolinita, dickita, nacrita, anauxita, halloysita, formas de alta y baja temperatura, livesita. Su estructura bsica se compone de tomos de oxgeno dispuestos de forma que dan lugar a capas alternadas de huecos tetradricos y octadricos. Cuando estas capas se llenan con silicio en los huecos tetradricos y aluminio en dos tercios de los octadricos, tenemos el mineral abundante caolinita, y los minerales ms perfectos y raros dickita y nacrita. Cuando los tomos de silicio reemplazan a los de aluminio en los espacios octadricos, se obtiene una serie continua con la anauxita, Al2O3.3SiO2, como ltimo miembro. Como otro dato, tenemos que los cristales de halloysita son alargados. Existe una serie continua desde la caolinita a la halloysita, cuyos miembros intermedios se denominan livesita. El grupo de la montmorillonita de los minerales de arcilla presenta un cuadro my diferente: Beidellita y Saponita. La clasificacin de las arcillas es una difcil tarea y conduce a distintos resultados segn cual sea el punto de vista considerado, bien geolgico, mineralgico, referido a las propiedades o de acuerdo con el uso. Una clasificacin geolgica, tal como la confeccionada por Ries, da alguna idea acerca de la posicin as como de la naturaleza de las arcillas, y es una til gua preliminar para la industria de la cermica.

Clasificacin de Ries.

A) Arcillas residuales. Formadas in situ por alteracin de la roca debida a diversoso

agentes, bien de la superficie o de origen profundo.I. II.

Las formadas por envejecimiento en la superficie, implicando los procesos disolucin, desintegracin, o descomposicin de silicatos.

a) Caolines, de color blanco y generalmente blancos tras la calcinacin. Roca original Forma Granito, pegmatita, riolita, caliza, Capas; masas tabulares muy inclinad