Análisis de productos mineros para la industria cerámica

Muchos materiales industriales comienzan como minerales no metálicos. La cal (óxido de calcio), un material ampliamente disponible, se utiliza en el cemento, la construcción de edificios, la agricultura, la fabricación de papel, la fabricación de productos químicos e incluso en el hierro y el acero. La sílice, compuesto de silicio y oxígeno de diversas formas cristalinas o polimorfos, es una fuente primaria para el vidrio, los sistemas de filtración, las fundiciones y las aplicaciones metalúrgicas. La diatomita es un mineral en polvo compuesto por los restos fosilizados de plantas acuáticas unicelulares microscópicas llamadas diatomeas, y se utiliza como aditivo en pinturas y plásticos, como agente filtrante y como absorbente para mitigar los derrames en las industrias automovilística, industrial, de limpieza y de recuperación de residuos. La lista de minerales industriales incluye talco, bentonita, saprolita , borato, yeso, caolín y feldespato, por nombrar algunos.

Cerámica

La cerámica es uno de los materiales más comunes utilizados para aplicaciones industriales y uso doméstico. E s uno de los materiales más antiguos que se conocen, y se encuentra en la antigua loza, en la porcelana china fina y actualmente, en las aulas de arte de las escuelas de todo el mundo. En el hogar, además de en la vajilla, la cerámica se encuentra en fregaderos, encimeras, azulejos y suelos. La cerámica se utiliza ampliamente debido a su plasticidad inicial, su durabilidad, dureza, escasa conductividad y sus altos puntos de fusión.

Debido a que las altas resistencias presentan sus enlaces químicos primarios, muchas cerámicas poseen combinaciones inusualmente buenas de alto punto de fusión e inercia. Esto l a s hace útiles como refractarios. L a s cerámica a s generalmente pueden soportar temperaturas muy altas, que van desde los 1.000 ° C a los 1.600 ° C.

Los Materiales Refractarios se utilizan en hornos, hornos, incineradores y reactores. Deben ser química y físicamente estables a altas temperaturas. Dependiendo del entorno de funcionamiento, deben ser resistentes al choque térmico, ser químicamente inertes, y / o tener rangos específicos de conductividad térmica y de coeficiente de expansión térmica. Refractario proviene de la palabra latina que significa incapaz de romperse ( fracturarse).

Los materiales más importantes utilizados en la fabricación de refractarios son los óxidos de aluminio (alúmina), silicio (sílice) y magnesio (magnesia). Otro óxido que suele encontrarse en los refractarios es el óxido de calcio (cal). Las arcillas de fuego también se utilizan ampliamente en la fabricación de refractarios.

La Caolinita es un abundante mineral arcilloso que se utiliza para la alfarería y la cerámica y también es muy importante en la producción de papel. La caolinita se utiliza en la industria farmacéutica como ingrediente de algunos medicamentos como calmantes estomacales ( Kaopectate ) como adsorbente. La caolinita también se utiliza como ingrediente en algunos cosméticos, jabones, brillo de pintura y pastas de dientes. La caolinita debe su nombre al Kao- ling , una montaña de la provincia de Jiangxi en China donde este mineral era conocido desde los primeros tiempos.

La caolinita forma parte del grupo de minerales industriales con la composición química Al2Si2O5 (OH) 4. Es un mineral de silicato en capas, con una lámina tetraédrica de sílice (SiO4) unida a través de los átomos de oxígeno a una lámina octaédrica de alúmina (AlO6) octaedra l . Las rocas que son ricas en caolinita se conocen como caolín o arcilla china.

Bajo el microscopio electrónico, el caolín consiste de cristales de platino aproximadamente hexagonales, cuyo tamaño varía entre 0,1 y 10 micrómetros o incluso más. Los cristales pueden tomar formas vermiculares y de libro, y ocasionalmente formas macroscópicas que se acercan al tamaño milimétrico. El caolín, que se encuentra en la naturaleza, contiene típicamente cantidades modestas de otros minerales como la moscovita, el cuarzo, el feldespato y la anatasa. Además, el caolín en bruto se tiñe frecuentemente de amarillo por los pigmentos de hidróxido de hierro. A menudo es necesario blanquear la arcilla químicamente para eliminar el pigmento de hierro y lavarla con agua para eliminar los demás minerales a fin de preparar el caolín para su uso comercial.

Cuando el caolín se mezcla con agua en un rango de 20 a 35 por ciento, se convierte en plástico (es decir, se puede moldear bajo presión), y la forma se mantiene después de quitar la presión. Con mayores porcentajes de agua, el caolín forma una mezcla o suspensión acuosa. La cantidad de agua necesaria para lograr la plasticidad y la viscosidad varía según el tamaño de las partículas de caolinita y con ciertos productos químicos que pueden estar presentes en el caolín. El caolín se ha extraído en Francia, Inglaterra, Sajonia (Alemania), Bohemia (República Checa) y en los Estados Unidos, donde los depósitos más conocidos se encuentran en los estados del su r este.

La Magnesita es un mineral con la fórmula química MgCO3 (carbonato de magnesio) y recibe su nombre por la presencia de magnesio en su composición. La magnesita suele formarse durante la alteración de rocas ricas en magnesio o rocas carbonatadas por metamorfismo o meteorización química. El hierro, el manganeso, el cobalto y el níquel pueden aparecer como aditivos, pero sólo en pequeñas cantidades. El óxido de magnesio es un material importante refractario que se utiliza como revestimiento en los altos hornos, los hornos y los incineradores.

La magnesita se utiliza para producir óxido de magnesio (MgO), que sirve como material refractario para la industria del acero, los procesos de cerámica y como materia prima para la industria química. También se utilizan pequeñas cantidades de magnesita como gema y material lapidario. Cuando se calienta, la magnesita se disocia en MgO y CO2. El MgO tiene una temperatura de fusión extremadamente alta. El MgO es uno de los materiales más utilizados para hacer los ladrillos que se usan para revestir hornos, hornos industriales y altos hornos. El MgO también se utiliza para hacer fertilizantes, productos químicos de magnesio, y se refina en metal de magnesio.

La magnesita se utiliza exclusivamente para hacer piedras de derribo, cuentas y cabujones. La magnesita blanca es porosa. Se puede cortar y absorber de forma fiable el tinte para producir casi cualquier color. La magnesita teñida de color turquesa ha sido un sustituto revelado y no revelado de la turquesa durante casi 100 años. La gente ha sido engañada por la magnesita teñida para que parezca turquesa o lapislázuli.

La magnesita se extrae en todo el mundo, particularmente en China, Turquía, Rusia, Australia, Corea del Norte y varios países europeos. La magnesita fue detectada en el meteorito ALH84001 y en el planeta Marte.

El Feldespato describe un grupo de minerales que se distingue por la presencia de alúmina y sílice (SiO2), incluyendo silicatos de aluminio de sosa, potasio o cal. Forman el grupo de minerales más abundante en la Tierra (se estima que el 60% de las otras rocas expuestas), así como suelos, arcillas y sedimentos no consolidados. Los minerales de feldespato son los principales componentes en los esquemas de clasificación de rocas. Los minerales incluidos en este grupo son los feldespatos ortoclasas, microclasas y plagioclasas.

En la fabricación de cerámica hay dos categorías básicas de feldespatos: los feldespatos de potasa (ortoclasa), en los que el óxido de fusión primario es el potasio, y los feldespatos de sosa (albita), en los que el óxido de fusión primarios es el sodio. La sosa y la potasa tienen la mayor tasa de expansión y contracción térmica de todos los óxidos fundentes de cerámica. En la fabricación de cerámica, aplicar al brillo y lustre del color en la mayoría de las temperaturas de cocción, y fomentar resultados de color específico.

Los feldespatos tienen un contenido tanto de álcali como de alúmina, lo que los hace especialmente valiosos en los procesos industriales. Los feldespatos juegan un papel importante como agentes fundentes en la producción de cerámica y vidrio y también se utilizan como rellenos funcionales en las industrias de la pintura, el plástico, el caucho y los adhesivos.

Varios feldespatos se utilizan como piedras preciosas, incluidas variedades que muestran opalescencia y que se venden como piedra lunar, labradorita con destellos de colores fuertes, piedra solar con un color amarillo a naranja a marrón con un brillo dorado, amazonita, una variedad verde de microclina utilizado como material ornamental.

La sanidina se encuentra con grandes cristales notables en rocas ígneas félicas extrusivas como la riolita y la traquita. Otros feldespatos son la oligoclasa, la microclina, la anortita y la bytownita.

En la cerámica, los álcalis del feldespato (óxido de calcio, óxido de potasio y óxido de sodio) actúan como fundente, reduciendo la temperatura de fusión de una mezcla. Los fundentes se derriten en una etapa temprana del proceso de cocción, formando una matriz vítrea que une los demás componentes del sistema. En los EE.UU., alrededor del 66% del feldespato se consume en la fabricación de vidrio, incluyendo los envases de vidrio y la fibra de vidrio. La cerámica (incluidos aislantes eléctricos, sanitarios, alfarería, vajilla y azulejos) y otros usos, como relleno, representan el resto.

La mayoría de los minerales no se extraen en forma pura y suelen incluir fracciones de compuestos minerales. Estos materiales se encuentran en varios pasos de procesamiento: desde la trituración y la molienda hasta las técnicas de refinamiento como la flotación, la separación electrostática y magnética y la deshidratación.

Las empresas que compran materias primas, procesan ingredientes y fabrican productos cerámicos necesitan procedimientos de laboratorio eficientes para determinar las composiciones y purezas de los minerales. La difracción de rayos X (DRX) es una técnica usada para caracterizar los minerales en las industrias de la minería y el procesamiento. Se trata de un método de ensayo no destructivo que se utiliza para analizar la estructura de los materiales cristalinos, la DRX identifica y cuantifica las fases presentes en un material y, por lo tanto, revela información sobre la composición química. La identificación de las fases se logra mediante la comparación de los datos adquiridos con los de las bases de datos de referencia.

Recientemente, los Especialistas en DRX analizaron Aquí Muestras de arcilla esférica, caolín, magnetita y feldespato con el ARL EQUINOX 100 Dif ractómetro de rayos X para determinar la composición de las fases en las muestras minerales utilizadas para la producción de materiales cerámicos. El difractómetro de mesa, el ARL EQUINOX, ha demostrado ser una solución conveniente y rentable para los procedimientos de control de calidad en la industria cerámica y también es apropiado en los sitios mineros debido a su facilidad de uso y su robustez.