Transformaciones térmicas de una arcilla kaolinítica modelo: uso de Al-K XANES para la caracterización de las fases y sus transformaciones

LEANDRO ANDRINI; MATIAS GAUNA; SUSANA CONCONI; GUSTAVO SUÁREZ; FELIX REQUEJO; ESTEBAN F. AGLIETTI; NICOLAS M. RENDTORFF

Santa Fe

Congreso; 14º Congreso Internacional de Metalurgia y materiales SAM-CONAMET 2014; 2014

Las transformaciones térmicas de la kaolinita (K: Al2O3?2SiO2?2H2O) en arcillas caoliníticas son: deshidroxilación a metakaolin (MK) a temperaturas alrededor de 600ºC, seguida de una transformación a una fase de baja cristalinidad: un sílico?aluminato tipo espinela (SAS) a temperaturas cercanas a los 980ºC. Finalmente se forma mullita (M) a temperaturas entre 1220 y 1300ºC. La temperatura a la cual suceden estas transformaciones puede ser evaluada mediante varias técnicas de análisis térmico, asimismo consisten en propiedades de las distintas materias primas naturales, y son función de las propiedades geoquímicas y la velocidad de calentamiento. K, MK, SAS y M presentan diversas aplicaciones tecnológicas en distintas industrias como la cerámica, cementera, papelera, etc. La caracterización estructural de estas fases suele realizarse mediante difracción de rayos X (DRX). M y K presentan patrones de difracción bien definidos, mientras que MK y SAS son fases de baja cristalinidad y una correcta caracterización basada en DRX es dificultosa. En el presente artículo se presenta la caracterización, por medio de absorción de rayos X (Al K X-ray Absorption Near Edge Structure), de los cuatro materiales mencionados. Estos fueron obtenidos a partir de una arcilla caolinítica argentina, sometida a distintos tratamiento térmicos (500, 800, 1000 y 1250ºC) con 15 minuto de mantenimiento y 5 ºC/min de velocidad de calentamiento. Complementariamente, se presentan los resultados de una serie de caracterizaciones cerámicas realizadas. Estas incluyen análisis químico, análisis termogravimétrico y térmico diferencial (TG-ATD), distribución de tamaño de partícula, e identificación y caracterización basada en DRX y el método de refinamiento estructural de Rietveld. Se describe la estructura local de los átomos de Al en los distintos materiales estudiados comparativamente con estructuras de estándares. Los resultados presentan la potencialidad de la técnica XANES para la caracterización de materiales naturales con baja cristalinidad que puede complementar las técnicas tradicionales de DRX