Cambios microestructurales de talcos delaminados por ataque ácido

LUCIANA A. CASTILLO; SILVIA E. BARBOSA; NUMA J. CAPIATI

Mar del Plata

Congreso; VI CONGRESO ARGENTINO DE INGENIERÍA QUÍMICA; 2010

Actualmente, los minerales presentan un amplio rango de aplicaciones, tanto en la industria como en el campo de la investigación, debido a su abundancia en la naturaleza y a la facilidad con que ellos pueden ser modificados química y físicamente. En tal sentido, la modificación de los minerales se lleva a cabo con distintos propósitos, como por ejemplo, la reducción de tamaños de partícula, el aumento del área superficial, la mejora de la reactividad, el incremento de la adhesión con otros materiales, etc. Estos tratamientos producen cambios estructurales en el mineral como la variación de la energía superficial de las partículas a partir de su rotura o de su delaminación, formación de dislocaciones y defectos en la estructura cristalina, reacciones químicas, descomposición, intercambio iónico y reacciones de óxido-reducción. De las caracterizaciones disponibles para minerales, la difracción de rayos x (DRX) es una técnica apropiada, no destructiva que permite conocer la estructura cristalina de los mismos. Los espectros de DRX contienen valiosa información acerca de la microestructura del mineral: la cantidad y distribución de las fases, composición, tamaños de cristalitos y distribución de formas, la función de distribución de orientación cristalográfica, las concentraciones y distribuciones de los defectos del cristal tales como vacancias, dislocaciones, apilamientos o fallas y distorsiones en la red debido a tensiones mecánicas. Generalmente se asume que el ensanchamiento de los reflexiones observado en DRX está relacionado con la disminución del tamaño de cristalito. Pero, en la literatura se encuentran otros factores que pueden determinar este comportamiento, como: § Efectos instrumentales, que dependerán del equipo de rayos x usado § Tamaños del cristalito menores a 0.5 μm, teniendo en cuenta que el tamaño del cristalito es el tamaño de un dominio coherente de difracción y no es necesariamente igual al tamaño de partícula. § Micro-deformación, que puede ser consecuencia de distorsiones no uniformes en la red cristalina, fallas presentes en la estructura, dislocaciones, bordes de dominio, procesos de relajación de la superficie de los granos. § Soluciones sólidas no homogéneas § Factores relacionados a la temperatura Existen modelos teóricos que permiten discernir, a partir del análisis de los espectros DRX una vez que se corrigen los errores instrumentales, cual es el factor microstructural que produce preponderantemente el ensanchamiento de las reflexiones de los espectros. Con este tipo de estudios se ha determinado cual de los procesos de molienda y delaminación produce más deformación cristalina.   En este trabajo se utilizan esta técnica para analizar el efecto del tratamiento ácido sobre los cambios microestructurales del talco y los resultados se comparan con los obtenidos por otras técnicas de delaminación. En tal sentido se utilizaron dos tipos de talcos de distinta génesis y se realizó sobre los mismos una lixiviación con ácidos fuertes. Los tamaños de partícula se redujeron notablemente, pero sobre todo las partículas se delaminaron reduciendo su espesor a tamaños nanométricos. Esto último se comprueba por Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM). Cabe destacar que el tratamiento ácido no produce grandes campos de deformación localizados como los típicos procesos de molienda. La delaminación se obtiene como consecuencia de la apertura de las láminas desde los bordes de las partículas por reacción química del ácido con los oxidrilos estructurales del talco. Este análisis se completó con las medidas de amorfización del talco a partir de diminución de la intensidad de las reflexiones basales de mayor intensidad en los espectros DRX.