Estudio de la homogeneidad química de materiales cerámicos conformados por extrusión

JHONNY VILLARROEL-ROCHA; DEICY BARRERA; DIANA TORRES; ENRIQUE FERNÁNDEZ; ERNESTO PERINO; KARIM SAPAG

Santa Fe

Congreso; 6° Congreso Argentino de Química Analítica; 2011

En procesos de adsorción, el uso de arcillas y fosfatos naturales como adsorbentes es ampliamente estudiado para la descontaminación ambiental [1]. Sin embargo, pese a las propiedades adsorbentes que presentan estos materiales naturales, tienen inherentemente desventajas operacionales al momento de ser utilizados en procesos industriales por el hecho de estar en forma de polvo. Una alternativa es desarrollar métodos para dar forma a estos materiales pulverulentos en productos como pellets, aglomerados, monolitos, etc. Esto ha llevado a que se hagan importantes esfuerzos en el desarrollo de materiales cerámicos conformados (MCC) a partir de materiales naturales de bajo costo, los cuales se destacan por tener una alta resistencia mecánica y una porosidad bastante uniforme [2]. El diseño de MCC tiene dos aspectos fundamentales, su composición química y su aspecto textural y estructural. La fabricación de estos materiales generalmente se lleva a cabo mediante el uso de la técnica de extrusión [3], donde el resultado, después de un tratamiento térmico, debe ser un material con buena resistencia mecánica y composición química homogénea. En el presente trabajo se estudió un MCC, basado en arcilla bentonítica, roca fosfórica y harina de hueso. Dicho material se obtuvo por extrusión en forma de cilindros, y a partir de allí se cortaron anillos tipo Raschig que han sido probados exitosamente en procesos de adsorción de iones metálicos en agua [4]. Se presentan los resultados del análisis de la composición química de diferentes anillos, contrastando los datos entre sí para estudiar su homogeneidad composicional. El material estudiado se obtuvo con una mezcla de 30 % de bentonita, 25 % de roca fosfórica, 35 % de harina de hueso y 10 % de almidón (como agente ligante), donde después de una homogenización (mezcla en seco en un tambor giratorio horizontal), una etapa de extrusión (con 30 % H2O), etapas de secado (70 ºC) y calcinación (1050 ºC), se obtuvo el MCC. El análisis químico de las materias primas y del MCC, se realizó mediante FRX, donde se utilizaron patrones internacionales para realizar la curva de calibrado de los elementos analizados (Si, Al, P, Ca, Mg, Fe y K). Análisis adicionales como pérdidas por calcinación fueron determinadas por gravimetría y por análisis termogravimétrico y la identificación de las fases mineralógicas presentes por DRX. Como resultado del trabajo se presentan las variaciones encontradas en dichas muestras y su dispersión con respecto a una homogeneidad ideal con respecto al material sintetizado.