Influencia de la ceniza de cascara de arroz como sustituto del cuarzo en cerámicos triaxiales

M.F. SERRA; M.S. CONCONI; E. MOYAS; G. SUAREZ; N. RENDTORFF

Santa Fe

Congreso; 14º Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET y XIII Simposio Materia; 2014

SAM

A B S T R A C T Clay based triaxial ceramics in some cases permit to change their composition without affecting the resulting properties. This permits the partial substitution of the starting materials, which in some cases involve high energy consumption, by agriculture and/or industrial solid waste. With evident positive environmental impact. Argentinean Litoral zone is an important rice production zone, the rice husk is usually employed as an alternative fuel. The rice husk ash (CcA) is the principal subproduct in the rice husk combustion. And it presents an important amount of silicon oxide. This brings the possibility of employing it as feldspar or quartz substitute. CcA properties would depend on the rice type and thermal processes which originate it. The principal objectives of the present study are to study the applicability of an Argentinean CcA with high cristobalite content and to establish the effect of the CcA grain distribution effect, within the as received and the mesh #200 size batches as quartz substitutes in a model triaxial composition. Previously, the CcA was characterized by elemental analysis, particle size distribution, scanning electron microscopy, and XRD- Rietveld phase analysis. The ceramic characterization consisted in a sinterability evaluation within the 1000-1300ºC range. Afterward the mechanical properties (dynamic elastic modulus and flexural strength) were also evaluated as a function of the sintering maximum temperatures. These in all the cases were compared with quartz based triaxial material .The CcA were completely characterized; these characterizations reinforced the quartz substitution hypothesis. Interesting triaxial materials were elaborated with both CcA (milled and unmilled). Some residual carbon (3%) was found and some iron oxide (0,5%) this restricts the application of this material for some white triaxial materials. The sinterability of the triaxial materials formulated with adequately milled (#200) CcA presented equivalent behavior in comparison with the standard (quartz based), on the other hand although the unmilled CcA permitted to elaborate ceramic materials these presented high porosity and lower mechanical properties. The direct utilization of this sub product would only by recommend for rough textured ceramics like bricks or stoneware. Finally the mechanical properties achieved with the milled CcA were equivalent (slightly lower) in comparison with the standard triaxial material, sustaining the quarts substitution hypothesis. Keywords: triaxial ceramics, no traditional raw matirials, The rice husk ash. R E S U M E N Los cerámicos triaxiales basados en arcilla en algunos casos permiten cambios en su composición sin afectar las propiedades resultantes. Esto permite la sustitución de algunas de los materiales partida por residuos sólidos de la industria o el agro, los cuales en envuelven alto consumo de energía presentando en consecuencia un evidente beneficio medioambiental. El Litoral argentino es una zona importante de producción de arroz. La cascara de arroz es comúnmente utilizada como combustible alternativo. La ceniza de cáscara de arroz (CcA) es el principal subproducto de esta combustión. Y presenta importantes cantidades de óxido de silicio. Esto propicia la posibilidad de utilizarla como reemplazo de cuarzo o feldespato. Las propiedades de CcA dependerán del tipo de arroz y del tratamiento térmico que las originen. El principal objetivo de este trabajo es el de estudiar la aplicabilidad de una CcA nacional con elevado contenido de cristobalita, y establecer el efecto de la distribución granulométrica, entre la ceniza sin pre tratar y una ceniza molida a malla #200 como sustituto de cuarzo en una composición triaxial modelo. Previamente la CcA fue caracterizada mediante análisis elemental, distribución granulométrica, microscopia electrónica de barrido y composición de fases (DRX-Rietveld). La caracterización cerámica consistió en un estudio de la sinterabilidad en el rango 1000-1300ºC. Luego se caracterizaron las propiedades mecánicas (módulo de elasticidad dinámico y resistencia a la flexión. En todos los cases se compararon los resultado con un material que incluía cuarzo en su composición. La CcA fue completamente caracterizad. Estas caracterizaciones reforzaron la hipótesis de sustitución de cuarzo .Interesantes materiales triaxiales fueron elaborados con ambas CcA (molida y sin moler. Se detectó carbón residual (3%) y óxido de hierro (0,5%, esto restringe la aplicación de esta materia prima en algunos materiales triaxiales. La Sinterabilidad del material elaborado con el adecuadamente molido CcA presento propiedades equivalentes a la del material estándar (con cuarzo). Por el otro lado a pesar de poder elaborar materiales con la CcA sin moler esos presentaron menores propiedades mecánicas. La utilización directa de este material solo es recomendable para cerámicos con textura gruesa como ladrillos o gres porcelánico. Por último las propiedades mecánicas alcanzadas con el CcA molido fueron equivalentes (levemente menores) en comparación con el material triaxial estándar, sosteniendo la hipótesis de sustitución de cuarzo.