Procesos térmicos
Industria cerámica
Descomposición durante la cocción del carbonato cálcico contenido en el soporte crudo de los azulejos
Decomposition of calcium carbonate from tiles raw support during firing
La mezcla de materias primas que se utiliza habitualmente para la fabricación del soporte de los azulejos (revestimiento cerámico vidriado) contiene entre 12-15% de carbonato cálcico que, al descomponerse durante la cocción, suministra el óxido de calcio necesario para producir las fases cristalinas que le confieren las propiedades técnicas requeridas.
Las arcillas que se emplean para la obtención de los soportes de cocción blanca carecen de carbonato cálcico, por lo que es necesario introducir el CaO en forma de partículas de calcita (de tamaño inferior a 100 µm), dado que es el mineral más barato de entre los que contienen dicho óxido.
La descomposición de las partículas de calcita durante la etapa de cocción de los azulejos, además de proporcionar el CaO necesario, produce un desprendimiento de CO2 que, si el ciclo de cocción no está adecuadamente diseñado, puede dar lugar a defectos en el recubrimiento vidriado del producto acabado. Actualmente, la descomposición de la calcita es una de las etapas que limitan la velocidad a la que se efectúa la cocción de las piezas, ya que es necesario que se complete en su totalidad antes de que el esmalte funda e impermeabilice el soporte.
En este trabajo se resume el estudio realizado para obtener una expresión matemática que relacione el grado de conversión de las partículas de calcita, contenidas en el soporte crudo de las piezas de revestimiento cerámico de cocción blanca, con las variables de operación (temperatura, porosidad del soporte, contenido de calcita, etc.).
A la vista de las discrepancias existentes en la bibliografía respecto a la cinética de la reacción de descomposición del carbonato cálcico, en primer lugar, se ha estudiado el proceso de descomposición térmica de partículas de calcita, de tamaño inferior a 1,1 mm, análogas a las que se utilizan industrialmente en la fabricación del soporte de los azulejos, en el intervalo de temperaturas comprendido entre 850 y 950ºC, operando en condiciones isotérmicas en cada experimento. Estas partículas consistían en agregados cristalinos constituidos por microcristales de CaCO3 de tamaño normalmente inferior a 20 µm.
Como consecuencia del estudio realizado, se ha propuesto una ecuación de velocidad, basada en el modelo cinético “de reacción homogénea” o “de conversión uniforme” válida para el proceso de descomposición térmica de las partículas de CaCO3 antes indicadas.
Esta tesis doctoral fue elaborada y presentada por Francisco Javier García Ten para obtener su título de doctor en Ciencias Químicas en el Departament d´nyeria Química de la Universitat Jaume I (Castelló de la Plana, España, 2005). Se encuentra publicada en el servidor de Tesis Doctorals en Xarxa (TDX), gran repositorio de tesis conformado por varias universidades de España.
The effect of sintering temperature on reliability of extruded ceramic raschig ring
Efecto de la temperatura de sinterización en la fiabilidad de los anillos cerámicos extruidos raschig
Los empaques cerámicos son un producto altamente sinterizado empleado exitosamente en los procesos de contacto líquido-gas tales como destilación, absorción y torres de enfriamiento, donde se requiere transferencia de masa y de calor. Sus destacadas características químico-mecánicas, tales como la resistencia química, la resistencia a la compresión y su confiabilidad les da preferencia en su uso en procesos químicos por encima de análogos en metal, plástico o carbono.
En este estudio se evaluó la viabilidad de las arcillas ilítico-caoliníticas en la fabricación de empaques de cerámica. Estas arcillas se conformaron por el método de extrusión en forma de anillos Raschig y se sinterizaron a temperaturas entre 1100 y 1300 ºC. Las muestras se caracterizaron tras sinterizarlas y se determinó la porosidad abierta, cerrada y total por métodos estándar.
Para entender mejor la influencia de la temperatura de cocción sobre las propiedades de resistencia a la compresión, la fiabilidad de los anillos Raschig y la resistencia a la compresión diamétrica se realizaron los correspondientes ensayos, que fueron analizados por la teoría estadística de Weibull.
Los resultados experimentales obtenidos mostraron que el módulo de Weibull se vio considerablemente afectado por la temperatura de sinterización, disminuyendo a medida que lo hace la porosidad total. Por otra parte, las microestructuras de las muestras sinterizadas a diferentes temperaturas fueron observadas por microscopia electrónica de barrido para confirmar los resultados estadísticos.
Este artículo fue preparado por M. Salehi y A. Salem (Chemical Engineering Department, Sahand University of Technology, Tabriz, Irán) para el Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Vol. 48, No 1, 2009, 11-14), publicación de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Madrid, España).
