Síntesis de un pigmento anticorrosivo mediante el tratamiento térmico de los óxidos de hierro procedentes de residuos siderúrgicos

Synthesis of an Anticorrosive Pigment by Thermal Treatment of Iron Oxides from Steel Industry Wastes

Este trabajo reporta la obtención de un pigmento anticorrosivo constituido en su mayoría por hematita (ɑ-Fe₂O₃),a partir de un residuo siderúrgico en polvo proveniente de la cascarilla de óxido superficial de varillas de acero para refuerzo de concreto. Este residuo está compuesto principalmente por Fe₂O₃(87.92%), SiO₂(6.13 %), CaO (1.88 %), Al₂O₃(1.30%) y nO (0.77 %).El óxido de hierro total del residuo está constituido por las siguientes fases cristalinas: magnetita, maghemita, wustita, lepidocrocita, goethita y hematita. La producción de un pigmento con alto contenido de hematita fue posible gracias al alto contenido de óxidos de hierro precursores, los cuales fueron calcinados a diferentes temperaturas (750-850 °C) y tiempos de sostenimiento (0.5-1.50 h). Para caracterizar químicamente el contenido de hierro e identificar sus fases de óxidos de hierro, se utilizaron las técnicas de fluorescencia de rayos X (XRF) y difracción de rayos X (XRD). Los resultados mostraron que el pigmento con mayor cantidad de hematita (ɑ-Fe₂O₃) se obtuvo una temperatura de calcinación de 850 °C y un tiempo de sostenimiento de 1.00 h.

I. INTRODUCCIÓN

En los últimos años, el reciclaje de residuos sólidos ricos en hierro para la obtención de óxidos de hierro se ha convertido en un gran tema de investigación. Por ejemplo, residuos como la cascarilla de laminación que se consideran un desecho en la industria de la laminación del acero, se pueden utilizar como materia prima para sintetizar pigmentos de óxido de hierro rojo (hematita), debido a su composición química estable, alto contenido de hierro y bajo nivel de impurezas [1]. Esto es posible debido a las interconversiones que sufren las diferentes fases de óxidos de hierro precursoras luego de ser sometidas a un tratamiento térmico bajo condiciones oxidantes(calcinación).Las transformaciones que implican modificación fisicoquímica son: i) la deshidratación (pérdida de H₂O), (ii) la deshidroxilación (pérdida de OH),y (iii) procesos de transformación estructural (topotácticos) [2]. La etapa final en la mayoría de los métodos de preparación de los óxidos de hierro (III) incluye una transformación térmica del material que contiene hierro. En algunos casos, los procesos térmicos se pueden utilizar como rutas directas de síntesis de partículas de óxido de hierro, como la hematita, que tiene una buena estabilidad fisicoquímica. La principal ventaja de los métodos térmicos directos es la simplicidad de la preparación, pero su aplicación depende en gran medida de la naturaleza del compuesto inicial de hierro [3].

Se han empleado residuos diversos de tipo siderúrgico (principalmente cascarilla de laminación) y otros residuos similares(como los provenientes dela minería),ya que contienen óxidos de hierro precursores que permiten obtener una conversión total ahematita, luego del tratamiento térmico directo(a distintas temperaturas y tiempos de calcinación) de estos residuos, los cuales generalmente están constituidos principalmente por hierro en una proporción no muy superior al 60 % (expresado como Fe₂O₃) y compuestos de Si, Ca, Al, Mn, etc.[4-8].