Cerámicos-Materias Primas
PROCESAMIENTO DE CERAMICOS
Cecilia A. Paredes Ph.D.
Materias Primas Evolución
(materia prima proceso)
 4 requisitos:
 Calidad

y constancia
Mantenimiento composición química y mineralógica
y propiedades fisicoquímicas
 Especificaciones
y tolerancias rigurosas
Impurezas, materiales accesorios
 Granulometría

 Cantidad
y suministro ininterrumpida
 “Economicidad”-(cost-effective)
Materias Primas
 “Cadena
de Calidad”: Materiales varían en:
composición química y mineralógica, pureza,
estructura física y química, tamaño de
partículas Importancia Proc. Materias P.

Materias Primas:


Materiales en crudo (no uniformes, depósitos
naturales)- Materiales de origen mineral
Minerales industriales refinados (beneficiados)productos quimicos



Químicos inorgánicos (procesos de refinamiento)
Materiales Reciclados
Selección de materiales:

Costo, factores del mercado, servicios del proveedor,
consideraciones técnicas del procesamiento, precio del
producto final en el mercado
Industria
Productos mas
importantes
Materias Primas
minerales mas
importantes
Productos
quimicos mas
importantes
Ceramica Roja
Ladrillos, bloques, tejas,
canerias
Arcillas
Ceramica Blanca
Vajilla, sanitarios,
porcelana electrica
Caolin, Feldespato,
cuarzo, esteatita
Fritas y pigmentos para
esmaltes
Revestimientos
Pisos, azulejos
Arcillas, feldespato,
cuarzo
Fritas y pigmentos para
esmaltes
Cemento
Cemento Portland
Caliza, arcilla, yeso
Vidrio
Vidrios Planos, envases,
fibras, vidrios especiales
Arena Silicea, feldespato,
caliza, dolomita, borax
Carbonato de sodio,
sulfato de sodio,
colorantes y decolorantes
Refractarios
Ladrillos de diversa
composicion, crisoles,
hormigones
Arcillas refractarias,
magnesita, cromita,
cuarzo, silimanita, circon
Carburo de silicio,
alumina en polvo
Abrasivos
Polvos y otras formas
Corindon, cuarzo,
diamante
Alumina, carburo de
silicio
Materiales magneticos
Imanes permanentes
cerámicos
Compuestos puros de Fe,
Ni, etc.

MATERIAL CRUDO
 MINERAL: Compuesto
químico
que ocurre naturalmente
 Incluye
una gran
variedad
de materiales que
representan
los componentes
simples de las rocas

Mineral Industrial: material geológico (roca,
mineral, liquido o gas) el cual es obtenido por
minería y representa un material no metálico con
valor comercial.





Arena, grava, rocas, agregados para rellenos
Estos materiales requieren muy poco procesamiento
Yeso, Cemento, vidrio, ladrillos son producidos
directamente por minerales industriales por medio de
calor, quemando o fundiendo.
Otros usos que no se toma en cuenta son los
abrasivos utilizados en limpiadores de cocina y baño,
pasta de dientes, rellenos para plásticos y papel, en
medicinas y detergentes
MATERIAL MAS IMPORTANTE DE TODOS:
AGUA
Water As A Raw Material

Existen otros minerales utilizados en diferentes
aplicaciones.
 Minerales de cromo compuestos de solución
sólida de espineles (Mg,Fe)(Al,Cr,Fe)2O4 e
impurezas como silicatos de magnesio se utilizan
en combinación con MgO en refractarios básicos
 CaO, y dolomita calcinada (Ca,Mg)O se mezclan
con brea se utilizan para revestimientos de
hornos metálicos
 Circón molido es utilizado como opacificante en
esmaltes y para producir pigmentos y como
precursores de ZrO2

QUÍMICOS INORGANICOS INDUSTRIALES



Alúmina tabular y calcinada, óxido de magnesio,
carburo de silicio, nitruro de silicio, ferritas duras y
suaves, circonia estabilizada, pigmentos
Extensivos tratamientos químicos reducen el contenido
de minerales accesorios hasta una pureza de 99.5%.
Al2O3 : uno de los químicos inorgánicos mayormente
utilizados en los cerámicos y es producido en
cantidades muy grandes para la industria del aluminio
y cerámicos utilizando el Proceso Bayer.


MgO: óxido de magnesio


Bauxita en presencia de NAOH
Precipitación del hidróxido de magnesio
SiC, carburo de silicio

Arena altamente pura y coque de bajo sulfuro
CERAMICOS
TRADICIONALES
La gran mayoría de composiciones de la cerámica tradicional estan
basadas en mezclas de arcillas, feldespatos y sílice
Sílice
Cristobalita
SiO2
1713°
Porcelana Dura
(whitewares)
Pisos, Azulejos, Sanitarios
Tridimita
Feldespato
990°
Aisladores Eléctricos
Metacaolín
Al2O3.SiO2
1410°
Porcelana
Dental
Mullita
1810°
Corundum
Leucita
K2O.Al2O3.4SiO2
1588°
Mullita
3Al2O3.2SiO2
Sílice: SiO2: (Oxido de silicio)

Existen tres formas cristalinas:
 Cuarzo
 Cristobalita
 Tridimita
1470 C (870 -1470 C)
Cuarzo →



Tres formas son estables a temperatura ambiente
Inversiones: 573 C expansión debido al enderezamiento de los enlaces Si-OSi
 cuarzo-  cuarzo-.
Otras formas del sílice:



Cristobalita ↔ Tridimita
Gel de sílice: soluciones de sodio acidificadas
se precipita como masa gelatinosa
Sílice vitrificado (cuarzo fundido): se calienta por encima de 1710 C y se
enfría rápidamente (cuarzo fundido)
Cuarzo, es el segundo material más usado como materia prima en los
cerámicos.


Utilizados en las mezclas de vidrio y como ingrediente principal en la
mayoría de esmaltes (glazes) y formulaciones de porcelana.
Hornos de ladrillo refractario donde hay altas temperaturas
 fabricación de acero (3000 F, 1649 C)
La gran mayoría de composiciones de la cerámica tradicional estan
basadas en mezclas de arcillas, feldespatos y sílice
Sílice
Cristobalita
SiO2
1713°
Porcelana Dura
(whitewares)
Pisos, Azulejos, Sanitarios
Tridimita
Feldespato
990°
Aisladores Eléctricos
Metacaolín
Al2O3.SiO2
1410°
Porcelana
Dental
Mullita
1810°
Corundum
Leucita
K2O.Al2O3.4SiO2
1588°
Mullita
3Al2O3.2SiO2
Arcillas
 Significados:
Grupo particular de minerales
 Mezcla de minerales que tienen alto % arcilla
Arcilla: material básico para la cerámica tradicional
 Propiedades: moldeabilidad (agua), fuerte al secarse, y al
quemarse fija la masa plástica de manera perdurable
 Se encuentran en depósitos naturales en todo el mundo
 Silicatos hidratados de aluminio
 Alteración de rocas ígneas: feldespatos y granito



Minerales de arcillas estan caracterizadas por su estructura
atomica de capas

Estas capas consisten en laminas de aluminio y silicio unidos
covalente mente con una coordinación tetraédrica y octaédrica
con el oxigeno.

Existen dos grupos principales de los minerales de
arcilla desde el punto de vista mineralógico


Caolínes: Al2Si2O5(OH)4
 Caolinita (kaolinite), Nacrita (nacrite), Dicquita
(dickite) y Haloisita (halloysite)
Montmorilonitas: Al2Si2O5(OH)4. 2H2O
 Montomorilonita (montmorillonite),
Nontronita, Beidelita, Hectorita, Saponita
Halloysite
Caolinita

Grupo del Caolín:
Capa de átomos de Si-O (capa de
sílice, o de tetrahedrones) unidas
por medio de los átomos de
oxígeno con una capa similar de
átomos de Al-O llamado “gibbsite”
(capa octahedral)

Mineral está compuesto por muchas
unidades (capa de sílice + capa de
aluminio).
 Valencias Satisfechas: unión entre
unidades por medio de enlace de
hidroxilos.
Montmorilonita

Grupo de las Montmorilonitas o
tambien conocidos como
esmectitas
Estructura cristalina de dos capas
de sílice condensada con una de
aluminio (gibbsite)
 Al2Si4O10(OH)2 Mineral: Pirofilita
(Pyrophyllite)

Cuando una capa de magnesia (óxido de magnesio) se condensa
talco
con dos de sílice el mineral resultante es el



TALCO: Mg2Si4O10(OH)2
El Oxígeno es el Ion que forma el esqueleto de estos minerales.
Los cationes pueden ser sustituidos por minerales de tamaño
similar: sustitución isomórfica.
Mineral montomorilonita es derivado de la pirofilita por medio del
reemplazo del Al por Mg. Al hacer la sustitución, existe un
desbalance en carga, el cual es satisfecho por cationes externos; en
este caso específico el Na.

Na0.33[Al1.67Mg0.33] Si4 O10 (OH)2
Mineral
Fórmula Empírica
nontronite
Montmorilonita Na0.33[Al1.67Mg0.33] Si4 O10 (OH)2
Nontronita
Na0.33.Fe[Al0.33Si3.67] O10 (OH)2
Beidelita
Na0.33.Al2(Si3.67 Al0.33] O10 (OH)2
Hectorita
Na0.33[Li0.33Mg2.67] Si4 O10 (OH)2
Saponita
Na0.33.Mg3 [Si3.67Al0.33] Si4 O10(OH)2
Montmorillonite

Unidades de este grupo están unidas por medio de enlaces débiles
llamados: Van der Waals



Fuerzas causadas por desplazamientos menores de las cargas eléctricas
dentro de los átomos.
Debido a que estas fuerzas son débiles entre los enlaces, el agua penetra
fácilmente entre las unidades provocando un hinchamiento
MICAS



No son minerales de arcillas, pero ocurren en ellas.
Derivadas del talco o pirofilitas por sustitución isomórfica. 1 Al reemplaza
a 4 Si, creando una deficiencia en carga satisfecha por iones como el K
+
 K . Al2(Si4Al) O10(OH)2 o Kal3Si3O10(OH)2
“mica de potasio” o “muscovite”
2+
2 Ca: Ca . Al2(Si2Al2 ) O10(OH)2
“mica de calcio” o “margarite”
Las micas también pueden ser derivadas del talco



Phlogopita, K+. Mg3(Si3Al)O10(OH)2;
Lepidolita, K(AlLi2)Si4O10(OH)2
CLORITAS (chlorites)


Estructuralmente relacionadas con las micas.
Capa de talco similar a las micas, con la deficiencias satisfecha por una
capa de brucita (brucite, hidróxido de magnesio): Mg5Al2Si3O10(OH)8

ILITAS (illites)



Estructuralmente parecidos a las micas, pero contienen menos
potasio y son más combinadas con el agua: micas hidratadas o
“serecitas”
Estructura no ha sido determinada, pero se ha sugerido que son
formadas de las micas por el reemplazo del K, Na o Ca por un
hidrógeno hidratado (OH3)
Ocurren como materiales de tipo accesorio en las arcillas (40%)
Sustancia mineral plástica
compuesta principalmente de
silicatos de aluminio hidratados.
Formaciones rocosas.
Adquisición
Plásticos: Caolín, arcilla.
No Plásticos: Cuarzo, arena, pegmatita.
Alfarera.
Losa. (gres, refractarias, porcelana)
Terracota.
Color rojo o amarillo.
Textura porosa.
Cuecen entre 900º y 1000º
Pasta de grano fino (plasticidad).
Color blanco o marfil.
Textura porosa.
Muy plásticas.
Sinterizan (cuecen) hasta 1200º.
Color amarillo, gris.
Vitrificado, con textura poco porosa.
Añade materia no plástica.
Resiste a altas temperaturas.
Disminuye la reducción de tamaño de pieza en
secado y cocción.
Color blanco semitransparente.
Textura impermeable.
Cerámicos a base de caolín,
feldespato y cuarzo.
Aspecto vitrificado.
Todos los tipos de arcilla, en el tiempo de secado y de
cocción, sufren un proceso de encogimiento, de reducción
de tamaño. Esta disminución de tamaño es mayor, cuanto
menor sea el contenido de materias no plásticas de la arcilla
El yeso
Es el producto resultante de la deshidratación parcial
o total del algez o piedra de yeso, reducido a polvo y
amasado con agua, recupera el agua de
cristalización, endureciéndose.
Generalidades

Se encuentra muy abundante en la naturaleza, en los
terrenos sedimentarios, presentándose bajo dos formas:
cristalizado, anhidro (SO4Ca), llamado anhidrita, y con dos
moléculas de agua (SO4Ca . 2H2O), denominado piedra de
yeso o algez.

La anhidrita es incolora o blanca, cuando esta pura, y
coloreada en azul, gris, amarillo o rojiza, cuando contiene
arcillas, oxido de hierro, sílice, etc. Su densidad es igual a
2.46

El algez o piedra de yeso se presenta cristalizado,
formando rocas muy abundantes, y según su estructura hay
las siguientes variedades:

Variedades

Yeso fibroso


Formado por el SO4Ca . 2H2O puro, cristalizado en fibras sedosas
confusamente. Abundan mucho en España, sobre todo en las cercanías
de Madrid, con el se obtiene un buen yeso para mezclas.
Yeso espejuelo

Cristaliza en voluminosos cristales, que se exfolian fácilmente en laminas
delgadas y brillantes. Proporciona un buen yeso para estucos y
moldeados.

Yeso en flecha

Con el se obtiene yeso excelente para el vaciado de objetos muy
delicados.

Yeso sacarino o de estructura compacta

Cuando es de grano muy fino recibe el nombre de alabastro, y es usado
para decoración y escultura. Este alabastro se diferencia del calizo por no
producir efervescencia con los ácidos.
Características
 El
yeso se adhiere poco a las piedras y
maderas, y oxida al hierro
 No puede usarse a la intemperie, porque la
humedad y el agua lo reblandece y
degrada.
 Es un buen aislante del sonido y protege las
maderas y el hierro contra el fuego, porque
su deshidratación lenta absorbe calor en
grandes cantidades.
Clasificación

Los yesos se clasifican en
semihidratados y anhidros, siendo los
primeros los de mayor empleo en
construcción, y a los que pertenecen los
yesos negros o blancos. Al segundo, la
anhidrita, yesos hidráulicos y alúmbrico.
PRINCIPALES USOS

Construcción



En productos prefabricados como bases de
revestimiento, plafones, lienzos (tablaroca) y planchas
de yeso y fieltro; láminas de yeso, placas acústicas,
cartón enyesado para revestir casas y tablas de fibra
prensada para paredes.
En plastas en pared dura, en fabricación de tabiques,
para aislar mezclas usadas como resanes en tuberías,
calderas, techos y como absorbente de aceites de
pisos en fábricas, como relleno.
Como material de enjarre de edificios, divisiones y
techos. Puede ser usado como roca de construcción.
Al mezclarse con resinas sintéticas suele utilizarse
como aislante.
PRINCIPALES USOS

Obras mineras


Papel


Como relleno en el papel.
Pinturas


En la elaboración de polvos que se aplican en los
cruces de galerías en minas de carbón para reducir
explosiones y riesgos de silicósis.
Como pigmento en papel, algodón y pinturas.
Tratamiento del agua

Para mejorar la calidad del agua.
PRINCIPALES USOS

Agroquímicos


En la fabricación de fertilizantes y de fosfoyesos que
se aplican en la agricultura
Química

Para producir azufre, dióxido de azufre, ácido sulfúrico
y sulfato de amonio. Como agente de secado para
gases y químicos. Puede ser convertido en una
espuma que se usa en materiales de construcción
aislantes del sonido
PRINCIPALES USOS

Cerámica


Fundición


Forma parte de los fundentes de minerales de níquel.
Ortopedia


En molduras de cerámica, en arcilla vaciada, litógrafos,
moldes y esculturas, en la elaboración de productos
como portalibros, lámparas, ceniceros, cajas para
embonar relojes, utensilios de mesa como tasas, vasos,
platos, etc.
En la elaboración de moldes para ortopedia.
Dental

Piezas vaciadas de estuco para dentistas, elaboración
de moldes dentales
Explotación en el mundo

Los principales productores de yeso en el mundo
son, en orden de importancia, Estados Unidos,
China, Irán, Tailandia, Canadá, España, México,
Japón y Francia.
 En estados unidos la industria del yeso es
favorecida por las altas tasas de construcción y la
autorización del gobierno para mejorar el sistema
carretero en los próximos años.
Preparación de Arcillas
Ejercicio
HOMOGENIZACION DE LAS
ARCILLAS
La gran mayoría de composiciones de la cerámica tradicional están
basadas en mezclas de arcillas, feldespatos y sílices
Sílice
Cristobalita
SiO2
1713°
Porcelana Dura
(whitewares)
Tridimita
Pisos, Azulejos, Sanitarios
990°
Feldespato
Aisladores Eléctricos
Metacaolín
Al2O3.SiO2
1410°
Porcelana
Dental
Mullita
1810°
Corundum
Leucita
K2O.Al2O3.4SiO2
1588°
Mullita
3Al2O3.2SiO2
Feldespatos



Constituyente importante de las rocas magmáticas
Composición oscila entre la de la ortoclasa (silicato
aluminio potásico) KAlSi3O8, la albita (silicato aluminio
sódico) NaAlSi3O8 y la anortita (silicato aluminio cálcico)
CaAl2Si2O8 que pertenecen a la subclase de los
tectosilicatos
Los feldespatos se emplean generalmente en la industria
cerámica para la fabricación de porcelana, lozas, en la
industria de vidrios, de esmaltes (molido muy fino, se
mezcla con caolín y cuarzo), y en la industria de
abrasivos.




Se utilizan como ligas en las pastas cerámicas.
Al quemarse la pasta, el feldespato se funde y forma vidrio líquido
que une a las partículas de arcilla.
Se extrae en forma maciza.
A bajas temperaturas se comporta como refractario, a altas
temperaturas como fundente
FELDESPATOS

El Feldespato es un grupo extenso
de minerales compuesto por
aluminosilicatos de potasio, sodio,
calcio o, a veces, bario.

Aproximadamente, el 60% de los
feldespatos se halla en las rocas
eruptivas;

alrededor del 30% corresponde a las
rocas metamórficas, principalmente
esquistos cristalinos;

los demás 10 – 11% se halla más que
nada
en
las
areniscas
y
conglomerados donde los feldespatos
aparecen en granos rodados o forman
parte de los casquijos.
ALUMINA: Al2O3
52.9% Al, 47.1% O




Producto intermedio de la obtención de aluminio a partir
de la bauxita.
El óxido de aluminio cristalino se llama corindón y es
utilizado sobre todo como abrasivo.
Naturaleza: El corindón transparente se llama rubí cuando
es rojo y zafiro en los otros casos, utilizándose en joyería
y en los emisores de rayos láser.
Insoluble al agua, difícilmente soluble en ácido o bases
fuertes




Material refractario
Aumenta la tensión superficial, viscosidad, elasticidad y dureza de
esmaltes
Se lo puede utilizar hasta los 1900C
Construir hornos, crisoles y aislantes

La alúmina es un material de color blanco tiza
de consistencia similar a la arena fina.
 La industria emplea el proceso Bayer para
producir alúmina a partir de la bauxita.
 La alúmina es vital para la producción de
aluminio–
 2 TONS de alúmina1 TON aluminio-.
La bauxita se lava y se disuelve en sosa
cáustica (hidróxido de sodio) a una presión y
temperatura alta (100 C). El resultado es un
“licor” que contiene una solución de aluminato
de sodio y residuos de bauxita sin disolver
que contienen hierro, silicio y titanio.
Estos residuos se hunden gradualmente
hasta el fondo del tanque y son removidos.
Son comúnmente conocidos como "barro
rojo".
La solución de aluminato de sodio clarificada
es bombeada dentro de del precipitador.
Se añaden finas partículas de alúmina con el
fin de inducir la precipitación de partículas de
alúmina puras, una vez que el líquido se
enfría. Las partículas se depositan en el
fondo del tanque, se remueven y luego son
sometidas a 1100°C en un horno o
calcinador, a fin de eliminar el agua que
contienen, producto de la cristalización.
El resultado es un polvo blanco, alúmina
pura. La soda cáustica es devuelta al
comienzo del proceso y usada nuevamente.
PROCESO BAYER
Productos

Pavimentos y revestimientos

Baldosas se clasifican en:
1.
Pavimento gresificado: Extrusión o Prensado, Cocidas sobre
1000C, Esmaltadas o no





2.
Gres Rústicos
Baja absorción de agua (fase vítrea)
Elevada Resistencia Mecánica
Productos de mas alta gresificacion: fachadas y pavimentos
exteriores
Productos menos gresificacion (semigres): baldosas rusticas,
baldosín (sin esmaltarse, extrusión)
Gres porcelanico: Altos % feldespato (33%), aspecto similar
a porcelana




Absorción agua baja (0 - <0.5%)
Resistencia Mecánica muy elevada
Admite pulido (reemplazo de piedra natural)
Cocción: 1230 C
3.
Revestimiento Poroso: Baldosas de menor
resistencia mecánica





900 C
Vitrificación Incompleta
Aplicaciones: paredes interiores
Prensado (esmaltado)
Clasificación de baldosas según norma ASTM
Clasificación de las baldosas cerámicas españolas
según Norma ASTM
Conformado
Prensado
Extrusión
Absorción de agua
Impermeable
E<0.5%
Vítreo
0.5%<E<3%
Semi-vítreo
3%<E<6%
Poroso
E>6%
-Gres
Porcelanico
-Esmaltado/sin
esmaltar >39
cm2
-Gres natural
esmaltado
-Pavimento
de gres < 39
cm2
-Semi gres
-Azulejo
esmaltado
<18 %
-Gres
Porcelanico
-Esmaltado/sin
esmaltar
-Gres rustico
-Gres
esmaltado y
sin esmaltar
-Baldosa
Cerámica
-Baldosín
catalán
 Comité
Europeo de Normalización (CEN)
clasifica pavimentos y revestimientos
cerámicos en 12 grupos
 Según
el tipo de conformado
Prensado
 Extrusión
 Colado

 Porosidad

abierta
absorción de agua (E)
Clasificación de las baldosas cerámicas según Norma
EN 87
Conformado
Extrusión (A)
Prensado (B)
Colado ( C )
Absorción de agua
Impermeable
E<3%
Vítreo
3%<E<6%
Semi-vítreo
6%<E<10%
Poroso
E>10%
A-I
B-I
C-I
A-IIa
B-IIa
C-IIa
A-IIb
B-IIb
C-IIb
A-III
B-III
C-III
AGREGADOS Y MATERIALES DE
CONSTRUCCION
MATERIALES DE CONSTRUCCION
 Existe
una gran variedad de minerales
industriales que son parte del día a día y no
se le da la importancia que se merece.
 Arena, grava, rocas, agregados para rellenos
 Estos
materiales requieren muy poco
procesamiento
 Arena es utilizada como materia prima en la
industria del vidrio
 Caliza y dolomita son utilizados para la
manufactura del cemento o del vidrio. en general
se los utiliza como agregados en la industria de
la construcción.
 QUE



ES REQUERIDO DE UN AGREGADO?
Propiedad Importante: Resistencia (strength)
Para aplicaciones de relleno se necesitan resistencia y
forma (shape) para ajustarse a las circunstancias
particulares
Para los agregados que son utilizados para concreto
necesitan unirse bien al cemento y deben ser estables,
sin quebrarse o encogerse o reaccionar en el uso.
 AGREGADOS PARA LAS CARRETERAS
 La estructura de las carretaras se realiza en capas, para dar una
base de capas con diferentes propiedades.
 Se comenzaron a construir de esta manera desde James
Macadam (1756-1836)
 El pavimento de carreteras debe ser lo suficientemente fuerte
para resistir el desgaste y dar una resistencia adecuada a la
fricción para dar el suficiente “grip” agarre a los automoviles.

FORMA Y TAMAÑO:




Para maximizar la unión: formas ásperas
Para agregados sueltos, deben ser lisos y redondeos
Tamaño de los agregados: se dividen en dos fracciones, los
agregados gruesos (>5 mm) y los finos (<5 mm).
En la construcción de carreteras se utilizan los agregados de
diferentes tamaños:



<38mm para la base
<19-25mm para la capa de desgaste
>0.075
Capa de Desgaste (13-38 mm)
Bound
Asfalto (30% agregado
grueso)
Capa Base (38-76 mm)
Bound
Carretera Base (102-204 mm)
Bitumen-bound or unbound
Coarse aggreg
Sub-base (grosor variable)
Unbound drainage layer
6-38 mm crushed rock
 RESISTENCIA:
 Idealmente
debe resistir fuerzas impuestas por
el trafico
 Se mide por combinación de experimentos
diseñados para simular las condiciones de uso:
Valor de impacto del agregado (AIV)
 Valor de quebrantamiento del agregado (ACV)
 Valor de finos del 10%
 Basados en la cantidad de material que pasa por una
malla de 2.36 mm.

 DURABILIDAD
MECANICA
 Deben
ser durables bajo diferentes condiciones
climáticas y ambientales (agua y heladas)
Valor de piedra pulida (PSV)
 Valor de abrasión del agregado (AAV)

 DURABILIDAD

FISICO-QUIMICA
Resistencia a las heladas es importante en ciertos
lugares: Habilidad de materiales de resistir los cambios
de volumen asociados con el ingreso del agua, su
congelamiento y diferentes temperaturas
 En
la practica existen pocos agregados que
cumplen con todas las especificaciones ideales
para diferentes tipos de construcciones
 Siempre se deben considerar costos:

Agregados locales de baja calidad se pueden utilizar
para las sub-bases o carretera base, dejando los de
mejor calidad para la capa base. Los agregados en la
capa de desgaste deben ser lo de mejor e ideal
propiedades.
 AGREGADOS
PARA CONCRETO
 Concreto
se hace de mezclas de cemento y
agregados en una razón de 1 parte de cemente a
5 partes de agregados (finos y gruesos)
 El agregado imparte resistencia y relleno, pero la
resistencia del concreto se mide por el material
final (compuesto) y la del agregado
 Propiedades:

Densidad: en general (1200-1800 kg/m3)
agregados livianos (500-1000 kg/m3)
Textura: superficies ásperas (mejor unión)
 Absorción de agua: baja (<1%, hasta 5%)
 Reactividad: nula

Mapa del Potencial
No-Metálico del Ecuador
Propiedades Físicas de los Minerales de Arcilla

Tamaño y Forma: Caolinita, Nacrita y Dickita tienen cristales en
forma de platos hexagonales: 0.1-2 μm


Haloisita: partículas en forma de tubos alongados
Montmorilonitas: cristales planos en forma de platos, finos y tan
pequeños que son difíciles de discernir con un microscopios poderosos
como el SEM




Valores estimados son entre 0.01-2 μm de diámetro
Ilitas: minerales de granos muy Finos, 0.05 μm de radio
Gravedad Específica: 2.6 (difícil de medir en la montmorilonitas)
Efecto del calor en las arcillas: Mayoría de los minerales hidratados
pierden agua cuando son calentados. Caolines, nacritas o dickitas al
calentarlos sobre los 450C:
Al2Si2O5(OH)4
Caolin
450C

Al2Si2O7 + 2 H2O
Metacaolin

Sobre los 1000 C
3 Al2Si2O7  Al6Si2O13 + 4 SiO2
Meta-Caolín




Mulita
Sílice
Todas las arcillas al aplicarle calor comienzan a fusionarse formando un
líquido viscoso el cual consiste principalmente en exceso de sílice, junto a
otras impurezas como Na2O, K2O, CaO y MgO . Estos óxidos bajan la
temperatura de fusión del sílice (forma un líquido) a temperaturas
relativamente bajas: 1200 C
Al enfriarse, el líquido se cristaliza completamente, solidificándose en
forma de vidrio
Durante la quema, el líquido formado llena los poros en la arcilla,
disminuyendo el volumen (encogimiento).
La disminución de la porosidad por la formación del líquido durante la
quema se conoce como Vitrificación
Tipos de Arcilla


Caolines (china clay): Quimicamente Inerte. Mas
blancas entre todas las arcillas (bajo % Fe). Se la
utiliza como principal ingrediente en la loza blanca
(whiteware) y de las pastas de porcelana. No son muy
plásticos, tienen poca dureza de secado y que son
extremadamente refractarios. Generalmente se lo
utiliza mezclado con otras arcillas. Tiene particular
valor como pigmento en papel brillante blanco (30%)
Arcillas de Bola, o “Ball Clay”: Comercializaba en
forma de bolas. Zonas Reducidas en KC, TN, y al sur
de EN. Tienen grano fino, altamente plásticas, alta
fuerza en el secado. Registran gran encogimiento, y
por esta razón no pueden usarse solas. Color
grisáceo. Las “ball clays” son casi siempre agregadas
a las pastas de loza blanca para mejorar sus
condiciones de moldeado, mas debido a que reducen
o perjudican a la translucidez se usan raramente en
pastas de porcelana.


Bentonitas: Reactivas fisica y quimicamente. Se encongen o se
“hinchan” en respuesta a su habilidad para acoger o rechazar el
agua entre las capas atomicas. Exhibe propiedades como
intercambio cationico y adsorcion quimica. Es ideal para
aplicaciones donde la adsorcion es importante.
Otras Arcillas:



a.
b.
c.
Arcillas Compactas (Stoneware): Son arcillas de tipo plástico que se
funden alrededor de 1200-1300 C. Se usa generalmente con otros
materiales como feldespatos y arcilla de bola para ajustar la temperatura y
la plasticidad respectivamente. El color de esta arcilla varía mucho, desde
tonos de blanco puro y hasta gris pardo y negro rojizo..
Arcillas de Ladrillo Rojo: Son las empleadas en la fabricación de
ladrillos. Estas arcillas conceden buenas condiciones de practicabilidad
cuando se usan como agregado de pasta de quema a baja temperatura.
Arcillas refractarias: compuestas por varias clases de arcillas que son
resistentes a temperaturas altas. Su plasticidad es muy variable.
Utilizadas en forma de chamota (arcilla refractaria, cocida y molida). Esto
ayuda a reducir el encogimiento y a mejorar la fuerza mecánica del
producto.
Greda: Tipo de arcilla de quema blanca y poca plasticidad
Terracota: Denominación para la arcilla roja común. Se emplea para
objetos de tamaño grande como relieves y jardineras.
Ocre, umbra y siena: tipos de arcillas con gran contenido de
combinaciones férreas y de manganeso. Debido a la presencia de
partículas de óxidos metálicos se pueden emplear para colorear algunos
tipos de vidrio (celedones).

Caolines, arcillas de bola y las bentonitas son las
“arcillas industriales” dominantes y son
explotadas para una gran variedad de usos



Caolín: Recubrimiento de papel, como relleno en
plásticos, pinturas y farmacéuticos; componente en las
formulaciones para cerámicos
Arcilla de Bola: Materia prima producción de cerámica
de mesa, pisos, sanitaria y ladrillos; también como
materiales de sello en depósitos de basura (waste
disposal sites)
Bentonitas: Formulaciones de fluidos para oilfield
drilling; cat litter, productos para criar animales;
productos para producir barreras hidráulicas (waste
disposal applications)
Caolines
 Compuestos
primordialmente por kaolinita,
y como minerales secundarios ilitas e
impurezas
 Ocurren como minerales primarios: “in situ”
 Fracción
de caolín se encuentra en una matriz
de minerales no arcillosos en el sitio de su
formación
 Secundarios:
 Depósitos
formados como consecuencia de la
acumulación de las arcillas transportadas
desde los yacimientos primarios o “in situ”
 Caolines
mas valiosos “comercialmente” son
los mas blancos (mas puros)
 Impurezas:
 Óxidos
de hierro
 Hidróxidos (productos descoloridos)
 Esmectitas (afectan la fluidez de las mezclas)
 Contaminantes: silica, feldespatos (erosión)
Arcillas de Bola
 Ocurren
como arcillas secundarias, no-
marinas
 Predominantemente
caolinitas con minerales
como ilitas y esmectitas en baja proporción
 La fracción no-arcillosa puede contener
minerales de hierro (pirita), cuarzo, rutilo (TiO2)
y materia orgánica.
 Estos minerales accesorios pueden afectar el
comportamiento de la arcilla en el quemado.
Bentonitas

Compuestas predominantemente por minerales
arcillosos pertenecientes al grupo de las
esmectitas o montmorillonitas.





Bentonita de sodio: compuesta de montmorilonita de
sodio“Wyoming bentonite” – “swelling bentonite”
Bentonita de calcio: montmorilonita de calcio- “nonswelling bentonite”
Bentonita ingenieril: bentonita de calcio artificialmente
tratada para obtener una bentonita de sodio
(intercambio cationico)
Son de origen volcánico
Mat. Accesorios: esmectitas, cristobalitas y circón.
 Para
poder ser utilizadas en los diferentes
procesamientos de productos las arcillas
deben pasar por una selección,
caracterización y mezclado cuidadoso
(según las necesidades del cliente)
 Arcillas industriales requieren de un
proceso de beneficiamiento “costoso” y se
diferencian de las arcillas utilizadas con
propositos artesanales (ladrillos, tejas, etc)
Arcillas Rojas
 Industrias:
Ladrilleras, tejas, pavimentos,
revestimientos cerámicos
 Requerimientos de industrias:
 Tipo
de horno (factor decisivo): 30% costo de
producción de piezas es energía
 Hornos (horno monocapa de ciclo rápido)
 Calidad de materia prima mejores y mas
estrictas
Mejor selección del material en canteras
 Proceso de preparación previo mas riguroso

 Tendencia:
desarrollo de líneas de reciclado
de arcillas
 atomizadores,
 reutilización
de chamota
 fabricación de ladrillos a partir de lodos de
plantas de tratamiento de aguas residuales
Arcillas de coccion blanca

Industrias: pavimentos gresificados,
porcelanatos, revestimiento poroso, esmaltes,
engobes, porcelana, cerámica sanitaria
 Aseguramiento de calidad de arcillas segun
necesidades especificas



Extracción minerales
Sondeos geológicos orientados al futuro producto
Controles diarios




Exploración
Explotación
Almacenaje
Distribución
Descargar

Cerámicos