ELABORACION DE MATERIALES CERAMICOS COCIDOS.

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Transformaciones que tienen lugar durante la cocción.

2.1- Introducción.

Durante la operación de cocción intervienen tres factores fundamentales: temperatura, tiempo y atmósfera del horno. Los fenómenos que se desarrollan durante la cocción pueden clasificarse en fenómenos físicos y fenómenos químicos. Los fenómenos físicos se manifiestan en todos los materiales crudos o cocidos y pueden citarse la dilatación térmica, las transformaciones alotrópicas, la densificación, la fusión de ciertos constituyentes, etc. La dilatación térmica es un efecto de la elevación de la temperatura y se manifiesta de modo que el volumen aumenta en ausencia de transformaciones que modifiquen la naturaleza del material. En el caso general, la dilatacion es isotrópica. Las transformaciones alotrópicas son propias de las fases cristalinas y pueden producir grandes perturbaciones en el material. Así, por ejemplo, el cuarzo presenta una transformación α↔β a los 573 °C. Esta transformación va acompañada de una variación de volumen del 0.8 %. Este fenómeno es necesario considerarlo en productos crudos o cocidos que presenten cuarzo libre. A más alta temperatura, a partir de los 920 °C y bajo la acción de mineralizadores, el cuarzo- β da cristobalita - α con un aumento de volumen del 14.3 %. En los productos cocidos, la cristobalita se transforma reversiblemente en la variedad β, entre 240 y 170 °C, con una variación de volumen comprendida entre el 3 y el 7%. De estas transformaciones se deriva la baja resistencia al choque térmico de los productos refractarios a base de sílice. Entre los fenómenos químicos que se pueden producir se pueden citar, esencialmente, los que conciernen a los silicatos y silico - aluminatos, compuestos fundamentales de las materias primas cerámicas, y los que conciernen a los compuestos denominados impurezas, presentes en las mismas. De modo general, los diferentes constituyentes pueden entrar en reacción y dar nuevos componentes según la atmósfera del horno.

2.2.- Transformaciones que se presentan en los silicatos y silico - aluminatos.

Muchos de los silicatos y silico - aluminatos que constituyen las materias primas naturales contienen agua bajo diferentes formas, según el tipo de unión química presente en estos silicatos. Se pueden distinguir diferentes tipos de agua lígala: el agua libre (humedad), el agua ligada por adsorción, el agua zeolitica y el agua de constitución. Después de la deshidratación tiene lugar la destrucción del retículo cristalino y la formación de nuevas fases cristalinas y vítreas.

2.3.- Transformaciones que presentan las impurezas. –

Descomposición de carbonatos, que tiene lugar entre 800 y 900 °C. En las pastas a base de silicatos de aluminio se nota que su descomposición se acelera y se forma progresivamente wollastonita, gelenita y anortita en las pastas cálcicas y diópsido en las dolomiticas. - Los carbonatos ferrosos se descomponen a óxido férrico sobre los 370 °C y a alta temperatura se forma magnetita (Fe3O4).

Los hidróxidos de aluminio hidratados pasan a óxidos sobre los 300 °C. –

La presencia de materia orgánica produce una descomposición gradual, en atmósfera oxidante, entre los 300 y 900 °C.

-El sulfato de cal es estable hasta los 1100 °C y el sulfato de magnesio descompone antes de los 1000 °C. Por tanto, el proceso esquematizado en la cocción es el siguiente: -

DE 0° A 400°: SE ELIMINA RESIDUO DE HUMEDAD CON DILATACIÓN DE LA PASTA. –

DE 400° A 600°: ELIMINACIÓN DEL AGUA COMBINADA. DESCOMPOSICIÓN EN ÓXIDOS. RETRACCIÓN DE LA PASTA Y AUMENTO DE POROSIDAD. - DE 600° A 900°: FORMACIÓN DE UN METACAOLÍN INESTABLE. –

DE 900° A 1000°: FORMACIÓN DE SILICATOS POR REACCIÓN DE LOS ÓXIDOS. –

MÁS DE 1000°: TRANSFORMACIÓN MOLECULAR DE LOS SILICATOS CRISTALIZANDO EN AGUJAS. – SOBRE 1800°: FUSIÓN DEL MATERIAL VITRIFICANDO.