Evaluación de materias primas utilizadas en la fabricación de baldosas de gres en el sector cerámico de Norte de Santander (Colombia)

Resumen


Antecedentes: Los municipios de Cúcuta, Los Patios, Villa del Rosario, El Zulia y San Cayetano, representan el 10% de la extensión del departamento de Norte de Santander, y el 6,85% de su territorio lo ocupa la industria cerámica, la cual produce todo tipo de productos derivados de la arcilla; mineral cuyas características físicas, químicas y mineralógicas varían ampliamente, por lo que el control de la calidad de los productos empieza por la caracterización y control de calidad de sus materias primas. Objetivo: Caracterizar mediante análisis químicos, mineralógicos y físico-cerámicos tres materias primas utilizadas en la fabricación de productos de gres: arcilla, chamota y caliza provenientes del departamento Norte de Santander. Métodos: Se caracterizaron las materias primas mediante las técnicas de DRX, FTIR, y ensayos físico-cerámicos que incluyen contracción en secado, contracción en cocido, absorción de agua, pérdidas por calcinación y porcentaje de arena. Posteriormente por extrusión y prensado se obtuvieron probetas de tres tipos de mezclas referenciadas como M1, M2 y M3, con diferente composición de material arcilloso, chamota y caliza, luego se sinterizaron a 1050°C-1250°C y se analizó la absorción de agua y el porcentaje de contracción en la curva de gresificación. Resultados: El patrón de DRX muestra la presencia de cuarzo y caolinita en la arcilla, y de calcita y cuarzo en la caliza, lo cual se evidencia en el espectro FTIR. El comportamiento físico-cerámico de las mezclas realizadas evidenció valores significativamente bajos de absorción de agua (inferior al 6%) con temperaturas de cocción de entre 1150°C y 1250°C. Conclusión: Se identificó que las materias primas evaluadas son aptas para la fabricación de baldosas de gres, siendo M3-E la formulación más óptima, compuesta por 80% material arcilloso, 15% chamota y 5% caliza (pasante malla 100), y moldeada por extrusión. 

Palabras clave: arcilla, absorción de agua, caliza, difracción de rayos x, espectroscopia infrarroja.

 

Abstract


Background: The municipalities of Cucuta, Los Patios, Villa del Rosario, Zulia and San Cayetano, representing 10% of the department’s extension of Norte de Santander, and 6.85% of its territory is occupied by the ceramic industry, which produces all kinds of products derived from clay; mineral whose physical, chemical and mineralogical characteristics vary widely, so the quality control of products, beginning with the characterization and  quality control of raw materials. Objective: To characterize by chemical, mineralogical, and physico-ceramic analysis three raw materials used in the manufacture of ceramic: clay, fire clay and limestone from the Norte de Santander department. Methods: raw materials were characterized by techniques of DRX, FTIR, and physical-ceramic tests including shrinkage in drying shrinkage cooked, water absorption, loss on ignition and percentage of sand. Subsequently they extruded and pressed samples of three types of mixtures referenced as M1, M2 and M3, with different composition of clay, fire clay, limestone, then were sintered at 1050°C-1250°C and the behavior of water absorption and the percentage shrinkage was analyzed in vitrification curve. Results: The pattern of DRX shows the presence of quartz and kaolinite in the clay and calcite and quartz in the limestone, which is evident in the FTIR spectrum. The physical-ceramic behavior of mixtures made significantly low showed water absorption values (less than 6%) with firing temperatures between 1150°C and 1250°C. Conclusion: Was identified that assessed raw materials are suitable for manufacturing of stoneware tiles, being M3-E the most optimal formulation composed of 80% clay material, 15% grog, and 5% limestone (through 100 mesh), and molded by extrusion.

Keywords: clay, calcite, x-ray diffraction, infrared spectroscopy, water absorption

 

Resumo

 

Antecedentes: Os municípios de Cúcuta, Los Patios, Villa del Rosario, El Zulia e San Cayetano, representam o 10% da extensão do departamento de Norte de Santander, e o 6,85% de seu território é ocupado pela indústria cerâmica, a qual produz todo tipo de produtos derivados da argila; mineral cujas características físicas, químicas e mineralógicas variam amplamente, pelo que o controle da qualidade dos produtos começa pela caracterização e controle de qualidade de suas matérias primas. Objetivo: Caracterizar através da análise química, mineralógica e físico-cerâmica três matérias primas utilizadas na fabricação de produtos de grés: argila, chamote e calcário originário do Estado Norte de Santander. Métodos: Caracterizaram-se as matérias primas através das técnicas: difração de raios-X (DRX), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), e ensaios físico-cerâmicos que incluem contração em secagem, contração em cozido, absorção de agua, perdidas por calcinação e percentagem de areia. Posteriormente, por extrusão e prensado obtiveram-se provetas de três tipos de misturas referenciadas como M1 , M2 e M3 , com diferente composição de material argiloso, chamote e calcário. Logo após, se sintetizaram a 1.050°C - 1.250°C, sendo analisada a absorção de agua e a percentagem de contração na curva de gresificação. Resultados: O padrão de DRX mostrou a presença de quartzo e caulinita na argila, e de calcite e quartzo no calcário, o qual se evidenciou no espectro FTIR. O comportamento físico-cerâmico das misturas realizadas evidenciou valores significativamente baixos de absorção de agua (inferior ao 6%) com temperaturas de cocção de entre 1.150°C e 1.250°C. Conclusão: Identificou-se que as matérias primas avaliadas são aptas para a fabricação de azulejos de grés, sendo M3 -E a melhor formulação, composta por 80% de material argiloso, 15% chamote e 5% calcário (malha 100), moldada por extrusão.

Palavras-chave: absorção de agua, argila, calcário, difração de raios-X, infravermelho com transformada de Fourier.

Biografía del autor/a

Jorge Sánchez-Molina, Universidad Francisco de Paula Santander
Magister en Gerencia de Empresas, Profesor titular, Facultad de Ciencias Básicas, Investigador del Grupo de Investigación en Tecnología Cerámica GITEC, Centro de Investigación de Materiales Cerámicos CIMAC.
Alejandra Sarabia-Guarin, Universidad Francisco de Paula Santander
Ingeniero Industrial, Joven Investigador, Grupo de Investigación en Tecnología Cerámica GITEC.
Diana Carolina Alvarez-Rozo, Universidad Francisco de Paula Santander
Ingeniero Industrial, Grupo de Investigación en Tecnología Cerámica GITEC.

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Cómo citar
Sánchez-Molina, J., Sarabia-Guarin, A., & Alvarez-Rozo, D. C. (2016). Evaluación de materias primas utilizadas en la fabricación de baldosas de gres en el sector cerámico de Norte de Santander (Colombia). Respuestas, 21(2), 48 -56. https://doi.org/10.22463/0122820X.776

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Publicado
2016-07-01
Sección
Artículos

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