Tesis Dr.Cs. Rafael Quintana Puchol-2013.pdf - Universidad Central ...

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Según la ecuación (3.2b) la presión parcial del CO2 de la natrita a 853 ºC es imperceptible, pero
se incrementa significativamente con la temperatura debido a su reactividad manifiesta a causa
de la interacción líquido-sólido con la sílice ácida de los silicatos:
2“SiO2(s)” + Na2CO3(l) → Na2Si2O5(l) + CO2↑ (3.3)
La velocidad de la reacción (3.3) es significativa y ocurre en la superficie de los granos, así
mientras más pequeños sean éstos más rápidamente se extenderá la reacción (3.3) por el
volumen de los mismos en dependencia de la temperatura (Figura 3.4).
Alrededor de 900 ºC, el proceso de
sinterización puede transformar casi
toda la estructura de los constituyentes
alumosilicáticos de la mezcla, pero no
alcanza a vitrificar la masa de polvos.
Hay que tener en cuenta que la mezcla
de polvos presenta poros
intergranulares, pero la zeolita, uno de
sus componentes, presenta microporos
estructurales. Es conocido que, desde
el punto de vista de la termodinámica,
la disminución de la energía libre
superficial de una mezcla de polvos se realiza por dos vías: mediante la sinterización y
mediante la coalescencia.
En el caso de la sinterización la disminución de
la energía superficial se origina a causa de la
reducción del volumen total de los poros visibles
y el crecimiento de granos [188], que va
acompañado de la contracción del material y de
la elevación de su densidad aparente [189]
(ejemplo, Figura 3.4). La magnitud de la
contracción volumétrica en este caso es igual a
la disminución de la porosidad total (Figura 3.4,
según [189] y [190]). Pero durante la
coalescencia, en nuestro caso, no disminuye ni
la porosidad total ni la contracción, y la energía
libre decrece a causa de la reducción de la superficie de los poros tanto intergranulares como
estructurales al aumentar sus dimensiones [188].
Figura 3.4. Crecimiento direccional de granos
durante la sinterización a 830 ºC de granos esféricos
de wollastonita con la participación de la fase líquida
de Na2CO3. Se muestra la microestructura(a) y el
desarrollo de la micromuestra (b).
ΔGs/ΔGc
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Figura 3.5: Dependencia
de ΔGc/ ΔGs = f(log n).
log(n)