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

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La relación entre la merma de la energía libre superficial durante la sinterización (ΔGs) y la de la
coalescencia (ΔGc), se determina por la ecuación [191, 192]:
1
G
s/
G
c = 1 -
n
Donde n es la cantidad de poros por unidad de volumen 17 . Al sustituir valores de n >>10 5 en la
ecuación (3.4) sucede que la relación ΔGc/ ΔGs toma valores cercanos a 1 (ΔGc/ ΔGs ≈ 1)
(véase Figura 3.5). El carácter asintótico a las abscisas significa que la energía de sinterización
es igual a la de la coalescencia, pero la coalescencia nunca puede ser más ventajosa que la
sinterización, debido a que la velocidad de la coalescencia siempre es inferior a la de la
sinterización [192, 193].
1/3
1
(3.4)
También para mejorar la actividad metalúrgica se puede
incrementar la basicidad, tratando de reducir las dimensiones de los
bloques estructurales [SinO2n] z- de la matriz fundida y por tanto
disminuyendo su viscosidad y la posible presencia del contenido del
ion oxígeno [O 2- ] en la escoria resultante al estado líquido o líquido-
pastoso para una temperatura dada. La búsqueda de tal óxido tiene
que conjugarse con toda la estrategia del sistema inicial de óxidos.
A partir de todos estos criterios se decidió añadir 9,1 % de natrita (Na2O= 58,49 %) a la
formulación mineralógica destinada a la confección de la matriz enunciada en la página 4. Los
resultados de la nueva formulación mineral y composición
química de la matriz calcinada a 950 ºC se encuentran en las
Tablas 3.4 y 3.5, respectivamente.
En el sistema ternario de óxidos SiO2-Al2O3-CaO, los tres
óxidos representan el 89,14 % y los elementos, K, Na, Ca,
Mg y Ti, de relativa baja energía de ionización (Ei)
constituyen el 35,01 % de la matriz y representan en su
conjunto 1,0133 mol. Para ionizar esa cantidad de elementos
Tabla 3.4. Formulación
mineralógica de la matriz
cerámica
Nº Mineral m-%
1 Feldespato 25,02
2 Zeolita 19,54
3 Calcita 46,35
4 Natrita 9,09
Total 100,00
Tabla 3.5. Composición química de la posible mezcla mineral calcinada a 950ºC, así como
los valores de IBm y Aq
Óxidos SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 FeO MnO NiO MgO CaO Na2O K2O P2O5
m-% 44,08 7,45 0,70 0,24 0,14 0,01 0,02 0,55 36,95 9,66 1,18 0,01
Índice de Basicidad (IBm) = 1,07 y Actividad química relativa (Aqr) = 0,44
Tabla 3. 6: Valores de Ei de los
elementos de menor Ei presentes
en 100 g de matriz
propuesta
Elem. mole Ei(eV) Ei[kJ/at-g]
K 0,02511 4,339 10,512
Na 0,31161 5,134 154,383
Ca 0,65982 6,111 389,104
Ti 0,00300 6,862 1,987
Mg 0,01375 7,644 10,143
Total 1,01329 566,129
químicos en 100 g de matriz se necesita 566,129 kJ/at-g, energía superior en 12,77 % a la que
17 El número de poros (unidades) de la porosidad abierta es aproximadamente de n = Pi(4/3πr 3 ), donde Pi es el
volumen de los poros de la clase i en partes de la unidad; ri es el radio medio de los poros de la clase media.