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

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las zonas seudowollastonita, gelhenita y anortita (véase Figuras 1.2 y 1.11) y manteniendo fija
la relación molar SiO2/Al2O3 (3:1) a 1673 K (1 400 ºC), a la cual se le añadió individualmente ≈
0,2 mole de óxido de cada catión registrado en la Tabla 1.7 y se relacionó la viscosidad (η) de la
nueva masa fundida a esa temperatura con el radio catiónico del óxido añadido, resultando
que la viscosidad disminuye en la medida en que el radio aumenta.
Viscosidad, Pa.s
10
9
8
7
6
5
4
3
2
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
Radio iónico, A
Figura 1.11: Comportamiento isotérmico
de la viscosidad de una escoria
del sistema SiO2-Al2O3-CaO en función
del radio iónico del catión del
óxido añadido (10 %).
A partir de los datos experimentales reportados de la viscosidad se desarrolló la fórmula (1.26 ),
que expresa una buena correspondencia entre los radios catiónicos (Ri) del elemento de los
óxidos adicionados (≈ 0,2 mole) con el valor de la viscosidad resultante (η) de la masa fundida
(compare con las fórmulas 1.22 y 1.23):
Ri
e 0907 . 1
12.
942 (1.24 ).
Tabla 1.7: Influencia de los valores de
las radios catiónicos [64] de óxidos
sobre la viscosidad de una escoria del
sistema SiO2-Al2O3-CaO
Ion (NC)
Radio
iónico
η exp.
Pa·s
η teor.
Pa·s
Si 4+ (IV) 0,34 8,93 9,26
Al 3+ (IV) 0,47 7,75 8,07
Ti 4+ (IV) 0,61 6,65 6,93
Fe 3+ (IV) 0,63 6,51 6,78
Zr 4+ (IV) 0,64 6.44 6,70
Mg 2+ (VI) 0,8 5,41 5,59
Na + (VI) 1,08 3,99 4,09
Ca 2+ (VI) 1,10 3,9 4
K + (VI) 1,46 2,63 2,91
η teor = 3,49*R 2 - 11,949*R + 12.92
ajustada a1873 K; R= radio iônico.
Para cationes más pequeños que R(Ca 2+ ) se incrementa la viscosidad hasta en 60 % y para
cationes más voluminosos disminuye hasta 30 %. La energía de activación de flujo calculada
para ese sistema de óxidos con esa composición y a la temperatura del eutéctico es
aproximadamente de 14 kJ.mol -1 . Este efecto es muy probable que se deba a la acción conjunta
del volumen, la polarizabilidad (δ+) y la sustitución isomórfica del catión del óxido añadido en la
ruptura de los puentes de oxígeno, preferentemente donde exista un cierto desequilibrio en la
neutralidad eléctrica por exceso de carga negativa (δ-) en un eslabón de la cadena, por