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94 densidad (véase Tabla 2.22). En condiciones ordinarias, las transformaciones de un tipo en otro son extraordinariamente lentas y, por tanto, todas pueden existir metaestablemente, en presencia de los demás durante largos períodos de tiempo. Para acelerar estas transformaciones se exige la acción de mineralizadores. En la realidad, el proceso es más complicado para explicar la existencia de variedades inestables de una misma especie polimorfa (cuarzo, tridimita y cristobalita) en función de la temperatura. En el transcurso del pequeño período de tiempo de inversión polimórfica, alta()-baja(), tiene lugar la liberación de una cantidad constante de energía. La conversión inversa baja ()-alta() ocurre con absorción de energía, pero no a la misma temperatura, sino a una temperatura próxima a la anterior. La transformación de una de estas variedades inestables a otra, dentro de la misma especie, es instantánea, lo que contrasta con el paso de una a otra de las variedades de diferentes especies. Sus zonas de estabilidad son las siguientes: a) 0 o C, α-cuarzo estable 573 o C, β-cuarzo estable 867 o C, β-cuarzo inestable 1460 - 1750 o C, β-cuarzo inestable (vitrifica poco a poco) 1700-1750 o C, sílice fundida 2600 ºC, ebullición del SiO2. b) 0 o C, α-tridimita inestable 117 o C, β-tridimita inestable 163 o C, γ-tridimita inestable 867 o C, tridimita inestable 1470 o C, tridimita inestable1670 o C, sílice fundida. c) 0 o C, α-cristobalita inestable 220 o C, β-cristobalita inestable 1470 o C, cristobalita estable 1725 o C, sílice fundida 2600 o C, ebullición SiO2. Las referidas transformaciones tienen una importancia considerable en la fabricación de determinados fundentes por choque térmico, porque el paso de una especie a otra, incluso a otra variedad, lleva implícito cambios de volumen a veces considerables, por presentar diferentes estructuras en la cristalización, creando tensiones en las fases de solidificación y también en las interfases escoria y metal depositado (véase Figura 2.18). a) Para la tridimita: entre 110 y 170 o C, ocurren transformaciones de la α-tridimita (densidad 2,26 g/cm 3 ) a la β, y después a la γ, e inversamente, que provocan variaciones de volumen instantáneas de 0,3%, o sea variaciones lineales de 0,1 % y sigue expandiéndose a temperaturas superiores y contrayéndose a temperaturas inferiores. b) Para la cristobalita: entre 200 y 275 o C, se efectúa la transformación de la α-cristobalita (cúbica, 2,21 g/cm 3 ) a la β (tetragonal, 2,32 g/cm 3 ), e inversamente, provocando una variación del volumen instantáneo de casi 3 %, el cual sigue expandiéndose a temperaturas superiores, en sentido contrario hay contracciones.
95 c) Para el cuarzo: La transformación del α-cuarzo (hemiédrica hexagonal, 2,26 g/cm 3 ) al β (tetraédrica hexagonal, 2,65 g/cm 3 ) a 573 o C, e inversamente, provoca variaciones de volumen instantáneo de casi un 1 % y la dilatación continua a temperatura superiores. A temperaturas superiores a 867 o C, la inversión (no reversible prácticamente) de β-cuarzo (seudo- hexagonal, 2,65 g/cm 3 ) a γ-tridimita (rómbica, 2,27 g/cm 3 ), en presencia de impurezas catalizadoras, provoca una variación lenta de volumen de más del 16 % (véase Figura 2.20). Fuera de estos puntos críticos, los coeficientes de dilatación son pequeños para las tres especies mencionadas. La viscosidad de la sílice líquida disminuye con la temperatura de una forma continua en un amplio rango de temperatura desde 1800 a 2 200 ºC [174-176], pero sus valores se encuentran algo elevados para los requisitos que se exigen para una matriz o la escoria de un fundente. Los cambios de viscosidad no se corresponden aceptablemente con la energía de la variación de temperatura Todas las propiedades de la sílice pueden conjugarse con las homólogas del CaF2, pudiéndose diseñar el justo valor de las propiedades físicas que se requieren en el comportamiento metalúrgico y tecnológico de un fundente (Figura 2.21). La fuente de sílice de alto grado de pureza (99,8 %) utilizada para la obtención y Log (γ), en poise DILATACIÓN DILATACIÓN LINEAL, LINEAL, [ [ %] %] Figura 2.20: Comportamiento dilatométrico de la tres variedades de sílice más importantes 7 6 5 4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0 • • • • • CRISTOBALITA 2 4 6 8 2300 2000 1700 •: J.F. Bacon , et al. : J.O.M. Backris, et al. : N.V. Solomin • • • • • • TEMPERATURA CUARZO Temperatura, ºC TRIDIMITA 4 5 104 /T en K-1 4 5 104 /T en K-1 Figura 2.21: Viscosidad del SiO2-líq., [174, 175, 176] 10x100 o 10x100 C oC desarrollo de fundentes proviene de un yacimiento enclavado en el macizo de Guamuhaya, zona del Escambray 16 . La caracterización roengenofásica de la cuarcita indica que está constituida exclusivamente de cuarzo de baja de temperatura (Figura 2.22). 16 Denominación alternativa reportada por el Atlas de Cuba en la página 123, Instituto Cubano de Geodesia y Cartografía, 1978.
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