Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
MULLITA SINTETICA. CARACTERIZACIÓN Y SELECCIÓN DE LAS MATERIAS
PRIMAS A UTILIZAR EN SU PRODUCCIÓN
RESUMEN
Angela X. Moreno (1) , M. Bárbara Lombardi (2) y Alberto N. Scian (2)
(1) Becaria CONICET – Universidad del Cauca
Calle 5 # 4-70 Popayán (Cauca), Colombia
(2) CONICET La Plata – Fac de Cs Exactas. Universidad Nacional de la Plata.
Camino centenario y 506 – M.B. Gonnet – 1897, Argentina
E-mail (Angela Moreno): axmoreno@unicauca.edu.co
La mullita – 3Al2O3.2SiO2 – es el material refractario silicoaluminoso por excelencia. Su elevado punto de
fusión (≈1800°C), buen coeficiente de expansión térmico (≈3-5 10 -6 °C -1 ), y sus excelentes características
para soportar choques térmicos moderados lo hacen insustituible en la mayoría de las formulaciones de
refractarios silicoaluminosos de media y alta gama. En este trabajo se realizó la caracterización de 2
materias primas arcillosas y 2 fuentes de alúmina con el objeto de proceder a la formulación de mezclas
tendientes a obtener mullita sintética a altas temperaturas. Se caracterizaron las materias primas por: DRX,
ATD-TG, análisis químico y tamaño de partícula. Se formularon las mezclas (cada una de las arcillas con
dos fuentes de alúmina) para producir mullita estequiométrica 3-2; se prensaron las mezclas a 40MPa y se
calcinaron a 1600°C durante 3 horas. Se realizó una caracterización primaria de los productos obtenidos
evaluándose: variación lineal respecto al conformado, DRX, densidad, porosidad, modulo de ruptura,
resistencia al choque térmico y color. Se evalúa el potencial de cada una de las materias primas de acuerdo
a las características de los materiales obtenidos.
Palabras Claves: Síntesis de Mullita, caolín, Alúmina.
1. INTRODUCCIÓN
El material mullita ha alcanzado una gran importancia como material cerámico tradicional así como también
en el campo de los cerámicos avanzados, debido esto a sus favorables propiedades termomecánicas. Dicho
material es un óxido cerámico silicoaluminoso el cual se puede presentar con varias relaciones Al/Si, ya que
los óxidos de dichos elementos pueden formar soluciones sólidas en cierta región de su diagrama de fases:
Al4+2xSi2-2xO10-x con valores de x entre 0.2 y 0.9, aunque lo común es la ocurrencia del compuesto como
3Al2O3.2SiO2 ó 2Al2O3.SiO2 que corresponde a composiciones en masa de alúmina de 71,8% y 77,3%
respectivamente [1, 2].
El material Mullita que se pretende obtener en este estudio apunta a una estequiometría (3Al2O3.2SiO2), ya
que éste es el material refractario silicoaluminoso por excelencia que está presente en la mayoría de los
materiales refractarios de uso tecnológico. Su elevado punto de fusión –mayor que 1800 o C, su alta
estabilidad térmica, y sus propiedades físicas y químicas, convirtieron a este material en el más versátil y
noble en cuanto a usos para altas temperaturas dentro del sistema SiO2-Al2O3 [3].
La mayoría de los materiales refractarios silicoaluminosos poseen mullita en su composición aunque ésta no
haya sido expresamente adicionada como tal en la formulación del material, sino formada por reacción de
las materias primas durante el proceso de cocción de los mismos ó cuando se encuentra en servicio; por esta
razón el sistema SiO2-Al2O3 ha sido muy estudiado, tanto a partir de la ocurrencia en la cocción de arcillas y
otros materiales silico aluminosos (rocas con mayor contenido de sílice que la mullita), como en la
calcinación de bauxitas de distinta procedencia (rocas con menor contenido de sílice que la mullita); en tanto
que en la producción de mullita sintética de alta pureza tanto sinterizada como electrofundida, la bibliografía
es escasa o casi nula debido a que forma parte de los conocimientos de las empresas que las producen.
En este último caso, las materias primas utilizadas son alúminas y sílices de alta pureza, por lo que su valor
en el mercado es elevado, aún siendo materiales de alto consumo en tonelaje a nivel mundial.
El presente trabajo de investigación trata del desarrollo y factibilidad tecnológica para producir Mullita a
partir de arcillas y caolines argentinos, los cuales serán mezclados con alúmina calcinada ó hidratos de
aluminio, en proporciones de estequiometría 3-2 tales que al ser calcinados a altas temperaturas se obtenga
el material deseado.
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