Volumen II - SAM

Con el objetivo de mejorar la calidad y lograr homogeneidad en las propiedades de los productos obtenidos,
en este trabajo, se estudian muestras similares con arcilla comercial compuesta de una mezcla de arcillas
minerales sin contenido de tierra negra.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
2.1. Preparación de las muestras
Las materias primas que se utilizaron para la preparación de las muestras fueron arenas de moldeo residuales,
provenientes de una industria metalúrgica santafesina, y arcilla comercial proveniente de canteras de la zona
de Olavarría, compuesta de una mezcla de arcillas minerales sin contenido de tierra negra.
Se prepararon mezclas con 0, 10, 20, 30, 40 y 50% de arena residual con un contenido de humedad de 8%.
Las distintas muestras fueron conformadas en un molde de aproximadamente 40 mm x 70 mm con una
presión aplicada de 25 MPa durante un minuto y luego fueron secadas a temperatura ambiente por 4 días
antes de su cocción, simulando las condiciones industriales de fabricación de estos productos.
Las probetas fueron sometidas a un tratamiento térmico que consistió de un calentamiento hasta 930ºC,
manteniéndose esta temperatura durante 3 horas. Por último las muestras fueron enfriadas hasta temperatura
ambiente dentro del horno. Teniendo en cuenta las etapas y velocidades de calentamiento y enfriamiento, las
muestras han permanecido durante 6 horas a más de 900ºC. La determinación de la temperatura máxima de
tratamiento se realizó utilizando diagramas ternarios, teniendo en cuenta las composiciones químicas de los
materiales, los componentes mayoritarios de las mezclas (SiO2, Al2O3 y Fe2O3) y la presencia de Na y K, que
actúan como fundentes. La velocidad de calentamiento no fue constante, sino adecuada a la utilizada en las
ladrilleras industriales de la zona (aprox. 2ºC/min en todo el proceso, y 0,8 ºC/min en el rango 550ºC-750ºC).
2.2. Caracterización de las materias primas y productos
Diversas técnicas fueron utilizadas para caracterizar los materiales de partida y los productos compactos
cocidos: microscopía óptica (OM) y electrónica de barrido (SEM), dispersión de energía de rayos X (EDS),
distribución granulométrica, porosidad, resistencia a la compresión y a la flexión y análisis de emisiones.
Las muestras cocidas fueron cortadas, y trozos de aproximadamente 1 cm 3 fueron embutidos en resina y
pulidos hasta grano 1 μm para su observación microscópica.
Las observaciones ópticas fueron realizadas con un equipo Zeiss-Axiotech, con cámara marca Donpisha
3CCD, y digitalizador de imágenes.
Los análisis de SEM se llevaron a cabo con un microscopio electrónico de barrido Philips 515, con
analizador dispersivo de energía (EDAX-Phoenix software).
La porosidad de las muestras fue determinada según la Norma IRAM 12510.
Los ensayos mecánicos se realizaron en una máquina universal de ensayo marca Cific de 294 kN, con
valores de trazabilidad. El ensayo de flexión se realiza sobre probetas a escala según la relación dimensional
establecida en la norma ASTM C67-03a.
Se ha caracterizado también el proceso de calcinación de las materias primas mediante el análisis de las
emisiones en relación a la presencia de gases de combustión y material particulado emitidos. Los gases
analizados son óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO2), e
hidrocarburos (HC). El contaminante particulado fue analizado según normas de calidad de aire como PM10
(partículas inferiores a 10 micrones). Para este ensayo se utilizó un equipo de calidad de aire XILIX modelo
EPA2001, con tecnología de sensores electroquímicos para contaminantes gaseosos, y láser para PM10. Los
resultados se comparan con los umbrales establecidos por las regulaciones nacionales (Decreto 3395/96, Ley
5965, Resolución 242/97, actual Organismo Provincial para el Desarrollo Sostenible - OPDS, Argentina).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis químico semicuantitativo por EDS sobre las materias primas, determinó las composiciones
expresadas en forma de óxidos simples, que se detallan en la tabla 1. Es importante tener en cuenta que el
análisis de estas muestras se realiza sobre los materiales originales, sin molienda, y es debido a esto que la
composición química determinada para el residuo, en realidad refleja la composición de la zona superficial
de las partículas de arena proveniente de los moldes usados, que contienen bentonita adicionada durante el
proceso de fabricación de los moldes. Con fines comparativos la composición porcentual de las materias
primas de la tabla 1 se expresa en forma de óxidos. Expresados de esta manera es posible observar que las
composiciones de la arcilla común (tierra) y de la arcilla comercial son similares, con una presencia algo
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