Evaluación de arcilla caolín para incrementar la resistencia a la corrosión por emisiones gaseosas con ácido sulfúrico (H₂SO₄) [recurso electrónico] / José Alonso Valenzuela Gutiérrez ; director, Álvaro González Ángeles

Doctorado en Ciencias

Tesis (Doctorado) --Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Ingeniería, Mexicali, 2019.

En el presente estudio se adicionó alúmina (Al2O3) y pentóxido de tantalio (Ta2O5) a
una arcilla caolinitica procedente de una mina con extracción a cielo abierto para mejorar sus
propiedades refractarias. Debido a que en la búsqueda y desarrollo de nuevas aplicaciones,
algunos autores afirmaron que el óxido de tantalio es capaz de producir un vidrio con
características satisfactorias. El material de arcilla caolinitica después de la recolección fue
llevado al laboratorio para triturarlo en un molino de bolas hasta obtener partículas menores
a 75 μm, se comprimió isostáticamente en frio a 27 MPa y se sinterizó a 1150 °C. Tomando
en consideración que los silicatos de aluminio pueden ser sinterizados a una baja temperatura
1300°C por poseer una característica particular por región de origen con estrecha relación
en su génesis natural. Las arcillas son silicatos de aluminio que se constituyen principalmente
de alúmina (Al2O3), sílice (SiO2) y otras impurezas en menor proporción. Algunas de las
impurezas encontradas en la mezcla de arcilla caolinitica que se recolecto fueron óxidos de
Fe, Na, y K, estas son consideradas impurezas debido a que reducen la temperatura de fusión
del material, ocasionando que también se reduzca significativamente la temperatura de
servicio a la cual pueden desempeñarse en aplicaciones industriales. La composición de la
arcilla caolinitica se determinó a través de la técnica dispersión de energía de rayos X (EDX)
y por fluorescencia de rayos X (XRF). Aquí se determinó que los principales óxidos presentes
en la arcilla base son SiO2, Al2O3 y Fe2O3 con menores trazas de otros óxidos fundentes; los
cuales permitieron sinterizar la arcilla base a una baja temperaturas de 1150°C, obteniendo
fases de cuarzo (SiO2), mulita (3Al2O3 2SiO3) y cristobalita. Los resultados muestran que en
la arcilla caolinitica M1C se obtienen óxidos de Al2O3 al 22wt% y SiO2 al 68wt%, haciéndola
adecuada para su utilización en la fabricación de alúmina-sílice ̈fireclay brick low duty ̈.
Entre las propiedades que se determinaron del estudio se encuentran la porosidad aparente,
densidad aparente, absorción de agua (obtenidas por ASTM C-20) y la contracción lineal
(ASTM C-326).

El estudio a degradación de la arcilla caolinítica ante una solución ácida (H2SO4 al
98% en peso) a 300 °C, por inmersión estática se evaluó a través de la técnica por pérdida de
masa ASTM C267. La inmersión en ácido sulfúrico (a 300 °C) ocasionó una elevación en el
contenido de SO3 y un incremento en la masa de todas las muestras. Los difractogramas de

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rayos X revelaron la presencia de cuarzo, cristobalita, corindón y tantita, así como una
reducción significativa en la intensidad de los picos de todas estas fases después de la
interacción con el H2SO4. Los resultados mostraron que al adicionar 20% y 40% en peso de
Ta2O5 a la arcilla caolinítica (M1C), muestras M3C y M4C, respectivamente, se obtiene una
estructura más estable y con mayor resistencia al ataque por H2SO4.