Minerales Usos

Mica: Descripción, Usos y Especificaciones Técnicas

Descripción, Usos y Especificaciones Técnicas de la Hoja de Mica, Mica Armada, Mica molida en húmedo, Mica molida a seco y Mica micronizada.

1. Descripción

Las micas son minerales pertenecientes a un grupo numeroso de silicatos de alúmina, hierro, calcio, magnesio y minerales alcalinos caracterizados por su fácil exfoliación en delgadas láminas flexibles, elásticas y muy brillantes. Su sistema cristalino es monoclínico.

Generalmente se las encuentra en las rocas ígneas tales como el granito y las rocas metamórficas como el esquisto.

Las variedades principales de la mica son la biotita y la moscovita.

Las particulares características de elasticidad, flexibilidad y resistencia al calor de las láminas, hacen que constituyan un precioso material para la industria debido a sus propiedades como aislantes eléctricos y térmicos.

La mica se encuentra en la naturaleza junto con otros minerales (cuarzo, feldespato) formando vetas dentro de rocas, generalmente, duras.

Es necesario realizar voladuras de las rocas para después eliminar los minerales extraños y obtener así la llamada mica en bruto.

El rendimiento de esta explotación es muy bajo, normalmente se cifra en un 1% a un 2%, raramente se llega al 10%.

La mica en bruto es posteriormente exfoliada, recortada y exfoliada de nuevo para pasar a ser clasificada de acuerdo con el tamaño de los cuadrados obtenidos. Posteriormente, es clasificada de nuevo atendiendo a la transparencia, contenido de minerales extraños, lisura de la superficie, etc.

La mica se utiliza en aplicaciones de alta responsabilidad como aislamiento de máquinas de alta tensión y gran potencia, turbogeneradores, motores eléctricos, y algunos tipos de condensadores.

Debido a que la mica mantiene sus propiedades eléctricas cuando se calienta hasta varios centenares de grados, se le considera un material de la clase térmica alta (clase C según las normas). A temperaturas muy altas, la mica pierde el agua que contiene y pierde transparencia, su espesor aumenta y sus propiedades mecánicas y eléctricas empeoran. La temperatura a la que la mica comienza a perder el agua oscila entre 500 - 600°C para la mica flogopita y 800 - 900°C en la mica moscovita. La mica solo funde a 1145 - 1400°C.

2. Usos

 Hoja de Mica: La hoja de mica de buena calidad, principalmente muscovita, es ampliamente utilizada para muchas aplicaciones industriales. Algunas partes o productos manufacturados a partir de la hoja de mica son:

        Ventanas para microondas

        Condensadores

        Transistores

        Aislador interplaca

        Tarjetas potenciométricas y resistencias

        Tubos y forros de mica natural

        Superficies y Mosaicos

        Guiado de Misiles

        Otros Usos: láseres de helio-neón, filtros ópticos especiales, revestimiento para vidrios para calderas de alta presión, diafragmas para maquinas de oxígenos y respiración, compases de navegación, instrumentos ópticos, pirómetros, y reguladores térmicos.

 Mica Armada: La mica armada a partir de mica splitting sirve como substituto de la hoja de mica natural cuando la principal propiedad que se requiere es la capacidad aislante.

        Placas moldeadas

        Placa flexible

        Placa de alta temperatura

        Algunas clases de mica armada están vinculadas a papel especial, sedas, linos, fibras o lana de vidrio, o plástico. Esos productos son muy flexibles y son producidos en forma de amplias hojas continuas. Estas hojas son armadas en rollos o cortadas en cintas, o en alguna otra forma designada.

 Mica molida en húmedo: La mica molida en húmedo es usada en los siguientes productos debido a una o más de sus singulares propiedades de lustre, resbalamiento y brillo.

        Papel de pared y papel de revestimiento

        Pigmentos anacarados

        Caucho

        Pintura para exteriores

        Pinturas de Aluminio

        Selladores

        Plásticos

 Mica molida a seco: molida a seco en molinos a martillos y clasificación por zarandas es utilizada en las siguientes aplicaciones:

        Lodos para perforación

        Varillas metálicas de los electrodos

        Electrodos de soldaduras

        Fabricación de cemento

        Otros Usos: cobertura de terminación de techos, mejoramiento de techos de tejas y bloques, y ladrillos de concreto prefabricado, como un extendedor y carga en ciertas texturas y pinturas de caminos.

Mica micronizada: Mica micronizada es el nombre comercial para una medida de partículas finas de productos molidos a seco. A continuación se detallan los usos típicos por grado y micrones.

Grado Micrón UsosFragmentos Gruesos 2,38 mm Perforación aceite/ nieve artificialFragmentos Medios- grueso 2,00 mm Adornos Navidad/ material de juegoFragmentos Finos-grueso 1,19 mm Bloque concretos rellenado/ ladrillos

refractarios / ligante en cemento/ filtro techado asfáltico/caucho.

Pulverizado Fino-grueso 595 Metal templado / absorbente en

Explosivos/desinfectantes/ componentes automatizado

Pulverizado Medio Fino 250 Electrodos soldados / cables & alambres/ adhesivos/ lubricantes/ mástico

Pulverizado Fino 149 Texturas de pinturas/ yeso acústico

Cielo rasoPulverizado Super Fino 44 Pinturas/ plásticos/ productos de caucho/ papel

        Nuevas aplicaciones: en las paletas del aire acondicionado, paneles de guardabarros, ensambles de lamparas, paneles envueltos, y pisos en paneles para automóviles.

3. Especificaciones Técnicas

La hoja de mica puede ser clasificada sobre la base de colores, calidad visual y sobre el máximo rectángulo utilizable que pueda ser cortado de una simple lámina.

Las clasificaciones se basan sobre los criterios del Indian Standards Institute o de la American Society for Testing and Materials.

Qz

Introducción

Cuarzo, el mineral más común, compuesto por dióxido de silicio, o sílice, SiO2. Distribuido por todo el mundo como componente de rocas o en forma de depósitos puros, es un constituyente esencial de las rocas ígneas, como el granito, la riolita y la pegmatita, que contienen un exceso de sílice. En las rocas metamórficas, es un componente principal de distintos tipos de gneis y de esquisto; la roca metamórfica llamada cuarcita se compone casi en su totalidad de cuarzo. El cuarzo forma vetas y nódulos en rocas sedimentarias, sobre todo en caliza. La arenisca, roca sedimentaria, se compone sobre todo de cuarzo.

Muchas vetas de cuarzo depositadas en fisuras de rocas forman la matriz de muchos minerales valiosos. Los metales preciosos, como el oro, se encuentran en cantidad suficiente en las vetas de cuarzo como para justificar la extracción de este mineral. El cuarzo es también el constituyente principal de la arena.

Propiedades El cuarzo cristaliza en el sistema hexagonal. El tamaño de los cristales varía entre los especímenes que pesan una tonelada hasta las partículas diminutas que centellean sobre las superficies rocosas. El cuarzo también es común en formas masivas que contienen partículas con tamaños desde granulado grueso hasta criptocristalino (granos invisibles para el ojo, pero observables con un microscopio). Este mineral tiene una dureza de 7 y una densidad relativa de 2,65. Su brillo es vítreo en algunos especímenes y graso en otros. Algunos son transparentes y otros translúcidos. El mineral puro es incoloro, pero es frecuente que esté teñido por impurezas.

Los cristales de cuarzo exhiben una propiedad llamada efecto piezoeléctrico, producen una tensión eléctrica cuando están sometidos a presión a lo largo de ciertas direcciones cristalográficas. Por esta propiedad, los cristales de cuarzo son importantes en la industria electrónica para controlar la frecuencia de las ondas de radio. Tiene también la propiedad de girar el plano de la luz polarizada, y se usa por tanto en los microscopios de polarización.

Los cristales de cuarzo experimentan transformaciones estructurales cuando se calientan. El cuarzo ordinario o inferior, cuando se calienta hasta 573 °C, se convierte en cuarzo superior que tiene distinta estructura cristalina y propiedades. Sin embargo, cuando se enfría, el cuarzo superior vuelve a su estado inferior. Entre 870 y 1.470 °C, el cuarzo se encuentra en un estado llamado tridimita, y sobre 1.470 °C, su forma estable se conoce como cristobalita. Cerca de 1.710 °C, el mineral se funde.

Variedades

Las variedades cristalinas gruesas de cuarzo son, en general, transparentes y brillantes. El cristal de roca, forma incolora de cuarzo, suele encontrarse en cristales independientes. El cuarzo rosa es cristalino grueso, pero sin cristales independientes; su color se sitúa entre el rosa claro y el vivo y pierde intensidad por exposición a la luz. El cuarzo ahumado tiene cristales entre amarillo ahumado y castaño oscuro. La amatista, variedad semipreciosa de cuarzo, tiene color púrpura o violeta.

Muchos otros minerales forman inclusiones en variedades cristalinas de cuarzo. El cuarzo

rutilado contiene pequeñas agujas de rutilo que penetran en cristales de cuarzo incoloro. La aventurina es una variedad que contiene escamas brillantes de hematites o de mica. También puede haber inclusiones líquidas o gaseosas. El cuarzo lechoso debe su color blanco lechoso a la presencia de numerosas inclusiones diminutas de líquido o de gas.

Las variedades criptocristalinas suelen clasificarse en dos clases generales, las fibrosas y las granuladas. Las variedades fibrosas, que incluyen el ágata, la cornalina, el heliotropo, el ónice y la crisoprasa, son tipos de calcedonia. Las variedades granuladas incluyen el sílex, el pedernal, el jaspe y el prasio.

4Usos

Las distintas formas de calcedonia y muchas de las variedades cristalinas del cuarzo se usan como gemas y otros ornamentos. Las rocas de cristal puro se utilizan en equipos ópticos y electrónicos. Como arena, el cuarzo se utiliza con profusión en la fabricación de vidrio y de ladrillos de sílice, o como cemento y argamasa. El cuarzo molido sirve de abrasivo en el cortado de piedras, en los chorros de arena y en el molido de vidrio. El cuarzo en polvo se usa para hacer porcelana, papel de lija y relleno de madera. Se utilizan grandes cantidades de cuarzo como fundente en operaciones de fundición. Casi todo el cristal de cuarzo natural de alta calidad, importante materia bruta en la industria electrónica, se importa de Brasil, único país con grandes yacimientos de este mineral en cantidades comerciales. Los cristales de cuarzo también pueden sintetizarse.

Feldespato

PRODUCTOS, USOS Y ESPECIFICACIONES

La familia de los minerales llamados genéricamente "feldespatos", comprende un grupo de aluminosilicatos relacionados entre sí, con cantidades variables de potasio, sodio y calcio y más raramente con otros cationes (bario, hierro, plomo, rubidio y cesio), en series de minerales en solución sólida.

Los feldespatos comunes pueden ser considerados como la solución sólida de tres componentes: ortoclasa u ortosa (KAlSi 3O8), albita (NaAlSi3O8), y anortita (CaAl2Si2O8). Los dos últimos conforman los extremos de una serie isomorfa completa, con cantidades variables de sodio y calcio, denominada plagioclasa: albita, oligoclasa, andesina, labradorita, bitownita y anortita.

El feldespato de potasio se presenta en tres formas: microclino, ortoclasa y sanidina. El primero es característico de rocas plutónicas y pegmatitas, el segundo de porfiritas, pegmatitas y vetas hidrotermales y el tercero de rocas volcánicas. Albita, oligoclasa y andesina son comunes en granodioritas, dioritas y en las rocas volcánicas afines.

Los principales feldespatos comerciales son: el sódico - cálcico (albita y oligoclasa, de bajo contenido en calcio en la serie de minerales albita-anortita) y el potásico (microclino y ortoclasa), entre otros.

Cuadro 1. Composición química de los principales Feldespatos

Composición de los principales Feldespatos - (%)

K2 O Na2 O Ca O Al2 O3 Si O2

Microclino 16,90 18,40 64,70Ortoclasa 16,90 18,40 64,70Albita 11,80 19,40 68,80Anortita 20,10 36,60 43,30

El microclino y ortoclasa, conocidos como "feldespatos potásicos" deben contener K2O mayor al 10 %; la albita o "plagioclasa calcosódica" debe contener entre el 5,80 y 8,90 % de Na2O, aunque para ser de utilidad industrial debe superar el 7 %.

A pesar que la presencia de estos minerales está ampliamente difundida en la corteza terrestre, la fuente más importante de abastecimiento son las rocas pegmatíticas (o filonianas).

Otra fuente importante de provisión de feldespato es la explotación de rocas básicas llamadas "sienitas nefelínicas", las cuales están ganando mercado a los feldespatos tradicionales a partir del descubrimiento de nuevos yacimientos, especialmente en Canadá, Turquía, Italia y Noruega. Esta roca está libre de cuarzo y su composición esencial es feldespato y nefelina (mineralógicamente es un feldespatoide), un mineral que teóricamente contiene sodio, pero que en estado natural posee potasio.

Como se dijo, las rocas portadoras de feldespatos son: las sienitas nefelínicas, las aplitas (rocas de grano fino de composición química similar a los granitos), las pegmatitas y pegmatóides, los granitos comunes, las fonolitas (rocas esencialmente compuestas de nefelina) y otras rocas de presencia minoritaria.

Los feldespatos son el mineral más abundante en la corteza terrestre, se estima que constituyen hasta el 60% de la misma. Tanto el feldespato potásico como sódico es explotado ampliamente, si bien los mayores productores son Italia, USA, Tailandia y Turquía.

La sienita nefelínica es una roca de grano fino compuesta principalmente por feldespatos y nefelina, el más común de los minerales feldespátoideo. Es una roca bastante común pero pocos depósitos son susceptibles de una explotación comercial. Los principales productores son Canadá, Noruega y Rusia.

. Usos

Las principales aplicaciones del feldespato y la sienita nefelinica son en la industria del vidrio y la cerámica a escala mundial. Conjuntamente, estos sectores dan cuenta de aproximadamente el 90% del consumo mundial. En ambas aplicaciones, los minerales feldespáticos son usados principalmente como fuentes de alúmina y, en menor medida, como fuente de sílice y álcalis.

. Vidrio

La industria del vidrio representa el mercado más importante para el feldespato y la sienita nefelina, dando cuenta de más del 50% del consumo total.

El vidrio es producido por la transformación de materias primas a altas temperaturas en una fundición homogénea que luego es transformada en los artículos manufacturados requeridos. Las materias primas usadas en vidrio son seleccionadas para producir las características específicas requeridas en el producto. Estas características son provistas por la composición química del vidrio. Las materias primas usadas en forma combinan para producir la composición química requerida en un vidrio. En particular son elegidas sobre la base de sus propias composiciones químicas, en las cuales sus contenidos de diversas impurezas son importantes como también lo son su disponibilidad y su precio.

La industria del vidrio es caracterizada por la producción de una gran cantidad de toneladas de productos de bajo costo. Asimismo, no pueden mantener el uso de materias primas de alto precio como principal constituyente del proceso de fabricación a cualquier nivel superior al mínimo requerido, para producir la cualidad del vidrio requerida. Cuando es posible, el uso de materias primas de alto precio se reduce por el uso de alternativas más baratas.

Las manufacturas de vidrio usan tanto como 70 minerales para alcanzar la composición del vidrio requerida para proveer las propiedades demandadas por los productos finales. Los principales minerales usados son las arenas de sílice, caliza y soda ash; estos tres materiales relativamente simples proveen la mejor proporción de la producción mundial de vidrio. Otros materiales son añadidos para alcanzar un número de requerimientos, como decolorantes, agentes de refinación, fundentes y colorantes.

Los principales constituyentes de los productos finales de vidrio pueden ser agrupados como formadores, estabilizadores y fundentes. El principal material para la formación de vidrio es la sílice, el cual es el mayor constituyente de todos los tipos de vidrio más que la fibra de vidrio grado textil. El valor de la sílice es su gran capacidad de mantener, a temperatura ambiente, una estructura desordenada que también tiene una temperatura más elevada. CaO, MgO y Al2O3 son estabilizadores que incrementan la resistencia del vidrio a los ataques físicos y químicos. Los fundentes, Na2O, K2O y B2O3 reaccionan a bajas temperaturas para promover la fundición y mezcla de las otras materias primas.

Los principales tipos de vidrio son vidrio para recipientes, que dan cuenta de la mayor parte del volumen producido; el vidrio plano; la fibra de vidrio, las cuales son divididas entre las de tipo aislamiento y textil (refuerzo); y vidrios especiales, los cuales incluyen un muy amplio rango de productos como cristalería de laboratorio, cristalería de cocina, fundas de lámparas, tubos de rayos catódico y otros productos especiales.

El rango de materias primas disponibles para la manufactura de vidrio es muy amplio y tiene una gran flexibilidad en la elección de las mismas para producir la composición del vidrio requerido. La selección de materiales variará no sólo entre una manufactura y la otra sino también entre diferentes plantas del mismo fabricante. También variará entre diferentes hornadas.

Sin embargo, la tabla muestra la combinación típica de materias primas que pueden ser utilizadas para producir cada tipo principal de vidrios.

Tabla I: Composición típica de una hornada de varios tipos de vidrio (%)

Fibra de vidrio Material de

hornadaVIDRIO PLANO

Recipiente plano

Aislamiento Textil Especialidad

Arena silícea 60.0 57.0 42.0 29.0 65.0Caliza 5.0 16.0 15.0 30.0 --Soda ash 20.0 19.0 4.0 -- 2.0Feldespato -- 8.0 18.0 -- 11.0Dolomita 15.0 -- 11.0 -- --Compuestos de boro

-- -- 10.0 12.0 22.0

Caolín -- -- -- 29.0 --

Fuente: Roskill, The Economics of Feldspar, 1996

Debido a la gran cantidad de materias primas que pueden ser usadas para alcanzar una hornada de vidrio particular, es más común describir composiciones de vidrio en función de sus óxidos.

Tabla II: Composiciones típicas de la hornada de diversos tipos de vidrio (%)

Fibra de vidrio Constituyente VIDRIO

PLANORecipiente

vidrioAislamiento Textil Especialidad

SiO2 73.0 73.0 65.0 54.5 80.6Al2O3 -- 1.7 4.0 14.5 2.1CAO 8.6 10.7 14.0 22.0 --MgO 4.1 0.1 3.0 -- --Na2O+K2O 14.0 14.3 8.5 -- 5.4B2O3 -- -- 5.5 8.5 11.9SO3 -- 0.2 -- -- --

Fuente: Roskill, The Economics of Feldspar, 1996

Las principales aplicaciones de los materiales feldespáticos son en la producción de envases de vidrio, que es el segmento mayor de la industria del vidrio. También son utilizados en algunos vidrios especiales como los tubos de rayos catódicos, y en las fibras de vidrio de aislamiento

La adición de feldespato y sienita nefelina a la hornada de vidrio se adoptó ampliamente en los años recientes por muchos fabricantes de vidrio como una fuente de alúmina económica y confiable. La presencia de pequeñas cantidades de alúmina es benéfica para un amplio rango de productos de vidrio. La introducción de alúmina a la hornada es la principal razón del uso de feldespato y sienita nefelina junto con la necesidad de sus propiedades fundentes.

Dado que el feldespato y la sienita nefelina contienen álcalis en combinaciones variables, hacen posible la reducción de cantidades de soda ash usada en la hornada. Dado que la soda ash es el ingrediente para la manufactura de vidrio más caro, la capacidad de reducir la cantidad requerida a través de la adición de feldespato y sienita nefelina se hizo muy atractiva. Sin embargo, en casos donde los vidrios libres de álcalis son requeridos, la alúmina tanto calcinada como hidratada es empleada en lugar de los materiales feldespáticos con el objeto de evitar la adición de álcalis.

Tanto el feldespato como la sienita nefelina consisten de 60% de SiO2, el principal material que conforma el vidrio. En adición al ahorro creciente por el uso de pequeñas cantidades de soda ash, proveen una variedad de efectos benéficos los cuales son atribuidos a la presencia de pequeñas cantidades de alúmina en el producto de vidrio terminado, la cual resulta de su inclusión en los ingredientes de la hornada.

Estos efectos incluyen una mayor resistencia al rallado y a las roturas por impactos o doblado, mejora la resistencia térmica, mejora la durabilidad química y reduce la tendencia a devitrificar.

Se ha observado como aconsejable agregar a la hornada de vidrio una cantidad de feldespato que, además de su contribución a la fundición, dejará entre el 1 y el 3% de alúmina en el vidrio terminado, con 2% de alúmina se considera óptimo. Algunos fabricantes de recipientes de vidrio producen botellas de cerveza con un contenido del 7 %, y hasta el 8% de alúmina, si bien muchos vidrios planos no contienen alúmina.

El vidrio que contiene alúmina es especialmente apropiado para los procesos por presión ya que su superficie se asienta rápidamente y previene que el pistón deje una fuerte impresión en el artículo formado por prensión.

En la producción de vidrio borosilicato, para la fabricación de instrumentos de laboratorio y de cocina y por lo tanto parte del sector de vidrios especiales, el uso de sienita nefelina como fuente de alúmina en preferencia a la alúmina calcinada ha demostrado un ahorro en el costo de las materias primas; tal vez más significativa, es la reducción de hasta el 2% en los costos de combustible producto de una fundición y refinación más fácil del vidrio. A diferencia del feldespato, la sienita nefelina no contiene sílice libre, el cual, además, lleva a la posibilidad de que el consumo de energía en el proceso de fundición de vidrio sea reducido.

Se registró que los recipientes de vidrio que contienen más del 2% de alúmina tienen una gran durabilidad y resistencia en comparación con el vidrio que tiene un contenido de alúmina menor o no contiene. El índice de producción de recipientes de vidrio es mayor si el vidrio contiene alúmina.

La sienita nefelina es ampliamente preferida al feldespato por los fabricantes de vidrio en regiones donde ambos minerales están disponibles. La apalita tiende a ser empleada sólo en la producción de vidrio coloreado (principalmente en recipientes de vidrio) dado su alto contenido de hierro.

Los recipientes de vidrio y el vidrio plano son los componentes individuales más importantes de la industria del vidrio mundial.

Reciclado.

El segundo método a través del cual los fabricantes de vidrio pueden reducir los costos de fabricación y el consumo de materias primas, es por el incremento del uso de vidrio reciclado.

Las ventajas comerciales para los fabricantes de recipientes de vidrio provistas por el uso creciente de desperdicios de vidrio son sustanciales. Los costos de las materias primas se reducen debido a que una tonelada de desperdicios triturados limpios reemplaza por lo menos 1.2 toneladas de materias primas. La cantidad de energía requerida para desperdicios de vidrio fundidos es del 20-25% menos que la requerida para la fundición de materias primas para producir la misma cantidad de vidrio. El uso de desperdicios de vidrio también provee beneficios en las mezclas de la hornada y mejora la tirada del horno.

Contra estos beneficios, sin embargo, debe neutralizarse la posibilidad de pérdida de producción o hasta una daño adicional a los medios de producción por el uso de desperdicios de vidrio contaminados. No obstante, el gran incremento en el consumo de desperdicios de vidrio que ha tenido lugar en los años recientes supone que, con un control de calidad cuidadoso, las ventajas exceden las desventajas.

El límite al cual el vidrio puede ser reciclado se hace complejo por el uso de tres principales colores de recipientes de vidrio, cristal, ámbar y verde, para productos diferentes. El grado de color vidrio verde y ámbar también varía entre tintas claras y muy oscuras.

Los óxidos de metales que producen el color en vidrios verdes y ámbar son agentes colorantes muy fuertes de los cuales pequeñas cantidades pueden impartir un fuerte color a grandes cantidades de vidrio. Para una mayor eficiencia, el vidrio reciclado de cada color debería ser reciclado únicamente en la manufactura de vidrio del mismo color. Este requerimiento no es realizable en el presente por que las técnicas necesarias para la clasificación por color no se ha desarrollado aún.

El alcance del uso de desperdicios de vidrio depende de su análisis exacto, el color del vidrio que va a ser producido, la proporción de desperdicio que se va a utilizar en la hornada, y los niveles de impurezas de colores presentes en otros constituyentes de la hornada.

Cada color principal del vidrio, cristal, verde y ámbar, puede tolerar diferentes niveles de impurezas de otros colores en los desperdicios reciclados. El nivel exacto variará de hornada a hornada pero algunas indicaciones generales fueron publicadas por el US Bureau of Mines en 1991. Esto muestra que el vidrio cristal tiene el menor nivel de tolerancia, de menos del 1% de vidrio verde en desperdicios y de un total menor al 5% de vidrio de todos los colores menos el vidrio cristal. El vidrio ámbar es más tolerante, con límites del 10% del vidrio cristal y verde, y 5% de otros colores. El vidrio verde es el más tolerante, con límites de hasta el 20% del ámbar, 15% de cristal y 5% de otros colores.

El uso de desperdicios de vidrio es probable, además, que sea muy importante en la producción de vidrio verde, seguido por el ámbar y el cristal. Algunos ejemplos: productores suizos usan un 90% de los desperdicios en la fabricación de vidrio verde, mientras que en los Países Bajos el promedio es del 85%. En Alemania, 70-80% del desperdicio es frecuentemente usado en la producción de vidrio verde y ámbar. Los niveles de reciclado de desperdicios en cristal que se han registrado muestra que un 10-15% son los máximos alcanzados y la mayor parte de este tipo de vidrio se produce sin usar desperdicios.

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A mediados de los ´80, la industria de envases de vidrio en la ex – Alemania Occidental explica que se podría reciclar el 60% del vidrio si los desperdicios fueran satisfactoriamente separados por color. Ante una ausencia de una separación satisfactoria, la proporción que puede ser reciclada es obviamente menor.

El principal efecto del aumento en el reciclado de los desperdicios de vidrio es la reducción en la demanda de materias primas. Los desperdicios reemplazan parte o el total de las materias primas vírgenes. Existe, además, una tendencia irreversible hacia el consumo de menor cantidad de materias primas, de feldespato y sienita nefelina en la industria de envases de vidrio. A pesar de la relativa estabilidad mostrada en la producción de América del Norte y Europa, la perspectiva para el consumo de feldespato y sienita nefelina como máxima se mantendrá constante. En América del Norte, la demanda de materiales feldespáticos probablemente muestren una lenta caída en el futuro mientras que los índices de reciclado aumentan.

. Fibra de vidrio

La fibra de vidrio es un material fibroso fino producido de manera general por los mismos componentes que el vidrio plano. Los diferentes tipos de fibra de vidrio son manufacturados por la adición de diversos componentes a la fundición. Los diversos tipos incluyen fibra de vidrio para aislamiento, fibra de vidrio textil, y fibra de vidrio óptica. De éstos, los materiales de grado textil y de aislamiento dan cuenta de una amplia proporción del total producido. La producción de fibra óptica está creciendo pero es poco probable que sea tan importante como las otras formas de vidrio en cuanto a volumen, si bien es muy importante en valor.

Tabla III: Composiciones de las formulaciones esenciales de vidrio usado en fibra de vidrio

Oxido E-glass C-glass D-glass Ar-glass R-glass R/S-glass S-glassSiO2 53-55 60-65 72-75 61 65-66 60 65Al2O3 14-15 3.5-6.0 -- -- 4-5 24 25

CaO 17-22 14 -- 5 13-14 9-14 --MgO 1 3 <3 -- 2-3 -- 10Na2/K2O 0.8 10 -- 17 8-9 <4 --B2O3 6-8 5 <23 -- 5-5.5 -- --Fe2O3 0.3 0.5 -- 0.3 -- -- --TiO2 0.5 -- -- 0.3 -- -- --ZrO2 -- -- -- 10 -- -- --

Fuente: Roskill, The Economics of Feldspar, 1996.

Fibra de vidrio grado aislante

El principal mercado para el feldespato y la sienita nefelina en fibra de vidrio es el material tipo aislante, donde se realizan adiciones de feldespato hasta un 18%.

La manufactura de fibra de vidrio aislantes implica incrementar el área superficial del vidrio a través de un gran factor para producir un producto fibroso o lana. Los componentes del vidrio son similares a los utilizados en la manufactura de vidrio plano. La mezcla es fundida en hornos a 1.450ºC y pasa a una hiladora de acero inoxidable. Las fibras producidas de esta manera son rociadas con un ligante, antes de ser terminadas en el horno. La mayoría de las fibras producidas están en un rango de diámetro nominal de 6 a 9m, si bien algunas tienen un diámetro menor a 1.5m. El largo varía entre 5 y 60m. Estas fibras son ligadas en esteras gruesas, las cuales son usadas para aislamiento térmico y acústico.

La fibra de vidrio puede ser fabricada con diferentes especificaciones dependiendo de las propiedades requeridas. Las propiedades aislantes son definidas por el factor R: el factor R-1 es el aislamiento provista por una ventana de vidrio simple, mientras que la fibra de vidrio de 3 pulgadas tiene un valor de R-7.

La fibra de vidrio es usada para aislamiento en edificios nuevos donde los rollos pueden colocarse antes de que las paredes y el techo estén completos. En edificios existentes, su uso tiende a estar confinado al aislamiento de pisos. Los aislantes espumosos son preferidos para el aislamiento de cavidades de paredes en edificios existentes porque pueden ser aplicadas a través de pequeños agujeros perforados a través de las paredes externas en las cavidades. La fibra de vidrio también es usada como aislante acústico en los huecos debajo de los pisos y por encima de los techos, y en las divisiones de paredes entre dormitorios.

Fibra de vidrio grado textil

La fibra de vidrio tipo textil (o fibra de vidrio de filamento continuo) se caracteriza por su elevada resistencia al impacto, peso liviano, alta resistencia al ataque químico y bajo costo. Estas propiedades la hacen adecuada para el uso como refuerzo en plásticos y compuestos, encontrando un uso creciente en lugar de los materiales tradicionales, principalmente metales.

La manufactura de fibra de vidrio de filamento continuo implica fundir la mezcla en hornos a aproximadamente 1.600ºC; la fundición, subsecuentemente, fluye hacia un sistema de canales calientes, y es tirado desde el fondo a una temperatura de alrededor de 1.300ºC; vía un forro de metal de platino calentado eléctricamente. Cada forro de metal contiene entre 200 y 4000 boquillas. Por debajo de los forros, las fibras son rápidamente enfriadas, el compuesto de apresto es aplicado a través de pulverizadores o rollado de la fibra sobre el aplicador de apresto. El apresto contiene agentes de unión necesarios para formar un ligante entre el vidrio y la matriz de polímero. La fibra es subsecuentemente convertida en hilos textiles u otros productos de refuerzo como esterillas o hilos tajado.

. Cerámica

Las cerámicas son el segundo consumidor de feldespato después del vidrio, dando cuenta de aproximadamente el 40% del total de ventas mundiales. La principal aplicación del feldespato y la sienita nefelina son en la manufactura de porcelana vítrea y semi-vítrea, lozas para paredes y techos, sanitarios, porcelanas eléctricas, fritas, lustres y esmaltes.

La industria cerámica está dividida en numerosos sectores, en particular, las cerámicas blancas y estructurales, que tienden a ser industrias de bajo valor, alto volumen y las cerámicas avanzadas, que son operaciones de alto valor y bajo volumen. De un total de ventas mundiales de cerámica de u$S 36 mil millones (1994), según “Ceramics Industry”, la cerámica blanca da cuenta del 17%, la porcelana del 23% y la cerámica estructural del 4%. Las cerámicas de ingeniería avanzada y eléctricas son responsables del 56% restante del valor de ventas pero sólo de una pequeña porción del tonelaje total.

Las cerámicas tradicionales, como los sanitarios, cerámica para mesa, y lozas cerámicas, constituyen el principal mercado cerámico para los materiales feldespáticos. El feldespato y la sienita nefelina son importantes agentes fundentes en un amplio rango de cuerpos cerámicos. Asimismo, son usados para incrementar la viscosidad y la resistencia del lustre.

Los fundentes funden en un estadio temprano en el proceso de quemado formando una matriz vidriosa que se une con los otros componentes del sistema. Los diferentes tipos de cerámica requieren diferentes grados de vitrificación, y la cantidad y naturaleza de los fundentes requeridos varía.

El feldespato potásico produce un fundente vítreo pesado mientras el sódico produce un fundente fluido más poderoso.

Las propiedades fundentes de los materiales feldespáticos dependen de su contenido de sílice libre y óxidos alcalinos, la relación entre el sodio y el potasio en ellos, y la composición del cuerpo en el cual son introducidos. La acción fundente de los materiales feldespáticos aumenta a medida que el punto de fusión disminuye, con el incremento del contenido de óxidos alcalinos. La cantidad y el tipo de material feldespático usado, además, dependen de la naturaleza del cuerpo cerámico producido.

Los materiales feldespáticos usados en la producción de cerámicos incluyen feldespato, sienita nefelina, aplita, pegmatitas feldespáticas, “cornish stone”, eurita, y materiales feldespáticos manufacturados tales como escorias de horno de calidades apropiadas. Para el uso en cerámicas, todos estos materiales necesitan ser molidos a menos 200 mallas, y estar libres de calcita que emite dióxidos de carbono durante el quemado. Mientras esto es una ventaja útil en la fundición de vidrio porque la anima, esto es incompatible en la producción de cerámicas porque provoca porosidad.

Tanto el feldespato sódico como el potásico son usados en cerámicas, sin embargo, los feldespatos potásicos son preferidos. Los feldespatos grado cerámico contienen, típicamente, 5-14% de K2O. El contenido de hierro debería generalmente ser bajo, si bien materiales con alto contenido de hierro pueden ser usados donde el quemado blanco no es importante.

El feldespato potásico incrementa la traslucidez en los cuerpos cerámicos mientras el sódico aumenta la expansión térmica produciendo cuerpos más gruesos.

Como fundente, el material feldespático primero disuelve la arcilla, y a medida que la temperatura crece, los otros materiales hasta el pedernal.

Tanto el feldespato como la sienita nefelina actúan como fundente en porcelana vítrea y semi-vítrea, lozas para paredes y pisos, sanitarios, porcelana eléctrica y en lustres y esmaltes. También, por supuesto, contribuye con sílice al cuerpo cerámico.

La sienita nefelina tiene una acción fundente más importante que el feldespato potásico. Cuando es usado en preferencia al feldespato potásico, es posible hacer ahorros considerables de costos de energía porque son posibles menores temperaturas de quemado.

Cuando se usa sola, la sienita nefelina aumenta las propiedades de expansión térmica de las lozas para pisos. Cuando se utiliza en conjunción con feldespato potásico o sódico, se piensa que reduce la expansión térmica, mejora la estabilidad de la mezcla y permite utilizar un amplio rango de temperaturas de sinterización.

Las calidades de la sienita nefelina empleada en la producción de cerámicos debe contener pocas impurezas. Cancrinita, un mineral discreto que a veces ocurre en la sienita nefelina, debe ser evitado dado que libera dióxido de carbono durante el quemado. El contenido de hierro debe ser también estrictamente controlado, siendo 0.07% de Fe2O3 el máximo nivel generalmente considerado aceptable.

Cornish stone fue históricamente el agente fundente principalmente usado en UK, pero su uso declinó porque las trazas de flúor en su composición tienen un efecto negativo en el proceso de vitrificación. El feldespato y la sienita nefelina son ahora utilizados en su lugar, pero recientemente la cornish stone grado desfluorinado ha sido adoptado para algunos productos.

Cerámicas blancas

Los diferentes tipos de cerámicas blancas, el principal mercado para materiales feldespáticos, son producidos variando las propiedades de los ingredientes básicos e incluyendo adiciones menores de otros materiales. Los ingredientes básicos son caolín, arcillas plásticas, sílice y un fundente. El fundente es, generalmente, un feldespato potásico, sienita nefelina, o piedra china (granito parcialmente descompuesto). La cantidad de fundente introducido en el cuerpo debería tener un rango desde cero o pequeñas cantidades a cantidades de hasta un 30%. No todos los fundentes necesitan ser provistos por el feldespato o la sienita nefelina dado que algunos óxidos alcalinos se introducen a través de otros constituyentes a la hornada.

Tabla IV: Composición típica de los cuerpos cerámicos (% del peso)

Arcillas plásticas

Arcillas china Fundente Cuarzo Otros

Lozas para paredes 30 20 -- 40 10 (caliza)Cerámica Rojas 25 25 15 35 --Sanitarios de porcelana vítrea

20-30 20-30 15-25 30-40 0.3 (talco)

Porcelana 10 60 15 15 --Porcelana aislante 30 20 25 25 --Engobe 5-15 30-50 20-35 15-30 --

Fuente: Roskill,The Economics of Feldspar, 1996.

. Cerámicas de barro

La cerámica de barro incluye marmitas, sanitarios y lozas. Las lozas pueden ser divididas en mosaicos cerámicos blancos y rojos (éste consiste principalmente de arcillas). Una composición típica de los cuerpos de cerámica de barro es de 25% caolín, 25% arcillas, 35% sílice y 15% de fundente. El feldespato es el principal fundente usado. Las cerámicas de barro derivan su plasticidad y alta resistencia al quemado debido al alto contenido de arcilla plástica, lo cual ayuda a incrementar los índices de fundición.

Los sanitarios están hechos a través de la fundición de una pulpa que contiene defloculantes, y la viscosidad y la reología de la formulación cerámica es crítica en la economía del proceso. Los índices altos de fundición, los cuales son una medida de las propiedades de perdida de agua de las arcillas usadas, son determinados por el tamaño de las partículas; las gruesas pierden aguan más rápidamente.

La fórmula y análisis químicos típicos usados en UK y USA para la producción de cuerpos sanitarios se muestran en la tabla.

Tabla V: Composición mineral y química típica de los cuerpos cerámicos (% en peso)

Mineral UK USAArcilla plástica, liviana 14.2 12.9Arcilla plástica, oscura 6.8 13.8Caolín 24.0 22.3Feldespato 31.0 33.7Cuarzo 24.0 17.3Total 100.0 100.0 Análisis Químicos   SiO2 65.6 65.6Al2O3 22.7 22.7Fe2O3 0.5 0.36TiO2 0.22 0.65CaO 0.58 0.72MgO 0.13 0.17K2O 3.39 2.12Na2O 1.6 2.41LOI 5.83 6.21

Fuente: Roskill,The Economics of Feldspar, 1996.

El feldespato es el principal constituyente de lozas cerámicas de alta densidad sin lustre que tienen gran resistencia, y son, generalmente, usados para pisos. Inicialmente, se utilizaban para exteriores debido a su apariencia, pero los fabricantes hicieron mejoras y estas lozas aparecen como piedra natural o pulida. Son usados frecuentemente en aeropuertos, hoteles, estaciones de ferrocarril, arcadas y otras áreas cubiertas de shopping.

El feldespato y sienita nefelina son usados en la producción de lozas para piso y paredes. La más baja fusibilidad y mejor acción fundente de la sienita nefelina permite la formulación de las lozas que maduran a más bajas temperaturas.

En lozas para paredes, el uso de la sienita nefelina en preferencia al feldespato potásico disminuye la absorción y la expansión de la humedad mientras que aumenta la resistencia mecánica y la pérdida. Las lozas para piso que incluyen sienita nefelina más que feldespato, muestran menos variación en la expansión térmica.

Porcelana

La porcelana es un término general usado para algunas cerámica blancas, como cerámicas para mesa, que pueden ser divididos en porcelana, porcelana de hueso, y porcelana vítrea. Las porcelanas contienen hasta 60% de caolín, 10% de arcilla plástica, 15% de sílice y 15% de fundente.

La composición típica de una porcelana es:

Caolín

30%

Arcillas plásticas10%

Sílice

20%

Feldespato30%

Otros

10%

La porcelana de hueso contiene 25% de caolín, 50% de ceniza de hueso y 25% de fundente. La translucidez y blancura del producto terminado son críticas, como en las porcelanas, y, además, se requiere una alta calidad de las materias primas usadas. Asimismo, contenidos bajos de hierro son especificados para materiales empleados en porcelana de hueso debido a que el hierro afectaría el color final del producto.

La porcelana vítrea puede contener entre 20 y 30% de caolín, con 20 a 30% de arcillas plásticas, 30 a 40% de sílice, 15 a 25% de fundente y hasta 3% de talco. La porcelana vítrea es una cerámica fuerte no porosa usada en sanitarios y hotelería. Como en las cerámicas rojas para sanitarios, los sanitarios vítreos requieren formulaciones con una viscosidad y reología cuidadosamente controlada.

Cerámica de alta densidad

Estas cerámicas contienen una alta proporción de arcillas plásticas, particularmente caolín, y una típica composición contiene 50% de caolín, 20% de arcillas plásticas, 20% de feldespato y 10% de sílice. Los productos cerámicos de alta densidad no queman blanco y son densos, no porosos, y susceptibles de sufrir shock térmico durante el quemado.

. Cerámica eléctricas

Las formulaciones para porcelana eléctrica contienen, típicamente, 20% de caolín, 30% de arcillas plásticas, 20% de sílice y 30% de fundentes. Cerámicas de cordierita eléctrica son hechas a partir de mezclas de arcillas, alúmina y talco. El criterio principal que determina la selección de minerales y su formulación exacta son la resistencia eléctrica o conductividad y las propiedades dieléctricas.

Los productos hechos con porcelana eléctrica incluyen partes de tubos electrónicos al vacío, selladores de cerámica-metal, aislantes de bujías, aislantes de alta frecuencia para líneas de transmisión. Las cerámicas de porcelana eléctrica no deben doblarse durante el quemado, y deben ser completamente vítreas para enfrentar las altas temperaturas de hasta 1.180ºC.

La sustitución de sienita nefelina para el feldespato potásico en la formulación de cuerpos para porcelanas eléctricas incrementa el rango de temperaturas de quemado permitidas, la resistencia, el encogimiento a bajas temperaturas de quemado, y reduce la absorción. El feldespato es agregado como fuente de alúmina para incrementar la resistencia mecánica del cuerpo, para dar elevada resistencia dieléctrica y térmica, y para incrementar la resistencia química y abrasiva y la refractoriedad del cuerpo. Se utiliza feldespato potásico de alta calidad debido a que su alto contenido de álcalis es esencial para asegurar que el producto final sea muy vítreo. Asimismo, si el contenido de sodio es muy elevado, tiene un efecto negativo en las propiedades eléctricas de la porcelana.

Tabla VI: Formulación típica de hornada para porcelana eléctrica vítrea a baja temperatura

% ( en peso)Sienita Nefelina 54Caolín 24Arcilla plástica 16Pedernal 6

Otras cerámicas

Durante los últimos treinta años se desarrolló un nuevo campo de cerámicas como resultado de la tecnología aplicada al desarrollo de partes de motores de turbinas cerámicos, herramientas de corte, y partes de desgaste. Estas aleaciones cerámicas duras contienen alúmina, circonio, silicio, y nitruros y carburos de boro, y exhiben una propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas y magnéticas superiores. El feldespato no se utiliza usualmente en estos tipos de cerámicas.

. Esmaltes

Los esmaltes son coberturas vidriosas que son fundidas en un substrato que produce un producto final duradero. Los esmaltes son empleados para cubrir metales, o cerámicas que son coberturas similares a las anteriores aplicadas a cuerpos cerámicos. En ambos casos, su aplicación los hace químicamente inertes y resistentes al calor, y provee una terminación decorativa.

Esmaltes para cerámicas

Los esmaltes para cerámica son frecuentemente clasificados en función del principal constituyente, con o sin contenido de plomo. Asimismo, se describen por su temperatura de quemado y madurez. La temperatura de madurez es alcanzada mientras el esmalte no sólo se funde sino que fluye suavemente sobre la superficie del artículo, y los defectos como burbujas o agujeros desaparecieron. Las cinco principales categorías de esmaltes cerámicos son: mayólica, cerámicas rojas, porcelana de hueso, sanitarios, y porcelana.

Tanto los esmaltes mayólicas o de cerámicas rojas pueden o no contener plomo, si bien los esmaltes de alta madurez son siempre libres de plomo.

Un esmalte de porcelana bruto contiene 40% de sílice, 35% feldespato, 15% caolín, 5% dolomita, y 5% talco.

Tabla VII: Típica formulación para esmaltes para sanitarios

Composición química (%)K2O o Na2O 6CaO 6ZnO 5MgO 4BaO 2Al2O3 5SiO2 70ZrO2 5 Minerales Feldespato sódico 30Pedernal 15-17Carbonato de calcio 12Carbonato de bario 10Opacador 10Pirofilita 8Arcilla 7-8Talco 1

Fuente: Roskill, The Economics of Feldspar, 1996

Los aislantes de porcelana vitrificados son cubiertos con esmaltes blancos sin plomo.

El uso de feldespato es de gran importancia en la formulación de esmaltes vítreos, en los cuales constituye entre el 25-50% de la mayoría de las hornadas.

El feldespato es el principal material usado para añadir alúmina a la hornada. También introduce sílice que es fácilmente fundible y agrega potasio a un precio menor que usando cualquier otro material.

La alúmina es particularmente deseable en esmaltes vítreos porque tiene una expansión relativamente alta que permite una buena adhesión al substrato del metal. Los feldespatos usados en esmaltes vítreos deben quemar blanco y pueden contener sólo una pequeña cantidad de óxidos de hierro.

Los feldespatos potásicos son, generalmente, usados en esmaltes vítreos porque los sódicos causan exfoliación en las formulaciones de esmaltes que son enteramente satisfactorias cuando incorporan feldespato potásico.

El feldespato usado en la producción de fritas de esmaltes vítreos es molido en malla 120-140. Baja la temperatura de fundición a 1250-1300ºC e incrementa la velocidad de la operación de fundición. El feldespato influencia en la viscosidad del esmalte y permite la producción de lustres duros y blandos.

Cargas

Comparado con la industria del vidrio y la cerámica, las cargas representan un pequeño pero importante mercado para materiales feldespáticos, principalmente sienita nefelina. La

demanda de feldespato y sienita nefelina en la industria de la pintura es de aproximadamente 300.000tpa, o el 5% del mercado total.

El uso de materiales feldespáticos como cargas y extendedores está en expansión. La demanda combinada de sienita nefelina y feldespato en las industrias de pintura, plásticos, y caucho en América del Norte se incrementó rápidamente en los últimos 25 años.

La principal área de aplicación de feldespato y sienita nefelina como carga es en pinturas, que da cuenta del 85-90% del consumo total. Los plásticos, cauchos, adhesivos y selladores son responsables del resto.

Tabla VIII: Propiedades típicas del feldespato grado carga

MINSPAR 3 4 7 10Forma de partículas Sub-angular Sub-angular Sub-angular Sub-angularHumedad (%) 0.1 0.1 0.1 0.1Indice de refracción 1.53 1.53 1.53 1.53Dureza (Moh’s) 6.6 6.6 6.6 6.6Area específica de superficie

0.8-0.9 1.0-1.2 1.5-1.6 3.9-4.0

Tamaño de partículas (m)

12 8 4.8 3.2

PH (10% sólidos) 8.7 9.3 9.3 9.3Peso específico 2.6 2.6 2.6 2.6Absorción de aceite (ASTM D-281-31)

22 25 28 30

Fuente: Roskill, The Economics of Feldspar, 1996

Una carga, ideal, debe ser blanda, libre de arena, inerte e insoluble, tiene un alto índice de refracción, bajo peso específico, tamaño y forma de partículas finas, y distribución del tamaño de partículas adecuado para el producto en el que se va a utilizar. La consistencia en la distribución del tamaño de partículas es especialmente importante dado que la carga debería constituir tanto como la mitad del peso del producto final.

Los materiales feldespáticos tienen ventajas comparados con otras cargas alternativas por sus propiedades. Poseen un buen brillo en seco, buena dispersión, es inerte, tiene estabilidad del pH, resistencia a los ácidos y baja absorción de aceite.

Un problema con el uso del feldespato en las aplicaciones como carga es el posible contenido de sílice, especialmente en productos finamente molidos. Los problemas conocidos por estar asociados con la inhalación de partículas finas de sílice incluyen silicosis, que resultó en la adopción de legislación que regula el monto de sílice finamente molido encontrado en los lugares de trabajo. Esta situación ha sido benéfica para el desarrollo del mercado de carga de sienita nefelina. Los mercados previamente dominados por la sílice se abrieron a la sienita nefelina que no contiene sílice.

El mercado de carga, incluyendo cargas para pintura, plástico y materiales asfálticos representa alrededor del 10% del total del mercado de feldespato, que es de 650-700.000 tpa. Este mercado es muy pequeño en comparación con otros minerales de carga. El mercado del caolín se estima en 11 Mtpa y el de talco de 4Mtpa. El consumo de arcilla común y carbonato de calcio molidos como carga es aún mayor, totalizando varios decenas de millones de toneladas por año.

. Pintura

Las pinturas y las coberturas consisten de polímeros, pigmentos, solventes y aditivos. Los polímeros usados son, generalmente, productos de bajo brillo de poliéster, acrílico, epoxy, poliuretano, vinilo, o álcide. Los pigmentos son usualmente blancos o coloreados por los óxidos, los pigmentos extendedores también son aptos como cargas. Los solventes son agentes volátiles, incluyendo el agua, usados para combinar otros materiales en una forma usualmente líquida adecuada para esta aplicación. Los diversos aditivos son empleados para acelerar el secado, prevenir el crecimiento de hongos, suspender pigmentos en el solvente y mojar la superficie donde la pintura se va a aplicar.

La selección de pigmentos y extendedores depende de ciertas propiedades físicas como la brillantez, el tamaño y forma de las partículas, la dispersión, absorción de aceite, viscosidad, y resistencia a los químicos, calor y humedad. Las propiedades principales requeridas para el pigmento mineral extendedor se resumen seguidamente.

Brillantez: para dar a la pintura brillo y color blanco

Absorción de aceite: Para controlar el agregado de carga

Distribución del tamaño de partículas: Para controlar la densidad del empaque, la resistencia a la abrasión y el poder de extenderse.

Viscosidad: Para controlar la tixotropía, estabilidad y resistencia a la sedimentación

La mayoría de las cargas minerales usadas en pintura son carbonato de calcio, caolín y talco. Otros minerales de carga comunes incluyen baritina, bentonita, y mica, que encuentra uso en pinturas especiales para uso externo y para aplicaciones con resistencia a la corrosión.

El feldespato y la sienita nefelina puede ser usados tanto en pinturas para interiores como para exteriores, y en formulaciones de pinturas al agua o basadas en aceite. Estas cargas son adecuadas para su uso en tinturas y barnices traslúcidos, como también en coberturas pigmentadas.

Las propiedades benéficas del feldespato y la sienita nefelina que son de interés para la industria de la pintura son:

Buena dispersión

Inercia química

PH estable

Provee de una buena integridad al film, resistencia a la abrasión, al ataque químico y a ponerse gredoso

Alta brillantez seca y baja resistencia a la tinta

Excelente retención de la tinta

Resistencia al congelamiento

Baja viscosidad a altas cargas de pigmentos y baja demanda de vehículos

El feldespato y la sienita nefelina finamente molida hacen efectivas las cargas en pinturas. Son químicamente inertes, no son fotoreactivos y tienen una buena brillantez en seco. Su inercia y, por tanto, su resistencia al ataque por lluvia de ácidos, los hacen más adecuados para su uso en pinturas de exteriores que, por ejemplo, el carbonato de calcio. Las arcillas como caolín, y sílice (generalmente bajo la forma de diatomita) compiten con los materiales feldespáticos como extendedores en las pinturas de exteriores. Las pinturas de interiores usan, dado que son menos demandantes por su condición, carbonato de calcio como extendedor.

Tanto el feldespato como la sienita nefelina están siendo crecientemente populares como extendedores para su uso en pintura. Proveen resistencia al resquebrajamiento, expansión térmica y shock térmico.

La pintura o cobertura perfecta protegerá el substrato del agua y el ataque químico, no se barniza, no se raja, ni resquebraja ni se pela y retendrá su color original dado que no se pone gredoso o congela. Muchas de estas propiedades están asociadas con los sólidos en la pintura; los pigmentos, cargas y extendedores. Después de una larga exposición, las pinturas pueden perder algo de su color y brillo, y su apariencia estética. Frecuentemente este es el resultado de ponerse gredosa o congelarse. Sin embargo, los productos con contenido de feldespato y sienita nefelina muestran una fuerte resistencia a estos efectos. Cuando la integridad del film se deteriora, la sienita nefelina y el feldespato producen una greda blanca que no se amarillenta con la exposición exterior.

En pintura, el color de la carga es particularmente importante. Los productos con sienita nefelina o el feldespato no poseen un color sutil gris, rosa, crema, o piel, usualmente asociados a las otras cargas minerales y extendedores.

El feldespato molido entre 20 y 30m está usándose crecientemente como una carga alternativa del carbonato de calcio. Las pruebas han indicado que el feldespato es más adecuado en pinturas usadas en ambientes ácidos, en particular, pinturas de exteriores, pinturas anticorrosivas, lechada y estuco. Algunas pinturas con contenido de carbonato como carga se decoloraron cuando entran en contacto con la lluvia ácida. Esto se debe a la reacción química entre el ácido y los carbonatos para formar yeso.

Las cargas minerales en pintura tienen un rango que va desde menos del 10% de pintura satinada hasta el 20% en el caso de pintura de interiores con terminación mate. Los tipos y cantidades de cargas usadas en pinturas dependen de ciertos factores, incluyendo la

disponibilidad de la carga, costos y la preferencia del consumidor. En UK y Norteamérica existe una preferencia por las pinturas satinadas y semi-satinadas, y generalmente están cargadas con arcillas. En algunos países continentales de Europa, los consumidores prefieren las pinturas mate y semi-mate, y las cargas más usadas son los carbonatos.

. Plásticos

Comparado con la industria de la pintura, la de plásticos representa un mercado mucho menor para las cargas feldespáticas, dando cuenta del 10% del mercado de cargas. Se estima que la demanda de feldespato y sienita nefelina en estos mercados es de 25-30000tpa.

Los minerales componen los plásticos como extendedores inertes de bajo costo y como refuerzo. Los costos de las materias primas, sin embargo, no son lo único determinante para la economía del plástico. En muchos casos, los minerales extendedores también proveen ciertas propiedades activas, y son preferidos a las cargas funcionales.

Las importantes propiedades de los minerales usados como cargas funcionales en la industria del plásticog se muestran en la tabla. El tamaño y distribución de las partículas, la forma y el área superficial son los principales factores que afectan el rendimiento de la carga. La dispersión y la absorción afecta la economía y facilita el proceso. La temperatura de deflexión es crítica en estirenos, polipropilenos, y poliolefinas, generalmente la estabilidad dimensional es importante en compuestos moldeantes fenólicos, y la resistencia al fuego es requerida en el mercado automotor y de construcción.

Tabla IX: Principales minerales industriales usados en plásticos

Mineral Industria consumidora FuncionesTrihidrato de alúmina ABS,TPES, LDPE, PVC, epoxy,

fenólicos, PUProveniente de la bauxita; extendedor, retardante de fuego, extinguidor de humo

Baritina PEU, PU Carga y pigmento blanco; incrementa el peso específico, resistencia química y a la fricción

Carbonato de calcio ABS, fluoroplásticos, poliolefinas, PP, PS, PVC, epoxy, fenólico, TPES,

Carga más ampliamente usada, fácilmente mojada y

PUFeldespato/sienita nefelina

Acrílico, celulosa, PP, PS, PVC, epoxy, PEU

Carga especial, se humedece y dispersa fácilmente, permite la translucidez y transparencia; resistente química y al clima.

Caolín Nylon, poliolefinas, PU, PVC, PUE, TPES

Se usa un amplio volumen, grado calcinada e hidratado; amplios uso en cables de PVC, SMC, BMC, y piso de vinilo, modificadores reológicos; reducción de costos, mejoras en la terminación

Mica ABS, fluoroplásticos, nylon, PC, TPES, PP, poliolefinas, termoestables

Escamas de refuerzo, mejora las propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas; bajo costo

Sílice ABS, poliolefinas, PS, PVC. TPES, PU, epoxy

Condensa sistemas líquidos, agente tixotrópico, agente aplanador.

Talco Nylon, poliolefinas, PVC, fenólico, PU, PS, PP

Amplio volumen usado, elevada rigidez, resistencia a la tracción, y resistencia al arrastre.

Wollastonita Nylon, PC, TPES, PS, poliolefinas, termoestables

Mejora la resistencia, menor absorción de humedad; mejora las propiedades eléctricas, refuerzo.

Fuente: Roskill, The Economics of Feldspar, 1996

Las amplias aplicaciones para los minerales en plásticos son en termoplásticos más que en plásticos termoestables. Tanto el PVC como el PP, dos de los principales plásticos, frecuentemente llevan altas cantidades de cargas.

El feldespato y la sienita nefelina pueden ser incluidas en cargas elevadas como el 33% en hojas de PVC flexibles o 23% de filmes soplados de PVC rígido. También son usados en cargas menores y, en menor cuantía en acrílicos, celulosa, polipropileno, poliestireno, epoxy y polietileno no saturado. Tienen ventajas de ser fácilmente mojados y dispersos en el compuesto y permiten transparencia o al menos traslucidez en el producto. Proveen resistencia al clima y al ataque térmico. Mantienen, sin embargo, cargas especiales más que cargas a granel o commodities y el volumen consumido es limitado.

Los productos de sienita nefelina, cuando son tratados con un adecuado agente de unión, exhiben buenas propiedades de refuerzo en muchas resinas plásticas. Estos productos tienen un índice de refracción cercano a muchos polímeros, especialmente PVC, y pueden ser usados

como carga en bajas cantidades donde el producto final es totalmente transparente. El uso de sienita nefelina como carga no afecta el color del producto plástico, y es posible una carga elevada sin cargas adicionales de pigmentos.

Los productos finales son diversos, artículos de poliéster para microondas y grandes alimentadores de animales, mosaicos vinílicos para alto tráfico, cava de PVC base para moldeo, poliacrilatos corrugado para techo, señales de poliéster y fachadas de construcción entre otros.

Goma, selladores y adhesivos

El feldespato y la sienita nefelina encontraron un uso limitado en los años recientes como carga para su uso en compuestos de goma y productos similares.

Los selladores proveen una unión elástica soportante de carga lo cual puede actuar también como barrera para el polvo, la suciedad, la humedad y los químicos. Los selladores también actúan como cargas de espacios, y pueden reducir ruido y vibraciones, y aislar. Los adhesivos, por otra parte, unen superficies.

Si bien una gran variedad de cargas minerales es empleada en la industria de adhesivos y selladores, los carbonatos son predominantemente utilizados. Otros minerales usados son el talco, el caolín y la mica.

Grados especiales de feldespato y sienita nefelina se emplean como cargas en un amplio rango de productos como aquellos utilizados en la industria automotriz. Los productos incluyen goma siliconada, relleno de neoprene, y adhesivos PVA. El feldespato y la sienita nefelina son también usados en productos de goma de estireno butadieno (SBR) para la industria de la construcción. En el procesamiento de la goma la sienita nefelina y el feldespato molido tienen similares propiedades al sílice, son más baratos y, generalmente, más blancos.

El índice de refracción del feldespato, de 1.53, permite la producción de adhesivos que sean claros o traslúcidos. Esto es particularmente importante en adhesivos para madera, y selladores para vidrio.

Los minerales feldespáticos representan una muy pequeña y especializada parte del mercado total de cargas minerales usadas en este sector, los índices de crecimiento son probablemente más elevados que los pronósticos para toda la industria. La demanda de la industria automotriz de productos de goma siliconada y de neoprene se espera aumenten fuertemente en el futuro, si bien parte de una base pequeña.

electrodos de soldadura

El feldespato y la sienita nefelina son usados por sus propiedades fundentes en la cobertura de electrodos de soldaduras. Si bien la acción fundente que los materiales feldespáticos proveen es importante sólo crea una pequeña demanda de estos materiales.

El feldespato y la sienita nefelina combinadas son usados en moldes de escoria en fundentes y pueden formar entre 5 y 10% del total de la mezcla en seco. En la soldadura de arco, el calor intenso del arco eléctrico une la base del metal y el electrodo. Los fundentes son usados en tres tipos de soldadura de arco: arco de metal manual, gas de metal inerte y arco sumergido. También se usan en soldaduras de electro-escoria, donde la resistencia eléctrica de la escoria prevé el calor para mantener la fundición de la escoria y para fundir la soldadura y el metal de base. Las soldaduras de electro-escoria no es un proceso de arco, generalmente usado en la soldadura de secciones gruesas de metal.

El feldespato es más comúnmente utilizado en la soldadura de arco manual de metal, y es incorporado en la mezcla en seco para electrodos cubiertos. El proceso es el más popular para las soldaduras de aleaciones ferrosas en el trabajo del acero, construcción de naves, industria de manufacturas en general. El feldespato actúa como un estabilizador del arco y ayuda en la protección de la pileta de soldadura. Cuando se usa con una baja cantidad de electrodos de hidrógeno, disminuye la influencia de la humedad. El incremento del contenido de potasio del feldespato mejora la estabilidad del arco. Cuando se usa una corriente alterna, los iones de potasio en la columna del arco permiten la re-ignición del arco cuando la corriente se interrumpe.

Recíprocamente, cuando los silicatos de sodio son usados con una corriente directa permiten una elevada estabilidad del arco, y puede utilizarse equipamientos más baratos dado el bajo

voltaje que puede usarse en un circuito abierto. En general, los soportes de silicatos de potasio son más populares dado que producen un arco más suave.

Un fundente para soldaduras ideal debería tener un tamaño de partículas consistente que, usualmente, no exceda los 250m para evitar características imprevisibles de la soldadura. El tamaño de partículas estándar es de 70m. El fundente debería también ser relativamente inerte con el ligante de silicato alcalino.

El consumo futuro de feldespato en electrodos para soldadura está relacionado con la industria del acero. Las soldaduras son usadas principalmente en la fabricación de naves, de vehículos, trabajo de acero estructural, construcción e ingeniería civil, y en la manufactura de ollas, cilindros, y otros vasos.

Abrasivos

Los abrasivos son sustancias usadas para triturar, pulir, raspar, blanquear, limpiar y remover materiales sólidos a través de una acción de fricción o de impacto. El feldespato es usado en abrasivos y jabones blanqueadores por su fractura granular y su dureza intermedia. El feldespato tiene hendiduras en dos direcciones, lo cual causa que forme partículas puntiagudas, arenosos y los suficientemente duras para raspar y para aflojar las acumulaciones de la superficie, pero suficientemente blanda para evitar dañar el artículo que está siendo limpiado.

La anortita es preferida por su uso en polvos blanqueadores. Ellos reemplazan a la arena silícea para esta aplicación porque son menos duras y, además, es menos probable el resquebrajamiento del vidrio o de la superficie esmaltada.

El tamaño del grano de los abrasivos va en un rango entre 100m o más grueso para polvos blanqueadores pesados a menos de 2m para su uso en compuestos para pulido. El material debe ser dimensionado con exactitud para prevenir el resquebrajamiento por granos mayor o la falta de acción abrasiva por granos menor.

Las cantidades de feldespato usadas en abrasivos son pequeñas.

Producción de alúmina

En CIS, la alúmina para la reducción a metal aluminio primario se produce en una amplia escala por la extracción a partir de la sienita nefelina más que la bauxita, la cual es la principal fuente en el resto del mundo. La razón por este uso poco convencional de la sienita nefelina y la producción de alúmina a partir de esta fuente fue un imperativo estratégico en la ex - URSS para evitar la dependencia de las importaciones de bauxita, o alúmina.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Feldespato “grado vidrio”

En el feldespato “grado vidrio” no se requieren altos niveles de molienda, generalmente malla 20-40.

Tabla X: Calidades y especificaciones para el feldespato “grado vidrio”

Vidrio F-20 % Vidrio C-20 % Vidrio G-40 % Vidrio (c/aplita) %SiO2 68.20 68.90 67.70 63.10Al2O3 22.00 18.75 18.50 22.00Fe2O3 0.10 0.07 0.10 max 0.10CaO 5.60 1.85 0.90 5.60MgO Indicios Indicios Indicios IndiciosK2O 3.00 3.85 4.10 3.00Na2O 6.00 7.15 7.00 6.00LOI 0.20 0.13 0.25 0.20 Análisis de tamices acu. Sobre:

16 mallas 0.1 0.40 0.00

20 mallas 8.2 8.00 1.5030 mallas 12.0 15.0040 mallas 49.00 1.75 50.0050 mallas 85.5 81.00 97.00100 mallas 98.8 96.10 61.00 100.00200 mallas 97.50

Fuente: k -T Feldspar Corp., USA, 1995

. Feldespato “grado cerámico”

El feldespato que se utiliza como fluidificante en la producción de cerámicos requiere un nivel de molienda inferior a malla 200, libre de calcita y un porcentaje de retención sobre tamiz no mayor del 1,5% al 2%.

En la fabricación de vajilla, el contenido máximo de óxido de hierro es del 0.1%. Las especificaciones químicas son menos rígidas en el caso de esmaltes, pisos, etc.

Tabla XI: Calidades y especificaciones para el feldespato “grado cerámico”

Cerámica NC-4 % Cerámica C-6

%

Cerámica G-200 %

Cerámica K-200 %

SiO2 68.15 68.70 67.00 67.10Al2O3 10.00 19.50 18.30 18.30Fe2O3 0.067 0.07 0.08 0.07CaO 1.60 0.90 1.02 0.36MgO Indicios Indicios Indicios IndiciosK2O 4.00 4.10 10.50 10.10Na2O 7.00 7.20 2.85 3.80LOI 0.10 0.25 0.20 0.26

Fuente: K-T Feldspar Corp., USA

Feldespato “grado carga”

Tabla XII: Especificaciones para el feldespato "grado carga"

Minspar 3 Minspar 4 Minspar 25 Minspar 7Coeficiente de brillo 89.6 91.4 91.5 92.2Densidad aparente (libra/pie3) Suelta 44 40 40 38Compacta 70 60 60 55Contenido de humedad 0.1 0.1 0.1 0.1PLI 8.7 9.3 9.3 9.3Absorción de aceite (ASTM) 16-17 18-19 19-20 21-23Distribución granulométrica (% más fino que):

74 micras 99.6 100 100 10044 micras 96 99.95 100 10030 micras 87 94 99 10020 micras 72 88 96 10010 micras 41 60 70 905 micras 19 30 35 55Partícula media en micras 12 8 7 4.8Superficie específica 0.8-0.9 1.0-1.2 1.2-1.4 1.5-1.6

Fuente: K-T Feldspar Corp. USA, 1995.

Magnetita

La magnetita, uno de los minerales con mayor contenido de hierro

¿Sabe qué es la magnetita? ¿Conoce las diferentes características de la magnetita?

Tema: La magnetita, uno de los minerales con mayor contenido de hierro

Fecha:29-Dic-2011 Fuente:QuimiNet Sectores relacionados:Metal Mecánica, Minería

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Magnetita

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¿Qué es la magnetita?

La magnetita es uno de los minerales de hierro, el cual se encuentra formado por óxido ferroso-diférrico. Este mineral posee u magnetismo alto que da nombre al fenómeno ferromagnetismo. El fenómeno ferromagnetismo es un acontecimiento físico que produce el ordenamiento magnético. Por esta razón la magnetita se clasifica como un imán sumamente poderoso.

La magnetita se puede encontrar en masa granulada, en grano suelo o en arena de color oscuro. En ciertas ocasiones se presenta en forma de cristales octaédricos.

Usos y aplicaciones de la magnetita

Este mineral posee múltiples aplicaciones y usos entre los que destacan:

Mineral

La magnetita se emplea como mineral, junto con la hemetita es uno de las menas con mayor contenido de hierro (72%).

Seres vivos

Esta roca se emplea por diferentes especies animales que les sirve como orientación en los campos magnéticos de la tierra. Tal es el caso de las palomas, quienes en su pico poseen diminutos granos de magnetita, la cual les funciona como brújula.

Calderas industriales

Es empleado como un compuesto sumamente estable a altas temperaturas, en temperaturas bajas esta puede llegar a formar óxido férrico. La magnetita se emplea como protector en tubos de caldera o para tratamientos químicos en las calderas industriales.

Material de construcción

La magnetita es especial para aplicaciones con el hormigón por su alta densidad, esto ayuda a proteger contra la radiación.

Proveedores de magnetita

A continuación le presentamos a MINARMOL DE COLOMBIA SAS, proveedor de magnetita:

MINARMOL DE COLOMBIA SAS nace recientemente ante la creciente necesidad que tienen las plantas de lavado de carbón de utilizar magnetita pulverizada de alta calidad que les permita mejorar las características de su producto. La empresa cuenta con un molino trapecio de superpresión ideal en el proceso de molienda de productos minerales, con una capacidad mensual de 1.500 toneladas. Además, tiene un convenio de suministro indefinido y exclusivo del mineral en rajón que garantiza el sostenimiento del proyecto.

MINARMOL DE COLOMBIA SAS, atiende a América y al mundo desde su planta ubicada en el municipio de Gachancipá, Kilometro 32 Autopista Norte de Bogotá, Cundinamarca-Colombia, cerca a algunos de los principales yacimientos de carbón del país y a los principales puertos de salida.

Entre la gama de sus productos ofrece:

Magnetita Magnetita polvo impalpable, 97% malla 325. Intensidad magnética de 85 a 90 u Magnetita pulverizada