Jaciments, sinterització i conformació de materials: minerals i processos
Enviado por Chuletator online y clasificado en Geología
Escrito el en
catalán con un tamaño de 6,18 KB
Jaciment primari: segregació magmàtica
Fase magmàtica (>1000 °C):
- Sulfurats Fe i Ni: pirrotita.
- Òxids: cromita (FeCr2O4), magnetita (Fe3O4), ilmenita (FeTiO3).
- Metalls d'interès: Ni, Pt, Pd, Cr, Ti, Fe.
- Minerals d'interès per a ceràmiques: ilmenita, cromita.
Fase pegmatítica (1000–700 °C):
- uranita (UO2), thorianita (ThO2).
- Metalls d'interès: Nb, Ta, U, Th, Zr, Be, Li, terres rares.
- Minerals d'interès per a ceràmiques: quars (SiO2), feldspats (KAlSi3O8).
Fase neumatolítica (700–400 °C):
- cassiterita (SnO2), wolframita ((Fe,Mn)WO4), pirita (FeS2).
- Metalls d'interès: Sn, W, Mo, Au.
Fase hidrotermal (400–100 °C):
- pirita, calcopirita (CuFeS2), galena (PbS), esfalerita (ZnS).
- Metalls d'interès: Au, Cu, Zn, Pb, Ag, Co, Ni.
- Minerals i materials associats: quars, barita (BaSO4), fluorita (CaF2).
Nomenclatura de menes i òxids
Òxids: magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3), goethita (FeOOH), bauxita (AlOOH).
Sinterització: alt forn
L'alt forn presenta les zones següents (ordre descendent):
- a) Zona d'alimentació (tragant).
- b) Cuba - zona de recuperació de calor - zona de reducció indirecta.
- Reaccions representatives:
3 Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 3 FeO + CO2
- c) Ventre: unió de la cuba i la zona d'etalatges.
- d) Etalatges (reducció de volum ≈ 20%) - zona de reducció directa.
FeO + CO → Fe + CO2
Gasificació del còc: C + CO2 → 2 CO
- Zona de fusió de l'escòria i zona de fusió i carburització de l'«arrabio».
Fe(s) + 4,5% C → Fe(4,5% C) (l)
Tractaments de cocció (piroconsolidació)
Etapes principals:
- Assecat i eliminació d'aglomerants (100–200 °C).
- Oxidació de la matèria orgànica i deshidroxilació (400–500 °C).
Al2(OH)4Si2O5 (caolinita) → Al2O3·2SiO2 (metacaolinita) + 2 H2O
- Transformació del quars (573 °C): quars α → quars β (ΔV ≈ 2%).
- Descomposició de carbonats (800–900 °C):
CaCO3 → CaO + CO2
- Formació de mullita (≈1000 °C) i altres silicats cristal·lins:
3 [Al2O3·2SiO2] (metacaolinita) → 3 Al2O3·2SiO2 (mullita, porosa) + 3 SiO2
- Inici de la vitrificació (≈1100 °C):
KAlSi3O8 (feldspat) → vidre líquid (K2O/Al2O3/SiO2).
- Densificació (>1100 °C).
Cicle de la calç
- Calç aèria (necessita aire per endurir-se):
CaCO3 (900 °C) → CaO(s) + CO2(g).
CaO(s) + H2O → Ca(OH)2 (calç apagada). Procés exotèrmic.
- Calç hidràulica: calcaries + puzolana (900 °C) → phases com C2S (belita) o C3S (alita) i altres compostos.
Producció de ciments
Producció: caolinita + CaCO3 + Fe2O3 (1400–1500 °C) → clinker (mòlta) + guix → ciment.
Composició i hidratació del ciment Portland
- 3 C3S + 6 H2O → C3S2·3H2O (gel) + 3 Ca(OH)2 (enduriment ràpid ~ 2 dies).
- 2 C2S + 4 H2O → C3S2·3H2O (gel) + Ca(OH)2 (enduriment lent > 2 setmanes).
- C3A + n H2O → C3A·n H2O (gel) (reacció molt ràpida, hores).
- C3S2: disilicat tricàlcic tri-hidratat (amorf).
- L'enllaç entre partícules de ciment endurit és per ponts d'hidrogen i gels hidratats.
Conformació de termoplàstics
Principals processos de conformació de termoplàstics (procés i formes obtingudes):
- Calandrat (procés continu): el material s'introdueix a temperatura entre Tg i el punt de fusió. Obtenció de làmines, films amb gruixos des de micròmetres.
- Extrusió (procés continu): injecció/extrusió del polímer fos a través de la matriu. Forms: seccions estructurals de morfologia diversa.
- Termoconformat (procés discret): es força el polímer a ocupar el motlle a pressió. Formes: regulars i irregulars.
- Emmotllament per injecció (procés discret): injecció del polímer fos; solidifica abans d'obrir el motlle. Formes: circulars, prismàtiques, entre d'altres.
- Bufat: col·locació d'una preforma dins la matriu i injecció d'aire com a fluid primari, forçant que el plàstic s'adapti a la paret de la matriu.
- Trefilatge (procés continu): consisteix a allargar la fibra en la direcció de l'eix; les cadenes moleculars s'orienten, incrementant resistència, rigidesa i tenacitat.
Conformació de termoestables
Polimerització parcial → material base → polimerització final.
- Emmotllament per compressió: col·locació de la pols en la cavitat del motlle; aplicació de pressió i temperatura.
- Emmotllament per transferència: la resina s'alimenta des d'una cambra exterior al motlle i s'introdueix dins la cavitat.
Obtenció i processament de materials
Capítol 11: peces petites amb formes complexes (procés i tècniques descrites prèviament).
Conformat d'elastòmers i vulcanització
- Conformat: processos similars als termoplàstics (calandrat, extrusió, emmotllament, etc.), ja que a alta temperatura tenen un comportament viscós.
- Vulcanització: entrecreuament de cadenes que augmenta rigidesa i resistència. S'afegeix ≈ 3% de sofre a 100–200 °C en presència d'acceleradors (≈ 1%).
- Antioxidants: destrueixen radicals lliures tipus peròxid que afecten les cadenes (fragilitzen). Exemple: di-ter-butil-para-cresol.