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:

  1. Assecat i eliminació d'aglomerants (100–200 °C).
  2. Oxidació de la matèria orgànica i deshidroxilació (400–500 °C).

    Al2(OH)4Si2O5 (caolinita) → Al2O3·2SiO2 (metacaolinita) + 2 H2O

  3. Transformació del quars (573 °C): quars α → quars β (ΔV ≈ 2%).
  4. Descomposició de carbonats (800–900 °C):

    CaCO3 → CaO + CO2

  5. Formació de mullita (≈1000 °C) i altres silicats cristal·lins:

    3 [Al2O3·2SiO2] (metacaolinita) → 3 Al2O3·2SiO2 (mullita, porosa) + 3 SiO2

  6. Inici de la vitrificació (≈1100 °C):

    KAlSi3O8 (feldspat) → vidre líquid (K2O/Al2O3/SiO2).

  7. 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.

Entradas relacionadas: