Evaluación del efecto térmico en arcillas por difracción de rayos X: análisis cuantitativo de fases por el método de Rietveld

Abstract

Las propiedades físicas de los minerales arcillosos se ven influenciadas directamente por sus factores estructurales, por ello es importante entender los efectos del tratamiento térmico en la estructura del material durante el proceso cerámico. Para el presente trabajo se han analizado muestras traídas de las canteras de cerro de Pasco con el propósito de evaluar sus características y los diversos cambios que puedan sufrir las estructuras como consecuencia de los cambios de temperatura durante el proceso de cocción, particularmente en la región interlaminar. Las muestras fueron sometidas a tratamiento térmico en el rango de temperaturas entre 150oC y 800oC, con intervalos de 50oC. Para evaluar los cambios estructurales en las muestras producidos por la temperatura se hicieron medidas de Difracción de rayos X antes de cada tratamiento térmico y posterior a este. Gracias al análisis cualitativo hecho a las medidas experimentales tomada a cada muestra se logró identificar su composición mineralógica, encontrándose las siguientes fases: montmorillonita-Ca, caolinita, illita y cuarzo. El análisis cuantitativo mediante la aplicación del método de Rietveld permitió detectar cambios estructurales en las muestras, particularmente en el caso de la arcilla expansiva montmorillonita-Ca, la cual presentó un cambio en su distancia interlaminar d001, de 14,66893 Å (temperatura ambiente) a 10,00158 Å (250°C), debido a la eliminación del agua contenida principalmente en la región interlaminar. Pudo observarse también la disminución del porcentaje en peso de la caolinita hasta el colapso de su estructura entre 450°C y 500°C. Mayor estabilidad térmica presentó la illita, con ligeras variaciones porcentuales durante el tratamiento térmico, sin comprometer su estructura. La fase de cuarzo no presentó cambios estructurales durante el tratamiento térmico, pero sí ligeros aumentos porcentuales con el aumento de la temperatura, lo que podría deberse a una mayor cristalización de esta fase con el calentamiento.