capacidad de retención-de agua de las bentonitas su

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60 LatinAmerican Journai of Metallurgy and Materials, Vol. 7, Nos. 1 & 2 (1987) Capacidad de Retención-de Agua de las Bentonitas y su Resistencia a la Degradación Térmica Dionisio Síguín del Dedo", Luis Froufe Carlos", Juan B. Navarrete Arévalo** • Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM), Avda. Gregario del Amo 8, 28040 Madrid, España u Facultad de Ingeniería. Universidad de la Concepción. Casilla 53 e, Concepción, Chile El trabajo relaciona los resultados de los ensayos realizados sobre el aglutinante (hinchabilidad.límite líquido. volumen de sedimenta- ción) con el poder aglutinante en la mezcla de arcna-bentonita-agua (Resistencia a la comprensión en verde) y su degradación térmica. Water Holding Capacity of the Bentonites and their Resistance to the Therrnic Degradation In this study a relationship among the results obtained in clay by different tests (swelling index, liquid limit, sedirnentation), with the bonding capacity in the sand-clay-water mixture (green compression strength) and its thermic degradation is established. 1. INTRODUCCION Las características de las arenas de moldeo, y muchos de los defectos superficiales de las piezas mol- deadas. dependen en gran medida del aglutinante utili- zado. El poder aglutinante de las bentonitas está rela- cionado con su capacidad de retención de agua, que se valora mediante los ensayos de Hinchabilidad y Límite líquido y se complementa con el de Volumen de sedimen- tación. Una medida más directa se obtiene con el ensayo de Resistencia a la compresión en verde. Sin embargo, la bentonita pierde estas propiedades debido a la destrucción de su estructura cristalina por efecto del choque térmico que se produce durante el pro- ceso de colada. Si la bentonita presenta una buena esta- bilidad térmica, debido a su composición mineralógica y buena cristalización, menor será la cantidad que debe agregarse a la arena de circuito en su regeneración de características y, por lo tanto, menores serán los costos de fabricación debidos a la arena de moldeo. Recordemos que el térmico comercial "bentonita" designa una arcilla cuyo constituyente mineralógico principal es la montmorillonita con una riqueza que no debe ser inferior al 80%. 2. OBJETO DEL TRABAJO El objeto de este trabajo es proporcionar al fundidor una valoración de las bentonitas que usa o se le ofrecen en el mercado. mediante ensayos de fácil realización. Para ello hemos realizado estudios para establecer rela- ciones entre estos ensayos, la información que facilita el análisis térmico-diferencial (equipo no disponible en los talleres de fundición) y el análisis químico. 3. PARTE EXPERIMENTAL Este propósito se ha llevado a cabo mediante el estu- dio de 19bentonitas recogidas en las fundiciones españo- las de las siguientes procedencias: 10 españolas, 3 ma- rroquíes, 2 italianas. 2 griegas. 1 británica y una nor- teamericana. Estas bentonitas se estudian tanto en estado de recepción como después de haberlas sometido a trata- mientos térmicos previos de 50 y 600°C respectivamente, durante 2 horas. Además, el estudio se complementó con los análisis térmico-diferenciales (ATD) y químico de las 19 bentonitas. Las características tecnológicas que hemos mane- jado son: a) El límite líquido [1. 2]. cuyo ensayo indica la capacidad de la bentonita para retener la mayor canti- dad posible de agua en estado plástico. b) La Hinchabilidad [1. 2]. cuyo ensayo evalúa la cantidad de agua que la bentonita puede absorber entre sus partículas y, de forma indirecta. la de "agua rí- gida". Cuanto más altos son los valores que resultan de estos dos ensayos, mejor es el comportamiento del molde frente a los defectos superficiales del tipo dartas, colas de rata y similares [3-11]. ' e) El ensayo de sedimentación [1], que está rela- cionado de alguna manera con el de hinchabilidad, pero que está afectado por la sensibilidad de la bentonita a los materiales contaminantes electrolíticos. d) Por último, se determinan los ensayos de Resis- tencia a la compresión en verde. valor muy manejado por el fundidor [12-18], pero que puede ser engañoso por cuanto que los más altos valores los dan las bentonitas cálcicas que no son las mejores para evitar los defectos superficiales (dartas, colas de rata). Ciertamente. otra característica importante para el fundidor, desde el punto de vista económico, es la Dura- bilidad de la bentonita [11. 14, 20-22], sobre la que el aná- lisis térmico-diferencial suministra información impor- tante por cuanto facilita la temperatura a la cual se des- prenden los hidroxilos de la estructura cristalina, origen de su destrucción como aglutinante. Esta característica de la bentonita puede detectarse también por la caída de valores del Límite líquido. Hinchabilidad -.Sedimenta-

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Page 1: Capacidad de Retención-de Agua de las Bentonitas su

60 LatinAmerican Journai of Metallurgy and Materials, Vol. 7, Nos. 1 & 2 (1987)

Capacidad de Retención-de Agua de las Bentonitas y su Resistencia a la Degradación Térmica

Dionisio Síguín del Dedo", Luis Froufe Carlos", Juan B. Navarrete Arévalo**

• Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM), Avda. Gregario del Amo 8, 28040 Madrid, Españau Facultad de Ingeniería. Universidad de la Concepción. Casilla 53 e, Concepción, Chile

El trabajo relaciona los resultados de los ensayos realizados sobre el aglutinante (hinchabilidad.límite líquido. volumen de sedimenta-ción) con el poder aglutinante en la mezcla de arcna-bentonita-agua (Resistencia a la comprensión en verde) y su degradacióntérmica.

Water Holding Capacity of the Bentonites and their Resistance to the Therrnic Degradation

In this study a relationship among the results obtained in clay by different tests (swelling index, liquid limit, sedirnentation), with thebonding capacity in the sand-clay-water mixture (green compression strength) and its thermic degradation is established.

1. INTRODUCCION

Las características de las arenas de moldeo, ymuchos de los defectos superficiales de las piezas mol-deadas. dependen en gran medida del aglutinante utili-zado. El poder aglutinante de las bentonitas está rela-cionado con su capacidad de retención de agua, que sevalora mediante los ensayos de Hinchabilidad y Límitelíquido y se complementa con el de Volumen de sedimen-tación. Una medida más directa se obtiene con el ensayode Resistencia a la compresión en verde.

Sin embargo, la bentonita pierde estas propiedadesdebido a la destrucción de su estructura cristalina porefecto del choque térmico que se produce durante el pro-ceso de colada. Si la bentonita presenta una buena esta-bilidad térmica, debido a su composición mineralógica ybuena cristalización, menor será la cantidad que debeagregarse a la arena de circuito en su regeneración decaracterísticas y, por lo tanto, menores serán los costosde fabricación debidos a la arena de moldeo.

Recordemos que el térmico comercial "bentonita"designa una arcilla cuyo constituyente mineralógicoprincipal es la montmorillonita con una riqueza que nodebe ser inferior al 80%.

2. OBJETO DEL TRABAJO

El objeto de este trabajo es proporcionar al fundidoruna valoración de las bentonitas que usa o se le ofrecenen el mercado. mediante ensayos de fácil realización.Para ello hemos realizado estudios para establecer rela-ciones entre estos ensayos, la información que facilita elanálisis térmico-diferencial (equipo no disponible en lostalleres de fundición) y el análisis químico.

3. PARTE EXPERIMENTAL

Este propósito se ha llevado a cabo mediante el estu-dio de 19bentonitas recogidas en las fundiciones españo-las de las siguientes procedencias: 10 españolas, 3 ma-

rroquíes, 2 italianas. 2 griegas. 1 británica y una nor-teamericana.

Estas bentonitas se estudian tanto en estado derecepción como después de haberlas sometido a trata-mientos térmicos previos de 50 y 600°C respectivamente,durante 2 horas. Además, el estudio se complementó conlos análisis térmico-diferenciales (ATD) y químico de las19 bentonitas.

Las características tecnológicas que hemos mane-jado son:

a) El límite líquido [1. 2]. cuyo ensayo indica lacapacidad de la bentonita para retener la mayor canti-dad posible de agua en estado plástico.

b) La Hinchabilidad [1. 2]. cuyo ensayo evalúa lacantidad de agua que la bentonita puede absorber entresus partículas y, de forma indirecta. la de "agua rí-gida".

Cuanto más altos son los valores que resultan deestos dos ensayos, mejor es el comportamiento del moldefrente a los defectos superficiales del tipo dartas, colas derata y similares [3-11]. '

e) El ensayo de sedimentación [1], que está rela-cionado de alguna manera con el de hinchabilidad, peroque está afectado por la sensibilidad de la bentonita a losmateriales contaminantes electrolíticos.

d) Por último, se determinan los ensayos de Resis-tencia a la compresión en verde. valor muy manejado porel fundidor [12-18], pero que puede ser engañoso porcuanto que los más altos valores los dan las bentonitascálcicas que no son las mejores para evitar los defectossuperficiales (dartas, colas de rata).

Ciertamente. otra característica importante para elfundidor, desde el punto de vista económico, es la Dura-bilidad de la bentonita [11.14,20-22], sobre la que el aná-lisis térmico-diferencial suministra información impor-tante por cuanto facilita la temperatura a la cual se des-prenden los hidroxilos de la estructura cristalina, origende su destrucción como aglutinante. Esta característicade la bentonita puede detectarse también por la caída devalores del Límite líquido. Hinchabilidad -.Sedimenta-

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61Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 7, Nos. 1 & 2 (1987)

-'n y Resistencia a la compresión en verde, cuando lasestras ensayadas se han sometido a calentamiento s

íos.

Pero aunque hay un agrupamiento general en valo-res altos y bajos, se presentan irregularidades, pues haybentonitas con alto Límite líquido y baja Hinchabilidad ySedimentación (bentonitas T y S) y a la inversa (bentoni-tas U, A y J).

Por lo tanto, los valores de estas características tec-nológicas determinados con bentonitas en estado derecepción sólo nos permite hacer una agrupación valora-tiva global de las bentonitas con un elevado grado deincertidumbre.

3.1. Límite líquido, Hinchabilidady Volumen de sedimentación

Los resultados de los ensayos de Límite líquido,chabílidad y Volumen de sedimentación se recopilan

la Tabla 1, en la que las bentonitas se han ordenadola valoración relativa global de estos ensayos.

b) Con bentonitas tratadas térmicamentea) Con bentonitas en estado de recepción

Cuando las bentonitas se someten a calentamientosde 500 0(; durante 2 horas, las propiedades tecnológicasse degradan.

Ahora, sólo un grupo de 8 bentonitas mantienenvalores significativos:

Un grupo de 12 bentonitas presentan valores altos:de Límite líquido> 350%de Hinchabilidad > 18 cm3/2 gde Sedimentación> 36 cm3/g

de Límite líquido > 100%de Hinchabilidad > 5 cm3/2 gde Sedimentación> 5 cm3/g

de manera que el agrupamiento general de la Tabla 1presenta ahora menos irregularidades. Hay que desta-car el comportamiento de la bentonita I que acapara elmáximo valor de los tres ensayos considerados, en tantoque las bentonitas R y U presentan alguna excepción. Encuanto a la Durabilidad de las bentonitas se refiere. lacaída al valor cero de la característica Hinchabilidad, esmuy significativa.

Si las bentonitas se han calentado a 600 DC.desapa-recen en todos los casos sus características de Hinchabi-

ores que suelen satisfacer las bentonitas sódicas), silos valores máximos corresponden a bentonitas

- erentes para cada ensayo:

en Límite líquido: Bentonita Ren Hinchabilidad: Bentonita Ben Sedimentación: Bentonita e

633%35 cm3/2 g78 cm3/g

que, no obstante las significaciones análogas. demues-tran las peculiaridades de cada ensayo.

Otro grupo de 7 bentonitas presentan valores bajosque pueden corresponder a bentonitas cálcicas) o in-_rmp.ilill..

CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES METALURGICAS CiuDAD UNIVERSITARIA-MADRID-3A 4 UNE 1011

TABLA 1.- RESULTADO DE LOS ENSAYOS DE LIMITE LIQUIDO, HINCHABILIDAD YSEDIMENTACION CON BENTONITAS EN ESTADO DE RECEPCION Y SOMETIDASA TEMPERATURAS DE 500 Y 600°C DURANTE 2 HORAS.

BENTONITAS I e N F R O U A 8 W X J T S G V P E Q

LIM. LIQUIDO o. 500 530 475 425 633 385 325 308 450 355 360 320 355 35E 308 230 190 207 233wu

H INCHABILlDAD ·w 25 32 33 28 33 16 21 18 35 18 18 19 12 12 " 12 10 10 9Il::~

SEDI MENTACION (/J 47 78 46 50 45 36 38 41 62 43 41 49 25 16 26 19 24 15 8w

LlM. LIQUIDO 300 142 145 150 120 135 95 132 75 80 73 62 - - 60 55 57 60 -uo

20 11 13 11 14 8 7 12 O O O O O O O O O O OHINCHABILlDAD oo

SEDIMENTACIOI\ILO 12 8 6 6 o 5 o 5 o o o o o O o o o O O

LlM. LIQUIDO 68 64 52 58 50 62 65 - - - - - - - - - - - -uo

HI NCHABILlDAD o O o o O O O O O O O O O O o O o o o oo<D

SEDIMENTACION o o o O o o o o o o o o o o o o o o oVALORACION GLOBAL I. VALO RES ALTOS II. VALORES ALTERNaS m.VALORES BAJOS

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62 LatinAmerican Journai of Metallurgy ami Materials. Vol. 7. Nos. 1 &: 2 n!HJ7)

lidad y Sedimentación y sólo 7 bentonitas dan valoresmedibles de Límite líquido. Evidentemente esta tempe-

.ratura de ensayo es demasiado elevada en cuanto alefecto que produce en estas características.

e) Clasificación'

Del análisis de los datos de los ensayos de estascaracterísticas, las bentonitas resultan clasificadas entres grupos:

L Altas características inicialesAlta durabilidad

n. Altas características inicialesBaja durabilidad

III. Bajas características inicialesBaja durabilidad

Estos agrupamientos contienen, como ya hemosindicado, algunas irregularidades que pretenderemos

,aclarar con los análisis térmico-diferenciales y químico.

3.2. Análisis térmico-diferencial (ATD)

Los análisis térmico-diferenciales de las 19 bentoni-tas se realizaron en las siguientes condiciones de tra-bajo: Calentamiento de las muestras desde la tempera-tura ambiente hasta 1000 °C,a una velocidad de calenta-miento de 11 °e/min. con aproximadamente 300 mg demuestra y A~03-a como materia térmicamente inerte.

Las Figs.l, 2 y 3 muestran las curvas obtenidas. Elprofundo efecto alrededor de los 130°C corresponde a laeliminación del agua higroscópica e interlaminar. El pro-ceso es reversible, de manera que si las muestras vuelvena humedecerse, recuperan sus características iniciales.Este primer efecto endotérmiéo no es diferenciador delas especies minerales [23]. El segundo efecto endotér-mico sí es característico, pues determina la temperaturaa la cual la muestra pierde los hidroxilos de la estructuracristalina, lo que supone la descomposición de la capaoctaédrica y la pérdida irreversible de características delas arcillas. Otros efectos endotérmicos secundarios (de-bidos en la mayor parte de los casos a mezclas) o exotér-micos (debidos a la reorganización más estable de laestructura cristalina) no son de interés analizarlos endetalle en el marco del objetivo de este trabajo.

Tomando en consideración las temperaturas, T, de.los mínimos del fenómeno endotérmico característicoprincipal (Tabla 2), podemos hacer dos grandes grupos:

Grupo S. T alrededor de 800°CGrupo B. T inferior a 705°CEn un prrmer análisis, podemos decir que las tempe-

raturas, T, del primer grupo son propias de arcillas trioc-taédricas tipo sepia lita, que se corrobora por el agudofenómeno exotérmico que le sigue. Las arcillas del se-gundo grupo muestran curvas características de espe-cies dioctaédricas tipo montmorillonita, con un ampliomargen para T. Dentro de este amplio margen se puedenconsiderar' dos subgrupos con los valores más altos(Grupo B.l) y más bajos (Grupo B.2). respectivamente.

Así, pues, las arcillas del Grupo S no tienen como_especie mineralógica principal la montmorillonita, por lo

GRUPO B.I

¿,s'" R:><irsg;~~~ F"<>(J)..0c;o:3..¡¡¡:lE Uffizou...:o

!!l>~ 1'"o~zo eu..zo~¡¡¡u

o

N

s~"'I ~TEMPERATURA .vc

'Ftg. l. ATD de las muestras del Gmpo S.

que, en realidad, no pueden considerarse.t'bentonítas",aunque como tales se vendan y se usen. No andaremosmuy desacertados si diferenciamos las muestras quecomponen este grupo denominándolas "sepiolítieas", Sinos remitimos a la Tabla 1 comprobaremos que estasmuestras, independientemente de que sus característi-cas de Límite líquido, Hinchabilidad y Sedimentación enestado de recepción sean altas o bajas, es suficiente uncalentamiento a 500 DCpara que tales características sepierdan por completo (Hinchabilidad y Sedimentacióneri todos los casos; Límite líquido en algunos, y en cual-quier caso inferior a 100), loque concuerda con la pérdidairreversible del agua zeolítica de las sepiolitashacia los400°C, que originan la distorsión de la red cristalina paraautos aturar las enlaces liberados. Debido a este meca-nismo, y aunque la deshidroxilación octaédrica ocurra ala elevada temperatura de, aproximadamente, 800°Cdebido a la fuerza del enlace trioctaédrico Mg-OH, ladurabilidad de estas muestras, por lo que a las caracte-rísticas consideradas se refiere, es evidentemente baja.Esto explicaría las excepciones que algunas de las mues-tras de este grupo introducen en la Tabla 1.

Los altos valores de la temperatura T del Grupo B.lauguran una buena durabilidad, Constatamos que este)

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·.•..

GRUPO B.2GRUPO B. I

o~ A;¡

!i! R -<'! ".. ~~ ~" I~~ ~ Xo F o-e ;lg 692°C :Js 13

'" ~ V'"Q uC> ao:: ":¡ 3..~ ~~ U

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; '"...o 689°C ~(5 u-c -c

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TEMPERATURA,oeTE MPERATU RA ,oC<I ~

Flig. 2. ATD de las muestras dEl! Gropo B.l. Fig. 3. ATD de las m\1jeStn:s del Gtupo B.2.

A ~ UNE 1011 CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES METALURGICAS CIUOAD UNIVEASITAIlIA·MADRID.3

TA BlA 2.- TEM PERATURA DEL PICO ENDOTERMICOPRINCIPAL CARACTERISTICO DEL ATDDE LAS 19 MUESTRAS ENSAYADAS.

S.-MUESTRAS B.-MUESTRAS MONTMORILLONITICAS

SEPIOLlTICAS B.l.-VALORES ALlOS B.2~VAlORES BAJOS

MUESTR~ T °C MUESTRAS T °e MUESTRAS T De

S 816 R 704 A.. 663

E 812 F 692 x 654

T 804 U 689 V 650

G 802 1 6B8 W 645

B 796 e 688 J . 645

O 678

(Pl 747 N 670 (Q 1 544

FIGURA 1 FIGURA 2 FIGURA 3

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64 lAtinAmerican Journai of Metallurgy and Materials, Vol. 7, Nos. 1 & 2 (1987)

grupo se forma con las mismas bentonitas que contieneen la Tabla 1 el Grupo I. VALORES ALTOS, las cualesmantienen valores significativos para el Límite líquido,la Hinchabilidad y la Sedimentación (salvo 2 excepcio-nes) después de someter las muestras a calentamientosde 500°C e, incluso, del Límite líquido cuando se lassomete al elevado calentamiento de 600 °C.

Por el contrario, los menores valores de la tempera-tura T de las bentonitas del Grupo B.2 hace esperar unapeor durabilidad. En la Tabla 1,mezcladas con las mues-tras "sepiolítícas", se distribuyen entre los Grupos n.VALORES MEDIO y m. VALORES BAJOS.

Finalmente hay que anotar que las muestras P y Qno encuadran bien en ninguno de los grupos formados.Ambas muestras presentan curvas ATD parecidas a lasde las montmorillonitas, pero la muestra P alcanza unvalor de.la temperatura T excesivamente alto (747 °e)para este tipo de arcillas, que no concuerda con sus PfO-

piedades de durabilidad referida a la caída de caracterís-ticas que recoge la Tabla 1.Por otro lado, la temperaturaT del a muestra Q es excesivamente baja (544°C) conreferencia a la de arcillas dioctaédricas montmorilloníti-cas, aunque en este caso el bajo valor de la temperatura Tsí concuerda con su bája durabilidad.

3.3. Análisis químico

El análisis químico de los elementos -dados enforma de óxidos- que contienen las muestras, no es sufi-ciente, por si solo, para identificar especies arcillosas,pero sí puede ratificar algunas dé las conclusiones delATD O aclarar algunas de sus dudas,

Todas las determinaciones se hicieron por absorciónatómica, excepto la sílice, que se determinó gravimétri-camente. En la Tabla 3 recopilamos los resultados.

'"00'e~ TABLA 3.-ANALlSIS QUiMICO DE LAS 19 MUESTRAS, EN % DE OXIDOS<~-c

~¡¡¡s>!~::J13

~<!lo::=>...1~~enw~C3<3i=enw>~wo...1<1:::zOC3<1:::zOa:f-zWe

MUESTRAS Si02 Al203 MgO Fe203 CaO Na20 KzO P·C"G 57,2 3,6 25,2 0,9 1,8 0,9 0,5 8,6

so<l T 55,9 5,0 25,2 0,9 1,5 1,1 0,6 8,3(/)u

ct-0::1- S 58,0 5,2 23,5 0,9 1,3 0,4 0,7 8,41-'--(/)-1w~ E 53,4 7,0 22,0 2,1 2,2 1,5 1,3 9,0=>0-~w

B 53,8 8,0 20,0 2,7 1,2 3,1 1,4 8,0(/)

R 62,0 22,0 2,3 3,4 0,7 2,2 0,4 5,6

U 61,5 22,0 2,3 2,3 1,4 2,2 1,5 5,7(/) O 59,4 21,1 3,3 2,5 1,5 2,5 1,1 7,5<1:u- N 62,0 20,0 3,5 3,3 1,3 3,2 0,7 6,11--:z F 64,5 19,8 3,0 1,7 1,0 2,0 1,5 5,5o-1

C 57,2 18,5 4,5 3,9 2,0 3,2 2,2 7,1-1-o:: X 57,2 18,5 4,5 3,0 3,1 3,9 1,0 7,8O ,-;:E V 56,0 17,8 5,6 2,3 2,8 3,7 0,8 9,91-.:z

W 57,3 17,8 4,5 3,8 3,1 3,8 0,8 7,7o~

J 58,2 16,9 5,5 3,3 2,5 3,6 1,6 6,6CJ) r<l 65,6 16,4 4,6 1,6 0,9 2,5 1,0 5,2o::1- P ~3,O 15,4 5,5 4,0 6,6 4,0 2,6 8,6(/)w=> A 64,5 13,8 4,8 2,8 1,8 3,6 1,9 5,3:::!

Q 59,0 12,6 3,0 12,5 1,8 2,6 0,5 4,3

NOTA: Los contenidos de MnO, NiO '1 CuO es<O,I. Excepto E :0,13% de MnOP. e : Pérdidas por calcinación

wZ::J""'"

< .--------------------------------------------------------------~

Page 6: Capacidad de Retención-de Agua de las Bentonitas su

Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 7, Nos. 1 & 2 (1987) 65

Un primer grupo se destaca por su elevado con te-o en magnesio, por ~ncima del 20% de MgO, y el

eorrespondiente bajo contenido de aluminio, inferior alde A~03, formado por las muestras B;E, G, Sy T, queATD agrupa también correctamente como arcillas

trioctaédricas sepiolíticas.El resto de las m~bstras presentan una composición

química que queda dentro de las formulaciones arcillosastaédricas. No obstante, el elevado contenido de hie-

rro (12,5% de F~03) de la muestra Q, que rebaja el de alu-. io al 12,6% de A~03' justifica la baja temperatura que

se necesita para descomponer la. estructura cristalina,pues existe una elevada sustitución de A13+por Fe3+ en lacapa octaédrica en la que los enlaces Fe-OH son más

ébiles.El análisis químico no acaba de desvelar el caso de la

muestra P; sólo revela que esta muestra tiene los más ele-vados contenidos de calcio (6,6% de CaO),de sodio (4,0%de Na¿O) y de potasio (2,6% de K.¿O), Se requieren estu-

'os mineralógicos más profundos para desvelar sunaturaleza.

3.4. Resistencia a la compresión en verde

I

La resistencia a la compresión en verde es un ensayonrtinario de control de las arenas de moldeo; en este tra-bajo se enfoca desde el punto de vista de control delaglutinante.

La mezcla arena-bentonita-agua (sin ningún adi-tivo más) se prepara según el procedimiento de desorciónde agua por mezclados sucesivos [14-19]. Las probetasde ensayo, y en ensayo mismo, se ajustan a la NormaDIN 52.401. También aquí se utiliza el aglutinante tantoen estado de recepción como después de haberlos calen-tado durante 2 horas a 500 y 600 °C respectivamente.

Además de la Resistencia, se determina también laHumedad y la Compactibilidad de la mezcla. En la Tabla4 se incluyen los valores (determinados por interpolaciónde los dos datos experimentales circundantes más próxi-mos) de la Resistencia a la compresión en verde corres-pondiente al 45% de Compactabilidad, que 'indica laóptima preparación de la mezcla para el moldeo. LaTabla 4 respeta los Grupos establecidos por los ensayosanteriores y contiene el valor medio de cada Grupo, asícomo la disminución de la resistencia por efecto de loscalentamientos de los aglutinantes a 500 y 600 oC, expre-sada en tantos por cientos del valor obtenido con el aglu-tinante en estado de recepción.

Si prescindimos de algunos valores particulares, engeneral no hay un manifiesto comportamiento diferen-ciador en estado de recepción.

Sin embargo, las diferencias entre Grupos se hacenevidentes en cuanto se utilizan aglutinantes previa-mente sometidos a calentamiento. En efécto: las bentoni-tas del Grupo B, reducen la Resistencia de la mezcla enun tercio, también, aproximadamente, y surge la diferen-cia entre los otros dos grupos: el Grupo b, es afectado encasi un 90% y el Grupo S se queda en un valor intermediodel 50% aproximadamente. La Fig. 4 visualiza este dife-rente.comportamiento.

Fig. 4.

TABLA.4.- VALORES DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION ENVERDE) CORRESPONDl ENTES AL 45% DE COMPACTA9\ U DADCON BENTONITAS EN ESTADO DERECEPC\ON y SOMET!DASA 500 Y 6006C DURANTE 2 HORAS.

RES!STENCIA A LA COMPRES!ON EN VERDE, EN o/ern2

BENTONITAS CORRESPOND!ENTE AL 45% DE COMPACTABILlDAD

E· R !I} 5000C 11I 6006C ())

1 1810 1 8 1 o 1335

e 1940 2020 1365

;;; N 2095 2025 845

o F 1520 1545 131 oQ.

1365

" R 1965 1975

c:O 196 o 193 o 1375e

U 1 6 5 5 1640 1300

VALOR MEDIO 1850 1850 1270

PORCENTAJo'Z) 100% 100% 69%

A 1655 151 O 495

W 1 75 5 13! O 280

N

X 1865 1335 1 5 5ro

o J 1745 1225 165Q.

V 224 O 1885 3 O O::>sx p 1585 85 5 I I 5

'"Q 27 1 5 1 2 6 5 240

VALOR MED!O 19 ~ 5 1~4 O 250

PORCENTAJ~ 100% , 69% 130/0

B 2050 1655 910

V>T 2090 ! 220 102 o

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(2) porcentaje respecto 01 valor con bent onitu s en estado de recepción~~~~~~~~~~~~~~-------------------,

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Efecto del calentamiento previo de las bentonitas sobre laresistencia a la compresión en verde de las mezclas de arenade moldeo.

Page 7: Capacidad de Retención-de Agua de las Bentonitas su

66 LatinAmerican Journal 01 Metallurgy and Materials, Vol. 7, Nos. 1 & 2 (1987)

4. CONCLUSIONES

Los ensayos de fácil realización de Hinchabilidad,Límite líquido y Volumen de Sedimentación, relaciona-dos con la capacidad de retención de agua de las bentoni-tas, dan -en primera aproximación- una idea de sudurabilidad cuando se realizan con el aglutinante enestado de recepción. Sin embargo, la presencia de arci-llas de otra naturaleza -no montmorillonítica- pasadesapercibida.

Cuando estos ensayos se realizan después de habersometido el producto a un calentamiento previo de 500°Cdurante 2 horas, no sólo se aportan datos de mayor fiabi-lidad de su durabilidad, sino que ofrecen una base para

.dudar, en algunos casos, de su naturaleza montmorillo-nítica. Por supuesto, para desvelar su verdadera natura-leza se debe recurrir a ensayos especializados (el análisistérmico diferencial puede ser concluyente y en cualquiercaso es un dato de gran utilidad).

La Resistencia a la compresión en verde, directa-mente relacionada con el poder aglutinante de-la bento-nita aporta datos muy ilustrativos cuando se realizancon el 'producto previamente calentado, no sólo a 500,sino también a 600°C durante 2 horas. Esta temperaturaclasifica con gran evidencia las bentonitas de alta y baj adurabilidad; un valor intermedio puede estar en relacióncon una diferente naturaleza de la arcilla aglutinante.

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