Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2000)
Influence of mechanical and thermal treatments on raw materials containing pyrophyllite
Abstract
In the present work results obtained in a study on the influence of thermal, mechanical by dry grinding, and their combination, in raw materials containing pyrophyllite, are discussed. First of all, it is studied the influence of thermal treatment concerning the development and evolution of crystalline phases (mullite and cristobalite) from dehydroxylated pyrophyllite. On the basis of these results, it is analyzed what happens in a natural raw mixture of pyrophyllite with kaolinite and mica (sericite) submitted to thermal treatments. The raw pyrophyllite materials are altered under laboratory conditions using mechanical treatments by dry grinding. It is noted that the increase of surface area and particle size reduction is produced by grinding, but other effects are produced on the structure and properties of the solid submitted to grinding. In general, grinding leads to a progressive destruction of the original crystal structure of the present layered silicates, but it is preferentially produced along the “c” axis. In other words, mechanochemical reactions are induced by dry grinding due to the increase of reactivity of the system. Between these reactions, it is enhanced the reagglomeration process that occurs above a determinate limit of grinding time. The grinding treatment can be combined with a subsequent thermal treatment that enhances the increase of reactivity, producing the formation of crystalline phases (mullite and cristobalite) at lower temperatures that in unground samples with energy saving. The results are compared taking into account the crystal structures of both kaolinite and pyrophyllite, the thermal transformation of kaolinite to mullite, and the process of grinding kaolinite because this layer silicate is present in the raw materials containing pyrophyllite.<br><br>En el presente trabajo se exponen y discuten resultados obtenidos en el estudio de la influencia de tratamientos térmicos, tratamientos mecánicos por molienda en seco, y su combinación, en materias primas que contienen pirofilita. En primer lugar, se estudia la influencia del tratamiento térmico en lo que respecta al desarrollo y evolución de las fases cristalinas (mullita y cristobalita) a partir de pirofilita deshidroxilada. Estos resultados se toman como base para analizar lo que ocurre en una mezcla natural de pirofilita con caolinita y mica (sericita) sometida a tratamientos térmicos. Las materias primas que contienen pirofilita se han alterado artificialmente en el laboratorio por modificaciones inducidas mediante tratamientos mecánicos por molienda en seco. Se pone de manifiesto que el aumento de la superficie específica y la reducción del tamaño de partícula se logra por medio del proceso de molienda, pero además se producen varios efectos en la estructura y propiedades del sólido sometido a este tratamiento, esto es, se inducen reacciones mecanoquímicas debido al aumento de reactividad en el sistema. Entre éstas, destaca el proceso de reaglomeración que ocurre por encima de un límite determinado de tiempo. La molienda, en general, conduce a una progresiva destrucción de la estructura original de los silicatos laminares presentes, pero con preferencia siguiendo el eje c. Este tratamiento mecánico favorece el aumento de reactividad dando lugar a que la formación de las fases cristalinas mullita y cristobalita se produzca a temperaturas más bajas que en las materias primas sin moler, lo que incide en el ahorro energético. Los resultados obtenidos se comparan y discuten teniendo en cuenta las estructuras cristalinas de pirofilita y caolinita, así como lo que sucede en la transformación térmica de caolinita a mullita y en el proceso de tratamiento mecánico de caolinita, debido a que este silicato se encuentra presente en estas materias primas naturales junto a la propia pirofilita.
