UNIVERSIDAD ESTATAL PENINSULA DE SANTA ELENAMECANICA DE SUELOSNOMBRE: Orrala Yagual Fabian CURSO: 3/1 Ingeniera Civil

RESISTENCIA AL CORTEORTOCLASA Y PLAGIOCLASAPRODUCTOS, USOS Y ESPECIFICACIONESLa familia de los minerales llamados genricamente "feldespatos", comprende un grupo de aluminosilicatos relacionados entre s, con cantidades variables de potasio, sodio y calcio y ms raramente con otros cationes (bario, hierro, plomo, rubidio y cesio), en series de minerales en solucin slida. Los feldespatos comunes pueden ser considerados como la solucin slida de tres componentes: ortoclasa u ortosa (KAlSi 3O8), albita (NaAlSi3O8), y anortita (CaAl2Si2O8). Los dos ltimos conforman los extremos de una serie isomorfa completa, con cantidades variables de sodio y calcio, denominada plagioclasa: albita, oligoclasa, andesina, labradorita, bitownita y anortita. El feldespato de potasio se presenta en tres formas: microclino, ortoclasa y sanidina. El primero es caracterstico de rocas plutnicas y pegmatitas, el segundo de porfiritas, pegmatitas y vetas hidrotermales y el tercero de rocas volcnicas. Albita, oligoclasa y andesina son comunes en granodioritas, dioritas y en las rocas volcnicas afines. Los principales feldespatos comerciales son: el sdico - clcico (albita y oligoclasa, de bajo contenido en calcio en la serie de minerales albita-anortita) y el potsico (microclino y ortoclasa), entre otros. Cuadro 1. Composicin qumica de los principales Feldespatos Composicin de los principales Feldespatos - (%) K2 O Na2 O Ca O Al2 O3 Microclino 16,90 18,40 Ortoclasa 16,90 18,40 Albita 11,80 19,40 Anortita 20,10 36,60

Si O2 64,70 64,70 68,80 43,30

El microclino y ortoclasa, conocidos como "feldespatos potsicos" deben contener K2O mayor al 10 %; la albita o "plagioclasa calcosdica" debe contener entre el 5,80 y 8,90 % de Na2O, aunque para ser de utilidad industrial debe superar el 7 %. A pesar que la presencia de estos minerales est ampliamente difundida en la corteza terrestre, la fuente ms importante de abastecimiento son las rocas pegmatticas (o filonianas). Otra fuente importante de provisin de feldespato es la explotacin de rocas bsicas llamadas "sienitas nefelnicas", las cuales estn ganando mercado a los feldespatos tradicionales a partir del descubrimiento de nuevos yacimientos, especialmente en Canad, Turqua, Italia y Noruega. Esta roca est libre de cuarzo y su composicin esencial es feldespato y nefelina (mineralgicamente es un feldespatoide), un mineral que tericamente contiene sodio, pero que en estado natural posee potasio. Como se dijo, las rocas portadoras de feldespatos son: las sienitas nefelnicas, las aplitas (rocas de grano fino de composicin qumica similar a los granitos), las pegmatitas y pegmatides, los granitos comunes, las fonolitas (rocas esencialmente compuestas de nefelina) y otras rocas de presencia minoritaria.

Los feldespatos son el mineral ms abundante en la corteza terrestre, se estima que constituyen hasta el 60% de la misma. Tanto el feldespato potsico como sdico es explotado ampliamente, si bien los mayores productores son Italia, USA, Tailandia y Turqua. La sienita nefelnica es una roca de grano fino compuesta principalmente por feldespatos y nefelina, el ms comn de los minerales feldesptoideo. Es una roca bastante comn pero pocos depsitos son susceptibles de una explotacin comercial. Los principales productores son Canad, Noruega y Rusia. USOS Las principales aplicaciones del feldespato y la sienita nefelinica son en la industria del vidrio y la cermica a escala mundial. Conjuntamente, estos sectores dan cuenta de aproximadamente el 90% del consumo mundial. En ambas aplicaciones, los minerales feldespticos son usados principalmente como fuentes de almina y, en menor medida, como fuente de slice y lcalis. Vidrio La industria del vidrio representa el mercado ms importante para el feldespato y la sienita nefelina, dando cuenta de ms del 50% del consumo total. El vidrio es producido por la transformacin de materias primas a altas temperaturas en una fundicin homognea que luego es transformada en los artculos manufacturados requeridos. Las materias primas usadas en vidrio son seleccionadas para producir las caractersticas especficas requeridas en el producto. Estas caractersticas son provistas por la composicin qumica del vidrio. Las materias primas usadas en forma combinan para producir la composicin qumica requerida en un vidrio. En particular son elegidas sobre la base de sus propias composiciones qumicas, en las cuales sus contenidos de diversas impurezas son importantes como tambin lo son su disponibilidad y su precio. La industria del vidrio es caracterizada por la produccin de una gran cantidad de toneladas de productos de bajo costo. Asimismo, no pueden mantener el uso de materias primas de alto precio como principal constituyente del proceso de fabricacin a cualquier nivel superior al mnimo requerido, para producir la cualidad del vidrio requerida. Cuando es posible, el uso de materias primas de alto precio se reduce por el uso de alternativas ms baratas. Debido a la gran cantidad de materias primas que pueden ser usadas para alcanzar una hornada de vidrio particular, es ms comn describir composiciones de vidrio en funcin de sus xidos. Las principales aplicaciones de los materiales feldespticos son en la produccin de envases de vidrio, que es el segmento mayor de la industria del vidrio. Tambin son utilizados en algunos vidrios especiales como los tubos de rayos catdicos, y en las fibras de vidrio de aislamiento La adicin de feldespato y sienita nefelina a la hornada de vidrio se adopt ampliamente en los aos recientes por muchos fabricantes de vidrio como una fuente de almina econmica y confiable. La presencia de pequeas cantidades de almina es benfica para un amplio rango de productos de vidrio. La introduccin de almina a la hornada es la principal razn del uso de feldespato y sienita nefelina junto con la necesidad de sus propiedades fundentes. El vidrio que contiene almina es especialmente apropiado para los procesos por presin ya que su superficie se asienta rpidamente y previene que el pistn deje una fuerte impresin en el artculo formado por prensin. Se registr que los recipientes de vidrio que contienen ms del 2% de almina tienen una gran durabilidad y resistencia en comparacin con el vidrio que tiene un contenido de almina menor o no contiene. El ndice de produccin de recipientes de vidrio es mayor si el vidrio contiene almina. Reciclado. El segundo mtodo a travs del cual los fabricantes de vidrio pueden reducir los costos de fabricacin y el consumo de materias primas, es por el incremento del uso de vidrio reciclado. Las ventajas comerciales para los fabricantes de recipientes de vidrio provistas por el uso creciente de desperdicios de vidrio son sustanciales. Los costos de las materias primas se reducen debido a que una tonelada de desperdicios triturados limpios reemplaza por lo menos 1.2 toneladas de materias primas. La cantidad de energa requerida para desperdicios de vidrio fundidos es del 20-25% menos que la requerida para la fundicin de materias primas para producir la misma cantidad de vidrio. El uso de desperdicios de vidrio tambin provee beneficios en las mezclas de la hornada y mejora la tirada del horno.

Contra estos beneficios, sin embargo, debe neutralizarse la posibilidad de prdida de produccin o hasta una dao adicional a los medios de produccin por el uso de desperdicios de vidrio contaminados. Fibra de vidrio La fibra de vidrio es un material fibroso fino producido de manera general por los mismos componentes que el vidrio plano. Los diferentes tipos de fibra de vidrio son manufacturados por la adicin de diversos componentes a la fundicin. Los diversos tipos incluyen fibra de vidrio para aislamiento, fibra de vidrio textil, y fibra de vidrio ptica. De stos, los materiales de grado textil y de aislamiento dan cuenta de una amplia proporcin del total producido. La produccin de fibra ptica est creciendo pero es poco probable que sea tan importante como las otras formas de vidrio en cuanto a volumen, si bien es muy importante en valor. Cermica Las cermicas son el segundo consumidor de feldespato despus del vidrio, dando cuenta de aproximadamente el 40% del total de ventas mundiales. La principal aplicacin del feldespato y la sienita nefelina son en la manufactura de porcelana vtrea y semi-vtrea, lozas para paredes y techos, sanitarios, porcelanas elctricas, fritas, lustres y esmaltes. Las cermicas tradicionales, como los sanitarios, cermica para mesa, y lozas cermicas, constituyen el principal mercado cermico para los materiales feldespticos. El feldespato y la sienita nefelina son importantes agentes fundentes en un amplio rango de cuerpos cermicos. Asimismo, son usados para incrementar la viscosidad y la resistencia del lustre. Porcelana La porcelana es un trmino general usado para algunas cermica blancas, como cermicas para mesa, que pueden ser divididos en porcelana, porcelana de hueso, y porcelana vtrea. Las porcelanas contienen hasta 60% de caoln, 10% de arcilla plstica, 15% de slice y 15% de fundente. Esmaltes Los esmaltes son coberturas vidriosas que son fundidas en un substrato que produce un producto final duradero. Los esmaltes son empleados para cubrir metales, o cermicas que son coberturas similares a las anteriores aplicadas a cuerpos cermicos. En ambos casos, su aplicacin los hace qumicamente inertes y resistentes al calor, y provee una terminacin decorativa. Esmaltes para cermicas Los esmaltes para cermica son frecuentemente clasificados en funcin del principal constituyente, con o sin contenido de plomo. Asimismo, se describen por su temperatura de quemado y madurez. La temperatura de madurez es alcanzada mientras el esmalte no slo se funde sino que fluye suavemente sobre la superficie del artculo, y los defectos como burbujas o agujeros desaparecieron. Las cinco principales categoras de esmaltes cermicos son: maylica, cermicas rojas, porcelana de hueso, sanitarios, y porcelana. Tanto los esmaltes maylicas o de cermicas rojas pueden o no contener plomo, si bien los esmaltes de alta madurez son siempre libres de plomo. Un esmalte de porcelana bruto contiene 40% de slice, 35% feldespato, 15% caoln, 5% dolomita, y 5% talco. Cargas Comparado con la industria del vidrio y la cermica, las cargas representan un pequeo pero importante mercado para materiales feldespticos, principalmente sienita nefelina. La demanda de feldespato y sienita nefelina en la industria de la pintura es de aproximadamente 300.000tpa, o el 5% del mercado total. El uso de materiales feldespticos como cargas y extendedores est en expansin. La demanda combinada de sienita nefelina y feldespato en las industrias de pintura, plsticos, y caucho en Amrica del Norte se increment rpidamente en los ltimos 25 aos.

La principal rea de aplicacin de feldespato y sienita nefelina como carga es en pinturas, que da cuenta del 85-90% del consumo total. Los plsticos, cauchos, adhesivos y selladores son responsables del resto. Pintura Las pinturas y las coberturas consisten de polmeros, pigmentos, solventes y aditivos. Los polmeros usados son, generalmente, productos de bajo brillo de polister, acrlico, epoxy, poliuretano, vinilo, o lcide. Los pigmentos son usualmente blancos o coloreados por los xidos, los pigmentos extendedores tambin son aptos como cargas. Los solventes son agentes voltiles, incluyendo el agua, usados para combinar otros materiales en una forma usualmente lquida adecuada para esta aplicacin. Los diversos aditivos son empleados para acelerar el secado, prevenir el crecimiento de hongos, suspender pigmentos en el solvente y mojar la superficie donde la pintura se va a aplicar. La mayora de las cargas minerales usadas en pintura son carbonato de calcio, caoln y talco. Otros minerales de carga comunes incluyen baritina, bentonita, y mica, que encuentra uso en pinturas especiales para uso externo y para aplicaciones con resistencia a la corrosin. El feldespato y la sienita nefelina puede ser usados tanto en pinturas para interiores como para exteriores, y en formulaciones de pinturas al agua o basadas en aceite. Estas cargas son adecuadas para su uso en tinturas y barnices traslcidos, como tambin en coberturas pigmentadas. Las importantes propiedades de los minerales usados como cargas funcionales en la industria del plsticog se muestran en la tabla. El tamao y distribucin de las partculas, la forma y el rea superficial son los principales factores que afectan el rendimiento de la carga. La dispersin y la absorcin afecta la economa y facilita el proceso. La temperatura de deflexin es crtica en estirenos, polipropilenos, y poliolefinas, generalmente la estabilidad dimensional es importante en compuestos moldeantes fenlicos, y la resistencia al fuego es requerida en el mercado automotor y de construccin. Goma, selladores y adhesivos El feldespato y la sienita nefelina encontraron un uso limitado en los aos recientes como carga para su uso en compuestos de goma y productos similares. Los selladores proveen una unin elstica soportante de carga lo cual puede actuar tambin como barrera para el polvo, la suciedad, la humedad y los qumicos. Los selladores tambin actan como cargas de espacios, y pueden reducir ruido y vibraciones, y aislar. Los adhesivos, por otra parte, unen superficies. Si bien una gran variedad de cargas minerales es empleada en la industria de adhesivos y selladores, los carbonatos son predominantemente utilizados. Otros minerales usados son el talco, el caoln y la mica. Electrodos de soldadura El feldespato y la sienita nefelina son usados por sus propiedades fundentes en la cobertura de electrodos de soldaduras. Si bien la accin fundente que los materiales feldespticos proveen es importante slo crea una pequea demanda de estos materiales. El feldespato y la sienita nefelina combinadas son usados en moldes de escoria en fundentes y pueden formar entre 5 y 10% del total de la mezcla en seco. En la soldadura de arco, el calor intenso del arco elctrico une la base del metal y el electrodo. Los fundentes son usados en tres tipos de soldadura de arco: arco de metal manual, gas de metal inerte y arco sumergido. Tambin se usan en soldaduras de electro-escoria, donde la resistencia elctrica de la escoria prev el calor para mantener la fundicin de la escoria y para fundir la soldadura y el metal de base. Las soldaduras de electro-escoria no es un proceso de arco, generalmente usado en la soldadura de secciones gruesas de metal. Abrasivos Los abrasivos son sustancias usadas para triturar, pulir, raspar, blanquear, limpiar y remover materiales slidos a travs de una accin de friccin o de impacto. El feldespato es usado en abrasivos y jabones blanqueadores por su fractura granular y su dureza intermedia. El feldespato tiene hendiduras en dos direcciones, lo cual causa que forme partculas puntiagudas, arenosos y los suficientemente duras para raspar y para aflojar las acumulaciones de la superficie, pero suficientemente blanda para evitar daar el artculo que est siendo limpiado.

La anortita es preferida por su uso en polvos blanqueadores. Ellos reemplazan a la arena silcea para esta aplicacin porque son menos duras y, adems, es menos probable el resquebrajamiento del vidrio o de la superficie esmaltada. El tamao del grano de los abrasivos va en un rango entre 100Q o ms grueso para polvos blanqueadores pesados a menos de 2Q para su uso en compuestos para pulido. El material debe ser dimensionado con exactitud para prevenir el resquebrajamiento por granos mayor o la falta de accin abrasiva por granos menor. Las cantidades de feldespato usadas en abrasivos son pequeas. Produccin de almina En CIS, la almina para la reduccin a metal aluminio primario se produce en una amplia escala por la extraccin a partir de la sienita nefelina ms que la bauxita, la cual es la principal fuente en el resto del mundo. La razn por este uso poco convencional de la sienita nefelina y la produccin de almina a partir de esta fuente fue un imperativo estratgico en la ex - URSS para evitar la dependencia de las importaciones de bauxita, o almina. ESPECIFICACIONES TCNICAS Feldespato grado vidrio En el feldespato grado vidrio no se requieren altos niveles de molienda, generalmente malla 20-40. Tabla X: Calidades y especificaciones para el feldespato grado vidrio SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O LOI Vidrio F-20 % 68.20 22.00 0.10 5.60 Indicios 3.00 6.00 0.20 Vidrio C-20 % 68.90 18.75 0.07 1.85 Indicios 3.85 7.15 0.13 Vidrio G-40 % 67.70 18.50 0.10 max 0.90 Indicios 4.10 7.00 0.25 Vidrio (c/aplita) % 63.10 22.00 0.10 5.60 Indicios 3.00 6.00 0.20

Anlisis de tamices acu. Sobre: 16 mallas 0.1 20 mallas 8.2 30 mallas 12.0 40 mallas 50 mallas 85.5 100 mallas 98.8 200 mallas Fuente: k -T Feldspar Corp., USA, 1995 . Feldespato grado cermico

0.40 8.00 49.00 81.00 96.10 1.75 61.00 97.50

0.00 1.50 15.00 50.00 97.00 100.00

El feldespato que se utiliza como fluidificante en la produccin de cermicos requiere un nivel de molienda inferior a malla 200, libre de calcita y un porcentaje de retencin sobre tamiz no mayor del 1,5% al 2%. En la fabricacin de vajilla, el contenido mximo de xido de hierro es del 0.1%. Las especificaciones qumicas son menos rgidas en el caso de esmaltes, pisos, etc.

Tabla XI: Calidades y especificaciones para el feldespato grado cermico Cermica NC-4 % SiO2 68.15 Al2O3 10.00 Fe2O3 0.067 CaO 1.60 MgO Indicios K2O 4.00 Na2O 7.00 LOI 0.10 Fuente: K-T Feldspar Corp., USA Feldespato grado carga Tabla XII: Especificaciones para el feldespato "grado carga" Minspar 3 Coeficiente de brillo 89.6 Densidad aparente (libra/pie3) Suelta 44 Compacta 70 Contenido de humedad 0.1 PLI 8.7 Absorcin de aceite (ASTM) 16-17 Distribucin granulomtrica (% ms fino que): 74 micras 99.6 44 micras 96 30 micras 87 20 micras 72 10 micras 41 5 micras 19 Partcula media en micras 12 Superficie especfica 0.8-0.9 Fuente: K-T Feldspar Corp. USA, 1995. Minspar 4 91.4 40 60 0.1 9.3 18-19 Minspar 25 91.5 40 60 0.1 9.3 19-20 Minspar 7 92.2 38 55 0.1 9.3 21-23 Cermica C-6 % 68.70 19.50 0.07 0.90 Indicios 4.10 7.20 0.25 Cermica G-200 % Cermica K-200 % 67.00 18.30 0.08 1.02 Indicios 10.50 2.85 0.20 67.10 18.30 0.07 0.36 Indicios 10.10 3.80 0.26

100 99.95 94 88 60 30 8 1.0-1.2

100 100 99 96 70 35 7 1.2-1.4

100 100 100 100 90 55 4.8 1.5-1.6