Caracterización de materiales procedentes de un yacimiento de arcillas de Higuera de Vargas (Badajoz).

BOL. SOC. ESP. CERAM. VIDR. 32 (1993) 3, 209-213 ARTICULO CORTO Ca ac e ización de ma e iales p oceden es de un yacimien o de a cilla en Higue a de Va gas (Badajoz) J. L. DIAZ HERNANDEZ*, M. RAIGÓN PICHARDO**, A. RUIZ CONDE***, P. J. SANCHEZ SOTO***(x) G. GARCIA RAMOS**. * Cen o de In es igaciones y Desa ollo Ag a io, Apdo. 2027, 18004 G anada. ** Depa amen o de Química Ino gánica, Facul ad de Química, Uni e sidad de Se illa, c/ P o eso Ga cía González s/n, 41071 Se illa. *** Ins i u o de Ciencia de Ma e iales, Cen o Mix o Consejo Supe io de In es igaciones Cien í icas-Uni e sidad de Se illa, Apdo. 1115, 41080 Se illa, (x) Au o a quien se debe en ia cualquie co espondencia sob e es e abajo. RESUMEN. Ca ac e ización de ma e iales p oceden- es de un yacimien o de a cilla en Higue a de Va gas (Badajoz). Los ma e iales a cillosos de Higue a de Va gas (Badajoz) ca ecían, has a el p esen e, de una de ínición adecuada en sus aspec os mine alógicos. El análisis químico, la di acción de ayos X, el análisis é mico di e encial y e mog a imé ico y el es udio dila omé- ico han pe mi ido es ablece una composición mine- alógica o mada po ili a, clo i a y cua zo en p opo - ciones a iables. La p esencia de cua zo lib e debe ene se en cuen a en un p ocesado ce ámico pos e io u ilizando es e ma e ial, especialmen e después de coc- ción. PALABRAS CLAVE: A cilla, Análisis Mine alógico, ili a, cua zo, clo i a. ABSTRACT. Clay Ma e ials cha ac e iza i a om Higue a de Va gas (Badajoz). Clay ma e ials om Higue a de Va gas (Badajoz) lacked o a sui able de ini ion a he p esen ime in he main mine alogical aspec s. Chemical analysis. X- ay di ac ion da a, di e en ial he mal analysis, he mo- g a ime ic analysis and dila ome y ha e allowed o s ablish he mine alogical composi ion, in which illi e, chlo i e and qua z a e he main componen s. P esence o qua z mus be aking in o accoun in u - he ce amic p ocessing, especially a e i ing his aw ma e ial. KEY WORDS: Clay, Mine alogical Analisis, illi e, chlo i e, qua z. 1. INTRODUCCIÓN La indus ia ce ámica p ecisa cada ez más de una amplia gama de ma e ias p imas pa a elabo a sus pas as ce ámicas y consegui , as el con enien e p ocesado, un p oduc o inal con las mejo es p opiedades. Po ello, in e- esa conoce en p ime luga los ecu sos na u ales dispo- nibles, al se necesa ias ma e ias p imas de ca ac e ís icas cons an es o, al menos, que és as a íen den o de es e- chos lími es. Los mués eos iniciales de ma e ias p imas y los ensayos de labo a o io ealizados o ien a án sob e las po enciales aplicaciones, si iendo de base a es udios pos e io es. Así, po ejemplo, el desconocimien o de la mine alogía de un ma e ial ha obligado a emplea deno- minaciones ambiguas de ma e ias p imas, ales com «Tie as especiales» (1), «Tie as blancas» (2), e c., cues- ión que se esuel e median e análisis con écnicas ins u- men ales. En los úl imos años se ha pues o de mani ies o la impo ancia de la egión ex emeña (3) en el con ex o de las ma e ias p imas ce ámicas de la Península Ibé ica, así como es ue zos impo an es se han ealizado pa a conoce mejo sus posibilidades de aplicación (2-5). Es po ello que se es udia en es e abajo un ma e ial a cilloso p oce- den e de Higue a de Va gas (Badajoz) con obje o de ca ac- e iza lo adecuadamen e. Es e yacimien o se ci a con an e- Recibido el 30-1-93 y acep ado el 15-4-93, io idad en el amplio es udio de caolines ealizado po Galán y Espinosa de los Mon e os (6). 2. MATERIALES Y MÉTODOS EXPERIMENTALES 2.1. Ma co Geológico gene al del yacimien o Desde el pun o de is a gene al, el yacimien o es u- diado se encuad a den o del Macizo Hespé ico, en la zona Ossa-Mo ena ( ig. 1), cuya complejidad es uc u al, es a- ig á ica y pe ológica p omue e con inuas in es igaciones espec o a sus ca ac e ís icas. Los ma e iales del á ea es udiada pe enecen al P ecámb ico supe io -Cámb ico in e io . Es án o mados po una se ie li oes a ig á ica monó ona compues a po ocas me asedimen a ias del ipo g auwacas y me apeli as, de ca ac e ís icos colo es g is oscu o y algunas secuencias e dosas, con po encias discu idas, pe o que ácilmen e sob epasan el milla de me os, conociéndose en la biblio- g a ía como «Se ie Neg a» (2,4). El amo supe io de la se ie p esen a episodios de ocas olcánicas básicas, con in e calaciones olcánicas acidas y algunas ocas ulcanosedimen a ias. De modo más conc e o, es as piza as con abundan e mica se icí ica a lo an según una geome ía an i o me. MAYO-JUNIO, 1993 209 J. L. DIAZ, M. RAIGÓN, A. RUIZ, P. J. SANCHEZ , G. GARCIA Zona CENTRO-IBÉRICA Zona de OSS A-MORENA Fig. 1. Esquema geológico gene al de la p o incia de Badajoz, con la localización del yacimien o es udiado, según (4). Zona Cen o-Ibé ica: I. A eas con p edominio de ma e iales p ecámb icos; IL A eas con p edo- minio de ma e iales paleozoicos. Zona de Ossa-Mo ena: I. Sinclino io de Ba ancos-Hinojales; 2. Dominio de El as-Cumb es Mayo es; 3. Dominio de Oli encia-Mones e io; 4. Dominio de Có doba-Alanís; 5. Dominio de Valencia de las To es-Ce o Mu iano. F.A.= Falla de Azuaga; F. M. = Falla de Malcocinado. cuyo plano axial concue da con las endencias egionales (N145 E, 88° N). Es a geome ía posee una ex ensión ap o- ximada en supe icie de unos 2 Km. Las calica as e ec ua- das indican la exis encia de una masa que conse a bien la esquis osidad y hacia echo p esen e al e nancias con ele- men os p imo dialmen e cua cí icos, a escala decimé ica y cen imé ica. Las ci cuns ancias an e io es, en e o as, ab en la discusión de su posible génesis: al e aciones de ipo hid o e mal o p ocedencia ligada a ulcani as. Los olúmenes de ma e ial disponible ( ese as) se ci an en a ios cien os de miles de oneladas segu as. La ejecución de una p óxima campaña de sondeos de econo- cimien o hace p e e ácilmen e un aumen o de es e one- laje. 2.2. Ma e iales es udiados Los diag amas de ayos X de pol o se han ob enido con un apa a o Phillips PW-1730 y adiación CuKa con il o de Ni. Los diag amas de ayos X en ag egados o ien ados (no mal, sa u ando con e ilénglicol y después de calen a- mien o a 550°C du an e 3 ho as) se ealiza on con una dia ac óme o Rigaku D/max de 2 kw, empleando am- bién adiación CuKa il ada po Ni. Se e ec uó una es i- mación semicuan i a i a de los mine ales iden i icados (6, 7). El análisis químico se e ec uó median e la écnica de luo escencia de ayos X empleando un equipo Phillips EW-1450. Los diag amas de análisis é mico di e encial y e mo- g a imé ico se ealiza on en un analizado é mico de ATD-TG Se a am 92-16, 18 u ilizando alúmina como ma e ial de e e encia, po amues as de pla ino y una elocidad de calen amien o de 12°C/min. Con el ma e ial su icien emen e molido has a pasa po un amiz no malizado de 200|Lim de luz de malla y agua des ilada se p epa ó una pas a, ob eniéndose p obe as cilind icas empleando moldes de yeso. Se es udió su com- po amien o dila omé ico has a 1000°C empleando un dila óme o Malkin y una elocidad de calen amien o de 6°C/min. M Q 1 HV-3 i 1 ^ c a QL ^ 111—111—"— M Q UJJÜLMIJ c p 1 M m läJJU>| 60 50 AO 30 '20 CuKa 20 10 Fig. 2. Diag ama de di acción de ayos X de la mues a HV-3. Q=cua zo; M= mica (Hi a); Cl= clo i a; F= eldespa os. 3. RESULTADOS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN La co espondien e oma de mues as de e minó es echos má genes de a iación de sus ca ac e ís icas de isu. Se selecciona on las siguien es mues as pa a su es udio: Mues a HV-1: ozo de oca ela i amen e compac a, de un colo g isáceo, que ácilmen e izna de blanco. Apa ece con esquis osidad bien ma cada y mo eado oca- sional. Mues a HV-2: ma e ial simila al an e io , pe o más pul e ulen o. Mues a HV-3: ma e ial simila a los an e io es, pe o algo más compac o. 2.3. Mé odos expe imen ales u ilizados Las mues as se homogeneiza on y molie on p e ia- men e has a ob ene un esiduo nulo sob e amiz de 44|im. 3.1. Composición mine alógica La ig. 2 ecoge el diag ama de ayos X co espon- dien e a la mues a HV-3, ep esen a i a del yacimien o. Se iden i ica la p esencia de un componen e micáceo, p o- bablemen e ili a, po sus espaciados ca ac e ís icos a 10,05, 4,98, 4,48 y 3,33 Â, p incipalmen e, así como cua zo po sus espaciados a 4,27, 3,33 Â, e c. Finalmen e se encuen an unos espaciados a 14,25, 7,13, 4,74, y 3,54 Â, undamen almen e, asignados a clo i as como se con- i mó pos e io men e. Se de ec an indicios de eldespa os (3,25 A). Todas las mues as es udiadas po DRX p esen an una composición mine alógica simila , si bien di ie en en los po cen ajes ela i os de los mine ales p esen es, aumen- ando el con enido en iU a en la mues a HV-2 ( abla I). Los diag amas de ag egados o ien ados ( ig. 3) con i - 210 BOL. SOG. ESP. CERAM. VIDR. VOL. 32 - NUM.3 Ca ac e ización de ma e iales p oceden es de un yacimien o de a cilla en Higue a de Va gas (Badajoz) TABLA I COMPOSICIÓN MINERALÓGICA TABLA II DATOS DEL ANALISIS QUÍMICO (%) Mues a M Q Cl F HV-1 65-50 25-30 10-15 5 HV-2 (<44 mm) 80 15 5 5 HV-3 55 30 15 5 M: mica Q: cua zo Cl: clo i a F: eldespa os c) ly /^*%Aj 10 20 30 29 Fig. 3. Diag amas de di acción de ayos X de ag egados o ien ados: a) No mal en agua; b) sa u ado con e ilenglicol; c) calen ado a 550'^C du an e 3 ho as. man la exis encia de clo i a. El a amien o con e ilenglicol no p oduce hinchamien o de la mues a (clo i a no expan- dible) y ampoco se obse a a iación en el di ac og ama median e a amien o é mico a 550°C, indica i o de la ausencia de caolini a, siendo ambos di ac og amas p ác i- camen e idén icos. Es e hecho di e encia es e ma e ial na u al de o os que ambién con ienen ili a o se ici a y se encuen an p esen es en la misma p o incia (2-4). HV-1 HV-2 HV-3 SÍ02 75.36 72.96 64.0 A1202 13.658 15.06 19.2 Fe203 1.82 1.18 4.9 Ti02 0.29 0.251 0.48 CaO 0.29 0.39 0.44 MgO 1.24 0.94 2.3 Na20 0.56 0.99 0.39 K2O 4.19 4.26 4.4 MnO 0.11 0.64 0.13 p.p.c. 2.46 3.33 3.3 TOTAL 99.97 99.96 99.54 1 3.2. Composición química El análisis químico de los ma e iales es udiados se mues a en la abla II. De acue do con los esul ados ob e- nidos, las mues as HV-1 y HV-2 son más simila es en e sí que la HV-3. Los con enidos en SÍO2 son ele ados po la p esencia de cua zo, aunque algo disminuye en la mues a HV-3, siendo a su ez la más ica en AI2O3, ca ac e ís ica impo an e desde el pun o de is a de su e ac a iedad. Sin emba go, la mues a HV-3 p esen a el mayo con enido en Fe203 y MgO del g upo, lo cual se a ibuye a la clo i a y óxidos de hie o p esen es en la misma. El con enido en K2O se a ibuye undamen almen e a la ili a, alcanzando alo es p ác icamen e simila es en las mues as es udiadas. Las pé didas po calcinación no supe- an el 3,5%, de acue do con su na u aleza mine alógica y la p esencia de cua zo. Aunque se han es ablecido c i e ios pa a la iden i ica- ción ipológica de las clo i as (8-10) y se han aplicado al es udio de yacimien os, en nues o caso es di ícil de e mi- na el ipo de mine al clo í ico p esen e, pues o que exis en o os mine ales con ele ada p opo ción ela i a. Fig. 4. Diag amas de ATD, TG y DTG de la mues a HV-3 hasa BOO^C. MAYO-JUNIO, 1993 211 J. L. DIAZ, M. RAIGÓN, A. RUIZ, P. J. SANCHEZ, G. GARCIA 3.3. Análisis é mico En la ig. 4 se ep esen an conjun amen e los diag amas de ATD, TG y di e encial e mog a imé ico (DTG) has a 1300°C co espondien es a la mues a HV-3, ep esen a- i a de es e yacimien o. La cu a de ATD mues a e ec os é micos endo é micos en la zona 500-900°C asociados a la deshid oxilación de la clo i a e ili a. Según di e sos au o es (11), los mine ales clo í icos p esen an un e ec o endo é mico a 575-610°C que co esponde a la deshid oxi- lación de la capa de b uci a, mien as que o o e ec o que apa ece a 740°C, el cual se de ec a aquí solapando con el de la ili a, se encuen a en elación con la deshid oxilación de la capa ipo mica en la es uc u a de la clo i a. En el diag ama TG, las pé didas de peso que se egis- an es án de acue do con el con enido mine alógico, siendo mayo en la zona co espondien e a la deshid oxi- lación de la ili a. La cu a DTG a una al a sensibilidad sigue un pe il análogo al DTA y pe mi e pone de mani- ies o la exis encia de dos e ec os p incipales asociados a la deshid oxilación de los silica os lamina es. Finalmen e, po encima de 1000°C se alcanza la cons an- cia de pé dida de peso, obse ándose sólo e ec os é mi- cos posiblemen e asociados a la p og esi a sin e ización del ma e ial. 3.4. Dila ome ía La dila ome ía es un ensayo ce ámico que esul a ú il en la ca ac e ización mine alógica de ma e iales ya que, esencialmen e, las p opiedades de expansión-con acción ob enidas son unción de los componen es p esen es. El compo amien o dila omé ico de es as mues as ( ig. 5) es ípicamen e ilí ico (12), como indica el hábi o de la cu a del ma e ial o iginal, con una dila ación p og e- si a más in ensa a pa i del in e alo 500-600°C cuando se p oduce la deshid oxilación de las edes c is alinas de los silica os p esen es, siendo máxima hacia los 880*^0. A pa i de esa empe a u a, comienza una ápida con acción po sin e ización del ma e ial. En la cu a del ma e ial cocido a 1000°C, se obse a el e ec o dila omé ico o iginado po la in e sión |x ß del cua zo lib e p esen e con un acusado cambio de pendien e, como se puso de mani ies o an e io men e. Es e hecho ha de ene se en cuen a a la ho a de un posible id iado del ma e ial. 4. CONCLUSIONES La consi ución mine alógica de es os ma e iales, de e minada po di acción de ayos X, indica que son al amen e ilí icos, con p opo ciones a iables de clo i as y cua zo. La composición química esul a se al amen e silícea, p esen ando ele ados con enidos de óxidos un- den es, sob e odo alcalinos y de hie o. El análisis é - mico di e encial, e mog a imé ico y dila omé ico con- i man el ca ác e ilí ico y clo í ico del ma e ial. La p esencia de cua zo ha de ene se en cuen a en un p oce- sado ce ámico pos e io , especialmen e a la ho a de eali- za un id iado u ilizando el ma e ial é micamen e a- ado como sopo e. Fig. 5. Dila og amas co espondien es a la mues a ep esen a i a HV- 3: a) mues a inicial; b) calen ada a lOO&C. 5. BIBLIOGRAFÍA 1. BÁRCELO SIERRA, G. y CARRASCO SANTOS, F.: No a sob e la cons i ución de las denominadas «Tie as especiales» de Almogía (Málaga) Bol. Soc. Esp. Ce am. Vid . 21 (1982) 189-191. 2. MESA LÓPEZ-COLMENAR, J. 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PUBLICACIONES EDITADAS POR LA SOCIEDAD ESPAÑOLA DE CERÁMICA Y VIDRIO I Cong eso Ibe oame icano de Ce ámica, Vid io y Re ac a ios (dos olúmenes) (To emolinos, 7-11 junio 1982) (Mad id, 1983) PRECIO: 4.500 Los pedidos deben di igi se a: SOCIEDAD ESPAÑOLA DE CERÁMICA Y VIDRIO C a. Valencia, Km. 24,300 ARO ANDA DEL REY (Mad id) MAYO-JUNIO, 1993 213 8 h CIMTEC [ u u e Flo ence June 29 o July 4 1994 ::%ï^5i|ï^^*^^^ Ä^ e^i WORLD CERAMICS CONGRESSi^ Ian o a end he Wo ld Ce amics Cong ess in Flo ence, he c adle o Eu opean Renaissance, and keep you sel up o do e wi h echnology ha will help en e he ce amics communi y in o he u u e. The in e na ional leading e en o i s ype in Eu ope ocusing on bo h adi ional and ad anced ce amics o co e on a global basis ou s anding ad ancemen s in esea ch, echnology and applica ion, as well as p esen and u u e ma ke s, wi h he objec i e o iden i ying and explo ing new di ec ions o ce amics. 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