Caracterización fisicoquímica de ultrafinos de arcillas y su efecto sobre comportamiento reológico

Abstract

Resumen: En este trabajo de investigación, se realizó la caracterización mineralógica y fisicoquímica de ultrafinos (1μm) de muestras de mineral caolinítico, así como la medición del esfuerzo y la viscosidad en función del pH de la fase acuosa, de suspensiones compuestas por estos minerales ultrafinos, variando linealmente la tasa de cizalladura entre 0.001 y 400 s-1. La caracterización fisicoquímica se realizó mediante los siguientes análisis y mediciones: distribución de tamaño de partícula (DTP), área superficial específica (ASE), tamaño y volumen de poro, análisis morfológico (SEM), análisis térmicos (DSC y TGA) y análisis químico-mineralógico (SEM-EDS, FRX y DRX). Además, se midió el potencial zeta en función del pH y el ángulo de contacto para determinar de manera indirecta a través de la ecuación de Young–Dupré para sistemas polares, la energía libre superficial. El estudio mostró que el comportamiento reológico de los ultrafinos de caolín, está influenciado por la anisotropía fisicoquímica de dicho sistema particulado, cuando se encuentra en un medio acuoso. Finalmente se introduce una modificación a la ecuación de esfuerzo desarrollada por Bustamante (2002) introduciendo los efectos electroviscosos en este tipo de minerales.

Abstract: In this research work, the mineralogical and physicochemical characterization of ultrafine (1μm ) kaolin mineral samples was performed, and the measurement of the stress and viscosity as a function of the pH of the aqueous phase, of suspensions composed of these ultrafine minerals linearly varying shear rates between 0001 and 400 s-1 . The physicochemical characterization was performed using the following tests and measurements: particle size distribution (DTP), specific surface area (SSA), pore size and volume, morphological analysis (SEM), thermal analysis (DSC and TGA), and chemical-mineralogical analysis (SEM-EDS, XRF and XRD). Furthermore, the zeta potential versus pH and the contact angle to determine indirectly through the Young-Dupré equation for polar systems, the free surface energy was measured. The study showed that the rheological behavior of ultrafine kaolin is influenced by the physicochemical anisotropy of the particulate system, when in an aqueous medium. Finally, a modification to the stress equation developed by Bustamante (2002) introduced the electroviscous effects in this type of minerals.