-
1999, Selene Berenice Salazar Rodríguez
Maestría
Influencia del grafito en la producción de espinel
magnesia-alúmina
utilizando microondas
RESUMEN
Durante las décadas pasadas han sido realizados muchos estudios
y experimentos exploratorios sobre el calentamiento y procesamiento de
cerámicos y de materiales compuestos mediante microondas. Mucho
del esfuerzo en estos estudios fue estimulado por el deseo de obtener
mejores
beneficios en el procesamiento de materiales utilizando microondas
comparado
con los métodos convencionales. Aunque la aplicación de
microondas
es bastante anterior a los 80´s se puede decir que desde el
primer
Simposio Internacional de Procesamiento de Materiales con Microondas
celebrado
en 1988, el interés en este campo ha crecido notoriamente, esto
puede apreciarse en la variedad de técnicas orientadas a buscar
y aprovechar los beneficios de utilizar la energía de
microondas,
lo que resulta evidente en la temática que cubrían los
artículos
presentados en dicho Simposio. La aplicación de las microondas
al
procesado de cerámicos aparece en los años 60's y 70's,
orientada
únicamente al secado de los mismos. Así mismo, se
reportan
trabajos de calentamiento de cerámicos a mediados de los 80`s, y
en los 90`s ha habido una rápida proliferación y
crecimiento
de esfuerzos para explorar nuevas rutas de procesamiento de acuerdo a
la
aplicación de los materiales . Es decir, que conforme a las
exigencias
de desempeño aumentan se deben diseñar nuevas vías
de producción para los nuevos materiales que las cumplen y, para
el caso de los procesos que se llevan a cabo a alta temperatura, se
traduce
a la búsqueda en el incremento de la eficiencia y control del
calentamiento.
Algunas de las hipótesis por las cuales se ha dado un
crecimiento
en el interés de usar microondas para el procesamiento de
cerámicos
son:
* Ahorro en costos(tiempo y energía).
* Rapidez interna de calentamiento.
* Precisión y control de calentamiento.
* Calentamiento selectivo.
* Mejoramiento de calidad y propiedades.
* Síntesis de nuevos materiales.
* Capacidades de procesamiento no posibles por métodos
convencionales.
Se puede decir que estas hipótesis han sido probadas de modo
general en los estudios que se han realizado. En algunos experimentos
se
muestra que la la absorción volumétrica de la
energía
de microondas hace posible mucho más rápido el
sinterizado
de cerámicos que de manera convencional. Esto permite producir
un
cerámico con grano fino, microestructura más uniforme, lo
que le confiere que sea un material más fuerte y menos
quebradizo
que los cerámicos obtenidos por métodos convencionales.
Además
de que un calentamiento selectivo en microondas puede ser beneficioso
para
producir nuevos materiales cerámicos compuestos que conserven su
alta dureza bajo altas temperaturas y condiciones corrosivas. Un
material
cerámico es un compuesto o solución que contiene
elementos
tanto metálicos como no metálicos, y tiene una gran
variedad
de aplicaciones. Entre los materiales cerámicos que se utilizan
ampliamente se encuentra el espinel magnesia-alúmina, el
cuál
es un cerámico que ha ganado gran interés en los
últimos
años en la industria de refractarios, debido a sus propiedades
físicas
y estructurales. En Europa y los Estados Unidos, el uso del espinel
como
material refractario fue muy escaso, y hasta finales de los años
70`s hubo un crecimiento en el interés por utilizar este
producto
como material refractario, primero para la industria del cemento y
más
recientemente para las industrias del vidrio y del acero. En
Japón,
la industria del cemento empezó a utilizar ladrillos de
magnesia-espinel
desde 1976 y desde 1980 comenzó a producir espinel sinterizado
de
alta pureza. Tradicionalmente, el espinel magnesia-alúmina se
produce
utilizando la energía de los combustibles fósiles o bien
mediante el uso de hornos eléctricos. Sin embargo recientemente
ha habido un creciente interés en utilizar microondas como
fuente
de calentamiento para procesar distintos materiales dada la amplia
variedad
de ventajas sobre el calentamiento convencional, como la rapidez de
calentamiento,
la reducción de costos y el calentamiento más uniforme.
Otro
aspecto que resulta interesante es que, precisamente hasta esta
época
se realiza una caracterización de las propiedades
dieléctricas
de este material , las cuales se requiere conocer para pensar en
procesamiento
mediante microondas. En trabajos previos se ha demostrado la
producción
del espinel MgAl2O4 utilizando carbono como
auxiliar
en el proceso de absorción de microondas. La relación de
carbono/reactivo empleada fueron considerablemente elevadas (del orden
de 3 g de carbono en 14 g de reactivos), así, aunque se
comprobó
que el carbono es un buen auxiliar en al calentamiento mediante
microondas,
se comprobó también que el espinel formado
absorbía
energía de manera importante. Quedó por confirmar que
cantidades
menores de aditivo podrían dar un efecto similar, lo que
pondría
de manifiesto que el espinel contribuye significativamente a la
absorción
de energía. Dado lo anterior, el objetivo de este trabajo es
demostrar
que el espinel MgAl2O4 puede ser producido
utilizando
microondas como fuente de energía con concentraciones de carbono
del orden del 20 % de las que han sido empleadas hasta ahora. Se
considera
además la sinterización de diferentes relaciones MgAl2O4.