Estudio de los materiales vitroceramicos obtenidos a partir de la

BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. 29 (1990) 1, 29-31
Estudio de los materiales vitroceramicos obtenidos a partir
de la fusión de rocas volcánicas sálicas
J. C. PEREZ ARENCIBIA, J. DE LA NUEZ
Dpto. Edafología y Geología. Universidad de la Laguna. Tenerife
RESUMEN.—Estudio de los materiales obtenidos a partir de la fusión de rocas volcánicas sálicas.
Se ha analizado por primera vez el comportamiento de
rocas volcánicas sálicas de las Islas Canarias como materia prima de partida para la obtención de materiales vitroceramicos, siguiendo el proceso petrúrgico. Dicho
comportamiento se compara con el de basaltos de las mismas Islas.
ABSTRACT.—study of glass-ceramics obtained from the
melting of felsic volcanic rocks from Canary Islands.
The behaviour of felsic volcanic rocks of Canary Islands
are briefly analyzed and compared to the basalts, as raw
materials for petrugical processes.
TABLA I
ANALISIS QUÍMICOS DE LAS ROCAS
SÁLICAS UTILIZADAS
SÍ02
A1203
^^2^3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na20
K2O
TÍO2
P2O5
LOI
Total
La fusión de basaltos, principalmente de tipo alcalino, como materia prima para la obtención de materiales petrúrgicos es suficientemente conocida (1). En cambio, las rocas
con un mayor contenido en SÍO2, como, por ejemplo, granitos, sienitas, traquitas, etc. (2, 3, 4), han sido poco utilizadas para la obtención de este tipo de materiales vitroceramicos. Por ello, en este trabajo se han seleccionado distintas
muestras sálicas (compuestas esencialmente por feldespatos
y feldespatoides) de las Islas Canarias, con objeto de estudiar su comportamiento en la fusión y caracterizar los materiales vitreos y vitroceramicos obtenidos a partir de la misma.
Se han escogido cuatro tipos distintos de materiales sálicos de la isla de Tenerife, cuyo comportamiento en la fusión ha sido comparado con basaltos de dicha isla. En la tabla I se indican los análisis químicos de las rocas estudiadas,
que se han realizado según la metodología utilizada en (5).
Como se puede apreciar, la sílice oscila entre 56 y 62 % (basalto 45%), el Fe total (FeO+Fe203) varía entre 3 y 5%
(basalto 12,5%) y la suma de álcalis fluctúa entre 12 y 14%
(basalto 6%). Estas diferencias en composición van a condicionar su diferente comportamiento en la fusión y posterior recristalización.
Por la mineralogía de las muestras escogidas, cabe distinguir una fonolita nefelínica (FO), una traquita (TR), una obsidiana (OB) y un pómez (PO), ambas de mineralogía de tipo traquítico. La identificación petrográfica de estas rocas
es la siguiente:
— Fonolita: Los fenocristales que presentan por orden de
abundancia son de feldespato alcalino, augita egirínica, nefelina, y como accesorios esfena, biotita y opacos. La maRecibido el 20-5-89 y aceptado el 13-9-89.
ENERO-FEBRERO, 1990
TR
FO
PO
OB
BA
60,5
17,1
4,2
1,0
0,3
0,5
0,9
7,3
5,4
0,8
0,2
1,9
58,8
18,7
2,6
0,9
0,2
0,7
1,6
8,2
5,7
0,8
0,1
1,9
56,7
18,1
1,6
1,2
0,2
0,4
0,6
7,1
6,5
0,4
0,1
6,7
59,2
18,5
2,6
1,9
0,2
0,4
0,4
9,0
5,5
0,8
0,1
0,7
45,6
15,5
6,7
5,2
0,2
4,9
10,5
3,8
2,5
3,5
0,7
0,0
100,1
100,2
99,6
99,1
99,1
TR: Traquita. FO: Fonolita. PO: Pómez de depósito de caída.
OB: Obsidiana. BA: Basalto utilizado como comparación.
triz es feldespática de textura fluidal, con algo de augita egirínica y opacos.
— Traquitas: Fenocristales escasos de feldespato alcalino, augita egirínica y accesorios de biotita y opacos. La matriz es microcristalina a criptocristalina, con feldespato alcalino, opacos y augita egirínica, y vitrea en la obsidiana
y el pómez.
El basalto que se utiliza como comparación es un basalto
plagioclásico (BA) con fenocristales de plagioclasa y augita
en una matriz microcristalina con plagioclasa, augita y opacos. Estas fases encontradas por microscopía óptica de transmisión se han corroborado usando la difracción de rayos X.
Para medir la viscosidad de las muestras a alta temperatura se ha utilizado la microscopía de calefacción. El diagrama de variación de la viscosidad con la temperatura denota
un distinto comportamiento entre las rocas sálicas y el basalto, con menores temperaturas de sinterización y mayores
temperaturas de fluidez para las primeras. Asimismo, los materiales más vitreos (OB y PO) comienzan a contraer a temperaturas menores que los cristalinos. Tanto la muestra OB
como la PO se pueden considerar «vidrios largos», mientras
que las muestras FO y TR se comportan desde el punto de
vista de la viscosidad a alta temperatura como «vidrios cortos». En cualquier caso, la viscosidad de estas rocas sálicas
varía con la temperatura de una manera menos pronunciada
que la del basalto (BA) de referencia.
Las muestras fueron pulverizadas y, posteriormente, fundidas en crisoles de platino en un horno eléctrico a una temperatura de 1500°C, durante 30 minutos. Los vidrios obte29
J. C. PEREZ ARENCIBIA, J. DE LA NUEZ
VTR 1000°
UOh.
10
12
r c xioo
MA.> VTR 1000'
^W\MW
Fig. 1 .—Diagrama ATD-TG del vidrio-pómez y del vidrio-traquita comparados con el vidrio-basalto.
10 h.
VTR 900'
10 h.
VTR
nidos fueron analizados por DRX de polvo, no observándose
la aparición de ninguna fase cristalina.
La capacidad de desvitrificación de estos vidrios se ha estudiado por medio de ATD-TG, mostrándose en la figura
1 las curvas resultantes del vidrio-pómez y vidrio-traquita
comparadas con las del vidrio-basalto. El ATD de los vidrios «sálicos», en general, no muestra ningún exotérmico
apreciable, aunque se observa una deriva positiva de la curva, generalmente por encima de los 850°C. Por lo tanto,
la capacidad de cristalización de los vidrios procedentes de
la fusión de rocas sálicas es muy baja, como era de esperar
debido al comportamiento de la viscosidad con la temperatura. Al contrario, el ATD del vidrio de basalto presenta los
tres exotérmicos característicos correpondientes a la cristalización de las fases magnetita, clinopiroxeno y feldespato.
Las curvas TG no manifiestan ganancias de peso, a diferencia de las curvas de los vidrios de basalto, que presentan una
pequeña ganancia debida a la oxidación de FeO a Fe203.
Los vidrios obtenidos anteriormente fueron sometidos a
diversos ciclos de tratamiento térmico de temperaturatiempo, con objeto de poner de manifiesto las posibles fases
que pudieran aparecer en cada tratamiento, detectándose la
aparición de las mismas mediante DRX. Las temperaturas
escogidas han sido de 800^ 900° y 1.000°C, y los tiempos
de tratamiento variaron entre 10 y 48 horas.
A 800 °C ninguna muestra presenta indicios de cristalización. A 900 °C las únicas fases que aparecen son óxidos de
hierro (magnetita y/o hematites), excepto para el vidriotraquita (VT), donde también se da clinopiroxeno (fig. 2).
A partir de esta temperatura, tanto el vidrio-obsidiana (VO)
como el vidrio-fonolita (VF) mostraron signos de reblandecimiento.
A 1.000°C y a bajos tiempos de tratamiento (10 horas)
30
AO
35
30
25
20
Fig. 2.—Difractog ramas de la traquita (TR), del vidrio (VTR) y de los materiales obtenidos por tratamientos térmicos de cristalización. F=feldespato.
P—clinopiroxeno. M=magnetita. H=hematites.
continúan existiendo diferencias entre la cristalización de la
muestra VT y las demás niuestras (fig. 3), con claros indicios de formación de feldespatos en la primera, y desaparición de las fases previamente formadas en las muestras VF
y VO.
Para la misma temperatura anterior y a 48 horas de tratamiento (figs. 2 y 3), se aprecia una importante cristalización en todas las muestras, con la aparición de feldespato
y clinopiroxeno en ellas, excepto en VF. Por tanto, la muestra
VT fue la que alcanzó un mayor grado de cristalización, por
lo que se prolongó su tratamiento térmico hasta un máximo
de 140 horas, observándose un mayor y mejor crecimiento
cristalino. Además, se aprecia que cristaliza algo de hematites desde las 48 horas de tratamiento térmico a 1.000°C.
Esta fase podría formarse en la superficie del material, dando lugar a efectos de irisaciones superficiales (6).
Como resultado de estas primeras investigaciones se ha
podido comprobar que el comportamiento de estos vidrios
«sálicos» difiere notablemente de los obtenidos a partir de
la fusión de basaltos, donde a menores teniperaturas y tiempos se aprecian fases cristalinas similares y en mayor proporción (7, 8, 9). Por lo tanto, dada la composición química
de los vidrios obtenidos y su baja capacidad de cristalización, se abre la posibilidad de utilización de estas materias
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. YOL. 29 - NUM. 1
Estudio de los materiales vitrocerámicos obtenidos a partir de la fusión de rocas volcánicas sálicas
BIBLIOGRAFÍA
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25
30
20
29
Fig. 3 .—Difractogramas del pómez (PO), del vidrio (VP) y de los materiales obtenidos por tratamientos térmicos de cristalización.
1.
GARCÍA VERDUCH, A. : Materiales obtenidos a partir de
rocas y escorias fundidas. Jornadas sobre Cerámica y
Vidrio, Serv. Publ. Univ. de Oviedo (1980), pági249-284.
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1985.
8.
primas en la industria petrúrgica, si bien la cristalización de
estos vidrios debería ser favorecida con la adición de agentes nucleantes. En un próximo trabajo se expondrán las características microestructurales que presentan los materales
petrúrgicos obtenidos a partir de este tipo de materias primas.
HIDALGO, M . ; CALLEJAS, P., y RINCÓN, J. M . :
Mi-
crostructure characterization of basalt glass-ceramics.
Microstructure 86. Ed. J. Pask and A. Evans. Plenum
Publ. Corp. (1988), págs. 117-126.
9. PÉREZ ARENCIBIA, J. C.I Aplicaciones cerámicas y petrúrgicas de materias primas de las Islas Canarias. Tesis doctoral. Universidad de La Laguna, 1988.
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