arcillas cerámicas de la region valenciana. ii estudio de las arcillas

ARCILLAS CERÁMICAS DE LA REGION VALENCIANA. II ESTUDIO DE LAS ARCILLAS D E LOS
YACIMIENTOS DE LAS ZONAS SICHAR, MAS VELL, SAN JUAN DE MORO Y ARAYA
A. ESCARDINO BENLLOCH
J. E. ENRIQUE NAVARRO
E. RAMOS MARQUEZ
Instituto de QUÍMICA TÉCNICA
Universidad de Valencia
RESUMEN
Se han estudiado una serie de arcillas naturales de las zonas Sichar, Mas Veil, San Juan de Moró y
y Araya con el fin de determinar sus características.
Los ensayos llevan a la caracterización de las distintas arcillas desde el punto de vista de producción industrial, con objeto de poder predecir su aplicación.
78/5/0097A
SUMMARY
A number of natural clays from the regions of Sichar, Mas Veil, San Juan de Moró and Araya have
been studied to determine their characteristics.
A tests lead to distinguish the différente clays fron the industrial point of view in order to predict
their application.
RESUME
On a fait I'etude d'une série d'argiles naturelles des zones Sichar, Mas Veil, San Juan de Moró et
Araya avec le but de déterminer leurs caractéristiques.
Les essais mènent à la caractérisation des différentes argieles du point de vue de la production
industrielle, avec la finalité de prédire leur application.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Anzahl natürlicher Tonerden aus den Gebieten von Sichar, Mas Veil, San Juan de MQ/Ó und
Araya wurden untersucht, um ihre Kennwerte zu bestimmen.
Die durchgeführten Versuche ermöglichten eine Charakterisierung der einzelnen Tonerden in
Hinblick auf ihre industrielle Ausbeute mit dem Ziel einer fundierten Prognose über ihre eventuelle
technische Verwendung.
INTRODUCCIÓN
Siguiendo con el estudio de las arcillas de la región valenciana aptas para la fabricación de productos cerámicos, del
que ya se han expuesto algunos t^bajos anteriores (1) (2),
se ha abordado el estudio de las arcillas, en su mayor parte
ricas en carbonatos naturales, de los yacimeintos enclavados
en las zonas Sichar, Mas Veil, San Juan del Moro, Araya y
Adzaneta.
Es ampliamente conocida la importancia de estas arcillas
en la fabricación de productos químicos ya que la materia
prima utilizada, en la fabriación de bizcocho para azulejo de
pasta roja para las fábricas situadas en la provincia de Castellón, consiste normalmente en una mezcla de dos o más arcillas diferentes. Ello se debe a que en ninguno de los yacimientos que se explotan o son conocidos hasta el momento, en la
provincia o zonas limítrofes, se encuentra una arcilla que
reúna las características adecuadas para proporcionar la porosidad y calidad deseadas en el producto acabado.
La porosidad del bizcocho (soporte cerámico) oscila norBOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR.VOL.17.NUM.5
malmente entre el 14 y el 19 por 100. Esta porosidad se
obtiene introduciendo en la mezcla de arcillas, una que contenga un contenido en carbonatos considerable, con objeto de conseguir una mezcla con un contenido comprendido
entre el 14 y el 19 por 100 (en peso).
Actualmente el criterio que se sigue en la industria azulejera para formular la mezcla de arcillas (de diferentes características y propiedades) a utilizar como materia prima
consiste en aplicar la ley de mezclas, si se conoce el contenido en carbonatos de cada una de ellas, con el fín de que el
porcentaje final de éstos se halle dentro del intervalo establecido. De esta forma se consigue obtener la porosidad
deseada.
Ahora bien, la utilización de este único criterio para preparar la mezcla de arcülas a emplear como punto de partida, no prevé la influencia que la naturaleza de las mismas y
la proporción en que se combinen, puede tener sobre el
comportamiento térmico del conjunto. En consecuencia,
cuando en la industria azulejera se sustituye una de las dos
( o más ) arcillas, que habitualmente se mezclan, por otra
285
de análogo contenido en carbonatos, suelen presentarse
algunas anormalidades no deseables, tales como fragñidad
en las piezas, roturas, deformaciones, etc. Ello se debe a que
la temperatura del homo túnel, en el que se cuece el bizcocho, está ajustada al comportamiento térmico de la mezcla
que normalmente se emplea y al cambiar una de las arcillas,
puede resultar sustancialmente modificado el comportamiento térmico de la nueva mezcla.
Esta modificación en el comportamiento de la nueva
mezcla es fácil de prever ya que la arcilla introducida en la
mayor parte de los casos tendrá composiciones mineralógicas distintas a la de la arcilla que sustituye, y por tanto
la presencia de minerales arcillosos como la de las impurezas
presentes en estos (cuarzo, carbonatos, materia orgánica,
etc.) estarán en proporción diferente o estos últimos presentarán características físicas diversas.
Con objeto de poder prever la posible influencia de la
introducción de una arcilla en una mezcla o poder comparar
entre mezclas diferentes de arcillas utilizadas en la fabricación de soportes cerámicos (bizcochos) se ha sometido a
las árenlas presentes en la mezcla a una serie de determinaciones químicas y estructurales.
I. YACIMIENTOS Y MÉTODOS EXPERIMENTALES
En el presente trabajo se estudiarán las características
químicas y estructurales de una serie de muestras de arcilla de los yacimientos enclavados en los términos municipales de Onda, Alcora, Villafames y Adzaneta.
La mayor parte de estos yacimientos conocidos y utilizados por toda la industria azulejera suministran arcilla con
elevado contenido en carbonatos para su incorporación en
la mezcla de arcillas, base para la obtención del bizcocho.
En la Tabla I se expresan las características de estos
yacimientos.
Los métodos de ensayo utilizados para la caracterización química y estructural de las muestras de arcilla citadas fueron: análisis químico (3) (4), análisis térmico
simultáneo (ATD-TG-DTG) (5), difracción de rayos X (6)
y análisis dilatométrico.
IL RESULTADOS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN
Los resultados de la determinación química, contenidos
en carbonatos y sulfatos, se detallan en la Tabla IL Las
figuras 1 a 12 muestran las curvas de análisis térmico simultáneo (ATD-TG-DTG) para las distintas arcillas y las figuras
13 y 14 las curvas de deshidratación de todas ellas. Las
figuras 15 y 16 muestran las curvas dilatométricas de las
arcillas en estudio.
En la Tabla III se especifican los datos de contenidos
de cuarzo (sílice libre) obtenidos por difracción de rayos X
cuantitativa, método del patrón interno (7).
La observación de los resultados de la determinación
analítica indica la presencia de cuarzo y calcita junto a los
minerales arcillosos.
Las relaciones SÍO2-AI2O3 y SÍO2-R2O3 son altas en
todas las arcillas estudiadas y más elevadas que las que
corresponderían a arcillas de tipo caolinítico, lo que parece
indicar la presencia de sílice libre (cuarzo). Las arcillas que
presentan las relaciones más elevadas son las muestras 1,3,
8 y 12.
286
La determinación de carbonatos y los contenidos en óxido calcico y magnésico elevados indican la presencia de
calcita u otro carbonato natural en cantidades variables.
Los elevados contenidos en potasio indican las características ilíticas de estas arcillas.
Las pérdidas por calcinación son debidas ala descomposición de los carbonatos naturales presentes, pérdida de agua
estructural de los minerales arcillosos y combustión de materia orgánica presente.
En las muestras 4 y 6 se observa la presencia de pequeñas
cantidades de yeso que pueden ser suficientes para producir
perturbaciones durante el secado y cocción de los productos
cerámicos.
Las curvas de análisis térmico simultáneo y las curvas de
deshidratación de las muestras de arcilla, a las que previamente se les eliminó los carbonatos naturales presentes cuando la proporción de éstos era considerable presentan las evoluciones térmicas típicas de arcillas ñítico-caoliníticas con
cantidades variables de cuarzo (1), (8) y (9).
La técnica de la difracción de rayos X se ha utilizado para
completar los datos aportados por las técnicas anteriores
(i)y(7).
Las curvas de dilatación -contracción de las arcillas estudiadas confirman los datos aportados por las técnicas anteriores y en la mayor parte de ellas se aprecia claramente el contenido en sílice libre de las arcillas en estudio, por la dilatación brusca que presenta en el cambio de inversión a =^i3.
Se han determinado asimismo, los contenidos en cuarzo,
sílice libre, por difracción de rayos X cuantitativa (7). Como es sabido, el cuarzo, impureza presente en las arcillas
tiene una importancia primoridal sobre la plasticidad y el
comportamiento del bizcocho durante la cocción. Una arcilla
silícea de grano fino es mucho más plástica que una con
menor cantidad de cuarzo pero de tamaño de partícula
superior y también la sílice libre asociada a las arcillas evoluciona diferentemente con arcillas caoliníticas que con arcillas
ilíticas; mientras que con arcillas caoliníticas el cuarzo
evoluciona hacia cristobalita cuando aumenta la temperatura
de cocción con las arcillas ilíticas tiende a formar vidrios,
siendo esta fase vitrea, en arte, la responsable de la resistencia
mecánica del bizcocho debido a exceso de fase vitrea disminuirá la porosidad del bizcocho debido a la gresificación y
por tanto, lo deseable será un equilibrio para mantener la
porosidad deseada con la mayor cantidad de fase vitrea.
El cuarzo es también responsable de la rotura del bizcocho cerámico denominada "desventado" y producida generalmente en la zona de enfriamiento en el homo de bizcochado,
siendo debida a la presencia de cuarzo residual en la masa
cerámica, bien sea por su tamaño de partícula demasiado
grueso, cantidad excesiva del mismo o enfriamiento demasiado brusco.
III. DETERMINACIÓN MINERALÓGICA DE LAS ARCILLAS EN ESTUDIO
Muestra 1. Arcilla margosa, de color amarillento, con un
gran porcentaje de carbonatos naturales (calcita) y que presenta los siguientes componente mineralógicos: calcita, ilita,
y pequeñas cantidades de caolinita y cío rita. El contenido en
cuarzo es de 18,7 por 100.
Muestra 2. Arcilla compacta de coloración rojo oscuro. Los
resultados analíticos indican la presencia de cuarzo (sílice
TABLAI
Situación y descripckSii
Muestra
MI
San Juan de Moró. Ctra. local de Villafames a
Castellón. Yacimiento situado a 1 km. de San
Juan de Moró en el paraje denominado "Pía
de Moró.
Localización 40^04' 3^33'
Arcilla suelta de color amarillento,
rica en carbonato s y con pequeñas
láminas de mica.
Fabricación de azulejos,
M2
San Juan de Moró. Ctra. local de Villafames a
Castellón. Yacimiento situado a 3 km. de San
Juan de Moró en el paraje "Coveta Negra"
Locaüzación 4 0 ^ 4 ' 3^34'
Arcilla compacta color rojo oscuro,
sin carbonato s.
Fabricación de azulejos y semigrés
M3
San Juan de Moró. Ctra. local de ViUafames a
Castellón. Yacimiento situado a 4 km. de San
Juan de Moró.
Locaüzación 4 0 ^ 4 ' 3^34'
ArciUa margosa suelta de color amarillo.
Fabricación de azulejos
M4
San Juan de Moró. Yacimiento situado en el
paraje "Monte Mollet*'.
Localización40%5' 3^36'
Arcilla compacta de color rojo oscuro,
Antigua explotación utilizada para fabricación de azulejos.
M5
Adzaneta. Ctra. local de La Foya a Adzaneta
Yacimiento situado a 4 km. de Adzaneta.
Localización 40^15' 3°14'
Arcilla margosa color amarillento
con bandas rojas.
Fabricación de azulejos
M6
Adzaneta. Yacimento situado en la Ctra. local
de Chodos a La Pelechana en el paraje denominada "Magraner"
Localización 40^13' 3^28'
Arcilla compacta de fractura laminar de color azul grisáceo.
Fabricación de azulejos
M7
Araya. Ctra. local de Araya a Alcora. Yacimiento situado en el paraje denominado "Masica del Cabezo Rojo"
Localización 40^03' 3^25'
Arcilla compacta gris amarilla.
Fabricación de azulejos.
M8
Onda. Yacimiento situado en el paraje denominado "La Atalaya"
Localización 39^59' 3^25'
Arcilla compacta de color rojo vinoso
Fabricación de azulejos
M9
Onda. Yacimiento situado en el paraje denominado "La Uidona" a orillas del pantano de
Sichar.
Localización 40^01' 3^28'
Arcilla margosa suelta, con fósiles
color marrón claro.
Se utilizó en la fabriación de
azulejos
MÍO
Onda. Ctra. de Castellón a Ribesalbes, yacimiento situado en la zona denominada Sichar.
Localización 4 0 ^ 2 ' 3^27'
Arcilla suelta de color marrón claro
Fabricación de azulejos
Mil
Onda. Yacimiento situado en la Ctra. Onda
a Alcora en el paraje denominado "Corral
Blanco" muy cerca del rio Mijares.
Localización 39^59' 3^29'
Arcilla margosa suelta de color amarillento, con pequeños nodulos ferruginosos.
Se utilizó en la fabricación de
azulejos.
MI2
Alcora. Yacimiento situado en el paraje denominado "Mas Veil"
Localización 4 0 ^ 2 ' 3^27'
Arcilla suelta de color marrón amariliento.
Fabricación de azulejos.
Número
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR.VOL.17.NUM.5
Aplicaciones actuales
287
TABLA II
ANALISIS QUÍMICO DE LAS MUESTRAS DE ARCILLA EN ESTUDIO ( % )
M2
Ml
SÍ02
A1203
Fe203
CaO
MgO
Na20
K2O
TÍO2
MnO
Pérdida por calcin.a 1.000^
C0£(CaC03)
S04~
SÍO2/AI2O3
SÍO2/R2O3
Si02/Fe203
M3
M4
M5
M6
33,58
6,74
1,69
29,40
0,77
0,32
2,56
0,40
0,02
25,38
60,22
19,40
7,69
1,79
0,84
0,35
4,95
0,87
0,03
4,64
30,03
7,48
3,63
29,60
0,75
0,31
2,32
0,53
0,02
25,99
60,18
19,03
7,18
2,85
0,89
0,46
3,66
0,81
0,04
5,38
50,18
18,08
5,30
7,60
1,33
0,27
6,46
0,79
0,02
10,05
57,33
22,31
3,80
1,43
1,11
0,30
6,72
0,65
0,02
6,70
100,84
100,75
100,63
100,48
100,08
100,37
51,6
inapreciable
3,00
inapreciable
52,00
inapre(^ble
4,20
3,20
13,10
inapreciable
2,90
inapreciable
8,42
7,32
52,62
5,25
4,18
20,73
6,79
5,18
21,91
5,35
4,31
22,20
4,69
3,95
25,07
4,34
3,92
39,95
TABLA II (Cont.)
M7
SÍ02
A1203
Fe203
CaO
MgO
Na20
K2O
TÍO2
MnO
Pérdida por calcin.a 1.000°
C0£(CaC03)
S04~
SÍO2/AI2O3
SÍO2/R2O3
Si02/Fe203
288
MS
M9
MIO
Mil
M12
31,13
14,29
4,24
22,78
1,72
0,16
3,83
0,62
0,03
21,75
61,52
16,56
5,80
1,44
1,68
0,18
6,40
0,62
0,03
5,34
28,25
11,70
3,75
27,05
1,21
0,22
2,93
0,28
0,04
24,52
43,70
14,99
4,84
13,20
2,50
0,26
4,48
0,56
0,04
15,03
31,14
13,36
4,39
23,64
1,36
0,20
3,67
0,26
0,04
21,70
51,85
10,22
2,94
15,45
1,08
0,77
3,10
0,49
0,03
13,87
100,55
99,57
99,95
99,60
99,76
99,80
40,20
indicios
7,50
indicios
47,30
indicios
22,10
inapreciable
38,50
indicios
26,80
indicios
3,68
3,09
19,44
6,28
5,13
28,09
4,03
3,39
19,95
4,93
4,08
23,91
3,94
3,26
18,78
8,58
7,24
46,70
»
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\
1i I
\
\
Ii 1
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^.100°C
Fig.5 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^5
Fig. 1 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^l
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T
Fig. 6 ANALISIS TERMfCO SIMULTANEO, MUESTRA N°6
Fig. 2 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^ 2
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Fig. 7 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^T
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ñg. 8 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^S
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR.VOL.17.NUM.5
289
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TABLA III
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Muestra número
K
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\
\
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ope I
\
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x*800*^\
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I ii \
\ iii i
'^^\
\
Rg. 9 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N°9
-Váoc^ I
/^200°C
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\
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\
I IOO°C,
\ II
J Fjg.lO ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^IO
\ ^^oo°c
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\
ii Ii
\
Fig. 11 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^ll
\ \\\ \
i \
j
^^'ío'pc
i
\
iii
i^
IOOO°C.
^•
Fig. 12 ANALISIS TÉRMICO SIMULTANEO, MUESTRA N^IZ
290
CONTENIDOS EN CUARZO DETERMINADOS POR
DIFRACCIÓN DE RAYOS X CUANTITATIVA,
MÉTODO DEL PATRON INTERNO
1
2
3
4
5
6
'7
^
9
10
11
12
o/o Cuarzo
18,7
27,1
15,5
29,2
25,7
24,0
11,2
40,0
13,4
27,7
14,2
42,7
libre) dada la relación SÍO2-AI2O3 que presenta. El análisis
mineValógico indica la presencia de cuarzo, caolinita, üita y
pequeñas cantidades de calcita y clorita. El contenido en
cuarzo es de 27,1 por 100.
Muestra 3. Arcilla margosa de coloración amarillenta, que
presenta un gran contenido de carboíiatos naturales. El
análisis mineralógico indica la presencia de calcita, cuarzo,
ilita y caolinita. El contenido en Cuarzo es de 15,5 por ÍOO.
Muestra 4. Arcilla compacta de coloración rojo oscuro,
semejante a la muestra núm. 2 y cuyo análisis mineralógico
señala la presencia de cuarzo, caolinita, ilita y pequeñas cantidades de calcita y clorita. La determinación analítica indica
la presencia de sulfatos (yesos) con un contenido del 2,6
por 100. El porcentaje de cuarzo es de 29,2 por 100.
Muestras. Arcilla margosa de coloración amarillenta, que
presenta los siguientes componentes mineralógicos: calcita, cuarzo, caolinita, ilita y clorita. El contenido en cuarzo
es de 25,7 por 100.
Muestra 6. Arcilla compacta de color azul grisáceo. El análisis mineralógico indica como componentes los siguientes:
ilita, cuarzo, caolinita, clorita y calcita. En la determinación analítica se observa la presencia de sulfatos (yesos)
en una proporción del 4,3 por 100. El contenido en cuarzo
es de 24,0 por 100.
Muestra 7. Arcilla margosa compacta de coloración gris
amarilla. La determinación mineralógica indica la presencia
de calcita, ilita, cuarzo y pequeñas cantidades de caolinita
y clorita. El contenido en cuarzo es de 11,2 por 100.
Muestra 8. Arcilla compacta de color rojo con franjas
verdes. El análisis mineralógico señala presencia de cuarzo,
ilita, aolinita, calcita y pequeñas cantidades de clorita.
El contenido en cuarzo es de 40,2 por 100.
Muestra 9. Arcilla margosa de coloración marrón, que presenta los siguientes componentes mineralógicos: calcita, ilita
cuarzo, caolinita y pequeñas cantidades de clorita. El contenido en cuarzo es de 13,4 por 100.
Muestra 10.Arcilla suelta de coloración marrón. El análisis
mineralógico indica la presencia de calcita, cuarzo, ilita y
caolinita. El contenido en cuarzo es de 27,7por 100.
IV. CONCLUSIONES
.^H\2)
1000
T(°C)
T(°C)
Fig. I3yl4-CURVAS DE DESHIDRATACION
El estudio realizado va encaminado al conocimiento de las
características físico-químicas y estructurales de las arcillas utilizadas como materia prima por la industria azulejera, este conocimiento es base para la utilización de las mismas, estudiar la mezcla más adecuada y el proceso de fabricación más idóneo.
En el estudio de la formulación de una mezcla de arcillas para la fabricación de azulejos se debe tener en cuenta
entre otras, las siguientes características: contenido en
carbonatos, contenido en cuarzo y tamaño de partícula del
mismo, características mineralógicas del conjunto, contenido en materia orgánica, etc. Todo esto lleva a definir de
un modo más preciso las posibilidades de mezcla que se
tienen con una serie de arcillas.
Las arcillas estudiadas son un conjunto de muestras, la
mayor parte ricas en carbonatos naturales, entre las que están comprendidas la mayor parte de las arcillas margosas
que se utilizan en la fabricación de azulejos.
Una vez definidas las características físico-químicas y
estructurales de las arcillas, la bondad de las mismas en
cuanto a la fabricación de un producto cerámico, estará
supeditada a la mezcla a emplear y a las condiciones de
molienda, secado y cocción.
BIBLIOGRAFÍA
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silicate Press. Londres 1971.
Fig. I5y 16-CURVAS DILATOMETRICAS DE
ARCILLAS EN ESTUDIO.
LAS
Muestra 11. Arcilla margosa suelta, de coloración amarilla,
que presenta los siguientes cojiiponentes mineralógicos: calcita, cuarzo, caolinita, ilita y pequeñas cantidades de clorita. El contenido en cuarzo es de 14,3 por 100.
Muestra 12. Arcilla margosa de coloración marrón amarilla.
El análisis mineralógico indica la presencia de calcita,
cuarzo, ilita y caolinita. El contenido en cuarzo es de 41,2
por 100.
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR.VOL.17.NUM.5
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(1976), 580-587
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