Compartir el contenido

Valorización de arcillas españolas para su incorporación en la formulación de pastas cerámicas de cocción blanca

La producción del sector cerámico español, junto con la del sector cerámico italiano, ha sido superada desde 2007 por países emergentes como Brasil e India, además de China que sigue como líder en solitario desde hace tiempo. En la actualidad, la producción española ha sufrido un ligero ascenso, gracias al incremento de las ventas al mercado exterior. Para competir con los mercados internacionales, el sector cerámico español ha apostado desde hace unos años por el gres porcelánico esmaltado. Como resultado, la producción española de pasta blanca se ha duplicado en los últimos años hasta alcanzar un 40%. Esto implica que, la tendencia actual del sector cerámico español se dirige hacia la producción de gres porcelánico (pasta blanca) en detrimento de la pasta roja. De este modo, la producción de gres porcelánico ha incrementado la demanda de materias primas de cocción blanca de importación, como arcillas y feldespatos, encareciendo el coste de la materia prima y provocando una fuerte dependencia estratégica con otros países. Con todo ello, resulta de alto interés científico y también industrial, el poder desarrollar composiciones de pasta blanca como son las pastas de gres porcelánico y las pastas para revestimiento de paredes (monoporosa), a partir de materias primas españolas, realizando los tratamientos previos y acondicionamientos necesarios para su uso.

El primer objetivo perseguido ha consistido en estudiar lasarcillas de cocción blanca para la fabricación de pasta blanca cerámica, sobre todo, las arcillas españolas para, valorizarlas con diversas técnicas, disminuyendo su contenido en compuestos de hierro y de materia orgánica. El otro objetivo, no menos importante, ha versado en el estudio de los residuos cocidos generados por el propio sector cerámico y por otros sectores ajenos, como el del vidrio, con el fin de incorporarlos en la formulación de nuevas formulaciones de pasta blanca.

Para el tratamiento de arcillas españolas con altos contenidos de compuestos de hierro, hematita (Fe2O3) y siderita (FeCO3) principalmente, se han aplicado tres técnicas físicas desarrolladas en las propias plantas industriales de Grupo Tierra Atomizada. La primera de ellas consiste en el tamizado a 100 μm de la arcilla dispersada y corresponde a la etapa previa a las otras dos técnicas. Con esta técnica, se consigue eliminar las fracciones más gruesas de la arcilla, a saber, sílice libre y compuestos de hierro, destacando entre ellos la siderita (carbonato de hierro, FeCO3). Así, se favorece la concentración de los filosilicatos (arcillas) y la disminución de parte de la fracción rica en compuestos de hierro, en las arcillas españolas. Refiriéndose a la segunda técnica, se trata de una técnica de gravimetría mediante un hidrociclón por vía húmeda, capaz de separar partículas de diferente densidad específica. De este modo, se consigue extraer de una arcilla española rica en hematita (Fe2O3), alrededor de un 20% de esta impureza. Con la tercera técnica, basada en el fenómeno del electromagnetismo, se ha tratado una arcilla española rica en hematita con un filtro electromagnético inducido, obteniéndose mejores resultados que en las dos anteriores técnicas, puesto que se ha logrado una reducción del 45% en contenido de hematita (Fe2O3) de la arcilla ensayada, de forma que se ha conseguido un porcentaje de hematita muy bajo (1.18%).

La disminución de la materia orgánica procedente de carbón vegetal presente en algunas arcillas de Teruel, se ha llevado a cabo mediante tratamientos térmicos a distintas temperaturas utilizando un horno eléctrico tipo mufla de laboratorio. Se han determinado las condiciones idóneas según los resultados obtenidos (tratamiento térmico a 400ºC, durante 30 minutos), para eliminar gran parte de esta impureza contenida en algunas arcillas españolas de Teruel, cerca del 70%. Además, se ha observado que, parte de la siderita (FeCO3) contenida en estas arcillas, se descompone a las temperaturas de calcinación ensayadas, de forma que los productos de esta reacción se imantan, pudiéndose extraer el carbonato de hierro descompuesto. Los resultados obtenidos con este tratamiento han sido altamente positivos, puesto que se ha eliminado un 21% de compuestos de hierro.

Por otra parte, se han introducido en las composiciones de gres porcelánico y de revestimiento preparadas en esta Tesis Doctoral, altos porcentajes de residuos cocidos (entre 15%-20%) procedentes del sector productivo cerámico (chamotas) y del sector del vidrioreciclado, que han permitido en ambos casos, reducir la temperatura de sinterización de la pasta cerámica de forma muy significativa. Esto supone un cambio muy notable en la producción de baldosas cerámicas, tanto por la incorporación de material reciclado que, en la actualidad se desecha, como por el ahorro energético que origina la disminución de la temperatura máxima de cocción.

El desarrollo de la tesis ha tenido lugar en los laboratorios del Departamento de Químico Inorgánica y Orgánica de la Universitat Jaume I y en el laboratorio de I+D de Grupo Tierra Atomizada.

La presente Tesis Doctoral ha sido dirigida por el Prof. Dr. Juan Bautista Carda Castelló y leída el 25 de Universitat Jaume I de Castellón. El Tribunal de Tesis ha estado formado por los cinco miembros siguientes: Prof. Dr. Eloísa Cordoncillo Cordoncillo (presidenta), Prof. Dr. Antonio Barba Juan (secretario), Prof. Dr. Rafael Ibáñez Puchades (vocal), Prof. Dr. Oscar Jaime Restrepo Baena (vocal) y Prof. Dr. Xermán Francisco de la Fuente Leis (vocal). La calificación de la Tesis ha sido Sobresaliente Cum Laude.