Nuevos materiales cerámicos a partir de reutilización de residuos pétreos de minería. Diseño, caracterización y aplicaciones técnico-artísticas

Resumen

El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es el diseño, la obten¬ción y la evaluación cuantificada de nuevos materiales cerámicos de alta calidad a partir de material pétreo de desecho de las minas de wolframio de Panasqueira, situadas próximas a Covilhâ (Portugal), con la intención fundamental de dar una respuesta basada en los conceptos de reciclaje y sostenibilidad a la ingente cantidad de residuos procedentes de la actividad extractiva de estas minas, así cómo evaluar su validez en aplicaciones técnico-artísticas. En el proceso de diseño de las nuevas pastas cerámicas se ha mezclado este árido, en diferentes proporciones, con caolín comercial. Para llevar a cabo este planteamiento, el desarrollo de esta Tesis Doctoral ha sido el siguiente: - Búsqueda y estudio bibliográfico en relación con el diseño de materiales cerámicos a partir de materiales de desecho en general y el aprovechamiento cerámico de residuos de material pétreo en particular. - Caracterización de las materias primas: el árido de desecho de las minas de Panasqueira y el caolín comercial, mediante análisis químico elemental (fluorescencia de rayos X, FRX) y análisis mineralógico (difracción de rayos X, DRX). - Realización de pruebas iniciales y determinación de las diferentes mezclas que constituyen las nuevas pastas cerámicas. Preparación de probetas normalizadas con las diferentes mezclas. - Evaluación térmica de las primeras probetas. Determinación de las diferentes temperaturas de cocción y establecimiento de los rangos térmicos y temperaturas máximas para cada tipo de pasta. - Caracterización mineralógica de las diferentes pastas. Estudio mediante DRX, con especial atención a las posibles transformaciones mineralógicas de una misma pasta según a la temperatura a la que pueda ser sometida. - Caracterización física y mecánica de las nuevas pastas mediante ensayos normalizados: pérdida de masa, contracción o expansión lineal y volumétrica, cambio de densidad; determinación de propiedades mecánicas mediante análisis de pulsos ultrasónicos; ensayos de resistencia mecánica a esfuerzos de flexión y compresión; estudio de la morfología interna de las diferentes pastas mediante análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM-MEB); ensayo de pesada hidrostática para la determinación de capacidad de absorción de agua, densidad aparente, bulk density y porosidad aparente; estudio de la porosidad mediante análisis por inyección de mercurio; valoración y catalogación colorimétrica mediante espectrofotometría. - Comparación, dentro de cada ensayo concreto, entre los resultados obtenidos por las nuevas pastas y los obtenidos por otras pastas comerciales analizadas que suelen emplearse en aplicaciones técnico-artísticas. - Evaluación de su comportamiento en diversas aplicaciones de índole técnico-artístico. La respuesta más que positiva de algunas de estas pastas en todos estos ensayos permite señalar, a modo de conclusión, la total viabilidad de la obtención de pastas cerámicas a partir de estos residuos pétreos de minería que se sitúan al nivel de pastas cerámicas comerciales de usos análogos, lo que hace pensar en el posible desarrollo de nuevas cerámicas industriales para usos técnicos, arquitectónicos, de restauración-conservación y artísticos a partir de estas u otras rocas de desecho similares.