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Biología

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FABRICACIÓN DE CRISOLES CON CAOLINITA DE COMBITA-BOYACÁ,
PARA LA CARACTERIZACIÓN DE MINERALES DE ORO

SANDRA MILENA GARCÍA TOCARRUNCHO

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE METALURGIA
TUNJA
2019

FABRICACIÓN DE CRISOLES CON CAOLINITA DE COMBITA-BOYACÁ,
PARA LA CARACTERIZACIÓN DE MINERALES DE ORO

SANDRA MILENA GARCÍA TOCARRUNCHO

TRABAJO DE GRADO
Para optar al título de ingeniera metalúrgica

Directora
Gina Alejandra Jiménez Tovar
Ingeniera MSC Metalurgia

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE METALURGIA
TUNJA
2019

Nota de aceptación:

______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________

______________________________
Firma del presidente del jurado

______________________________
Firma Jurado

Tunja, marzo de 2019

La autoridad científica de la facultad de ingeniería reside en ella misma, por lo
tanto no responde por las opiniones expresadas en este proyecto de grado.
“Se autoriza su reproducción indicando necesariamente su origen”.

A DIOS por ser mi guía y fortaleza

A mi esposo e hijo: Wilber y Alejandro, que con su existencia alegran
mi vida y con su cariño y comprensión me han ayudado en todo
momento.

A mi hermana: Diamile que siempre me ha apoyado en todo
proyecto que he emprendido.

A mis padres Daniel e Isabel, por enseñarme a esforzarme para
cumplir mis metas.

Agradezco A DIOS por guiarme y darme fortaleza para superar los
obstáculos que se han presentado en mi camino.

A mi esposo e hijo Wilber y Alejandro por su apoyo y comprensión.

Agradezco a mi directora de tesis por su paciencia y enorme ayuda
para la realización de este proyecto.

Al coordinador del grupo de investigación de metalurgia no ferrosa
ingeniero Robinson Torres y a los demás personas que conforman
este grupo, que siempre estuvieron dispuestos a colaborarme en todo
lo que necesite.

A la escuela de metalurgia en general, todos los docentes que dejaron
una gran enseñanza en mi para siempre.

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCION…………………………………………………………………....... 12

1.ESTADO DEL ARTE……………………………………………………………….. 15

1.1. BENEFICIO Y CARACTERIZACION DE ARCILLAS……………………….. 15

1.2. DISEÑO Y ELABORACION DE CRISOLES…………………………………. 18

1.3. INNOVACION EN EL SECTOR CERAMICO……………………………….. . 20

2. MARCO REFERENCIAL…………………………………………………………. 22

2.1 ARCILLAS....……………………………………………………………………… 22

2.1.1. Generalidades…………………………………………………………………. 22
2.1.2. Clasificación de las arcillas…………………………………………………… 22
2.1.3. Química y estructura………………………………………………………….. 23
2.1.4. Grupo de minerales arcillosos……………………………………………….. 24
2.2. CARACTERIZACION FISICOQUIMICA………………………………………. 25
2.2.1. ENSAYOS FISICOQUIMICOS………………………………………………. 25
2.3. ENSAYO AL FUEGO……………………………………………………………. 27
2.3.1. Acción de los reactivos……………………………………………………….. 27
2.3.2. Fases del proceso……………………………………………………….......... 28
2.4. PROCESOS DE OBTENCION DE PRODUCTOS CERAMICOS………..... 31

2.4.1. Beneficio de la arcilla………………………………………………………… 31
2.4.2. Procesos de formado………………………………………………………… 32

2. 4.3 Secado y cocción......................................………………………………… 35

2.5. ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD……………………………………. 38
2.6. EMPRESA TEJESAN………………………………………………………….. 39

2.6.1 Localización geográfica………………………………………………………. 41

3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL……………………………………………… 42
3.1. MATERIALES……………………………………………………………………. 42
3.1.1. Arcilla…………………………………………………………………………… 42
3.1.2. Matriz mecánica……………………………………………………………… 43
3.1.3 Molde de yeso………………………………………………………………… 43
3.1.4. Unidades de cocción………………………………………………………… 44
3.1.5. Equipos y reactivos usados en el ensayo al fuego………………………. 44

3.2. METODOLOGIA EXPERIMENTAL…………………………………………… 45
3.3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL………………………………………… 47
3.3.1. Caracterización fisicoquímica de la arcilla…………………………………. 48

3.3.2. Elaboración de crisoles……………………………………………………… 49
3.3.3. Cocción de los crisoles……………………………………………………….. 51
3.3.4. Ensayos experimentales……………………………………………………… 52

4. RESULTADOS Y ANALISIS…………………………………………………....... 56
4.1. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA………………………………………. 56
4.2. ANALISIS DE LOS PROCESOS DE FORMADO…………………………... 61
4.2.1. Vaciado deslizante…………………………………………………………… 62
4.2.2. Prensado semiseco…………………………………………………………… 62

4.3 ANALISIS DEL PROCESO DE COCCIÓN…………………………………… 68
4.3.1. Temperatura de cocción……………………………………………………… 68

4.3.2 Tiempo de cocción……………………………………………………………... 69
4.4. EVALUACION DE LOS CRISOLES EN UN ENSAYO AL FUEGO……...... 70
5. CONCLUSIONES………………………………………………………………….. 72
6. RECOMENDACIONES…………………………………………………………… 73
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………….. 74
ANEXOS………………………………………………………………………………. 79

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1 Resultados de análisis de la ladrillera mazateca 17
Tabla 2 Factores y niveles usados en el diseño
experimental
45
Tabla 3 Matriz experimental 46
Tabla 4 Análisis granulométrico 48
Tabla 5 Probetas de ensayo para vaciado deslizante 55
Tabla 6 Convenciones usadas en ensayo de porosidad 62
Tabla 7 Resultado de ensayo de porosidad y densidad
aparente
65
Tabla 8 Resultados del ensayo de compresión 67
Tabla 9 Proceso de cocción 68
Tabla 10 Tiempo de cocción 69

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1 Cámara areste-1, resultados de los perfiles de llama 10
Figura 2 Esquema de la técnica de vaciado deslizante 28
Figura 3 Técnica de formado plástico (extrusión) 28
Figura 4 Esquema de técnica de prensado 29
Figura 5 Forma de presentación de agua en las arcillas 30
Figura 6 Dilatación térmica en materiales refractarios 31
Figura 7 Diagrama esquemático del caolín cristalizado 31
Figura 8 Fotos de instalaciones y productos elaborados en la
empresa TEJESAN
34
Figura 9 Localización geográfica 35
Figura 10 Foto de banco de arcilla 36
Figura 11 Prensa hidráulica con matriz adaptada 36
Figura 12 Molde de yeso 37
Figura 13 Unidades de cocción 37
Figura 14 Fotos de equipo y reactivos usados en el ensayo al
fuego
38
Figura 15 Metodología para la fabricación de crisoles con
caolinita
40
Figura 16 Distribución de grano por número de malla 41
Figura 17 Fotos de elaboración de crisol 42
Figura 18 Fotos de proceso de vaciado 43
Figura 19 Fotos de procedimiento de cocción 44
Figura 20 Balanza utilizada en el ensayo de porosidad 44
Figura 21 Foto tomada durante el ensayo de compresión 45
Figura 22 Fotos de ensayo al fuego 46
Figura 23 Difractograma de arcilla caolinitica 49

Figura 24 Análisis de FRXde arcilla caolinitica de Combita
Boyacá
50
Figura 25 Micrografías obtenidas en el microscopio electrónico
de barrido
51
Figura 26 Termogramas de la arcilla caolinitica de Combita
Boyacá
52
Figura 27 Fotos mostrando el espesor de los crisoles 53
Figura 28 Foto de crisol elaborado por prensado semiseco 54
Figura 29 Curvas de ensayo de compresión 55
Figura 30 Fotos de inspección visual 58
Figura 31 Fotos de crisoles usados en el ensayo al fuego 59

LISTA DE ANEXOS

Anexo A Fotografías de conformado de crisoles por prensado semiseco

Anexo B Fotografías de conformado de crisoles por vaciado deslizante

INTRODUCCIÓN

La obtención de oro a partir de minerales es un proceso de gran utilidad para la
industria metalúrgica y tecnológica. El primer paso que se realiza en este proceso
es la determinación total de la cantidad de oro, lo cual requiere de gran exactitud.
Uno de los métodos utilizados es el ensayo al fuego, en los que se hace
necesario, entre otros materiales, el uso de crisoles para la fusión.

Los crisoles utilizados para fusión de oro tienen varias finalidades, entre ellas
contener la mezcla de distintos elementos en un mismo medio, resistir altas
temperaturas sin descomponerse ni adherirse, poseer gran resistencia química,
mínima expansión térmica y ser resistentes a los choques térmicos.

Las arcillas de la vereda de San Isidro del municipio de Combita tradicionalmente
se han utilizado para la elaboración de teja y ladrillo, pero estas no han sido
estudiadas en detalle para su posible utilización en otro tipo de piezas cerámicas.
Dada la potencialidad económica de la región en términos de sus arcillas, es
importante realizar un estudio que sirva para el aprovechamiento de este recurso
natural en la región.

La presente propuesta pretende buscar una alternativa de uso para este tipo de
materiales suministrando productos de alta calidad, elaborados con materias
regionales. También se desea establecer una alternativa tecnológica que cumpla
con las normas ICONTEC para productos refractarios tanto para requerimientos
de investigación y a nivel industrial, acorde a la necesidad de los consumidores.

El objetivo general de este proyecto es fabricar crisoles con arcilla caolinita
procedente del municipio de Combita Boyacá para la caracterización de oro. El
primer objetivo específico fue caracterizar física y químicamente una muestra de
arcilla caolinita. Para lo cual se utilizaron técnicas de difracción de rayos X,
fluorescencia de rayos X y análisis granulométrico. Para determinar morfología
microestructural se usó microscopio electrónico de barrido (MEB). Para establecer
el comportamiento térmico se efectuó un ensayo termogravimetrico (TGA).

El segundo objetivo específico fue comparar la fabricación de crisoles por método
de vaciado deslizante y método de prensado semiseco. Como tercer objetivo
específico se tiene examinar la temperatura para la cocción de crisoles de arcilla
caolinita, para lo cual se efectuó la cocción 800 ºC, 900 ºC y 1000 ºC. El cuarto
objetivo es determinar el tiempo mínimo para la cocción de crisoles de arcilla
caolinita, para esto la cocción se realizó durante tres periodos de tiempo; 9 h, 10 h
y 36 h.

El quinto objetivo específico fue evaluar la fabricación de crisoles en un proceso
de fusión para minerales de oro, para su cumplimiento se ejecutó un ensayo al

fuego a un mineral aurífero de Marmato Caldas donde se comprobó la calidad de
los crisoles elaborados.

El desarrollo de los materiales cerámicos constituye hoy en día una preocupación
permanente, con el fin de sustituir materiales en ingeniería. Con este proyecto
estamos contribuyendo a complementar los diferentes estudios que se han
realizado en el campo de los minerales arcillosos con base en las técnicas
modernas de análisis, así como el desarrollo tecnológico en la industria de estos
minerales en el municipio de Combita Boyacá.

1. ESTADO DEL ARTE

Las arcillas constituyen la principal materia prima para la fabricación de cerámicos.
Éstas aparecen en todo tipo de formación rocosas; ígneas y sedimentarias, como
consecuencia de ello sus características físicas, químicas y mineralógicas varían
ampliamente, incluso entre las capas de un mismo depósito arcilloso. En cualquier
industria cerámica la aptitud de los productos empieza por el control de calidad de
sus arcillas a partir de una adecuada caracterización. A continuación se expondrán
algunas investigaciones sobre el tema.

1.1 BENEFICIO Y CARACTERIZACION DE ARCILLAS

D.M Kumayama 1 Trabajó una metodología a nivel de laboratorio para la
caracterización comparativa de la caolinita en las formulaciones de esmaltes. Se
llevó a cabo mediante análisis reológicos, color en cocido, MEB, FRX, DRX,
microscopía óptica y mediciones colorimétricas. Según los datos obtenidos se
concluyó que los caolines pegmatíticos presentan las mejores cualidades en estas
formulaciones, y son aceptados en el mercado; los demás mostraron aspectos
inconsistentes en la caracterización del tamaño de grano y en la caracterización
físico química.

Nelson Afanador, Jaime Ibarra 2 mediante este estudio se realizó diferentes
análisis; caracterización mineralógica por difracción de rayos X, granulométrica por
tamizado, sedimentación (hidrómetro) y límite plástico (límites de Atterberg) a fin
de caracterizar el material base. Se elaboraron diseños de mezclas de arcilla para
mejorar la pasta y la resistencia de los ladrillos; estos fueron quemados en el
horno artesanal del tejar y en un horno mufla para observar el cambio en sus
propiedades físicas y mecánicas, a efectos de determinar la calidad de las piezas
de mampostería. Estos diseños de mezclas se realizaron adicionando cal y

1 KUMAYAMA, D. M. Caracterización de caolinita para la fabricación de esmalte cerámico.
Qualicer, Castellón, España (2008). P.5

2 AFANADOR GARCIA, Nelson. IBARRA JAIME, Andrea Carolina y LÓPEZ DURÁN,
Carlos Alberto. Caracterización de arcillas empleadas en pasta cerámica para la
elaboración de ladrillos en la zona de Ocaña, Norte de Santander. Épsilon (20), 101-119.
(2009).

variando los porcentajes de las muestras base según su composición química y
mineralógica. Según los resultados obtenidos se concluyó que la mezcla M4 es la
más adecuada para la fabricación de ladrillos con los materiales utilizados por el
chircal, esta contiene 48 % en limos y arcillas y un 43 % de arenas. También
posee un índice de plasticidad del 17 % y presentó resistencia a la compresión de
4.29 Mpa.
Albeiro Arenas 3 realizó una caracterización química, mineralógica,
granulométrica, plástica y térmica de las cuatro arcillas que sirven como materia
prima en la Ladrillera Mariscal Robledo S.A, denominadas “Roja” (R), “Cascajo”
(C), Negra (N) y “Caliche (K)”, con el fin de conocer y optimizar sus propiedades.
Así como obtener pastas cerámicas aptas para la fabricación de ladrillos. Para lo
cual se fabricaron manualmente probetas cerámicas, las cuales se sinterizaron a
850ºC y posteriormente se caracterizaron física y mecánicamente. Los resultados
demostraron que la arcilla “Roja”, con contenido de agua entre 24% y 49%, es la
más adecuada para la fabricación de ladrillos; debido a que les confiere a las
pastas cerámicas mayor resistencia a la compresión.
Paola Choque 4 estableció un análisis para la caracterización de arcilla caolinitica
de Tafna, en Villazón. Los resultados de la caracterización mostraron que el
depósito está compuesto de 64% de arena, 25% limo y 11% arcilla, las
propiedadesfísicas clasifican al material como una arena arcillosa. La arcilla tiene
20% de alúmina (Al2O3) y 2% de óxido de hierro, un índice de plasticidad de 11,
compuesta principalmente por arena fina y minerales arcillosos: caolinita, illita y
nontronita. Los datos obtenidos sugieren que la arcilla caolinítica de Tafna, en
Villazón, se puede emplear como material complementario en la industria de la
cerámica, como materia prima y en la industria del sulfato de aluminio.
Martha Castillo, Enrique Bolaños 5 detallaron la caracterización de arcilla
procedente del municipio de Arcabuco Boyacá, haciendo análisis mineralógico,

3ARENAS FLOREZ, Albeiro. Caracterización de arcillas y preparación de pastas
cerámicas para la fabricación de ladrillos en la ladrillera mariscal robledo S.A. Facultad de
Tecnologías: Química industrial, Universidad tecnológica de Pereira. (2016), p. 19

4 CHOQUE MONTAÑO, Paola. Caracterización del Depósito de Caolín de Tafna en
Villazón. Revista Metalúrgica UTO. Nº 30 Oruro feb. (2011)

5 CASTILLO, Martha Leonor y BOLAÑOS, Fabio Enrique. Caracterización química y
mineralógica de una arcilla procedente del municipio de Arcabuco. Trabajo de grado
Ingeniero Metalúrgico. Tunja: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.
Facultad de ingeniería. Escuela de Metalurgia (1993).

mediante Difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja, electrónica
microscópica de barrido y microsonda. Los análisis químicos que se hicieron
fueron; humedad, pérdidas por calcinación, color y plasticidad. Análisis químico;
ataque con HF y fusión sódica. Con base en la aplicación de estas técnicas se
encontró que en las muestras predominan una serie de minerales como
moscovita, caolinita, ilita, cuarzo y pirofilita.
Norma Zea 6 evaluó las características físicas, mecánicas y químicas de los
suelos que se utilizan en la producción del ladrillo cocido, en las fábricas
artesanales de la región del Tejar-Chimaltenango. Teniendo como objetivo
establecer una dosificación adecuada de la mezcla, para obtener un producto de
alta calidad. Se efectuaron varios análisis para determinar propiedades físicas y
mecánicas de las arcillas; como límites de Atterberg, gravedad específica,
granulometría por sedimentación y tamices, porcentajes de absorción, ensayo a
compresión y análisis químico. Los datos obtenidos se muestran en la tabla Nº1.

Tabla 1. Resultados de análisis de la Ladrillera Mazateca

ZEA OSORIO, Norma Lissette. Caracterización de las arcillas para la fabricación
de ladrillos artesanales. Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de
Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil. (2005), P.13

6 ZEA OSORIO, Norma Lissette. Caracterización de las arcillas para la fabricación de
ladrillos artesanales. Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de Ingeniería.
Escuela de Ingeniería Civil. (2005).

Esthela Ramos 7 desarrolló este proyecto enfocado al estudio de yacimientos en
Guanajuato, contemplando los siguientes aspectos: caracterización de las arcillas,
evaluación de sus propiedades cerámicas, y cálculo de las reservas existentes.
Los resultados fueron relacionados con respecto a los valores obtenidos en la
caracterización de pastas comerciales típicamente utilizados por el gremio
ceramista, para establecer una estimación inicial sobre el potencial real de los
depósitos de arcillas estudiados. Dentro de las materias primas comerciales,
usadas en volúmenes significativos por el sector , se identificaron productos ricos
en caolín, tipo “Arcilla de Bola” (“Ball Clay”), a los que se les determinó la siguiente
composición mineralógica promedio: caolín (65%), sílice (25%), moscovita (8%),
feldespatos (1%), hierro (< 1%).

1.2 DISEÑO Y ELABORACION DE CRISOLES

Marcelo Ávila, Luis Llanos 8 examinaron un procedimiento completo para la
fabricación de un crisol con base de arcillas, y otros componentes en un molde de
yeso para ser usado como refractario para fundir metales y aleaciones no ferrosas.
Se elaboraron cuatro tipos de crisoles con diferentes capacidades, utilizando
caolín, sílice, feldespato entre otros materiales, finalmente se obtuvieron crisoles
con propiedades como; alta refractariedad, estabilidad volumétrica, resistencia al
choque térmico y estabilidad química frente a gases, vapores y escorias, siendo
estas características necesarias para la fusión de metales no ferrosos.

Irán Peña 9 Construyó un crisol de grafito a partir de los procesos de maquinado
con arranque de virutas. El crisol fue diseñado con forma geométrica cónica, con

7
RAMOS RAMÍREZ, Esthela; GUZMÁN ANDRADE, Juan José; SANDOVAL
JUÁREZ, Ma. Carmen; GALLAGA ORTEGA, Yolanda. Caracterización de arcillas del
Estado de Guanajuato y su potencial aplicación en cerámica. Acta Universitaria, vol. 12,
núm. 1, abril, (2002), p. 23-30

8 ÁVILA BERNAL, Marcelo. GAVINO JIMENEZ, Paolo Jesús. GONZALES FLORES,
Gianmarco. Llanos López, Luis Andrés. Elaboración del crisol refractario. Universidad
Nacional José Faustino Sánchez Carrión. Ingeniería Metalúrgica. Huacho, Perú.

9 PEÑA HECHAVARRIA, Irán Construcción de un crisol de grafito para la fusión de
ferroaleaciones a escala de laboratorio. Trabajo de diploma en opción de título de
Ingeniero Mecánico. Ministerio de Educación Superior Instituto Superior Minero
Metalúrgico de Moa. Facultad Metalurgia-Electromecánica. Departamento de Mecánica.
(2017)

base cilíndrica, altura total 273 mm con una profundidad en la cavidad interior de
221 mm, grosor en el borde superior de 40 mm, volumen 0,00405 m3. El costo
total de producción en el que se incurre fue estimado en 19,87 CUP. Se valoró la
explotación del equipo con impacto positivo sobre el medio ambiental pues la
tecnología que se implementará a través del mismo contribuirá a la reducción de la
contaminación.

Laura Méndez, Pedro Delvasto 10 Profundizaron sobre el diseño de moldes
cerámicos para ser usados en ensayos de solidificación direccional de aleaciones
de aluminio. Estudiaron seis mezclas compuestas de arena sílice, bentonita, caolín
y feldespato, en proporciones variables. Para la fabricación de los moldes se eligió
la composición 60% sílice, 16% bentonita, 16% caolín y 8% feldespato (en seco),
con un espesor del molde de 2 cm. El secado y sinterización parcial de los moldes
definitivos se realizó durante 37 h, en seis etapas térmicas (25, 70, 100, 200, 300 y
1000ºC) de diferentes duración. Finalmente fue validada la aplicabilidad de los
moldes fabricados mediante el vaciado en los mismos de una aleación Al-8,86%
Si-0,21% Fe cumpliendo con el aislamiento térmico requerido.

Gabriela Gutiérrez 11 Diseño y construyo un horno eléctrico de fundición de
minerales auríferos para la realización de prácticas de laboratorio en la carrera de
Ingeniería Química. En la construcción se emplearon materiales como: grafito,
ladrillo refractario, cemento refractario, cerámica refractaria, fibra cerámica. Se
construyó un horno con un largo de 0,48m, un ancho de 0,445 m y una altura de
0,4 m, cuyas pérdidas de calor son (866,93 Watts), el equipo tiene una potencia de
990 watts.

Yenni Olmos 12 diseñó una planta piloto para la fabricación de crisoles
semirefractarios, a partir de desechos refractarios y arcillas ecuatorianas. Realizó
una caracterización física, química y mineralógica de las materias primas y sobre
esta base se formularon pastas semirefractarias formadas con agua y con solución

10 MENDEZ, Laura. DELVASTO, Pedro. QUINTERO, Omar. Diseño y fabricación de
moldes para solidificaciónunidireccional en aleaciones de aluminio. Rev. LatinAm. Met.
Mat. v.27 n.2 Caracas. 2007.
11 GUTIÉRREZ MENA, Gabriela Mabel. Diseño y construcción de un horno de minerales
auríferos. Trabajo de titulación de ingeniera química. Machala. Universidad Técnica de
Machala. Ingeniería Química. (2015)
12 OLMOS VALDEZ, Yenni Maricela. Diseño de una planta piloto para la producción de
crisoles semirefractarios a partir de desechos refractarios industriales y arcillas
ecuatorianas. Trabajo de grado Ingeniero Químico. Escuela Politécnica Nacional. Facultad
de Ingeniería Química y Agroindustrial Quito Ecuador. (2014). P. 187

aglomerante con carboximetilcelulosa a las que se le evaluaron las características
de plasticidad, contracción lineal, pérdida de peso, porosidad, absorción y
densidad aparente en función de varios ciclos de secado y cocción. La pasta
semirefracataria con las mejores características para la fabricación de crisoles es
una mezcla de tamaño inferior a 180 micras, cuya composición comprende 25%
de desechos refractarios, 20% arcilla magra y 55 % de caolín, cuya humead es
del 24%. Los crisoles de 230 cm3 son obtenidos mediante presión en moldes de
yeso y quemados a una temperatura de 1150 ºC, después de la cocción presentan
una contracción lineal de 3.6 %, pérdida de peso de 12.2 %, y de absorción
aparente de 19.6%.

1.3 INNOVACION EN EL SECTOR CERAMICO

L. A. Celi, A.C Caballero 13 aplicaron la técnica de calcinación reactiva a partir de
titanato de circonio y PbO, con el fin de obtener un mayor control de las
propiedades del (PZT). En base a este procedimiento se han preparado polvos
cerámicos de PZT, con composición en la frontera morfotrópica de fases,
siguiendo tres procesos diferenciados de calcinación. Los polvos cerámicos
obtenidos muestran una distribución de porosidad diferente y un tamaño de
partícula promedio de 0.3 µm. Se ha encontrado que la distribución de porosidad
del polvo cerámico tiene influencia en la densificación del material. La caída de
densidad del PZT a alta temperatura está directamente relacionada con la
volatilización del PbO durante la sinterización y con el área de poro de los polvos
de partida.
E Restrepo, F Vargas 14 utilizaron tecnología de proyección térmica por
combustión oxiacetilénica para ser aplicada sobre sustratos de acero al carbono

13 CELI, L. A, CABALLERO, A VILLEGAS, M. DURÁN, P. MOURE, C. Efecto de las
características de los polvos cerámicos sobre la densificación de materiales cerámicos
PZT. Departamento de Electrocerámica, Instituto de Cerámica y Vidrio, CSIC. 28500
Arganda del Rey, Madrid.
14 RESTREPO, E. VARGAS, F. LOPEZ, M. Elaboración de recubrimientos cerámicos
mediante proyección térmica por combustión a partir de residuos sólidos industriales.
ISSN 1517-7076 artigo 11488, pp.1176-1185, (2012)

AISI-SAE 1020 recubrimientos cerámicos a partir de residuos de catalizadores
utilizados en procesos de refinación en la industria del petróleo, como se muestra
en la figura 1. La adherencia y la dureza de los recubrimientos fueron evaluadas
según las normas C633-01(2008) y ASTM C1327-08 respectivamente, con valores
de adhesión que oscilan entre 2,9 y 17,7 MPa y valores de microdureza Vickers
entre 5,4 y 8 GPa. Los resultados obtenidos permiten visualizar su posible
aplicación industrial en componentes que requieran resistencia al desgaste, a altas
temperaturas o al choque térmico, a un costo menor que los elaborados con
materias primas comerciales.

Figura 1. (a) Cámara Areste-1, (b) resultados de los perfiles de temperatura de la
llama oxi-acetilénica obtenidos por simulación mediante el Software Jets et
Poudres

RESTREPO, E. VARGAS, F. LOPEZ, M. Elaboración de recubrimientos cerámicos
mediante proyección térmica por combustión a partir de residuos sólidos
industriales. ISSN 1517-7076 artigo 11488, pág. 1185, (2012)

2. MARCO REFERENCIAL

2.1 ARCILLAS

2.1.1 Generalidades. La arcilla es una roca sedimentaria descompuesta
constituida por agregados de silicatos de aluminio, hidratados procedentes de la
descomposición de rocas que contienen feldespato, como el granito. Presenta
diversas coloraciones según las impurezas que contiene, desde el rojo anaranjado
hasta el blanco cuando es pura. Físicamente se considera un coloide, de
partículas extremadamente pequeñas y superficie lisa. El diámetro de las
partículas de la arcilla es inferior a 0,0039 mm. Químicamente es un silicato
hidratado de alúmina, cuya fórmula es: Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O.
15
Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y también
sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 °C. La arcilla endurecida
mediante la acción del fuego fue la primera cerámica elaborada por los seres
humanos, y aún es uno de los materiales más baratos y de uso más amplio.
Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales
como la ocarina son elaborados con arcilla. También se utiliza en muchos
procesos industriales, tales como en la elaboración de papel, producción de
cemento y procesos químicos. 16

2.1.2 Clasificación de las arcillas. Las arcillas se pueden clasificar de acuerdo
con varios factores. Así, dependiendo del proceso geológico que las originó y a la
ubicación del yacimiento en el que se encuentran, se pueden clasificar en:
Arcilla primaria: se utiliza esta denominación cuando el yacimiento donde se
encuentra es el mismo lugar en donde se originó. El caolín es la única arcilla

15 GARCIA ESTUPIÑAN, Carlos Mauricio y GONZALEZ HERNANDEZ, Andrés Giovanni.
Beneficio de arcillas caoliniticas de Arcabuco mina la esperanza mediante la remoción del
cuarzo, óxido de hierro y oxido de titanio acompañantes. Trabajo de grado Ingeniero
Metalúrgico. Tunja: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Facultad de
ingeniería. Escuela de Metalurgia. (2004)

16 DÍAZ RODRÍGUEZ, L.A y TORRECILLAS, R. Cerámica y Vidrio Arcillas cerámicas:
una revisión de sus distintos tipos, significados y aplicaciones. Instituto Nacional del
Carbón (CSIC). Oviedo. España. Vol. 41 Núm. 5 Septiembre-Octubre, (2002).

primaria conocida. Arcillas secundarias: son las que se han desplazado después
de su formación, por fuerzas físicas o químicas. Se encuentran entre ellas el
caolín secundario, la arcilla refractaria, la arcilla de bola, el barro de superficie y el
gres. Si se atiende a la estructura de sus componentes, se distinguen las arcillas
filitenses y las arcillas fibrosas. 15
También se pueden distinguir las arcillas de acuerdo a su plasticidad. Existen así
las arcillas plásticas como la caolinítica y las poco plásticas como la esméctica,
que absorbe las grasas.16-17
También se encuentran las arcillas calcáreas, con bloques arcilla, grava y bloques
de piedra de las morrenas, la arcilla de descalcificación y las arcillitas esquistos
arcillosos.17

2.1.3 Química y estructura. Estos minerales están constituidos de láminas de
tetraedros con una composición química general de Si2O5, en donde cada
tetraedro (SiO4) está unido por sus esquinas a otros tres formando una red
hexagonal. Átomos de aluminio y hierro pueden reemplazar parcialmente al silicio
en la estructura. Los átomos de oxígeno ubicados en los ápices de los tetraedros
de estas láminas pueden, al mismo tiempo, formar parte de otra lámina paralela
compuesta por octaedros. Estos octaedros suelen estar coordinados por cationes
de Al, Mg, Fe3+ y Fe2+, es decir, los átomos de estos elementos ocupan la posición
central del octaedro. Más infrecuentemente átomos de Li, V, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn
ocupan dicho sitio de coordinación. Las superficies de los minerales de la arcillapueden adsorber iones y moléculas debido a que están cargadas de electricidad
estática.18

2.1.4 Grupos de minerales arcillosos. La cantidad de sílice (SiO2) en la fórmula
es una determinante clave en la clasificación de los minerales de la arcilla.16-17-18

17 MENDOZA VARGAS, Hugo Hernando. Estudio caracterización y análisis de sílice de la
mina los monos. Trabajo de grado. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.
Escuela de Posgrados de Ingeniería. Tunja: (2008).

18 C. Nogales, Ana Cristina. Estudio químico de la presencia de montmorillonita en arcillas
de la cuenca sedimentaria miocénica de Loja mediante técnicas de espectroscopia
molecular. Tesis de grado previa la obtención del título de ingeniera química. Escuela
superior politécnica de Chimborazo. Facultad de ciencias, Escuela de Ingeniería Química.

Grupo caolinita. Incluye la caolinita, la dickita y la nacrita, que son isoquímicas (AI4
Si4O10(OH)8), pero no isoestructurales. Contienen cationes no intercambiables y se
originan principalmente por la destrucción de feldespatos alcalinos bajo
condiciones ácidas. El caolín es el principal constituyente de la arcilla de porcelana
(China clay). 17
Grupo ilita. Incluye a la illita, a las hidromicas (sericita) y quizás a la glauconita. La
fórmula general es K1-1,5 AI4(Si,AI8)O20(OH)4. La glauconita es considerada, a
menudo, como una mica y contiene otros cationes además del K, incluyendo Na,
Ca, Mg, Fe+2 y Fe+3. Las illitas son los minerales de arcilla más corrientes; se
desarrollan por la alteración de micas, feldespatos alcalinos, etc., bajo condiciones
alcalinas. 19
Grupo montmorillonita. Incluye la montmorillonita, la nontronita y la beidellita, y se
le denomina algunas veces grupo de las esmectitas, son especialmente notables
por la forma en que toman o pierden agua y por sus importantes propiedades de
base. Las montmorillonitas se forman por la alteración de rocas básicas u otros
silicatos pobres en K, bajo condiciones alcalinas, suponiendo que el Ca y Mg
están presentes. 19
Vermiculita. Está relacionada con las montmorillonitas y las cloritas. Se presenta
como un constituyente de arcilla en ciertos suelos y parece que se forma
principalmente como resultado de la alteración de escamas de biotita o, más
raramente, de clorita, hornblenda, etc. 19
Grupo paligorskita. Son minerales de arcilla raros; tienen una estructura en cadena
en lugar de en capas. 19

19 ARENAS FLOREZ, Albeiro. Caracterización de arcillas y preparación de pastas
cerámicas para la fabricación de ladrillos en la ladrillera mariscal robledo S.A. Facultad de
Tecnologías: Química industrial, Universidad tecnológica de Pereira. (2016), p. 19

2.2 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA

2.2.1 Ensayos fisicoquímicos. Los ensayos fisicoquímicos de los materiales
son pruebas que se realizan habitualmente en todos los laboratorios de productos
y materiales tanto para su identificación como su caracterización cuantitativa y
cualitativa.

Difracción de rayos X (DRX). Técnica que sirve para determinar la estructura
detallada de un material, es decir, permite conocer la posición que ocupan los
átomos, iones o moléculas que lo forman. Debido a este ordenamiento podemos
determinar propiedades tanto físicas como químicas de los materiales. La
difracción de rayos X se basa en la dispersión coherente del haz de rayos X por
parte de la materia (se mantiene la longitud de onda de la radiación) y en la
interferencia constructiva de las ondas que están en fase y que se dispersan en
determinadas direcciones del espacio. El más básico análisis de una superficie
puede proporcionar información cualitativa y cuantitativa de todos los elementos
presentes, excepto H2 y He. Con aplicaciones más sofisticadas de la técnica se
obtiene información detallada de la química, organización y morfología de la
superficie.20
El aparato requerido para investigaciones por difracción de rayos X se compone
esencialmente de una fuente de rayos X monocromáticos, un sistema adecuado
para el montaje de la muestra y una cámara para recibir y registrar los rayos
difractados; la longitud de onda está parcialmente determinada por el anticátodo
del tubo de rayos X de tal forma que debe disponer de una serie de éstos para
obtener una gama completa.20 Son también necesarios filtros para selección
ulterior, además deben ser ajustables el voltaje y la corriente. 20

Fluorescencia de rayos X (FRX): consiste en emisión de rayos X secundarios (o
fluorescentes) característicos de un material que ha sido excitado al ser
«bombardeado» con rayos X de alta energía o rayos gamma. Este fenómeno es
muy utilizado para análisis tanto cualitativo como cuantitativo, de los elementos
comprendidos entre el flúor (F) y el uranio (U) de muestras sólidas (filtros, metales,
rocas, muestras en polvo, tejidos, etc.) y liquidas porque permite hacerlos sin

20 GARCIA, Claudia Patricia. Algunos análisis físico - químicos para la identificación de los
minerales componentes de una arcilla. Trabajo de promoción como requisito para la
categoría de profesor asistente. Universidad Nacional de Colombia. Facultad de ciencias.
Departamento de física, ( 1997)

preparación de la muestra. El único requisito es que ésta tenga un tamaño inferior
al del portamuestras.21
Microscopio electrónico de barrido (MEB): Es una técnica de microscopía
electrónica capaz de producir imágenes de alta resolución de la superficie de una
muestra utilizando las interacciones electrón-materia. Utiliza un haz de electrones
en lugar de un haz de luz para formar una imagen. Los MEB poseen una gran
profundidad de campo, que permite enfocar a la vez gran parte de la muestra.
También producen imágenes de alta resolución, de forma que las características
más ínfimas de la muestra pueden ser examinadas con gran amplificación. La
preparación de las muestras es relativamente fácil ya que sólo requieren que estas
sean conductoras. La muestra generalmente se recubre con una capa de carbono
o una capa delgada de un metal, como el oro, para darle carácter conductor.
Posteriormente, se barre la superficie con electrones acelerados que viajan a
través del cañón. Un detector formado por lentes basadas en electroimanes, mide
la cantidad e intensidad de los electrones que devuelve la muestra, siendo capaz
de mostrar figuras en tres dimensiones mediante imagen digital.22

Análisis termogravimétrico : Es una técnica mediante la cual se registra la
variación de peso de una sustancia en función del tiempo o de la temperatura,
cuando dicha sustancia se somete a un calentamiento o enfriamiento a velocidad
cronometrada. Este trabajo complementa al análisis térmico diferencial por
distinguir entre las relaciones que implican pérdida de peso y las que no lo
hacen. Sin embargo, la pesada directa de muestras a lo largo de un ciclo de
calentamiento no resulta enteramente satisfactoria, debido en gran parte al amplio
intervalo de cambios de tal modo que una pequeña pérdida de peso se sigue
inmediatamente a una grande no puede apreciarse. La diferenciación de la
pérdida de peso con respecto a la temperatura para obtener una curva de dw/dt
en función de t que proporciona una curva más útil con agudos picos y valles en
los casos en que w en función de t era una curva indeterminada. Por esta razón
construyó Keyser un aparato que representa esta curva automáticamente.23

La termobalanza diferencial consta de un brazo de balanza de la cual se
suspenden dos muestras idénticas del material a ensayar en el interior de dos
hornos eléctricos idénticos. Los dos hornos pueden calentarse exactamente al
mismo régimen, pero uno de ellos se lleva un pequeño, número de grados por
debajo de otro.La posición del brazo de la balanza se observa mediante un espejo
iluminado que dirige una mancha luminosa sobre un gráfico giratorio fotosensible.

21 GIL, D. BARÓN GONZALES, J. Espectrometría de fluorescencia de rayos X. Revista
Colombiana de Física, VOL. 38, No. 2. 2005. Universidad Pedagógica y Tecnológica de
Colombia, Escuela de Física, Grupo Física de Materiales. Tunja
22ASTM Technical Publication 839. Practical Applications of Quantitative Metallography.
Symposium sponsored by ASTM Committee E–4 on Metallography and by the
International Metallographic Society, Orlando, FL, ISBN 978-0-8031- 4905-2, 1984.

Con este aparato se registran automáticamente el cambio de peso de la muestra
cuando se calienta desde la temperatura del horno más frio a más caliente.23

2.3 ENSAYO AL FUEGO

Es una técnica empleada para colectar el oro (y también otros metales como la
plata, platino, etc.) con plomo en estado líquido a temperaturas entre 900–
1000°C.24-25

2.3.1 Acción de los reactivos. Carbonato de sodio anhidro: Se combina con la
sílice del mineral, formando silicato de sodio y desprendiendo CO2. De acuerdo
con la ecuación (1):

Na2CO2 + SiO2= Na2 Si+ CO2. (1)

Bórax anhidro: El bórax fundido disuelve una gran cantidad de óxidos metálicos,
como por ejemplo FeO, Al2O3, Cr2O3, etc., además disuelve grandes cantidades de
sílice, ecuación 2:25

Na2B4O3 = 2NaB2 + B2O3 (2)

Litargirio: Es el reactivo más importante en la fundición. Una parte del litargirio
(PbO) se reduce a plomo metálico mediante el almidón o cualquier otro reductor.
Desempeña el papel de colector del oro y de la plata contenida en el mineral, el
resto del litargirio actúa en parte oxidando las impurezas metálicas o bien pasa a
formar la escoria al estado de silicato de plomo, también es posible que forme
plumbatos con los óxidos metálicos. 25

Sílice: La sílice actúa como escorificador de hierro principalmente, ecuación (3):

SiO2 + FeO = FeSiO3. (3)

23 LEIVA-VILLACORTA, F., AGUIAR-MOYA, J.P., VILLEGAS-VILLEGAS, R.E.,
SALAZARDELGADO, J. Y LORÍA-SALAZAR, G. (2014) Nano-materiales en el
desempeño del Asfalto. Jornadas del asfalto. - San Pedro, Costa Rica.
24 TOAPANTA C, Ricardo. Análisis de oro y plata de concentrados gravimétricos auríferos
mediante ensayo al fuego utilizando cobre como colector. Trabajo de grado Ingeniero
Químico Universidad San Francisco de Quito.
Quito. Septiembre, (2011).

25 MISARI CHUQUIPOMA, Fidel. Sergio Metalurgia del oro. Perú. Edit, San Marcos de
Aníbal Paredes Galván. (2010)

Cloruro de sodio: Se usa como cubierta de fundición por ser muy fluido y no
descomponerse al estado de fusión. 25

Nitrato potásico: Se usa como oxidante de minerales piritosos. 25

Plata metálica: Se usa plata metálica pura y laminada, para encuartar en los
análisis de oro a fin de obtener una relación oro y plata con un exceso de este
último metal y así separar bien el oro de la plata que contenga el mineral.25

Copelas: son fabricadas de cenizas de fuego y magnesita. Se utilizan para separar
el oro y la plata del plomo que ha actuado como colector, además de otras
impurezas metálicas que generalmente acompañan el botón auro- argentífero. 25-26

2.3.2 Fases del proceso. El proceso de análisis de oro se efectúa en las
siguientes fases:

Preparación de la mezcla: Para la preparación de la mezcla del mineral y del flujo
necesario para fundirlo se debe hacer una clasificación de los minerales, esto es
indispensable porque aun cuando todos los minerales tienen casi los mismos
componentes, hay algunos que predominan más que los otros, lo que requiere un
tratamiento especial. 26

Clasificación de los minerales:

 Minerales cuarcíferos, pertenecen a este grupo los minerales en que
predomina la silice y los silicatos.
 Minerales ferruginosos, pertenecen a este grupo los minerales en que
predomina el hierro, tanto oxidado como en forma de pirita. Si se encuentra
formando pirita se calcina previamente para expulsar el azufre.
 Minerales cupríferos, pertenece a este grupo los minerales en que
predomina el cobre, ya sea oxidado o en forma de pirita. Si el mineral
contiene pirita o sustancias volátiles como arsénico, antimonio, etc., se
calcinan fuertemente.

26 MERCADO ESCALANTE, Jorge Luis. Estudio comparativo de análisis de oro entre los
métodos vía seca y vía húmeda en minerales concentrados. Trabajo de grado Ingeniero
Químico. Universidad Nacional Del Callao. Facultad de Ingeniería química. Escuela
Profesional de Ingeniería Química. Callao, Perú. (2013), P.167

 Minerales complejos, a este grupo pertenecen los minerales que contienen
compuestos de arsénico, antimonio, galena, óxidos, carbonatos de sodio,
magnesio, bismuto, teluro, selenio, zinc, manganeso etc. Sometiendo el
mineral a una calcinación fuerte se elimina el arsénico, antimonio, azufre,
etc. El resto de las impurezas se transforman en sus óxidos respectivos

Cuando los minerales contienen galena no se calcina debido a su bajo punto de
fusión, sino que para oxidar se agrega nitrato de potasio. El flujo de fundición tiene
que estar de acuerdo con la naturaleza de las impurezas que se trata de eliminar
en la escoria, para ello se debe tener en cuenta el papel que desempeña cada uno
de los reactivos. Generalmente basta con variar las cantidades de litargirio y de
bórax; ya que estas sustancias disuelven la mayoría de óxidos metálicos. 26

Fusión: La fundición se inicia en el horno a la temperatura de 750°C y se sube
gradualmente hasta 950°C, en más o menos 50 minutos. En los primeros minutos
se reduce algo de plomo desde litargirio. Al subir la temperatura se desarrollan las
reacciones químicas (4-6) y la masa entra en agitación violenta reduciéndose el
plomo y estas pequeñas “gotitas” de plomo atrapan a las partículas de oro y plata
Las principales reacciones que ocurren en la etapa de fundición son:

PbS + 3PbO + Na2CO3 = 4Pb + Na2SO4 + CO2. (4)

ZnS + 4PbO + Na2CO3 = 4Pb + ZnO + Na2SO4 + CO2 (5)

2FeS2 + 15PbO + Na2CO3 = 15Pb + Fe2 O3 + 4Na2SO4 + CO2 (6)

Así mismo, el carbonato de sodio y el bórax reaccionan con los constituyen ácidos
y básicos de la carga, respectivamente, formando la escoria, (7-9)

Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 (7)

Na2CO3 +Al2O3 =Na2Al2O3 + CO2 (8)

Na2B4O7 + 2CaO = Na2O. 2CaO.2B2O3 (9)

La operación ha terminado cuando se observa un circulo brillante y la masa liquida
se encuentra quieta. Se retira lentamente la escorificadora, usando unas tenazas
largas, y se vacía sobre el molde de una lingotera. Una vez fría se rompe la
escoria y se retira el botón de plomo. La escoria puede presentarse de color verde.
Esta escoria está formada por boratos, silicatos y plumbitos de metales alcalinos,
alcalinos térreos y otros.27

Las impurezas metálicas que acompañan el botón de plomo auro-argentifero
pueden ser oxidadas por el oxígeno del aire; para cuyo objeto al iniciarse la
copelación, se entreabre la puerta de la mufla o bien son oxidadas por medio del

PbO. Algunas impurezas como Cu, Cd, Fe, etc., son eliminadas totalmente por
absorción en la copela, y en parte por vitalización al estado de óxido. 25-27

Incuartacion: Este proceso consiste en agregarle plata quimicamente pura a los
analisis de oro, porque las aleaciones de oro y plata no llegan a una relacion
adecuada de separacion acida(nitrica o sulfurica) la cual debe estar dada por una
relacion 1:3 respectivamente. Una relacion menor evitaria una separacion de los
metales preciosos, el agregar el exceso de plata se puede dar tanto en el fundente
como en el regulo al empezar la copelacion. 28

Copelacion: El boton de plomo auro-argentiferoes colocado en la copela, esta
debe estar bien caliente para lo cual se enciende el horno de mufla conjuntamente
con el horno de fundicion, de esta manera mientras se funde el mineral, la mufla
va tomando la temperatura necesaria que debe variar entre 800 ºC y el punto de
fusion del oro y la plata maso menos unos 1100 ºC. El plomo se funde a los 327
ºC,pero solamente entre 800 y 850 ºC aparece la superficie brillante y comienza a
volatilizarse. Cuando en el interior de la mufla se observa un color rojo, se puede
iniciar la operación colocando el boton de plomo auro-argentifero.Se cierra la
puerta de la mufla, cuando se ha fundido se entreabre la puerta y se deja que se
efectue el proceso de copelacion. El litargirio obtenido es adsorbido por al copela,
por atraccion capilar. Para finalizar la copelacion el relamapagueo es la señal
final, se saca la copela del horno y se deja enfriar. 28

Separacion del oro y la plata: Antes de realizar el proceso de separación de la
aleación de oro y plata se debe de agrandar su área de transferencia la cual se
realiza con un yunque y un martillo en la cual se aplasta o lámina el fin de este
procedimiento es tener una mayor transferencia de contacto del ácido con la plata
para que la digestión se realice más rápido. El ataque o digestión que se realiza es
con ácido nítrico (HNO3) diluido (1:5) en un crisol de porcelana, la cual se calienta
sin llegar a ebullición, hasta disolver la plata. La reacción que ocurre es la
siguiente:

(Au + Ag) + 2HNO3 AgNO3 + Au + H2O+ NO2 (10)

El proceso de pesaje es la etapa final y la más importante ya que es la que
demuestra que tan bueno fue realizado todo el proceso de ensayos al fuego, la
cual se realiza en una microbalanza la cual tiene una precisión y exactitud muy
alta para poder determinar la cantidad de masa de oro que tiene la muestra
analizada. 27

2.4 PROCESOS DE OBTENCIÓN DE PRODUCTOS CERÁMICOS

El proceso de fabricación de productos cerámicos tradicionales se pueden dividir
en tres grupos: Beneficio de las arcillas (trituración, molienda y concentración),
conformado de las piezas (preparación de las pastas cerámicas y el moldeo de las
piezas), y cocción de las piezas, con un previo secado de las mismas para evitar
deformaciones. 27

2.4.1 Beneficio de la arcilla. La fabricación de materiales cerámicos es un
proceso que se lleva a cabo en varias fases.
Selección de materias primas: El proceso de fabricación de materiales cerámicos
comienza con una adecuada selección de las materias primas, que son
seleccionadas química y mineralógicamente a fin de verificar su calidad y conocer
sus componentes minoritarios que puedan afectar el rendimiento de los
refractarios.28
Reducción de tamaño: La preparación de materias primas comienza con
operaciones de reducción de tamaño mediante métodos físicos como; trituración y
molienda. Este procedimiento facilita el transporte de los materiales, las
operaciones físicas de dosificación, mezclado, aglomeración y permite que se
lleven a cabo las reacciones químicas. Además la clasificación del tamaño de
partícula es una de las operaciones más importantes, pues de ello depende lograr
las propiedades óptimas para cada aplicación; los refractarios requieren
distribución de tamaños de partículas bimodal o multimodal en el orden de cientos
de micras.

27 Kern MD., 1994, Lead poisoning in precious metals refinery assayers: a failure to notify
workers at high risk, American Journal of Industrial Medicine, Vol. 25, Issue 5, pp 759-767.
Kitco, 2011, HISTORICAL

28 DUITAMA, L; ESPITIA, C. MOJICA, J. QUINTERO, J y ROMERO, F. Composición
mineralógica y química de las arcillas empleadas para cerámica roja en las zonas de
Medellín, Itagüí y Amagá. Revista Académica Colombiana de Ciencias Exactas Físicas y
Naturales.28 (109): 555-563, (2004).

Mezclado y homogenización: posteriormente se procede al dosaje de los
componentes, que después de su oportuno mezclado, formaran al pastón
destinado al conformado. La dosificación se realiza según peso o volumen. El
primero es mucho más preciso, siempre y cuando la humedad este
perfectamente controlada.

2.4.2 Procesos de formado. Las proporciones optimas entre el material y el
líquido dependen del proceso de formado que se usa. Algunos procesos de
formado requieren alta fluidez; otros actúan sobre una composición que tiene bajo
contenido de agua, con cerca del 50 % de agua, la mezcla es una pasta aguada
que fluye como un líquido. Al reducirse el contenido de agua, se hace necesario
aumentar la presión sobre la pasta para producir un flujo similar. Por tanto, los
procesos de formado pueden dividirse con base en la consistencia de la mezcla:
Fundición o vaciado deslizante, en el cual la mezcla es una pasta aguada. 29

Métodos de formado plástico, en los cuales se forma la arcilla en condición
plástica. Prensado semiseco, en el cual la arcilla está húmeda pero posee baja
plasticidad. Prensado seco, en el cual la arcilla contiene menos del 5% de agua,
esta arcilla no tiene plasticidad. 29

Vaciado deslizante: en este método se vacía una pasta aguada de polvos
cerámicos en agua, llamada suspensión, dentro de un molde poroso de yeso, el
agua de la mezcla es absorbida por el yeso, formándose una capa de arcilla firme
en la superficie del molde, la composición es típicamente entre el 25% y el 50% de
agua. La suspensión debe ser fluida para penetrar en los resquicios de la cavidad
del molde, pero también es conveniente que el contenido de agua sea bajo para
lograr mayores velocidades de producción. El vaciado en suspensión tiene dos
variantes principales: vaciado drenado y vaciado sólido. En el vaciado drenado, el
molde se invierte para drenar el exceso de suspensión después que se ha
formado la capa semisólida, dejando así una parte hueca en el molde; este se
abre después y se remueve la pieza. Este método se usa para hacer piezas
huecas. En el vaciado sólido, que se usa para elaborar productos sólidos, se da el
tiempo suficiente para que la pieza entera se vuelva firme. El molde debe
rellenarse periódicamente con suspensión adicional para compensar la
contracción debido a la absorción de agua. 29

29 GROOVER, Mikell P. Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y
sistemas Prentice Hall, Inc. A Simon y Schuster Company.(1997), P 423-427

Figura 2. Esquema de la técnica de vaciado deslizante

Fuente: GROOVER, Mikell P. Fundamentos de manufactura moderna: materiales,
procesos y sistemas Prentice Hall, Inc. A Simon y Schuster Company. (1997), P
423

Formado plástico: Esta categoría incluye varios métodos manuales y
mecanizados: modelado a mano, torneado de mano, torneado ligero, tejuelado,
formado plástico y extrusión. Todos estos métodos requieren que la mezcla inicial
tenga consistencia plástica, lo cual se logra generalmente con un contenido de
agua del 15% al 25%.

Para los métodos manuales se usan generalmente arcillas en el límite superior del
rango, que constituyen un material más fácil de formar; sin embargo, esto viene
acompañado de mayor contracción en el secado. Los métodos mecanizados
emplean generalmente mezclas con menor contenido de agua y por lo tanto la
arcilla inicial es más espesa. 30

Figura 3. Técnica de formado plástico (extrusión)

Fuente: GROOVER, Mikell P. Fundamentos de manufactura moderna: materiales,
procesos y sistema Prentice Hall, Inc. A Simon y Schuster Company. (1997), P
425

Prensado semiseco: En el prensado semiseco las proporciones de agua en el
barro inicial están típicamente de 10% a 15%, esta proporción produce una baja
plasticidad. Los procesos semisecos usan alta presión para superar la bajaplasticidad del material y forzarlo dentro de la cavidad de un dado. Con frecuencia
se forma una rebaba debido al exceso de barro que se introduce entre las
secciones del dado. 29-30

Prensado seco: el contenido de humedad del barro inicial en el prensado seco
esta típicamente por debajo del 5%. Generalmente se agregan aglutinantes a la
mezcla de polvos para proporcionar suficiente resistencia a la parte prensada para
su manejo subsiguiente. También se añaden lubricantes para prevenir que la
pieza se pegue al dado durante el prensado y la remoción. Como la arcilla seca no
fluye durante el prensado, se debe agregar y distribuir en el dado la cantidad
correcta de polvo inicial. No se forman rebabas en el prensado seco y no ocurre
contracción de secado, así que el tiempo de secado se elimina, lográndose una
buena precisión en las dimensiones del producto final.30

Figura 4. Esquema de técnica de prensado

Fuente: GROOVER, Mikell P. Fundamentos de manufactura moderna: materiales,
procesos y sistemas Prentice Hall, Inc. A Simon y Schuster Company. (1997), P42

2.4.3 Secado y cocción . Este proceso es muy importante ya que elimina el agua
no combinada (intersticial), la no absorbida y la enlazada químicamente, la cual
puede secarse al ambiente o empleando circulación de aire con humedad
controlada, donde los valores de temperatura y humedad deben ser inversamente
proporcionales. La velocidad de difusión del agua depende de la temperatura a la
que está expuesta la pieza, naturaleza mineralógica del material, magnitud y forma
de las partículas, porcentaje de agua en la pasta, estado higrométrico, y humedad
relativa del aire. 12

Figura 5. Forma de presentación de agua en las arcillas

Fuente: OLMOS VALDEZ, Yenni Maricela. Diseño de una planta piloto para la
producción de crisoles semirefractarios a partir de desechos refractarios
industriales y arcillas ecuatorianas. Trabajo de grado Ingeniero Químico. Escuela
Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería Química y Agroindustrial Quito
Ecuador. (2014). Pág. 26

La cocción es una de las operaciones de vital importancia en el procesamiento de
materiales cerámicos, donde se producen transformaciones de algunos
compuestos, eliminación de agua ligada a las materias primas, oxidación de la
materia orgánica, oxidación de gases formados por las diferentes reacciones y
cambios en el volumen. 30

30 LEAL, Marcos Ramon. HIGUERA, Jorge Humberto. Estudio a nivel de laboratorio para
la fabricación de ladrillos refractarios para revestimiento de cucharas. Trabajo de grado de
especialización en metalurgia. Tunja: Universidad Pedagógica y Tecnológica de
Colombia. Facultad de ingeniería. Escuela de Metalurgia. (1982)

El caolín cristalizado al alcanzar la temperatura de 450º C, sufre una pérdida de
peso del 14 % y una absorción de calor de 170 cal/g. a 550 ºC produciendo la
deshidroxilación de los grupos hidroxilos que contiene la caolinita, formando
metacaolinita. 2
A 573 ºC se produce la transición de fase de cuarzo α a β, acompañada de una
considerable expansión o cambio de volumen cerca de un 0.9 %, como se
muestra en la figura.

Figura 6. Dilatación térmica de materiales refractarios

Aproximadamente a 950ºC, el metacaolin se transforma en una fase cristalina
denominada espinela y sílice amorfa libre.
Por encima de 1050ºC la espinela se transforma gradualmente en mullita primaria
y cristobalita.

A 1200ºC se forma mullita en el residuo de partículas de feldespato obteniéndose
la denominada mullita secundaria, la morfología de esta fase es acicular y las
partículas son grandes (>1µm).
A 1350ºC la composición es de un 30% de mullita, 15 % de cristobalita y un 55 %
de fase vítrea.31

Figura 7. Diagrama esquemático del caolín bien cristalizado

Debido a ello, el proceso de cocción debe contar con una apropiada curva de
calentamiento, en la cual se tenga presente las regiones más críticas para cada
refractario en función de las reacciones que puedan ocurrir, además de cumplir
rigurosamente la curva de cocción tanto en la zona de calentamiento como de
enfriamiento a fin de evitar tensiones y roturas. Asi mismo es importante tener en
cuenta la influencia de materiales fundentes como los álcalis, compuestos de
hierro, fluoruros y tierras alcalinas que disminuyen la viscosidad de la fase vítrea y
permiten que tengan lugar las reacciones a velocidades mayores, o con la misma
velocidad a temperaturas inferiores. 12-3

31 GAMEZ, Darío. CARO, Luis Orlando. Estudio de las arcillas del municipio de Chinavita
para la posible fabricación de refractarios. Trabajo de grado Ingeniero Metalúrgico. Tunja:
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Facultad de ingeniería. Escuela de
Metalurgia. (2005)

2.5 ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD

Ensayo de porosidad y densidad aparente: Este tipo de ensayo se efectúa según
norma ASTM C20-00. Se deben secar las probetas durante una hora a 110 ºC,
inmediatamente se pesan con exactitud de 0,1 g. Así se obtiene D. seguidamente
se sumergen en agua y se hierven durante dos horas, durante ese tiempo las
probetas deben permanecer cubiertas de agua, además no deben tener contacto
con el fondo del recipiente. En seguida se determina lo que se conoce como peso
suspendido S, pesándolo mientras está suspendido dentro del agua.
Posteriormente se extrae la probeta del agua se seca cuidadosamente y
finalmente se vuelve a pesar para establecer el peso saturado M.32
Volumen de poros abiertos: (11)
Volumen de la porción impermeable (en cm3) (12)
Volumen exterior (13)
La porosidad aparente expresa en porcentaje, la relación entre el volumen de
poros abiertos del espécimen y su volumen exterior.
Porosidad aparente

(14)
Absorción – (15)
Densidad aparente)

(16)
Densidad bulk (17)

Ensayo de compresión: este ensayo se hace según norma NTC 4017, se utiliza
para determinar el comportamiento de materiales bajo cargas aplastantes.
Mediante este ensayo se puede establecer el limite elástico, el limite proporcional,

32 ASTM designation C20-00 2015 Standard Test Methods forApparent Porosity, Water
Absorption, Apparent Specific Gravity, and Bulk Density of Burned Refractory Brick and
Shapes by Boiling Water

el punto de fluencia el esfuerzo de fluencia y la resistencia a la compresión. El
equipo utilizado para la ejecución del ensayo de compresión es una maquina
universal de ensayos. Consiste en aplicar una carga axial de compresión
gradualmente creciente a una probeta de tamaño estándar. La probeta se
comprime y se registra la deformación con distintas cargas. El esfuerzo y la
deformación de compresión se calculan y se trazan como un diagrama carga-
deformación.33

2.6 EMPRESA TEJESAN

Las arcillas estudiadas en el presente proyecto provienen de un yacimiento
perteneciente a la empresa denominada Tejesan. Inició susactividades de
manera independiente en 1992. Se dedica a la fabricación de materiales para la
construcción como: teja ladrillo, tableta y otros materiales cerámicos. En el año
1997 se crea la cooperativa CIMACOM, la cual fue conformada por las pequeñas
empresas artesanales, (ladrilleras, y areneras) del municipio de Combita, entre
estas la ladrillera Tejesan. Bajo este concepto la secretaria de minas y energía de
Boyacá, el día 13 de noviembre de 1997 mediante resolución Nº.00747, le otorgo
el contrato de pequeña minería Nº. 230-15, a la cooperativa CIMACOM para
cumplir con todos los requisitos y realizar una explotación técnica y racional de los
yacimientos. 34

33 Norma Técnica Colombiana NTC 4017: métodos para muestreo y ensayos de unidades
de mampostería y otros productos de arcilla / ICONTEC - Bogotá: ICONTEC, 2008.
34 CRUZ LEMUS, Julio Cesar. Estudio de impacto ambiental para la explotación de arcilla
y arena, concesión de pequeña minería ºN 230-15. Cooperativa CIMACOM. Junio. (2010)

Figura 8. Fotos de instalaciones y productos elaborados en la fabrica Tejesan. (a)
Patio de secado. (b) Horno colmena. ( c) Ladrillo. (d) Teja cartabon

(a) (b)

Fuente: CRUZ LEMUS, Julio Cesar. Estudio de impacto ambiental para la
explotación de arcilla y arena, concesión de pequeña minería ºN 230-15.
Cooperativa CIMACOM. Junio. (2010)

2.6.1 Localización geográfica La cooperativa CIMACOM está ubicada en el
municipio de Combita-Boyacá, con una extensión de área de 208 hectáreas
aproximadamente, los minerales que se explotan en esa área son arcilla y arena.
El frente de explotación de arcilla que posee Tejesan se encuentra localizado en la
vereda San Isidro del municipio de Combita-Boyacá, vía Tunja a Paipa, a 8
Kilómetros aproximadamente del casco urbano de Tunja.

Figura 9. Localización Geográfica

Fuente: CRUZ LEMUS, Julio Cesar. Estudio de impacto ambiental para la
explotación de arcilla y arena, concesión de pequeña minería ºN 230-15.
Cooperativa CIMACOM. Junio. (2010)

3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL

El desarrollo del proceso se llevó a cabo siguiendo las etapas detalladas a
continuación.

3.1 MATERIALES

3.1.1 Arcilla. Se extrajeron 100 Kg de arcilla blanca, retirando la materia orgánica
y cavando hasta encontrar la veta a unos 80 cm de profundidad. Luego del secado
se disgregaron con ayuda de una porra y finalmente, se obtuvieron muestras de
aproximadamente 5 Kg mediante cuarteo.

Figura 10. Foto de banco de arcilla

Fuente: Autor

3.1.2 Matriz mecánica. Para la elaboración de crisoles mediante la técnica de
prensado semiseco, se fabricó una matriz en acero de herramientas, consta de
una parte fija, una parte móvil y un pistón para facilitar la extracción del crisol. La
matriz fue instalada en una prensa de 6 toneladas.

Figura 11. Prensa Hidráulica con matriz adaptada

Fuente: Autor

3.1.3 Molde de yeso. Para elaborar crisoles mediante la técnica de vaciado
deslizante, se construyó un molde de yeso, utilizando como materia prima 4 Kg
de yeso en polvo y 2.5 L de agua. En una caja de madera se colocó el modelo
cubierto con vaselina para facilitar el desmolde, se preparó la pasta mezclando el
yeso con el agua hasta que se obtuvo una mezcla consistente y sin burbujas. Se
vertió la mezcla en la caja de madera cubriendo la mitad de la pieza, una vez
estuvo seco se desmoldo y se repitió el mismo procedimiento para la otra mitad de
molde.

Figura 12. Molde de Yeso

Fuente: Autor

3.1.4 Unidades de Cocción. Se efectuaron tres procesos de cocción con tres
temperaturas diferentes. Los procesos a 800 ºC y a 900 ºC se llevaron a cabo en
la mufla eléctrica marca del laboratorio de metalurgia, perteneciente a la
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, el tercer proceso se realizó
en un horno industrial tipo colmena, ubicado en las instalaciones de la fábrica
TEJESAN, vereda de San Isidro del municipio de Combita Boyacá.

Figura 13. Fotos de unidades de cocción (a) mufla eléctrica (b) horno industrial
tipo colmena

(a) (b)
Fuente: Autor

3.1.5 Equipo y reactivos usados en el ensayo al fuego. Esta prueba se realizó
en la mufla eléctrica del laboratorio de metalurgia, perteneciente a la Universidad
Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Se efectuó en tres crisoles los reactivos
que se utilizaron fue; 45 g de litargirio, 30 g de bicarbonato de sodio, 5 g de harina,
7 g de bórax, 1 g de sal para cada crisol. Se empleó mineral de oro procedente de
Marmato Caldas, 30 g para cada mezcla.

Figura 14. Fotos de equipo y reactivos usados en el ensayo al fuego (a) mufla
eléctrica (b) mezcla de reactivos y mineral

(a) (b)
Fuente: Autor

3.2 DISEÑO EXPERIMENTAL

Con el propósito de lograr los objetivos planteados para la fabricación de crisoles,
se utilizó una metodología experimental. Esta es desarrollada por una serie de
etapas y con los materiales anteriormente descritos. En la tabla 2 se muestran los
factores y niveles utilizados.

Tabla 2. Factores y niveles usados en el diseño experimental

Factores Niveles Unidad de cocción
Vaciado deslizante
VD
Relación S:L

Horno Industrial
Temperatura
Prensado semiseco
PS
Mufla
Tiempo

Fuente: Autor

De acuerdo a la teoría examinada para la elaboración de crisoles mediante
vaciado deslizante se manejó una relación S:L = 1:1, mientras que para el método
de prensado semiseco se utilizó una relación de 1: 0,15.

Tabla 3. Matriz experimental

Técnica de
formado
S:L
(g:ml)
Temperatura
(ºC)
Tiempo
(h)
Unidad de
cocción
VD 300:300 1000 36 Horno
Industrial

200:200
900 9 Mufla

100:100
800 10 Mufla
PS 300:45 1000 36 Horno
industrial

200:30
900 9 Mufla

100:15
800 10 Mufla

Fuente: Autor

Las temperaturas empleadas para la cocción de los crisoles se establecieron
según los resultados de la caracterización fisicoquímica realizada a la arcilla.
El tiempo de cocción se fijó teniendo en cuenta la unidad de cocción, y también
los tiempos propuestos por los autores de este tipo de trabajo.
En el siguiente esquema se explica detalladamente el método que se desarrolló
para el cumplimiento de las etapas propuestas.

Figura 15. Metodología de fabricación de crisoles con caolinita

Fuente Autor

3.3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El desarrollo del proceso se llevó a cabo siguiendo las etapas detalladas a
continuación.

3.3.1. Caracterización fisicoquímica de la arcilla. Tamizaje. Se hizo tamizaje a
una muestra de arcilla de 1 Kg, utilizando una serie de tamices (malla+ 20, -20+
40, -40+ 60, -60+ 80, -80+ 100, -100+ 140, -140+ 200, -200).

Tabla 4. Análisis granulométrico

Malla N Peso (g)
+ 20 32
-20+ 40 201
-40+ 60 198
-60+ 80 155
-80+ 100 147
-100+ 140 170
-140+ 200 49
-200 48

Fuente: Autor

Figura 16. Distribución de granos por número de malla

Fuente Autor.
De acuerdo al análisis granulométrico, se tomó como tamaño de partícula malla +
140, por ser éste valor uno de los más constantes y también por ser el más
conveniente para el formado de piezas cerámicas según la teoría consultada. 11

0
100
200
300
400
20 40 6080 100 140 200 finos
P
e
so
(
g)

Numero de malla

Difracción de rayos X: La prueba de difracción de rayos X se realizó en el
difractómetro Panalitycal x´pert pro, perteneciente a la Escuela de Física de la
universidad pedagógica y tecnológica de Colombia.
Fluorescencia de rayos X: Para la ejecución de esta prueba se utilizó un equipo de
FRX por energías dispersivas, Panalitycal minipal 2 pw4025, perteneciente al
INCITEMA de la UPTC, la muestra de arcilla fue expuesta a un ambiente de Helio,
Microscopia Electrónica de Barrido: Para la caracterización microestructural se
utilizó el Microscopio Electrónico de Barrido Carl Zeiss evo-MA10, ubicado en las
instalaciones del INCITEMA de la UPTC.
Termogravimetría: Este ensayo se realizó en un equipo de análisis térmico
marca SDT Q 600 V20.9 build 20, perteneciente al INCITEMA de la UPTC,
utilizando una atmosfera de Argón cuyo caudal fue de 100 ml/min, la velocidad
de calentamiento fue de 10°C/min hasta alcanzar 1000°C; se trabajó hasta esta
temperatura con el fin de asemejar los procesos a nivel industrial.

3.3.2. Elaboración de crisoles. Se llevó a cabo la fabricación de crisoles por
medio de dos técnicas de formado.
Prensado Semiseco: Se preparó una pasta mezclando arcilla con un 15% de
agua, se lubrico la matriz con aceite. La pasta preparada se introdujo en el interior
de la matriz, en cuya base previamente se había colocado el pistón inferior,
estando uniformemente distribuida la pasta, se procedió a descender y ascender
el pistón superior por medio de la prensa manual, esto se repitió varias veces
hasta alcanzar la compactación del material, seguidamente se levantó el pistón
superior y se sacó el crisol hacia el exterior de la matriz por medio del tornillo
colocado en la base.

Figura 17. Fotos de proceso de elaboración de crisol. (a) compactación. (b)
extracción del crisol

(a) (b)

Fuente: Autor

Vaciado Deslizante: Se preparó una pasta aguada, mezclando arcilla y agua,
seguidamente se vació la suspensión en un molde de yeso, el agua de la mezcla
fue absorbida por el yeso formándose una capa de arcilla firme en la superficie del
molde, luego el molde se invirtió para drenar el exceso de suspensión, una vez se
formó la capa semisólida, se abrió el molde para remover el crisol.

Figura 18. Fotos de proceso de vaciado. (a) colado. (b) extracción del crisol. (c)
crisol

(a) (b) (c)
Fuente: Autor

3.3.3. Cocción de los crisoles. La cocción de los crisoles se realizó a tres
rampas de temperatura diferentes así:

Proceso de cocción 1: Se realizó en la mufla eléctrica del laboratorio de
fundición perteneciente a la Escuela de Metalurgia de la UPTC. Se inició elevando
la temperatura desde Temperatura ambiente hasta 130 ºC por un tiempo de cuatro
horas, esto con el fin de garantizar un secado lento y total para evitar la formación
de grietas. Luego se mantuvo en 130 ºC por una hora, seguidamente se subió la
temperatura hasta 800 ºC durante dos horas, se sostuvo a 800 ºC durante tres
horas. Una vez terminada la cocción se dejó enfriar durante 12 horas para sacar
los crisoles de la mufla.

Proceso de cocción 2: Se efectuó en la mufla eléctrica del laboratorio de
fundición perteneciente a la Escuela de Metalurgia de la UPTC. Se inició elevando
la temperatura desde Temperatura ambiente hasta 130 ºC por un tiempo de cuatro
horas, esto con el fin de garantizar un secado lento y total para evitar la formación
de grietas. Luego se mantuvo en 130 ºC por una hora, seguidamente se subió la
temperatura hasta 900 ºC durante dos horas, se sostuvo a 900 ºC durante dos
horas. Una vez terminada la cocción se dejó enfriar durante 12 horas para sacar
los crisoles de la mufla.

Proceso de cocción 3: Se realizó en el horno colmena perteneciente a la fábrica
TEJESAN ubicado en el municipio de Combita. Se comenzó encendiendo el

horno, realizando un calentamiento lento para garantizar el secado uniforme de
las piezas, esta fase del proceso demoro 8 horas, luego la temperatura fue
subiendo hasta alcanzar los 1000 ºC, seguidamente se sostuvo durante 36 horas
y se deja enfriar el horno por cinco días. Sin permitir la entrada de aire dentro del
horno para no generar grietas.

Figura 19. Fotos de procedimiento de cocción. (a) crisoles cocidos en la mufla
eléctrica. (b) crisoles cocidos en horno colmena

(a) (b)
Fuente: Autor

3.3.4 Ensayos de calidad

Ensayo de porosidad y densidad aparente: Según Norma ASTM C20-00 se realizó
el procedimiento para calcular la porosidad y la densidad aparente del material de
arcilla se secaron los crisoles en una mufla a una temperatura de 150 ºC durante
una hora, inmediatamente se pesaron, enseguida se colocaron en un recipiente
con agua a hervir por un tiempo de 2 horas. Después de terminado el periodo de
ebullición los crisoles se enfriaron hasta la temperatura ambiente. Seguidamente
se determinó el peso de cada crisol en suspensión (dentro del agua). Luego se
secaron los crisoles y se pesaron para determinar la masa saturada.

Figura 20. balanza utilizada en el ensayo de porosidad

Fuente: Autor

Ensayo de compresion: Según norma NTC 4017 se realizo la prueba se realizo
para hallar la resistencia a la coccion de la arcilla cocida. Se elaboraron dos
probetas m1 y m2.
La probeta m1 fue fabricada utilizando la tecnica de vaciado deslizante, la probeta
m2 se elaboro usando la tecnica de prensado semiseco. La prueba de compresion
se efectuo en la maquina universal de ensayos marca Shimadzu perteneciente al
laboratorio de Ingenieria Civil de la UPTC.
Se inicio con el pesado y medida de las probetas , en seguida se colocaron en la
maquina universal de ensayos, se aplico una carga axial maxima de 253 Kg. Se
registro la deformacion con las diferentes cargas aplicadas.

Figura 21. Foto tomada durante el ensayo de compresion

Fuente: Autor

Ensayo a fuego: Se pesaron 30 g de mineral de oro tamizado a malla 200, se
mezcló el mineral aurífero con 45 g de litargirio, 30 g de bicarbonato, 7g de bórax,
5 g de harina y 5 g de sal. Se echó la mezcla en los crisoles seguidamente se llevó
a la mufla eléctrica, durante un tiempo de 90 min a una temperatura de 950 ºC.
Una vez realizada la fusión se extrajo el crisol del horno y se vertió el contenido
en una coquilla, luego se rompió con un martillo el cristal formado por la escoria y
se liberó el botón de plomo. Para eliminar el resto de escoria, se dio forma de
cubo a dicho botón mediante un martillo y un Yunque.
Se colocó el regulo de plomo obtenido en una copela, esta se introdujo en la mufla
eléctrica por 2 horas a una temperatura de 950 ºC. Una vez fundido el plomo se
abrió la puerta de la mufla para permitir la oxidación del plomo con el oxígeno del
medio al finalizar la copelación se sacaron las copelas de la mufla, se dejaron
enfriar y se retiró el botón de dore.

Figura 22. Fotos de ensayo a fuego. (a) Preparación de la mezcla. (b) Fusión. (c)
Colado del metal. (d) Copelación

(a) (b)

4. RESULTADOS Y ANÁLISIS

4.1 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA

Se realizó con el propósito de