teorica de escorias
En la asignatura de caracterización estructural, se abordan cuatro técnicas y en cada una se analizan
los principios fundamentales y leyes, las características de los equipos, así como los métodos de
preparación de muestras.
El primer tema inicia con la técnica de microscopía óptica. Se identifica cada componente del
microscopio óptico y su función en la formación de imágenes. Para lograr una mejor interpretación
de la información obtenida en esta técnica se aplican los principios de la óptica clásica. Se
concientiza sobre las limitantes de la técnica como son el poder de resolución y la profundidad de
campo. Se capacita al estudiante en las técnicas adecuadas de preparación de muestras
metalográficas para el análisis de la morfología superficial (porcentaje de fases, tamaño de grano,
forma y distribución de fases).
El segundo tema corresponde a d ifracción de r ayos X. Se inicia con el estudio de la naturaleza y
la generación de los rayos X, con las leyes de difracción y ley de Bragg para establecer las
condiciones de la interferencia constructiva de las ondas que permiten el fenómeno de difracción.
El estudiante será capaz de identificar las características estructurales a nivel cristalográfico de una
muestra a partir de sus difractogramas (cristalinidad, tipos de fases cristalográficas, tamaños de grano
y distancias interplanares). Además, se analiza el principio de funcionamiento de un difractómetro de
1. METALURGIA DE LAS ESCORIAS
UNIDAD II
REFINACIÓN DEL HIERRO
Procesos de Fabricación
de Metales Ferrosos
Ingeniería en Materiales
2.
3. Las escorias son soluciones formadas por compuestos simples o
complejos, en forma de óxidos provenientes de la ganga de los
minerales y fundentes, sulfuros de la carga o combustible y en
algunos casos haluros agregados como fluidificadores
La escoria cubre y protege al metal de la atmósfera del horno y
evita pérdidas de calor debido a su baja conductividad térmica
4. Y propiedades
químicas:
Estas propiedades dependen de la COMPOSICION y la
ESTRUCTURA.
Para lograr sus objetivos, la escoria debe tener óptimas
propiedades físicas
Bajo punto de fusión
Baja viscosidad,
Baja tensión superficial,
Alta difusividad
Basicidad, acidez
Poder oxidante
Propiedades termodinámicas
5. OXIDOS ACIDOS Y OXIDOS
BASICOS
DEFINICION
Un óxido básico es un compuesto que resulta de la combinación
de un elemento metálico con el oxígeno
METAL + OXÍGENO = ÓXIDO BÁSICO
Un óxido ácido es un compuesto químico que resulta de la
combinación de un elemento no metal con el oxígeno.
NO METAL + OXÍGENO = ÓXIDO ÁCIDO
6. Mz+ O2-
ra
rc
d= rc+ ra
I es el parámetro de interacción Catión-Oxígeno
Puede determinarse fácilmente a partir de los radios
iónicos de Pauling y la valencia del catión
𝑞2 = 2e
𝑞1 = ze
𝐹 = K
𝑞1𝑞2
𝑑2
𝐹
𝑒2 =
2𝑧
𝑑2 = 𝐼
𝐹 =
2𝑧𝑒2
𝑑2
7. El criterio es que cuando:
I < 1
1 < I < 2
I > 2
Enlace Catión-Oxígeno Débil
Predominantemente IÓNICO
El óxido es BÁSICO
El óxido es ANFOTERO
El óxido es ÁCIDO
Enlace Catión-Oxígeno
alrededor de 50% IÓNICO Y
50% COVALENTE
Enlace Catión-Oxígeno
FUERTE Predominantemente
COVALENTE
8. ÓXIDO ENLACE
IÓNICO
ELECTRONEGATIVIDAD
DEL CATIÓN
RADIO
CATIÓNICO
A°
I
K2O 0.8 1.38 0.27
Na2O 0.18 0.9 0.95 0.36
Li2O 0.95 0.60 0.50
BaO 0.27 0.9 1.35 0.53
SrO 0.32 1.0 1.13 0.63
CaO 0.35 1.0 0.99 0.70
MnO 0.42 1.4 0.80 0.83
FeO 0.44 1.7 0.75 0.87
ZnO 0.44 1.5 0.74 0.87
MgO 0.48 1.2 0.55 0.95
r O2- = 1.4 A°
OXIDOS BÁSICOS I < 1
11. Los óxidos básicos como CaO, MgO, MnO tienen una fuerza
de enlace menor con el óxigeno que los óxidos ácidos, al
pasar a formar parte de una escoria se disocian en
cationes y aniones oxígeno, por tal motivo se consideran
generadores de iones oxigeno O2-
(CaO) = Ca2+ +O2-
(MnO) = Mn2+ +O2-
(FeO) = Fe2+ +O2-
(MgO) = Mg2+ +O2-
COMPORTAMIENTO DE LOS OXIDOS EN EL ESTADO LIQUIDO
12. Los óxidos ácidos debido a lo fuerte del enlace covalente que se
forma entre el catión oxígeno y el anión de cargas altas y radios
iónicos pequeños no se disocian al pasar a la escoria, sino que se
polimerizan formando aniones complejos
Para esto, absorben iones oxígeno :
+
(P2O5) + 3 (O2-) = 2(PO4 )3-
(Al2O3) + 3 (O2-) = 2 (Al O3) 3-
(SiO2) 2 (O2-) = (SiO4 )4-
13. (Al2O3) + 3 (O2-) = 2 (Al O3) 3-
(Al2O3) = 2(Al3+) + 3(O2-)
Los óxidos anfóteros como Al2O3, Cr2O3 Fe2O3 tienen un
comportamiento dual, se actúan como básicos en presencia
de óxidos ácidos o ácidos en presencia óxidos básicos):
Básico
Acido
14. Las propiedades de la escoria depende de la interacción ácido
básico y de la composición química de la escoria, cuando se
tienen dos moléculas de CaO por una de SiO2
(SiO2) + 2 (CaO) = (SiO4 )4- + 2Ca2+
Cuando la relación de CaO es ESTEQUIOMETRICAMENTE mayor:
(SiO2) + 3 (CaO) = (SiO4 )4- + 3 Ca2+ +
A partir de entonces empiezan a existir iones oxígeno libres,
mientras que lo contrario produce un déficit de iones
oxígeno lo que produce una polimerización de la sílice en
radicales de mayor tamaño y viscosidad
O2-
15. Los Cationes de los óxidos básicos rompen los enlaces de
los polímeros ácidos simplificando la estructura de la
escoria junto con los iones oxígeno libres,
+
O
16. La fracción de óxido básico definida por la relación O/Si se toma
como un indicador de los enlaces Oxígeno-Silicio rotos
O/Si Formula Estructura
2/1 Si O2 El tetraedro de sílice forma una red hexagonal
5/2 MO.2 SiO2 Una unión se rompe para formar dos
estructuras.
3/1 MO. Si O2 Dos uniones rotas formando una estructura
fibrosa
7/2 3MO. 2SiO2 Tres uniones rotas
4/1 2MO.SiO2 La cuatro uniones rotas
