UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE CERÁMICA II
ASIGNATURA: CERÁMICA II (CE – 442)
Práctica N°:05

“PREPARACIÓN DE MINERALES NO METÁLICOS PARA

LA ELABORACIÓN DE CRISOLES REFRACTARIOS PARA
LA FUSIÓN DE MUESTRAS DE MINERALES”
DOCENTE DE TEORÍA: Ing. Ybar Gustavo PALOMINO MALPARTIDA
DOCENTE DE PRÁCTICAS: Ing. Pedro INGA ZARATE
ESTUDIANTES:
 GARCÍA PALOMINO, Jhon Elvis
 HUYHUA ACEVEDO, Olmedo Aedo
 URBANO MIGUEL, Wilber

DÍA DE PRÁCTICAS: Viernes HORA: 4pm -7pm

FECHA DE EJECUCIÓN: 28-05-21 FECHA DE ENTREGA: 04-06-21

AYACUCHO – PERÚ
2021
 “PREPARACIÓN DE MINERALES NO METÁLICOS PARA LA
ELABORACIÓN DE CRISOLES REFRACTARIOS PARA LA
FUSIÓN DE MUESTRAS DE MINERALES”

I. OBJETIVOS
▪ Seleccionar minerales no metálicos refractarios.
▪ Preparar minerales no metálicos
▪ Dosificar y preparar pasta refractaria
▪ Conformar crisoles por torneado
▪ Sinterizar crisoles refractarios a 1100 °C

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

CRISOLES REFRACTARIOS:

Definición Es un cerámico refractario que se usa como contenedor de una muestra de mineral y
fundente. Este recipiente está fabricado de arcilla y chamota que al ser sinterizado a elevadas
temperatura alrededor de 1 200 °C se vuelven resistentes a los ensayos al fuego.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES CERÁMICOS

La palabra cerámica deriva etimológicamente del griego keramos, que significa arcilla (Gueto,
2005:187).

La Sociedad Americana de Cerámica (American Ceramic Society) clasifica los materiales cerámicos
en siete grupos diferentes: abrasivos, vidrios, cementos, refractarios, productos estructurales de
arcilla, cerámicos blancos y cerámicos avanzados. Cada categoría posee propiedades y retos
distintos (Newelll, 2011:198).

Los materiales refractarios son componentes importantes en el equipo que se utiliza para la
producción, refinación y manejo de metales y de vidrios. Los refractarios deben soportar altas
temperaturas sin sufrir corrosión o debilitamiento por el entorno circundante (Donald R. Askeland,
2011:591

Los refractarios suelen clasificarse en tres grupos: ácido, básico y neutro:

Tabla 1. Composiciones en porcentaje en peso de refractario comunes

Refractario SiO2 Al2O3 MgO F2O3 Cr2O3

Sílice 95 a 97
Ladrillo refractario de alta
51 a 53 43 a 44
Ácido resistencia
Ladrillo refractario de alta
10 a 45 50 a 80
alúmina
Magnesita 83 a 93 2a7
Básico
Olivina 43 57
Cromita 3 a 13 12 a 30 10 a 20 12 a 25 30 a 50
Neutro
Cromita-magnesita 2a8 20 a 24 30 a 39 9 a 12 30 a 50
Por tanto, en C&V INTERNATIONAL se producen crisoles que son cerámicos refractarios, estos crisoles
están compuestos de arcilla y chamota que le dan la consistencia y forma de un crisol aptos para los
ensayos al fuego.
Materias primas principales
Existen pastas simples, formadas esencialmente solo por una arcilla, y pastas compuestas, formadas por
la adición de varios ingredientes, que se dosifican en una proporción preestablecida y se mezclan
uniformemente. En cualquiera de los dos casos, la composición será heterogénea, pues son necesarios
tres tipos de materias primas con funciones diferenciadas:

 Agentes plásticos, que posibilitan el moldeo, como las arcillas.

 Áridos o desgrasantes, que en crudo compensan el exceso de la plasticidad y en
cocción actúan como esqueleto o armazón de la forma, por ejemplo, el cuarzo o la
chamota (arcilla cocida, triturada) (Gueto, 2005:70).

Materias primas auxiliares

Al tratar de la fluidificación de las arcillas, se ha establecido el carácter de floculante o
defloculante de ciertos electrolitos, añadidos en bajísima proporción (1 al 2 por mil), afectando a
la viscosidad, trabajabilidad y consistencia (Gueto, 2005:92)

Ligante: líquido aglutinante que se emplea en el mezclado de arcillas y chamotas para atraer las
partículas y formar una masa compacta que al momento de dar forma es posible ser trabajada
en las máquinas de producción de crisoles, ladrillos, etc. Estos puedes ser sales de calcio y
magnesio de ácido fuerte, tales como los cloruros o sulfatos.

Agua: líquido que sirve para preparar el ligante y dar plasticidad a la arcilla en el mezclado en
húmedo.

Aceite Industrial: el aceite industrial es usado para mejorar la manipulación del crisol en
húmedo en la etapa de prensado.

CHAMOTA EN LA PRODUCCIÓN DE CRISOLES

Este grupo de materias primas está constituido por los materiales más refractarios, carentes de
plasticidad, siendo su papel principal actuar como esqueleto, armazón o soporte de la cerámica,
pues, aunque algunos materiales se ablanden para obtener un grado de vitrificación. La forma
que se imprime a los materiales cerámicos en crudo, ha de sostenerse hasta el final del proceso,
aunque con cierta variación de la escala de tamaño (Gueto, 2005:74)

En ocasiones solo se pretende atenuar un posible exceso de plasticidad, que dificulta el

sostenimiento de los cambios de forma, por acción del propio peso de las zonas de la pieza. Lo
más usual, el efecto de la chamota (áridos o desgrasantes) es aumentar la refractariedad, siendo
el prototipo de los desgrasantes la sílice o anhídrido silícico (Gueto, 2005:75)
 CARACTERÍSTICA FISICO-QUÍMICAS DE UN CRISOLES

Las propiedades que debe tener un crisol adecuado para los análisis:
 Soportar altas temperaturas sin ablandarse.
 Tener resistencia mecánica para soportar la manipulación y el transporte.
 Resistir los cambios de temperatura repentinos sin agrietarse.
 Poder resistir la acción química de las sustancias que se funden en Ellos, sin
dañarse por la corrosión (SCC Accredited LAB, 2010:17).

las propiedades que debe tener un crisol son las siguientes:

 Resistencia al ataque de escorias básicas y ácidas, su baja porosidad inhibe la
penetración de metales y escoria.

 Soportar el mayor número de fundidas, sin contaminar las muestras que se analizan.
 Apto para trabajar todo tipo de muestras (duras, blandas, con alto contenido de Cu,
etc.).
 Soporta temperaturas de ensayo hasta 2 300°F (1 200 °C) y resistencia al choque
térmico.

las propiedades que debe tener un crisol son las siguientes:

 Resistir los ataques químicos en ensayos al fuego con presencia de mineral
oxidado o sulfurado.
 Resistir los ataques químicos generados por el litargirio, nitrato de potasio o nitrato
de sodio.
 Resistir a los ataques químicos por las escorias.
 Soportar altas temperaturas (1 000 °C a 1 200 °C) sin rajarse.
 No tener filtración por las paredes en el momento de la fundición.
 Ser livianos en peso para su manipulación y transporte de acuerdo al tipo de crisol
(crisol de 20 g, 30 g, 40 g o 50 g)
 Tener las dimensiones adecuadas (diámetro superior, diámetro inferior y altura).
 Resistencia al choque térmico.

III. MATERIALES, EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MAQUINARIAS.

- Balanza
- Horno eléctrico cerámico de ensayo de 1200 °C, con tablero de control de temperatura.
- Estufa eléctrica de 600 °C.
- Conos Seger
- Reloj o cronómetro para control de tiempo.
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Triturar y pulverizar caolín, arcilla Potter, Salazar a malla fina (M-100 a 200 ASTM,
empleado como ligante), Chamota (M-200 ASTM), Chamota (M-80-100 ASTM, como material
refractario) media, empleando un mortero de porcelana y tamizar a las mallas indicadas
(verificar y anotar el diámetro de las mallas). Ensayar con grafito en polvo (plumbagina) si no
hay, reemplazar con MgO u óxido de zirconio u con la adición de 0.2 ppb de plata
(pulverizada).
2. Mezclar en seco y luego adicionarle agua de caño poco a poco, hasta obtener una mezcla
plástica de ser posible dejar en envejecimiento (envolver con plástico y dejar en la cámara de
envejecimiento) durante 1 semana.
3. Porcentaje de materiales a emplear en base a 250 gramos de masa total.

MATERIA PRIMA NO METALICAS A PORCENTAJE

EMPLEAR %
Arcilla Potter, u otra arcilla plástica de 30
cocción blanca a gris
Arcilla Salazar, u otra arcilla plástica de 25
cocción blanca a gris
Sílice 08
Alúmina, si no hay alúmina reemplazar 04
con caolín
Chamota (M-100 ASTM) 20
Chamota (M-80 -100 ASTM) 10
Grafito en polvo (plumbagina) si no hay, 03
reemplazar con MgO u óxido de zirconio.

4. Armar el torno eléctrico con el molde de escayola para el crisol, adicionar la pasta la
cantidad necesaria y tornear con tarraja, acabarlo y dejar secar al ambiente (durante 4 a 5
días), puede acelerar empleado la estufa eléctrica.

5. Cargar al Horno cerámico de ensayo y quemar a 1200 °C, si el horno no llega a esta
temperatura quemar a la mayor temperatura que soporte el horno.
6. Enfriar y evaluar organolépticamente el crisol refractario.
 Fig. Diagrama de producción de crisoles

V. OBSERVACIONES, DATOS, RESULTADOS EXPERIMENTALES

Datos técnicos

Crisol N° Diámetro Diámetro Altura H (mm) Peso (g) Capacidad

superior D inferior: d (cm3 )
(mm) (mm)
20 80 52.0 105 300 204
30 81 54.0 115 370 224
40 82 56.0 143 480 300
50 84 58.0 153 600 357

Dimensiones

vasos
barriles jofainas
VI. EVALUACIONES

CICLO DE COCCION
TIEMPO HORAS
1000 (°C ) 1050 (°C ) 1100 (°C ) 1150 (°C )
0.00 21 21 21 21
1.23 269 269 269 269
3.68 667 667 667 667
5.75 1000 1050 1100 1150
6.75 1000 1050 1100 1150
8.86 600 600 600 600
9.92 550 550 550 550
13.51 23 23 23 23

Gráfica tiempo versus temperatura en el proceso de cocción de

Crisoles

1400

1200
5.75 6.75
5.75 6.75
5.75 6.75
1000 5.75 6.75
TEMPERATURA °C

800

3.68
600 8.86
9.92

400

1.23
200

0 0 13.51, 23
0 2 4 6 8 10 12 14 16
TIEMPO (h)
 Fig. de repositorio de elaboración de crisol en la planta piloto UNSCH.

VI. CONCLUCIONES

 Se determinó mediante la caracterización química de los materiales empleados tienen

naturaleza arcilla poter un contenido al 30 % , arcilla Salazar, u otra arcilla 25%,sílice 08,
alúmina 4%,chamota 20%.
 los crisoles de 204 (cm3 son obtenidos mediante presión en moldes quemados a altas
temperaturas después de la cocción presentan una contracción lineal, pérdida de peso,
absorción aparente.

 las dimensiones de los crisoles son diámetro exterior, interior y altura respectivamente.

VII. RECOMENDACIONES

 Comprobar la eficiencia de aglomerantes cerámicos como: aglutinantes, alquitrán, resinas,

entre otros para la formación de materiales refractarios.
 Investigar sobre nuevos materiales como arcilla que se pueden adicionarse en los
refractarios y obtener nuevos productos.
 Desarrollar otras alternativas tecnológicas que permitan reducir los costos por
procesamiento.
VIII. CUESTIONARIO.
1. Defina que entiende por material refractario Crisoles refractarios) y cuáles son sus
propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas.
El término de material refractario se refiere a la propiedad de ciertos materiales de
resistir altas temperaturas sin descomponerse. Los materiales refractarios deben
mantener su resistencia y estructura a altas temperaturas
Propiedades:
 Elevadas temperaturas de funcionamiento.
 Física y químicamente estables a altas temperaturas.
 Resistentes al fuego, permiten ser calentados a fuego directo.
 Buena conductividad térmica.
 Muy buenas propiedades de choque térmico.
 Flexibles y resistentes a la expansión térmica.
 Alta resistencia mecánica.
 Durabilidad y usabilidad.
 Acristalamiento.
 Muy buena resistencia química, a la oxidación, corrosión.
 Superficies uniformes que previenen la erosión por fundido.
 Elaborados con materiales de alta pureza. Material inerte. Materiales de alta calidad
para aplicaciones de alta tecnología.
2. Explique en detalle la utilidad que presta estos crisoles refractarios fundamentalmente en
la industria minera.
El crisol es un recipiente refractario generalmente de porcelana que se utiliza para
colocar en su interior muestras y compuestos químicos que se calientan a temperaturas
muy altas. Su función es principalmente calentar, fundir, quemar y calcinar sustancias.
En el área de los análisis químicos los crisoles se emplean en las determinaciones
gravimétricas cuantitativas (análisis midiendo la masa de la sustancia a analizar). Con
los crisoles más comunes un residuo o precipitado resultante de un método de análisis
puede ser recolectado y filtrado con algún elemento o solución libre de cenizas, como
puede ser un filtro de papel. El crisol y el elemento se pre-pesan con mucha precisión
en una analítica gravimétrica

3. El contenido de sílice y alúmina en una pasta para la elaboración de crisoles refractarios

como contribuye en la resistencia al fuego y en la resistencia mecánica.

Estos elementos contribuyen en su resistencia a los choques térmicos por ser químicamente
inertes, presentar una baja conductividad térmica y un bajo coeficiente de dilatación. Por ello
suelen utilizarse para hacer crisoles.
4. En la resistencia al fuego del crisol refractario para la fusión de muestras de minerales
polimetálicos como influye la chamota, el óxido de magnesio, óxido zirconio, y las
pequeñas cantidades de oro y plata en la composición del material y que características le
da al crisol refractario.
La chamota influye en la resistencia al fuego y actúa como esqueleto, armazón o
soporte de la cerámica aunque algunos materiales se ablanden para obtener un grado
de vitrificacion.
En ocasión solo se pretende atenuar un posible peso de plasticidad, que dificulta el
sostenimiento de los cambios de forma, aporta más resistencia mecánica al cuerpo
cerámico, mejora la resistencia al choque térmico.

5. Cuale son las razones por las cuales estos crisoles refractarios soportan los cambios
térmicos durante la fusión de las muestras metálicas.

El término refractario se refiere a la propiedad de ciertos materiales de resistir altas

temperaturas sin descomponerse. Los refractarios son materiales inorgánicos, no metálicos,
porosos y heterogéneos, compuestos por agregados minerales termoestables, un aglomerante y
aditivos. Las principales materias primas empleadas en la elaboración de estos materiales son
óxidos de: silicio, aluminio, magnesio, calcio y circonio; y algunos refractarios no provenientes
de óxidos como los carburos, nitruros, boratos, silicatos y grafito. Los materiales refractarios
deben mantener su resistencia y estructura a altas temperaturas, resistir los choques térmicos,
ser químicamente inertes, presentar baja conductividad térmica y bajo coeficiente de dilatación.

Los óxidos de aluminio (alúmina), de silicio (sílice) y, magnesio (magnesita) son los materiales
refractarios más importantes. Las propiedades de mayor peso en los refractarios son:

composición química, estabilidad dimensional, porosidad, densidad, resistencia a la compresión

en frío, cono pirométrico equivalente, refractariedad bajo condiciones de alta temperatura,
deformación por fluencia lenta a alta temperatura, estabilidad volumétrica a alta temperatura
(expansión y contracción) y conductividad térmica. Normalmente, los refractarios no tienen una
temperatura de fusión específica. Sin embargo, llega a una temperatura en donde el material
empieza a reblandecerse. El cono pirométrico equivalente se refiere a la cuantificación de la
transición de fase que tiene lugar dentro de un intervalo de temperaturas en donde se lleva a
cabo dicho fenómeno. Este es medido a partir de la caída de la punta de un cono elaborado de
material refractario sometido a incrementos controlados de temperatura; la caída se expresa en
grados 10 y 12.

IX. BIBLIOGRAFÍA

 https://www.insst.es/documents/94886/161971/Cap%C3%ADtulo+82.+Metalurg%C3
%ADa+y+metalisteria
 https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-33052012000100012
 https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/104110/03.PETRILLO_3de9.pdf?sequenc
e=3&isAll