Caracterización de muestras

Para cubrir la demanda de productos de alta calidad y satisfacer los requisitos cada vez más especiales que deben cumplir sus componentes, se requieren soluciones eficientes. En CEMTEC, nuestro objetivo es adaptar de manera óptima todas las etapas del proceso (desde el inicio de la producción hasta la obtención de productos intermedios o finales) a las necesidades de nuestros clientes. Para ello, es necesario determinar la molturabilidad, la demanda de energía y las propiedades químicas de la materia prima.

Con el fin de diseñar plantas a medida, averiguamos en nuestro laboratorio y en nuestro centro técnico todas las propiedades que se requieren para ello. Estos datos son imprescindibles para luego realizar cálculos y determinar los parámetros de diseño.


Densidad

Para procesar materias primas siempre se mezclan diferentes componentes; por eso, la averiguación exacta de la densidad o la densidad aparente a granel es un parámetro importante a la hora de diseñar todo el proceso y calcular los flujos de material. A ella se recurre tanto para diseñar modelos científicamente empíricos como para efectuar cálculos analíticos. Además, mediante la densidad aparente de un compuesto mineral desconocido se puede realizar una caracterización hasta cierto límite.

En nuestro laboratorio propio podemos determinar, aplicando diferentes estándares y normas industriales,

  • la densidad aparente y
  • la densidad aparente a granel

de materiales sueltos o agitados.

Las diferentes densidades se determinan con equipos de ensayo clásicos y aparatos modernos como

  • Picnómetros para líquidos
  • Vasos graduados normalizados o
  • Picnómetros de helio

 

Superficie

Además del análisis del tamaño de grano, la medición de la superficie específica de una muestra es la característica de dispersión más importante y se utiliza a menudo para comprobar o comparar la calidad en la producción. Constituye un parámetro importante para la caracterización de sólidos porosos y polvorientos, así como una escala graduada clara para medir la superficie recién creada y así averiguar el paso de trituración óptimo. Por este motivo, la medición de la superficie no debe faltar en ningún análisis de producto.

En el laboratorio, la superficie se puede determinar de dos maneras:

  • Mediante el método Blaine y
  • Mediante el método BET

La medición de superficie específica de Blaine se basa en el principio de la medición temporal, que necesita un volumen de aire determinado para atravesar un volumen de comprobación definido. Por medio de la densidad, las constantes del aparato, una muestra de referencia normalizada y la viscosidad del aire, se puede calcular la superficie específica. Con el aparato diseñado por CEMTEC, se pueden medir superficies específicas de entre unos 100 y 50.000 Blaine (o cm²/g).

La determinación de la superficie según el método BET, llamado así por sus inventores (Brunauer, Emmett y Teller), se basa en la propiedad de los cuerpos sólidos de adsorber moléculas de gas en su superficie. Conociendo la isoterma de adsorción del gas (que suele ser nitrógeno), se puede calcular la cantidad de moléculas de gas adsorbidas. Multiplicando esta cantidad por la superficie que requiere cada molécula (16,2·10-20m² en el caso del nitrógeno), se obtiene la superficie de muestra.

Análisis del tamaño de grano

Para caracterizar ampliamente un producto es necesario analizar el tamaño de grano. Como resultado de este análisis, se obtiene la distribución del tamaño de grano, a partir de la cual se pueden calcular las diferentes cifras características. La distribución del tamaño de grano de un producto influye considerablemente en las propiedades del material. Dependiendo del tamaño de grano respectivo, CEMTEC aplica distintos procesos:

  • Cribado mediante cribado manual, torre de cribado y cribado por chorro de aire
  • Proceso de sedimentación
  • Doblado por láser

La distribución del tamaño de grano obtenida depende también del principio de medición. Por eso, los expertos de CEMTEC elaboran, junto con el cliente, el método de análisis óptimo para determinar el tamaño de grano del producto deseado, lo que garantiza una óptima caracterización.

En nuestro laboratorio podemos aplicar todos los procedimientos anteriormente mencionados para determinar el tamaño de grano. Para ello, disponemos del siguiente equipamiento:

  • Gran cantidad de cribas manuales
  • Criba vibradora modelo Retsch
  • Criba de chorro de aire modelo Hosokawa Alpine
  • Sedigraph II, modelo Micrometrics
  • Mastersizer 2000, modelo Malvern
  • Mastersizer 3000, modelo Malvern

Determinación de la humedad

Para determinar el contenido de humedad se pueden aplicar diferentes métodos, como el método de tostado (secado), el método Karl Fischer, la absorción de infrarrojos (humedad superficial), etc. Además del método Karl Fischer, el tostado es el método más utilizado para determinar la humedad de productos a granel en laboratorios. Este proceso de secado gravimétrico de alta precisión es también el que CEMTEC emplea en su laboratorio. En algunos casos, la humedad del material a tratar es, junto a la finura del producto, el factor más importante para seleccionar el molino óptimo y el diseño de los diferentes componentes de manipulación del material, como tolvas y silos.

La humedad de las muestras suministradas se averigua mediante el procedimiento anteriormente citado, para lo cual se emplean los siguientes aparatos:

  • Armario de secado tmax = 300 °C para cantidad de muestra mmax = aprox. 50 kg
  • Y MX 50 Moisture Analyzer para materiales polvorientos no inflamables tmax = 200 °C, mmax = 10 g

La humedad también se puede determinar averiguando el porcentaje de masa de componentes volátiles o la pérdida por ignición en el horno a una temperatura máxima de 1.300 °C.