Transcript Residuo Insoluble en Yeso

Aplicación del
Espectrómetro de
Rayos X para la
Determinación del
Residuo Insoluble de
Yesos
Por: Cesar Zanabria
Cementos Lima S.A.
Espectrómetro de Rayos-X

El Espectrómetro de rayos-X es una técnica
no-destructiva usado para determinar los
elementos
presentes
en
cualquier
sustancia en particular. Un haz de rayos x
es dirigido a la muestra de la sustancia
causando
una
emisión
de
rayos-X
secundario o fluorescencia. Esta radiación
secundaria contiene longitudes de onda
que son características de cada elemento
presente.
Espectrometria Rayos X

La característica radiación X proviene de la
transferencia de electrones desde los
grupos de orbitales exteriores a los
interiores y la longitud de onda de la línea
característica producida es inversamente
proporcional a la diferencia en energía
entre los estados inicial y final de los
electrones transferidos. Para la mayoría de
las longitudes de onda el electrón es
transferido al grupo orbital K o L
proveniente de los orbitales L o M, los
cuales en muchos casos no es el orbital
más externo del átomo.
Funcionalidad del Equipo de Rayos X
1
 Z2

n  2d sin 
sample
thus Z 2 
Moseley
CPS
Bragg relationship
n
1

2d sin 
degrees 2
primary
collimator
X-ray tube
detector
analysing crystal
2
amplifier, PHS
and counting
circuitry
Sistema Detector
Dos tipos de detectores son
normalmente empleados:
o Un detector de gas para
longitudes de ondas
largas
o Un detector de centelleo
para longitudes de onda
corta.
Sistema Detector

En el detector de gas, los
rayos-X tocan ionizando
un gas (usualmente una
mezcla de gas argónmetano). Un corto pulso
de voltaje es obtenido
debido a la diferencia de
velocidad
entre
los
electrones
que
se
mueven hacia el ánodo y
los
iones
positivos
moviendo a un punto de
tierra.

El detector de centelleo
consiste de un fósforo o
fotomultiplicador. El
fósforo convierte los
fotones de rayos-X en
una luz azul y el
fotomultiplicador
convierte los pulsos de
luz en pulsos de voltaje.
Efecto Matriz


Matriz se refiere a todos los elementos
presentes en la muestra con excepción al
elemento analizado. La intensidad para
varios elementos presentes en una muestra
pueden incrementar, decrecer, o una puede
incrementar mientras que otra decrecer.
Este fenómeno es conocido como
fluorescencia secundaria, lo cual distorsiona
la simple proporcionalidad entre intensidad y
concentración.
Análisis Químico
Residuo Insoluble


Es una determinación de la adulteración
del
cemento,
que
proviene
principalmente de las impurezas del
yeso.
El residuo insoluble esta limitado a un
máximo de 0.75% en el Cemento
Portland para prevenir en su manufactura
el empleo de un Yeso de Baja Calidad o
alguna adición contaminante.
Análisis Yeso
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
6.34
0.60
0.48
30.90
0.30
37.96
0.05
Residuo Insoluble
Métodos Ensayo
Vía Húmeda
Difractrometria
Espectrometría
Análisis Via Humeda


Es determinado por digestión de la
muestra en ácido clorhidrico, seguido de
una filtración y posterior digestión en
hidroxido de sodio. El residuo resultante
es calcinado y pesado.
Este método diseñado por la estimación
de una sustancia insoluble en ácido es
empírico por que la cantidad obtenida
depende de los reactivos y del tiempo y
temperatura de digestión.
Residuo Insoluble en Yeso


El Yeso y otros componentes solubles al
ácido de la muestra son disueltas en una
solución diluida de HCl (1:5). El residuo
es pesado y calcinado como dioxido de
silicio y otra materia insoluble al acido.
Este residuo es reportado como una de
las impurezas presentes en el Yeso.
Análisis por Difractometria


Preparación de la Muestra:
10 gramos de muestra fueron mezcladas con 3
pellets aditivos de molienda y micropulverizadas
en un molino de disco de la Pulverizadotra
Herzog por 5 seg.
Las muestras fueron presionadas en unos
anillos (51,5 mm diametro exterior) usando una
presion de 10 t / 8 s.
Difractometria: Análisis Cuantitativo


Medición y evaluación fueron llevadas a
cabo usando el software DIFFRACplus
Basic. Para la determinación de las sales
de residuo insoluble, el pico de cuarzo a
un angulo de 26.638° 2theta (d-spacing of
3.34 Å) fue medido (25sec/0.02 step
size).
Con las intensidades y concentraciones
conocidas de las muestras una curva de
calibración
fue
establecida
y
la
concentración
de
las
6
muestras
desconocidas fueron calculadas.
Análisis Cualitativo : Muestra 2
Lin (Counts)
3000
2000
1000
0
8
10
20
30
40
2-Theta - Scale
File: 3278-02-qual.raw
46-1045 (*) - Quartz, syn - SiO2
33-0311 (*) - Gypsum, syn - CaSO4·2H2O
30-0226 (*) - Brownmillerite, syn - Ca2(Al,Fe)2O5
33-0302 (*) - Larnite, syn - Ca2SiO4
49-0442 (*) - Calcium Silicate - Ca3SiO5
38-1429 (*) - Calcium Aluminum Oxide tricalcium aluminate - Ca3Al2O6
50
60
Resultados de Calibración
Standard
Intensity
cps
Chemical
Calculated
concentration concentration
%
%
0.33
0.32
Abs.
deviation
%
-0.01
3278-01
50.74
3278-02
49.30
0.24
0.28
0.04
3278-03
54.61
0.45
0.40
0.05
3278-04
79.16
0.96
0.96
0.00
3278-05
69.84
0.73
0.75
0.02
Espectrometria RX: Yeso Hienas
SO3
SiO2
R Ins
Dif.
Dif Abs
Promedio
37.17
6.39
6.36
-0.03
0.54
Desviacion
Estandar
1.44
2.06
2.02
0.70
0.44
Valor
Minimo
33.65
3.15
3.05
-1.68
0.01
Valor
Maximo
39.93
12.75
12.74
1.69
1.69
Estimación RI en Cemento
RI KH
RI Yeso
Max Var
0.24
8.00
0.59
0.24
9.7
0.67
% Yeso =
4.5%
1.7
RI Cem
Aporte:0.08
Fuentes de Error
El método puede no llegar a obtener
resultados exactos debido a:

Técnica en la Preparación de La muestra
como lo referente a la distribución del
tamaño de partículas:

Evaluación del Efecto Matriz

Estimación del Tiempo de Molienda

Evaluación de un Aditivo Activo de
Molienda

Evaluación de Procedimiento de
Operación
Comparaciones del Ensayo
Ventajas:
 Rapidez en Análisis
 No destructivo
 No contaminante
 Menor costo
 Mejor salud
ocupacional
Desventajas:
 Menor Exactitud
 No es un método
absoluto de
análisis
 Valores dependen
de la exactitud de
los estandares
empleados.
Cementos Lima S.A.