La susceptibilidad magnética como indicadora de temperaturas de calcinación de suelos

• Autores: Gómez Samus, Mauro; Rico, Yamile; Gusso, M.; Canosa, Guadalupe; Bidegain, Juan Carlos
• Año de publicación: 2017
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Ingeniería de los Materiales; Sedimentos calcinados; Calcio; Magnetismo; Ladrillo; Cerámica; Incendios; Pirometamorfismo
• Institución: Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires

Este artículo constituye la continuación de un trabajo reciente, donde se reportó la influencia del carbonato de calcio (CaCO3) inicial en las propiedades magnéticas de suelos calcinados a 1000ºC en atmósfera de aire. Estos suelos están compuestos principalmente por silicatos y aluminosilicatos, con cantidades variables de CaCO3. Los estudios realizados evidenciaron que tras la calcinación, el calcio (Ca) promueve la formación de partículas ferrimagnéticas (tipo magnetita), en cambio, cuando el Ca está en bajas concentraciones, domina la señal de sustancias antiferromagnéticas como la hematita. Los materiales tratados en el presente trabajo corresponden a suelos con un amplio rango en el contenido de CaCO3, calcinados a temperaturas crecientes, desde 20º hasta 1050ºC, en atmósfera de aire. Se realizaron determinaciones de elementos químicos mayoritarios, análisis gravimétricos y de susceptibilidad magnética (SM), con la finalidad de establecer con mayor claridad las temperaturas de aparición-desaparición de fases magnéticas en relación con el contenido de Ca. Frente a la calcinación y el posterior enfriamiento, la SM varió con relativa independencia del contenido de Ca hasta la aplicación de temperaturas de 900ºC. A partir de esa temperatura los suelos más ricos en Ca se diferenciaron, adquiriendo los valores más elevados de SM. Las curvas gravimétricas no evidenciaron perdidas de masa para temperaturas mayores a 800ºC, de manera que los elevados valores de SM en las muestras con más Ca corresponden a transformaciones que no necesariamente implican reacciones de volatilización. Como una primera aproximación, planteamos que la presencia de calcio favorecería la incorporación de hierro en espinelas, del tipo magnetita-hercinita, formadas entre los 900 y los 1000ºC. Se considera que el presente trabajo será de utilidad para el desarrollo de técnicas para la estimación de temperaturas de cocción de ladrillos y cerámicas, potencialmente aplicable a estudios arqueológicos y de patrimonio histórico-arquitectónico; también para la investigación de los efectos del fuego en los suelos y para la identificación de fases minerales vinculadas a procesos pirometamórficos.
This article corresponds to an extension of a recent work which reported the influence of initial calcium carbonate (CaCO3) on magnetic properties of calcined sediments at 1000°C under air atmosphere. These sediments were mainly composed of silicates and silicoaluminates, with varying amounts of calcium (Ca). It was evidenced that the Ca promotes the formation of ferrimagnetic particles after the calcination, whereas when the amount of Ca are low, the signal of antiferromagnetic substances (as hematite) dominates. The analyzed materials in the present paper correspond to soils with a wide range of Ca content, calcined by increasing temperatures (from 20° to 1050° C) in air atmosphere. Chemical and gravimetric determinations as well as magnetic susceptibility (MS) measurement were performed in order to establish the presence of magnetic phases in relation with temperature variations and Ca content. MS varies regardless of Ca content until the application of temperatures of 900ºC. From this temperature, the Ca-rich soils were differentiated, acquiring the highest values of MS. The thermogravimetric curves did not show mass losses for temperatures higher than 800ºC, so that the high values of MS in the Ca-rich samples correspond to transformations that do not involve devolatilization reactions. As a first approach, we propose that the presence of Ca would facilitate the iron incorporation in spinel of magnetite-hercynite type, formed between 900 and 1000ºC. We consider that the present investigation should be useful for studying bricks and ceramics calcination temperatures, as well for archaeological and historical-architectural heritage studies. In addition, it may be useful for investigating the effects of fire on soils and the mineral phases identification associated with pyrometamorphic processes.