Calcio

El óxido de calcio también es conocido como cal, aunque esta palabra tiene un significado diferente según el oficio en el que aparezca.

Es un fundente activo por encima de 1100ºC.

El CaO por sí solo se funde a 2600ºC y mezclado con alúmina produce cementos refractarios de aluminato de calcio. Pero si se mezcla con sodio y potasio se convierte en un potente fundente a partir de 1100º.  Tiene expansión térmica intermedia e incrementa la dureza de los esmaltes sin aumentar la tensión superficial.

Calcio como fundente en pastas cerámicas

Algunas pastas cerámicas de baja temperatura pueden tener un contenido muy alto en cal, superior al 20%, pero no ocurre lo mismo en las pastas de alta debido al carácter fundente del CaO. Como fundente, podría ponerse una división alrededor de 1100ºC, teniendo carácter fundente por encima de ella.

En las pastas cerámicas el calcio se añade en forma de Carbonato de Calcio (calcita), aunque en algunas ocasiones se utilizan rocas de caliza o mármol bien pulverizadas o wollastonita.

Es un fundente usado para pastas de alta y media temperatura ya que empieza su activación a 1080º-1100º.

En pastas de baja temperatura suele estar presente  pero se añade hasta un límite de un 13% y mezclándolo bien con el resto de la pasta, pero prácticamente no hace labor de fundente en ellas y su misión principal es dar mayor resistencia a la pasta y mejorar su proceso de merma y secado.

Favorece la adaptación de los esmaltes a la pasta.

Se emplea la calcita como materia prima porque el carbonato contenido en este mineral no es tan activo como el Carbonato Cálcico puro.

Se debe tamizar bien porque las partículas gruesas pueden provocar explosiones en el horno.

Las pastas de Loza de temperatura intermedia (entre 1100 y 1300º) también suelen incorporar Carbonato Cálcico como fundente.

Las pastas cerámicas con Carbonato cálcico han sido trabajadas por el hombre desde la prehistoria porque es habitual encontrar este tipo de mezcla en la naturaleza. 

El carbonato de calcio se descompone alrededor de los 880ºC cuando está solo, pero mezclado con arcilla se descompone a los 700ºC y pierde el 40% de su peso en forma de CO2 lo cual puede generar algún problema en la pasta ya que es un volumen grande de gas que debe desalojarse, pudiendo crearse burbujas y tensiones en la mezcla.

El producto que queda en el cuerpo de la arcilla es el CaO (óxido de Calcio o cal viva).

El problema que tiene este óxido es que cuando la cal viva entra en contacto con la humedad ambiental (tiempo después de que nuestra cerámica esté acabada y expuesta en una estantería) reacciona violentamente formando hidróxido de calcio (Ca(OH)2 ), cuyos cristales son mayores que los de la cal viva provocando la pérdida de cohesión y la disgregación del cuerpo cerámico. Por ello es importante llegar bien a la temperatura de 1100º como mínimo que es cuando el CaO empieza a fundirse,  para asegurarnos que toda la cal viva desaparece, integrándose el Calcio en el vidrio.  

En las pastas de baja temperatura debe estar presente en proporción baja para evitar que se produzca el efecto erosionante de la cal viva. A este problema se le denomina caliche.

Por tanto, es necesario que estas pastas alcancen una temperatura de cocción superior a 1100º para asegurarnos de que el CaO se integra en la matriz vítrea y no queda libre y dispuesto a formar hidróxido.

Calcio como fundente en esmaltes

En cantidades elevadas, el óxido se combina con la sílice formando cristales, lo cual produce vidriado mate.

En vidriados de baja puede incluirse hasta un 10%, mejorando la resistencia de los mismos, así como evitando la solubilidad del plomo, sin pérdida de brillo. En los vidriados de plomo puede favorecer el craquelado, pero en los alcalinos lo reduce. 

En grandes cantidades (30%) favorece la aparición de cristales y puede producir matidez. Con abundante CaO se producen buenas respuestas al color. Por ejemplo, en oxidación, los esmaltes de hierro que normalmente serían marrones brillantes se convierten en colores amarillos mates.

Materias primas del calcio

Para introducir el óxido de calcio pueden utilizarse las siguientes materias primas: Caliza, Wollastonita, Fosfato tricálcico (en ceniza de huesos), Alabastro.

Calcita (carbonato de calcio)

El carbonato de calcio o calcita se encuentra como componente mayoritario de rocas como la Caliza, el Mármol y la Creta.

Un polimorfo (misma fórmula pero distinta cristalización) de la Calcita es la Aragonita presente en las conchas de los moluscos.

Son isomorfos de la Calcita otros minerales como la Magnesita (sustitución de calcio por magnesio) y la Dolomita (doble carbonato de calcio y magnesio).

También dentro del grupo de la Calcita está la Smithsonita que es un mineral rico en Zinc. La Witherita que contiene carbonato de bario y la Estroncianita con carbonato de estroncio son  isomorfos de la Aragonita.

Wollastonita

Es un Inosilicato de la clase piroxeno, es decir está formado por tetraedros de SiO4 enlazados entre sí por un solo vértice formando cadenas, que en el caso de la Wollastonita son de tres tetraedros. Su fórmula ideal es  CaO·SiO2. Los cationes de Calcio Ca2+ se enlazan con 6 oxígenos de los distintos tetraedros formando el cristal de este silicato. En cerámica se utiliza para introducir el calcio (fundente) en vidriados, con la ventaja frente al uso de carbonatos de calcio, de que no desprende CO2 por lo que es mucho más ecológico y no forma burbujas durante la cocción.

Dolomita

Doble carbonato de calcio y magnesio, CaMg(CO3)2, PM: 184,4. El mineral ideal, con el mismo número de átomos de calcio que de magnesio, tendría un 54% en peso de CaCO3 y un 46% de MgCO3, pero normalmente hay mayor cantidad de calcio. Se utiliza como fundente en los vidriados de alta temperatura, ya que su efectividad como fundente comienza a partir de 1170ºC. Suelen denominarse vidriados de dolomita los que contienen un alto porcentaje de dolomita, y se caracterizan por un aspecto mate característico debido a la formación del mineral diópsido (silicato de calcio y magnesio) durante el enfriamiento.

Alabastro

Sulfato de calcio hidratado, CaSO4·2H2O. Es un mineral a partir del cual se prepara la escayola. A veces, se utiliza como fuente de calcio en los vidriados pero es raro.

2 comentarios sobre “Calcio

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