Cálculos: Ejercicio 6

Hemos encontrado en un libro una fórmula de un vidriado realizado con basalto y tenemos su fórmula unitaria que es la siguiente:

Vidriado de Basalto
0,17 KNaO
0,37 CaO
0,46 MgO
0,45 Al2O3
0,27 Fe2O3
2,44 SiO2
0,17 TiO2

Cuando vemos la receta del libro hace referencia a un basalto y a ciertas arcillas que no están disponibles en nuestro país. Queremos saber si podemos realizar ese vidriado utilizando la arcilla de bola que compramos en Guadalajara y nuestro basalto de fertilizante. En los ejercicios 3 y 5 hemos obtenido las fórmulas y los pesos moleculares de estos dos productos. 

Basalto fertilizantePM 301,25Ball Clay Guadalajara PM 377
0,12 Na2O
0,04 K2O
0,42 CaO
0,42 MgO
0,36 Al2O3
0,21 Fe2O3
1,94 SiO2
0,06 TiO2
0,10 KNaO
0,02 CaO
0,10 MgO
1,00  Al2O3
0,01  Fe2O3
3,72 SiO2
0,07 TiO2

Para saber cuántos mol de basalto y cuántos de ball clay ponemos intentamos varias cifras pero resulta difícil. Tras varias pruebas vemos que CaO y Al2O3 son los dos óxidos que más fácilmente salen por encima de lo que necesitamos.

Podemos seguir intentando distintas cantidades hasta lograr los moles óptimos, pero también podemos plantear un sistema de ecuaciones que nos ayude. Como los dos óxidos más críticos parecen ser el CaO y Al2O3, hacemos las siguientes ecuaciones:

Llamamos “x” al valor de moles de basalto e “y” al valor de moles de ball clay.

Para el CaO se tiene que cumplir que:  0,42x + 0,02y = 0,37

Para Al2O3 se tiene que cumplir que:  0,36x + y = 0,45

Y resolviendo este sistema de ecuaciones obtenemos x= 0,87 , y= 0,13

Sabiendo estos valores volvemos a hacer nuestra tabla de conversión. Se añaden además talco, cuarzo y rutilo para completar las necesidades del vidriado:

123456789101112
FórmulaP.M.MolPeso  gr.0,17 KNaO0,37
CaO 
0,46 MgO0,27 Fe2O30,17
TiO2
0,45 Al2O32,44 SiO2
Basalto de fertilizante0,16KNaO·
0,42CaO· 0,42MgO ·0,21Fe2O3· 0,06TiO2· 0,36Al2O3· 1,94SiO2
301,250,87262,10,140,3650,370,180,050,310,82
Ball Clay Guadalajara0,1KNaO· 0,02CaO· 0,1MgO· 0,01Fe2O3· 0,07TiO2· Al2O3· 3,72SiO23770,13490,010,0030,010,0010,010,130,48
Talco3MgO・4SiO2・H2O3790,0311,370,090,12
CuarzoSiO260,11,0261,31,02
RutiloTiO279,90,118,80,11
Peso total (gramos392,6

Factor 100 = 0,2547

En esta tabla, para completar la fórmula del vidriado faltan 0.02 mol de KNaO y 0.09 mol de Fe2O3 que son cantidades muy pequeñas. Considerando que el rutilo siempre lleva algo de Fe2O3, es muy probable que ese óxido esté totalmente ajustado por lo que tan solo faltan 0,02 mol de KNaO. Se ha considerado dejar así la composición del vidriado y hacer pruebas para ver los resultados.

Ajustando los gramos con el factor 100 para obtener porcentajes, nuestra receta queda así:

Receta de vidriado de basalto: 66,8% Basalto del fertilizante, 12,5% Ball Clay de Guadalajara, 15,6% Cuarzo, 2,9%   Talco, 2,2%   Rutilo

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