Resumen de From raw clay to ceramics: evaluating the suitability of raw materials through compositional analysis
Milica Vidak Vasic, Osman Gencel, Pedro Muñoz Velasco
- español
La arcilla cruda ha sido un material esencial durante miles de años, valorado por sus propiedades distintivas y su versatilidad, especialmente en la producción de cerámica. Por ello, este estudio busca clasificar sistemáticamente las arcillas crudas según su idoneidad para la fabricación de materiales cerámicos de construcción. Se evaluaron indicadores clave, como el residuo del tamiz de 0,063mm y la composición química, para permitir una evaluación preliminar y rápida. Las 50 arcillas crudas de Serbia fueron agrupadas mediante Análisis de Componentes Principales (PCA) según similitudes composicionales, y estas clasificaciones se compararon con muestras industriales. Un análisis adicional de la composición mineralógica y el comportamiento térmico dentro de estos grupos proporcionó una comprensión detallada de sus propiedades físicas. Los resultados muestran que el PCA distingue eficazmente las arcillas crudas según su composición química, lo que permite establecer un sistema de clasificación fiable para la producción cerámica. Este sistema ayuda a los fabricantes a optimizar materiales para diversas aplicaciones, incluidas ladrillos y bloques comunes, tejas y cielorrasos de arcilla, baldosas cerámicas y productos refractarios. Los hallazgos clave revelan que las arcillas crudas con 15-20% de Al₂O₃, 3-9% de Fe₂O₃ y al menos 2% de óxidos fundentes son adecuadas para productos de arcilla pesada. Para la producción de baldosas cerámicas, los lotes óptimos deben contener un máximo de 1,5% de Fe₂O₃, 1,0% de TiO₂ y menos de 0,2% de carbono orgánico. Por otro lado, las arcillas refractarias deben tener entre 15 y más de 42% de Al₂O₃, con restricciones en SiO₂ (por debajo del 76%), Fe₂O₃ (3,7%), Na₂O y K₂O (3,7%), y CaO (1,0%) después de la cocción. Gracias a este marco de clasificación, los fabricantes pueden seleccionar y refinar las arcillas crudas con mayor precisión para satisfacer los exigentes requisitos de la producción cerámica, garantizando eficiencia y rendimiento en aplicaciones industriales.
- English
Raw clay has been an essential material for thousands of years, valued for its distinctive properties and versatility, particularly in ceramic production. Thus, this study seeks to systematically classify raw clays based on their suitability for manufacturing ceramic building materials. Key indicators such as 0.063mm sieve residue and chemical composition were evaluated to enable a preliminary and rapid assessment. The 50 raw clays from Serbia were grouped using Principal Components Analysis (PCA) according to compositional similarities, and these classifications were subsequently compared against industrial samples. Further analysis through mineralogical composition and behavior during heating within these groups provided a comprehensive understanding of their physical behavior. The results demonstrate that PCA effectively distinguishes raw clays based on their chemical composition, paving the way for a reliable classification for ceramic production. This system enables manufacturers to optimize materials for diverse applications, including common bricks and blocks, roof tiles and clay ceilings, ceramic tiles, and refractory products. Key findings reveal that raw clays containing 15–20% Al₂O₃, 3–9% Fe₂O₃, and at least 2% fluxing oxides are wellsuited for heavy clay products. For ceramic tile production, optimal clay batches should contain no more than 1.5% Fe₂O₃, 1.0% TiO₂, and less than 0.2% organic carbon. Meanwhile, refractory clays must exhibit a minimum of 15–20% and up to over 42% Al₂O₃, with constraints on SiO₂ (below 76%), Fe₂O₃ (3.7%), Na₂O and K₂O (3.7%), and CaO (1.0%) after firing. Through this classification framework, manufacturers can more effectively select and refine raw clays to meet the stringent demands of ceramic production, ensuring both efficiency and performance in industrial applications.
