Mecanismos de interacción de bentonita con magnetita en presencia del polímero poliacrilamida y los iones Ca2+ y Mg2+.

Abstract

La bentonita es un aditivo inorgánico utilizado en la peletización de magnetita (Fe3O4) para mejorar las propiedades físicas de los pelets, pero incrementa el contenido de sílice (SiO2) de los pelets. La incorporación de poliacrilamida aniónica (PAM) puede remplazar parcialmente el uso de bentonita en el proceso de peletizado. Este trabajo aborda los mecanismos de interacción entre la bentonita, PAM y magnetita, considerando el efecto de los iones calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+). Se evaluó el potencial electrocinético de bentonita y la adsorción de PAM a diferentes condiciones. La interacción bentonita-Fe3O4 se analizó teóricamente aplicando el modelo de DLVO extendido y experimentalmente mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Se empleó simulación de dinámica molecular para fundamentar la interacción de los iones Ca2+ y Mg2+ con los sitios cargados eléctricamente de la PAM. Las simulaciones moleculares revelaron que los iones Ca2+ poseen mayor afinidad que los iones Mg2+ hacia los grupos COO- de la PAM, formando complejos de esfera interna, mientras el ion Mg2+ forma complejos de esfera externa. Los iones Ca2+ y Mg2+ hicieron menos negativo el potencial zeta de bentonita promoviendo la adherencia de bentonita en magnetita; sin embargo, la adsorción de PAM en la bentonita disminuyó notablemente esta adherencia. Asimismo, los iones Ca2+ y Mg2+ incrementaron la adsorción de PAM en bentonita, con la formación de multicapas de polímero como resultado del apantallamiento de cargas eléctricas tanto en PAM como en la bentonita. Este trabajo subraya la importancia de comprender los fundamentos de las interacciones entre los aditivos utilizados en el proceso de peletizado de magnetita, ofreciendo nuevas perspectivas para optimizar su uso y mejorar las propiedades físicas y químicas de los pelets.