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Introducción a las propiedades magnéticas de los minerales cerámicos: segunda parte
En nuestro blog anterior, brindamos una introducción a los minerales magnéticos utilizados en la cerámica y discutimos los problemas que estos minerales pueden causar en las aplicaciones cerámicas sin el uso de la separación magnética. En este blog, exploraremos más a fondo las diferentes propiedades magnéticas que pueden poseer los minerales.
Fuente de propiedades magnéticas
Los electrones de los átomos o iones dentro de un mineral son los que determinan si el mineral tendrá propiedades magnéticas. Siguiendo los principios de la mecánica ondulatoria, el electrón se considera como una corriente que se comporta como una onda cuando se mueve en un camino cerrado alrededor del núcleo. Aquí, esta corriente en movimiento genera un campo magnético. Cuando un cristal se coloca en un campo magnético externo no uniforme, hay una fuerza en acción que busca alinear los campos magnéticos de los átomos y producir un momento magnético para todo el cristal. La susceptibilidad magnética χ es la relación entre el momento magnético resultante, M, y la fuerza del campo externo, H.
x = M/H
Diamagnetismo y Paramagnetismo
Un mineral diamagnético tiene un pequeño valor negativo de χ y será ligeramente repelido por un campo magnético dado. Los minerales paramagnéticos, por el contrario, tienen un pequeño valor positivo de χ y, como resultado, serán atraídos débilmente por un campo magnético determinado.
El diamagnetismo está relacionado con la forma en que se distribuyen los electrones en un espacio dado, mientras que el paramagnetismo está asociado con los espines de los electrones. Todos los átomos poseen la propiedad de diamagnetismo. Sin embargo, si un átomo tiene capas de electrones incompletas (en el caso de los elementos de transición) o contiene un número impar de electrones, esto provocará un desequilibrio en los espines de los electrones. Como resultado, el efecto paramagnético eclipsará la parte diamagnética de la susceptibilidad magnética total de un mineral. El paramagnetismo, como nota, también se encuentra en metales donde hay una nube de electrones de conducción libres.
Por lo general, este tipo de comportamiento solo se aplica generalmente a los cristales. Esto se debe a que el campo cristalino interno en su conjunto modifica los efectos magnéticos. Los niveles de energía electrónica en un cristal se describen como divididos, y la susceptibilidad magnética total depende de cómo se distribuyen los electrones en los diferentes niveles. Debido a esto, en compuestos complejos no es posible predecir las propiedades magnéticas.
Las estructuras que contienen hierro en los minerales se consideran paramagnéticas. Sin embargo, hay algunos minerales paramagnéticos que no contienen hierro. En este caso, existen suficientes diferencias en la susceptibilidad magnética como para permitir la separación utilizando separadores magnéticos de alta intensidad.
El único ejemplo de un mineral diamagnético es el bismuto. Mientras tanto, los minerales paramagnéticos como la hematita y la biotita mica están más extendidos en las materias primas cerámicas.
Ferromagnetismo
Incluso en ausencia de un campo magnético aplicado, los minerales ferromagnéticos poseerán un momento magnético. Estos minerales permanecen permanentemente magnetizados y serán fuertemente atraídos incluso por un campo magnético débil. Las sustancias ferromagnéticas también existen en condiciones no magnetizadas cuando, a temperatura ambiente, la interacción entre átomos vecinos hace que los momentos magnéticos electrónicos permanezcan permanentemente alineados.
El hierro, el cobalto, el níquel y la pirrotita son ejemplos típicos de minerales ferromagnéticos.
Antiferromagnetismo y Ferrimagnetismo
La forma en que los electrones se alinean en ciertos cristales produce un efecto antiferromagnético o ferrimagnético.
antiferromagnetismo
El antiferromagnetismo ocurre cuando los átomos adyacentes interactúan de una manera que alinea sus giros en direcciones paralelas, pero opuestas, llamados giros antiparalelos. No existe un momento magnético permanente debido al hecho de que los dos conjuntos de momentos se anulan entre sí. Se pueden encontrar ejemplos de antiferromagnetismo en óxidos como el óxido de níquel y metales como el cromo.
ferrimagnetismo
El ferrimagnetismo es un momento permanente causado por la alineación antiparalela, en el que las componentes en direcciones opuestas no son iguales. Un ejemplo de un mineral ferrimagnético es la magnetita.
Partículas Magnéticas en Cerámica
Las partículas magnéticas pueden tener graves consecuencias para los productores de cerámica si se permite que permanezcan en los materiales cerámicos. Afortunadamente, la separación magnética es una forma eficaz de eliminar partículas magnéticas contaminantes y proteger la integridad de los productos cerámicos. En nuestro próximo blog, discutiremos las consecuencias de la contaminación por metales magnéticos para los procesadores de cerámica y explicaremos cómo se puede usar la separación magnética para combatir este problema.
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