domingo, 5 de octubre de 2008

Arcillas

ARCILLAS

Descripción:

La Arcilla es el

término que designa un mineral o una roca compuesta esencialmente por estos minerales. Los minerales arcillosos, son filisilicatos hidratados que se presentan en cristales muy pequeños (algunos en láminas hexagonales o a veces en fibras). Los minerales de arcilla poseen dos componentes estructurales básicos: uno es el tetraedro de Silicio - Oxígeno y el otro es el octaedro, en el cual un átomo de aluminio, magnesio y/o hierro es rodeado por seis aniones (2 ó 4 oxígenos y 4 ó 2 hidróxidos).

º Composición y Propiedades

Las arcillas se forman por intemperismo o alteración hidrotermal de silicatos ricos en aluminio. Las arcillas transportadas y depositadas forman estratos tabulares o lentes. Están constituidas por silicatos hidratados de aluminio; sus impurezas por lo general son el cuarzo o limonitas. Las arcillas son plásticas cuando son mojadas reteniendo su forma cuando se secan. Los análisis de propiedades técnicas depende del uso que se quiera dar a las arcillas.

Los minerales de las arcillas se dividen en esmectitas o montmorillonitas, caolinitas e illitas. Bentonita es el nombre comercial de la arcilla formada por silicatos de la familia de montmorillonitas (esmectitas). Las bentonitas puras son de color crema o blanco, se les divide en sódicas, cálcicas y magnesianas. El caolín es una arcilla formada por caolinitas, mayormente se produce por descomposición de feldespatos. La eliminación completa de los álcalis y metales alcalino terrosos requieren de una intensa lixiviación, producida por gases volcánicos, soluciones hidrotermales o aguas superficiales.

Para la industria interesa las arcillas refractarias: caolines y bauxitas, de alto contenido de alúmina; presentan gran resistencia a altas temperaturas, sobre 1500 ºC, sin mayor alteración físico–química. Así mismo las bentonitas que comprende a la montmorillonita sódica con capacidad de expansión y la montmorillonita cálcica sin capacidad de expansión; y las arcillas plásticas: caolines e illitas. Las arcillas comunes están compuestas por una mezcla de hidrosilicatos de aluminio (halloysita, illita, caolinita) e impurezas.

º Características y Usos

Arcillas Comunes Las arcillas comunes se utilizan en cerámica roja, es decir para fabricación de ladrillos, tejas, greda, baldosines y cerámica tosca.

Bentonita El gran poder de absorción de la bentonita cálcica se aprovecha para limpieza de líquidos y catalizadores en la industria del petróleo. También como agente de peletización y dispersión. Tratada con ácido, se usa como decolorante y filtrante de aceites. La bentonita magnesiana o tierra de Fuller decoloran los aceites sin este tratamiento.

La bentonita sódica en suspensión aumenta la viscosidad de los líquidos y es muy importante para la preparación de lodos de perforación. Al disecarse la bentonita, cementa los granos sueltos, característica muy útil en la preparación de moldes de fundición metalúrgica. También se usa en el proceso de intercambio iónico, como clarificante en jugos de frutas y otros; tales bentonitas llevan el nombre de atapulgita y se caracteriza por la presencia de montmorillonita entre 80 y 90 %.

Arcillas Plásticas De uso típico en cerámica blanca: sanitarios, azulejos, utensilios de loza, otros. Su uso en cerámica debe tener en cuenta que la tridimita y cristobalita son inestables, al ser calentadas sufren un cambio mineralógico acompañado por la reducción de volumen, lo cual deforma a los objetos cerámicos durante la “quema”.

El caolín blanco, por sus propiedades específicas sirve para elaborar porcelana, y como carga industrial en papel, pinturas, barnices y caucho.

Arcillas Refractarias El caolín de alto contenido de caolinita y la bauxita, ambos de composición alta en alúmina y escasa de álcalis, presentan alta temperatura de fusión que permiten su uso en la fabricación de ladrillos y otros elementos refractarios.

º Reconocimiento Geológico

Las arcillas comunes de la costa tienen por lo general origen fluvial, mientras que en los Andes se forman por la alteración de rocas ricas en aluminio como pizarras, lutitas y volcánicos ácidos.

Los depósitos de bentonita están distribuidos a lo largo de la costa y de la franja interandina. Los depósitos más importantes se encuentran por encima de la cordillera de la costa y llanuras adyacentes de los departamentos de Tumbes, Piura e Ica. En Tumbes y Piura la bentonita consiste de montmorillonita (45 a 47 %) y cristobalita (10 a 30 %), con cantidades menores de otros minerales. La bentonita sódica abunda en los departamentos de Tumbes y Piura y la cálcica en el departamento de Ica. Se ha sugerido la existencia de una franja de depósitos de bentonita desde el valle de Asia en el departamento de Lima, hasta el río Majes en el departamento de Arequipa.

En la franja interandina de los departamentos de Cajamarca, Ancash, Junín, Ayacucho y Puno también existen depósitos de Bentonita.

Los depósitos reconocidos de caolín se encuentran en las franjas de la Cordillera Occidental e Interandina. Los depósitos de origen magmático se encuentran próximos a yacimientos metálicos; Así por ejemplo, la lixiviación de volcánicos ácidos por gases residuales magmáticos se presenta en el yacimiento Providencia ubicado cerca al pórfido de cobre Michiquillay y en el diseminado de oro Yanacocha, en el departamento de Cajamarca. El caolín blanco del yacimiento Providencia contiene 63 % de caolinita aumentando su proporción a 75 % en la fracción <>

Los caolines y arcillas refractarias de origen residual o sedimentario se presentan en la franja Interandina. La lixiviación más completa se presenta en los suelos formados en clima húmedo y cálido, sobre los cuales creció una vegetación intensa. Por lo general, las arcillas caoliníticas más puras se presentan debajo de los mantos de carbón. Depósitos cretáceos de arcillas refractarias en el pico de los mantos de carbón se explotan en el departamento de Junín.

Cerca de Huamachuco en el departamento de La Libertad existen numerosos mantos de caolines redepositados en la formación Cretáceo Chimú. Los caolines consisten de una mezcla de caolinitas y cuarzo con muy pocas impurezas (anatasa / óxido de titanio) que sin embargo, logran colorear algunos mantos en toda su longitud. El contenido de alúmina es superior a 25 % alcanzado a 36 %. Las fracciones de la muestra con granulometría <>

Su estructura es identificable por análisis de rayos X (difractometría) y se caracteriza por la superposición de hojas compuestas de capas tetraédricas (capa ct de [Si4O10(OH)2]6-) y capas octaédricas [capa co a base de octaedros de Brucita Mg(OH)2 o de Gibbsita Al(OH)3]. Las capas son del tipo ct-co o ct-co-ct, y entre ellas se colocan diversos cationes: Potasio K, Sodio Na y Calcio Ca.

Es la fracción roca, compuesta por partículas inferiores a 0.0039 mm. Está formada esencialmente por silicatos alumínicos hidratados de estructura reticular aplanada. Los filosilicatos que componen las arcillas pertenecen fundamentalmente a cuatro grupos: el del Caolín, el de la Montmorillonita, el de la Mica arcillosa (fundamentalmente illita), y el de la Clorita.

Desde el punto de vista edafológico, las arcillas tienden a formar soluciones coloidales, tienen plasticidad al combinarse con cierta cantidad de agua, capacidad de retener más o menos agua e intercambiar iones o moléculas, formación de agregados, etc.

El estado coloidal se refiere a un sistema de dos fases en el cual un material finamente dividido es dispersado rápidamente.

Es posible que se presenten varias reacciones dependiendo de la intensidad de la meteorización y la presencia de otros cationes como el Mg++. En la alteración de la ortosa, parte del ácido silícico y el aluminio puede recombinarse y, en presencia de agua, formar arcilla:







La arcilla es el material sólido resultante de la reacción expuesta, mientras que el ácido silícico y el hidróxido de potasio están en solución y puede ser lavado, o parte del potasio puede ser absorbido por la arcilla y posteriormente ser liberado.

Las arcillas constituyen familia cuyas variedades van a depender de sus característica químicas, y estas al modificarse determinan sus propiedades físicas, causadas a lo largo de sus faces de alteración, de transporte, de sedimentación y de diagénesis ocurriendo fenómenos de degradación (pérdida de iones, desorganización de hojas) y/o agradación (fijación de iones, reorganización de las hojas). Dicha familia se puede presentar de la siguiente manera:

1. Caolinita

2. Illita

3. Esmectita (Montmorillonita, Beidellita, Bentonita)

4. Vermiculita

5. Clorita

6. Attapulgita

7. Sepiolita

Origen:

Los minerales arcillosos pueden proceder de la alteración de la roca magmática o metamórfica, y después del transporte, dar arcillas detríticas (es el caso más frecuente). Pueden formarse en una cuenca de sedimentación en cuyo caso son minerales arcillosos autigénicos o neoformados. En otros casos pueden proceder de una reorganización mineralógica durante la diagénesis (minerales arcillosos diagenéticos). Las arcillas detríticas son corrientemente denominmadas arcillas primarias o heredadas, y las otras arcillas secundarias.

Localización:

Las arcillas en nuestro país se encuentran en el Estado Lara (principalmente arcillas blancas), y arcillas caoliníticas en el Estado Mérida en la zona de Santa María del Caparo.

Las mayores reservas conocidas de arcillas blancas y de alfarería se encuentra en la región septentrional del país. Los depósitos de arcillas blancas ubicados en el Estado Lara, zonas de El Papagallo, El Tanque, Curiga, El Retén, Copeyal, Quibor, Guárico, Laguna Barbacoas y Anzoátegui, tiene reservas superiores a los 8 millones de toneladas, estos depósitos son típicamente sedimentarios y se prestan para una extensa minería a cielo abierto, de ellos se explotan los de Quibor, Curigua, Guárico y Barbacoas, para suministrar de materia prima a la industria de la porcelana, cemento y cerámica.

Las arcillas de alfarería se encuentran especialmente en los estados Lara, Yaracuy, Aragua y Miranda, y los de la Cuenca de Santa Lucía y de Guarenas-Guatire por sus grandes reservas, buena calidad de la mena y cercanía de los centros de consumo, revisten gran importancia para el desarrollo de las industrias de la construcción en esta región del país.

Aplicación:

Mineral utilizado en la industria de la construcción, elaboración de cerámicas, etc.

Asociaciones:

El caolín o caolinita [Al2(OH)4 (Si2 O5)], la montmorillonita (Al2(OH)2[Si4O10]), la mica arcillosa fundamentalmente illita (K (OH)2Al2(Si3Al O10), y la clorita.

Estadísticas y mercado:

Su producción se ha mantenido estable cerca de 3 millones de toneladas métricas.

Referencias:

http://www.pdvsa.com/lexico/museo/minerales/arcillas.htm

http://www.minem.gob.pe/archivos/dgm/publicaciones/public27/conten/minerianometalicaenperu_01.htm