UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE MINAS ECONOMIA MINERA Y VALUACION DE MINAS TRABAJO MONOGRAFICO Nº1 BENTONITA CORDOVA FERNANDEZ IRIS GARCIA CHAVEZ ELMAN GARZON PEREZ JUAN SANCHEZ CASTROMONTE CARLOS La bentonita es una arcilla compuesta por minerales del grupo de las esmectitas, siendo éstas las que le confieren sus propiedades características. Al tratarse de una materia prima extraída de la naturaleza, el origen geológico natural intrínseco y su composición mineralógica garantizan su carácter medioambiente respetuoso por lo con el que su aplicación es completamente inocua, no nociva ni insalubre. Las esmectitas son filosilicatos con estructura 2:1, presentando una gran diversidad composicional. Se trata, además, del único grupo de filosilicatos que aparece únicamente en las fracciones finas (< 2 µm). Como en el resto de los filosilicatos, su estructura se basa en el apilamiento de planos de iones oxígeno e hidroxilos. Los oxígenos se unen formando capas de extensión infinita con coordinación tetraédrica. Los minerales del grupo de las esmectitas se forman y son estables en ambientes supergé­ nicos. Son, posiblemente, el grupo de minerales de la arcilla más ampliamente representados en el Esta aparición generalizada de las esmectitas en diversos ambientes, se debe a la diversi­ dad de formación, sus ya procesos que de puede originarse tanto por alteración medio exógeno. de rocas volcánicas, como por Se han encontra­do asociadas a precipitación directa a partir de todos los tipos de sedimen­tos, soluciones o por transformación tanto de minerales preexisten­tes. marinos. continenta­les como De acuerdo con las características y el origen de los depósitos se distinguen cuatro tipos de yacimientos de bentonitas: Alteración de cenizas o tobas volcánicas "in situ“. Alteración hidrotermal (generalmente de rocas ígneas). Alteración "deutérica" de materiales ígneos. Otros tipos de yacimientos. La mayor parte de los yacimientos importantes son de este tipo. En ellos la bentonita presenta una pureza elevada, conservando, a veces, algunas de las características texturales del material volcánico original. Las bentonitas se forman por la alteración de cenizas o tobas volcánicas bajo una lámina de agua. La alteración consiste, esencialmente, en la desvitrificación de la ceniza seguida de la hidratación y cristalización de la esmectita a partir de numerosos núcleos. Se trata de yacimientos de bentonitas asociados a zonas de fracturación. Presentan morfologías irregulares con cambios de composición graduales hacia las rocas encajonantes, generalmente de carácter ígneo, encontrándose asociadas a otros minerales de origen hidrotermal. Según el INGEMMET los depósitos de bentonita se encuentran distribuidos a lo largo de la Franja Interandina y la Costa. Los principales depósitos se encuentran en Tumbes, Piura en la Formación Chira e Ica en la formación Paracas. En Tumbes y Piura la bentonita está compuesta de montmorillonita entre 45 a 75% y cristobalita entre 10% y 30%. En Ica, el contenido de sílice y sodio en las bentonitas es menor pero son más ricas en calcio. En Piura y Tumbes abundan las bentonitas sódicas, y en Ica, las cálcicas. Existen asimismo depósitos menos abundantes y puros en las regiones de Lima y Arequipa. Finalmente en Cajamarca, Ancash, Junín, Ayacucho y Puno existen también depósitos de bentonita. La explotación se efectúa a cielo abierto, utilizando medios mecánicos convencionales. La potencia del recubrimiento a remover varía de unos yacimientos a otros, pero, generalmente, en la mayor parte de las explotaciones son inferiores a los 15 m, además, en la mayor parte de los casos, dichos recubrimientos son blandos y poco cohesionados, lo que hace fácil su desmonte. El procesado industrial del producto de cantera viene fijado por la naturaleza y uso a que se destine. Generalmente es sencillo, reduciéndose a un machaqueo previo, eliminación de la humedad y, finalmente, a una molienda hasta los tamaños de partícula deseados. La bentonita seca se envasa y transporta, normalmente en contene­dores de plástico o papel reforzado y, en ocasiones, sobre todo cuando se trata de granulados o cuando se requieren largos periodos del almacenamiento, en tambores metálicos de 40 Kg de capacidad. En forma natural, la bentonita es una roca blanda, que tiene aproximadamente la consistencia de un caolín, es decir friable y untuosa. Generalmente tiene un color beige claro a oscuro, amarillo verdoso y excepcionalmente blanco cremoso o verdoso. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO: Esta es una propiedad característica de las bentonitas, que son capaces de intercambiar fácilmente, los iones fijados en la superficie exterior de los cristales, en los espacios interlaminares, o en otros espacios interiores de las estructuras, por otros existentes en las soluciones acuosas envolventes. CAPACIDAD DE ABSORCIÓN: La capacidad de absorción de una partícula está directamente relacionada con las características texturales (superficie específica tipos de procesos destacadamente obstante se plásticas. admite que No la bentonita contiene de 20 a 40 veces mayor cantidad de materias y porosidad) y se puede hablar de dos PLASTICIDAD: las bentonitas son que difícilmente se dan en forma aislada. arcillosas en forma coloidal. TIXOTROPÍA: presenta el una substancia fenómeno de la tixotropía, cuando la aplicación de un esfuerzo deformante, reduce su HIDRATACIÓN E HINCHAMIENTO: consistencia, Una de las propiedades más consistencia, distintivas de la bentonita es su resistencia que ofrece la mezcla a capacidad fluir o a deslizarse. La resistencia de considerablemente hincharse en agua, entendiéndose el grado por de suele llamarse también viscosidad. Son muy numerosos los usos industriales de las bentonitas ARENAS DE MOLDEO: Las arenas de moldeo están compuestas por arena y arcilla, generalmente bentonita, que proporciona cohesión y plasticidad a la mezcla, facilitando su moldeo y dándole resistencia suficiente para mantener la forma adquirida después de retirar el moldeo y mientras se vierte el material fundido. La proporción de las bentonitas en la mezcla varía entre el 5 y el 10 %, pudiendo ser ésta tanto sódica como cálcica, según el uso a que se destine el molde. A la hora de utilizar un lodo de excavación o perforación en una obra determinada, el lodo debe realizar las tareas siguientes: Estabilización de las paredes de la excavación Contención de los fluidos de la formación geológica atravesada (agua, gases, hidrocarburos,…) Limpieza de la excavación mediante el transporte del detritus a la superficie Refrigeración de los útiles de corte Lodos bentoníticos y lodos poliméricos Ambos tipos de lodos se pueden definir de la siguiente forma: Los lodos bentoníticos son suspensiones coloidales de arcilla bentonítica en agua. Los lodos poliméricos son soluciones acuosas de polímeros hidrosolubles. Campos de aplicación: Los campos de aplicación de los lodos bentoníticos y de los lodos poliméricos dentro de la tecnología de perforación son diversos y, entre ellos, destacan los siguientes: Sondeos e inyecciones Cimentaciones especiales profundas Túneles e hinca de tubería Perforación horizontal dirigida La bentonita se ha venido usando desde los años 50 como agente aglutinante en la producción de pelets del material previamente pulverizado durante las tareas de separación y concentración. La proporción de bentonita añadida es del 0,5%, en la mayor parte de los casos. Aunque no estandarizadas existen para este especificaciones uso, se emplean bentonitas sódicas, naturales o activadas, puesto que son las únicas que forman buenos pelets con las resistencias en verde y en seco requeridas, así como una resistencia mecánica elevada tras la calcinación. ABSORBENTES: superficie La elevada específica de la bentonita, le confiere una gran capacidad tanto de absorción Se como de adsorción. Debido a soporte esto se emplea en decoloración y clarificación de aceites, vinos, sidras, cervezas, etc. Tienen gran importancia en los procesos utiliza además de como productos químicos, como por ejemplo herbicidas, pesticidas e insecticidas, posibilitando una industriales de purificación de distribución homogénea del aguas que contengan diferentes producto tóxico. tipos de aceites industriales y contaminantes orgánicos. Uso de bentonitas como material de sellado: -Capacidad de hinchamiento -Buena plasticidad Lubricidad -Alta impermeabilidad -Compresibilidad La creciente importancia que está Esta tomado en los últimos años, por como material de sellado se basa parte de los gobiernos de toda fundamentalmente en algunas de Europa, sus la legislación en lo utilidad de propiedades las bentonitas características, referente a medio ambiente, ha como son: su elevada superficie favorecido la apertura y desarrollo específica, de todo un mercado orientado hinchamiento, buena plasticidad y hacia el uso de bentonitas como lubricidad, alta impermeabilidad, material de sellado en depósitos baja de y bentonitas más utilizadas para es fin peligrosos, como radiactivos de son las sódicas, por tener mayor baja y media actividad. capacidad de hinchamiento. residuos tanto tóxicos gran capacidad de compresibilidad. Las Se utiliza para cementar fisuras y grietas Los usos en este campo se pueden resumir de rocas, absorbiendo la humedad en: para impedir que esta produzca derrumbamiento de túneles o excavaciones, para impermeabilizar trincheras, estabilización de charcas, etc. Para que puedan ser utilizadas han de estar dotadas de un marcado carácter tixotrópico, viscosidad, alta capacidad de hinchamiento y buena dispersabilidad. Las bentonitas sódicas o cálcicas activadas son las que presentan las mejores propiedades para este uso. Creación de membranas impermeables en torno a barreras en el suelo, o como soporte de excavaciones. Prevención de hundimientos. En las obras, se puede evitar el desplome de paredes lubricándolas con lechadas de bentonita. Protección de tuberías: como lubricante y rellenando grietas. En cementos: aumenta su capacidad de ser trabajado y su plasticidad. Una aplicación de las bentonitas que está cobrando importancia en los últimos tiempos es su utilización como ligante en la fabricación de alimentos pelletizados para animales. Se emplea en la alimentación de pollos, cerdos, pavos, cabras, corderos, y ganado vacuno, fundamentalmente. Actúa como ligante y sirve de soporte de vitaminas, sales minerales, antibióticos y de otros aditivos. La bentonita tiene una doble misión: actúa como promotor del crecimiento y como atrapador de toxinas. Esto se debe a que el alimento mezclado con bentonita, debido a su gran capacidad de adsorción, permanece más tiempo en la zona intestinal, la arcilla adsorbe el exceso de agua, y hace que los nutrientes permanezcan más tiempo en el estómago, siendo mayor su producción). rendimiento (mayor El uso de aluminosilicatos en diferentes campos de la catálisis es tan antiguo como el propio concepto de catálisis. Son muchas las aplicaciones de las arcillas como catalizadores o soporte de catalizadores en diferentes procesos químicos. Así, son utilizadas en reacciones de desulfuración de gasolina, isomerización de terpenos, polimerización de olefinas, cracking de pertroleo, etc. Las propiedades catalíticas de las bentonitas son resultado directo de su elevada superficie específica y tipo de centros activos. policatión muy voluminoso que, tras calcinación, da lugar a un oxido estable que determina una porosidad fija y permanente de tamaño controlado (tamices moleculares). Desde hace tiempo las arcillas se vienen usando como excipiente por la industria farmacéutica. Debido a que no son tóxicas, ni irritantes, y a que no pueden ser absorbidas por el cuerpo humano se utilizan para la elaboración de preparaciones tanto de uso tópico como oral. Se utiliza como adsorbente, estabilizante, espesante, agente suspensor y como modificador de la viscosidad. Su principal uso es la preparación de suspensiones tópicas, geles y soluciones. Cuando se usa como parte de una preparación oral, su naturaleza adsorbente puede enmascarar el sabor de otros ingredientes Par la fabricación de pinturas, grasas, lubricantes, plásticos, cosméticos, se utilizan arcillas organofílicas, capaces de hinchar y dispersarse en disolventes orgánicos, y utilizarse, por lo tanto, como agentes gelificantes, tixotrópicos o emulsionantes. Para desarrollar el color en leucocolorantes, en papeles autocopiativos, se utilizan bentonitas activadas con ácido. En agricultura, para mejorar las propiedades de suelos arenosos o ácidos. Así mismo se utilizan esmectitas sódicas para recubrir ciertos tipos de semillas, de forma que su tamaño aumente, y resulte más fácil su distribución mecánica, a la vez que se mejora la germinación. En la obtención de membranas de ósmosis inversa, para la desalinización de aguas. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN…