CURSO: MINERALES INDUSTRIALES TEMA: BENTONITAS PRESENTADO POR: MEJIA LOPEZ, JHONY GAMONAL VERA, JANET GARCIA QUILECHE, JHOVANA GARCIA CORREA, JANET DEL PILAR DOCENTE: ING. GONZALE YANA, ROBERTO MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 2 INDICE TEMA BENTONITAS Pag. 1.-Origen y naturaleza 3 2.-Caractersticas 8 2.1.- Clasificacin 8 2.2.- Estructura 9 2.3.- Propiedades fsico qumicas 13 2.3.1.- Superficie especfica 14 2.3.2.- Capacidad de intercambio catinico (CEC) 14 2.3.3.- Hidratacin e hinchamiento 15 2.3.4.- Alta plasticidad 15 2.3.5.- Viscosidad 16 2.3.6.- Capacidad de absorcin 16 2.3.7.- Tixotropa 17 3.- Productos comerciales 17 3.1.- Bentonita sdica 17 3.2.- Bentonita clcica natural. 17 3.3.- Bentonita clcica activada. 17 4.- Explotacin y produccin 18 5.- Principales aplicaciones 30 6.-Conclusiones 7.-Bibliografa 8.-Anexos 47 48 49 MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 3 BENTONITAS 1.- ORIGEN Y NATURALEZA Antiguamente se conocan algunas aplicaciones de las denominadas bentonitas. Ya los romanos aprovechaban las propiedades de la "Tierra de Bataneros", tanto en cermica, como en la limpieza de tejidos y como desengrasante, por sus propiedades jabonosas. Unos siglos antes, los egipcios y los griegos, tambin aplicaron estos mismos productos en idnticas o similares utilizaciones. En la Edad Media se tienen noticias de que por las calles de Pars se vendan las Tierras Esmectticas como un producto desengrasante. Es probable que como tales se comercializaran arcillas de alto poder coloidal. Los primeros yacimientos se encontraron en Fort Benton -en el estado de Illinois, USA- hace 100 aos. Las propiedades fsicas de estas arcillas (especiales) de Wyoming le dieron rpidamente un alto valor comercial y sus usos en lodos para sondeos, aglomerante de arenas de moldeo, decoloracin de aceites, etc. originaron un desarrollo de un gran complejo industrial en Wyoming, lo que por otra parte indujo a la bsqueda de nuevos yacimientos. Pronto fueron encontradas bentonitas en Misissipi, Texas, Arizona y California, como as tambin en Inglaterra, Alemania, Italia, Espaa, Rusia y Japn. Es notable, que antes de tener un nombre propio, de estas destacadas arcillas, ya se conocan algunas de sus propiedades y usos, como lo demuestra el hecho de que, en 1888, se hizo desde Rock Creek, Wyoming, el primer embarque con inters comercial. El nombre bentonita fue propuesto en 1898 por Knight para designar al material arcilloso procedente de esta formacin, de ah proviene su nombre. La bentonita tiene su origen en las cenizas volcnicas y el efecto complementario de la erosin. Las cenizas se asientan en los valles y se hunden en la tierra a poca profundidad. Estas vetas de bentonita acostumbran a tener un espesor de 1 2 metros y estn enterradas a unos 25 metros de profundidad. MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 4 DESCRIPCIN DE LA BENTONITA La bentonita es un tipo de arcilla. En su acepcin ms comn una arcilla es un material natural que al mezclarse con agua en cantidades adecuadas se transforma en una pasta plstica. Siendo ms precisos, las arcillas son sedimentos de cristales extremadamente finos (menos de 2 mm), constituidos por filosilicatos hidratados de aluminio. La bentonita es una arcilla especial, formada por filosilicatos de la familia de las montmorillonitas (Esmectitas), cuya red cristalina es capaz de captar iones de otros metales que el aluminio (sodio, calcio, magnesio, y, a veces, hierro). Las principales bentonitas son las sdicas, las clcicas y las magnesianas (tierra de Fuller), cada una de ellas con caractersticas que las hacen muy interesantes para los usos industriales. As por ejemplo, la bentonita sdica es capaz de absorber grades cantidades de agua, mientras que las clcicas tratadas con cidos y las bentonitas magnesianas, son capaces de decolorar los aceites. Las bentonitas son arcillas de estructura laminar que pertenecen al grupo de los filosilicatos. La montmorillonita es el mineral predominante. Habitualmente, se las consideran como silicatos de aluminio, de su frmula qumica es: Si4 (AI (2-x) Rx) 010 (OH)2 CEx, nH2O Donde R= Mg, Fe, Mn, Zn, Ni Frmula simplificada: Al2O3 4Si O2 nH2O Componentes minerales Porcentaje Montmorillonita 75 85 % Illita 5-10 % Cuarzo 4 5 % Otros minerales 2.5 5 Anlisis qumico Porcentaje SiO2 aprox. 56 % Al2O3 aprox. 21 % Fe2O3 aprox. 6 % MgO aprox. 3,5 % CaO aprox. 1,5 % Na2O aprox. 0,5 % MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 5 La denominacin montmorillonita, se debe a que el primer yacimiento que se descubri en Europa, est ubicado en la localidad de Montmorilln, al sur de Francia. Son materiales esmectticos capaces de hinchar y aumentar varias veces su volumen en el contacto con el agua y formar geles tixotrpicos cuando se les aade agua en pequeas cantidades. De acuerdo con la definicin dada por Grimen 1972 International Clay Conference "La bentonita es una arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas con independencia de su gnesis y modo de aparicin". La mayora de los depsitos comerciales de bentonitas contienen Cay Mg como cationes de cambio principales. Sin embargo las esmcticas comienzan a ser inestables con el tiempo, con la profundidad, el enterramiento y la diagnesis alterndose a Interestratificados, III.-Sm y veces a K-metabentonitas, en las que sus propiedades han sido destruidas ampliamente. Por consiguiente las esmectitas puras se encuentran esencialmente en rocas de edad post-mesozoica. Aunque se conocen bentonitas Jursicas, la mayora de los depsitos son Cretcicos o posteriores (criterio importante de exploracin). Tipos de bentonitas MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 6 GNESIS Los minerales del grupo de las esmectitas se forman y son estables en ambientes supergnicos. Son posiblemente, el grupo de minerales de la arcilla ms ampliamente representados en el medio exgeno. Se han encontrado asociadas a todos los tipos de sedimentos, tanto continentales como marinos. Son constituyentes esencia les de muchos suelos. Durante la diagnesis, se transforman en interestratificados illita/esmectita y posteriormente en illita o incluso clorita. Esta aparicin generalizada de las esmectitas en diversos ambientes, se debe a la diversidad de sus procesos de formacin, ya que puede originarse tanto por alteracin de rocas volcnicas, como por precipitacin directa a partir de soluciones o por transformacin de minerales preexistentes. Si bien, los mayores depsitos de bentonitas con inters econmico se han formado por hidrlisis de rocas volcnicas. La alteracin consiste, esencial mente, en la desvitrificacin de la ceniza seguida de la hidratacin y cristalizacin de la esmectita a partir de numerosos ncleos. Durante la alteracin se produce una prdida de lcalis, as como la migracin de la slice, que se pone de manifiesto por las frecuentes silicificaciones que aparecen en las capas adyacentes. La mayor parte de los depsitos inters econmico se han formado por hidrlisis de rocas volcnicas. 1.- Alteracin hidrotermal de rocas volcnicas acidas "in situ". 2.-Alteracin subacutica de cenizas volcnicas de grano fino. Vulcanismo producido en todo el mundo a partir del Cretcico, existen yacimientos de bentonitas en todos los continentes con excepcin de la Antrtida. MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 7 El proceso de alteracin consiste: Desvitrificacin de la ceniza Hidratacin y cristalizacin de la esmectita a partir de numerosos ncleos. Prdida de lcalis durante la alteracin Migracin de slice Silicificaciones en las capas adyacentes. 1.- Alteracin hidrotermal de rocas volcnicas acidas "in situ" *Ha tenido lugar bajo lmina de agua permanente uniformidad mineral mineralgica en la vertical. *Ausencia de desarrollo de perfiles edficos. El ejemplo clsico de este tipo son los yacimientos de las formaciones cretcicas de Wyoming y Montana (USA). 2.- Alteracin subacutica de cenizas volcnicas de grano fino. Se encuentran asociadas a otros minerales de origen hidrotermal. Morfologa irregular con un cambio gradual de composicin hacia las rocas encajantes. Su distribucin y forma estn en general controladas por zonas de facturacin. La composicin de los materiales originales puede ser muy variada. Ejemplos de este tipo son los yacimientos de Nevada y California (USA), Askana (URSS), Isla de Ponza (Italia), Orn (Argelia) y Almera (Espaa). MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 8 2.- CARACTERISTICAS 2.1.- Clasificacin Patterson y Murray (similar a la propuesta por Odom): a) Bentonitas altamente hinchables o sdicas Estn constituidas por montmorillonita que contiene naturalmente iones intercambiables de sodio. Estas bentonitas son usadas en lodos para perforacin y como ligante en la pelletizacin de mineral de hierro. b) Bentonitas poco hinchables o clcicas Estn constituidas por montmorillonita que contiene principalmente iones intercambiables de calcio. Este tipo tiene menor capacidad de hinchamiento que las variedades sdicas. Esta cualidad es particularmente importante para el uso en pastas cermicas. MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS ING. MINAS Pgina 9 c) Bentonitas con activacin alcalina Son bentonitas que se obtienen por el intercambio de cationes alcalino-trreos por cationes alcalinos en la montmorillonita. Esta activacin provoca una mayor plasticidad, viscosidad y tixotropa de la bentonita, como as tambin una gran capacidad de hinchamiento. 2.2.- Estructura La familia de las arcillas son filosilicatos hidratados, que se presentan en cristales muy pequeos (