Trabajo de Bentonitas

CURSO: MINERALES

TEMA:

INDUSTRIALES

BENTONITAS

PRESENTADO POR:

MEJIA LOPEZ, JHONY GAMONAL VERA, JANET GARCIA QUILECHE, JHOV JHOVANA ANA

GARCIA CORREA, JANET DEL PILAR

DOCENTE: ING. GONZALE YANA, ROBERTO

MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS

INDICE TEMA BENTONITAS

Pag.

1.-Origen y naturaleza

3

2.-Características

8

2.1.- Clasificación 2.2.- Estructura 2.2.- Estructura 2.3.- Propiedades 2.3.- Propiedades físico químicas 2.3.1.- Superficie 2.3.1.- Superficie específica 2.3.2.- Capacidad 2.3.2.- Capacidad de intercambio catiónico (CEC) 2.3.3.- Hidratación 2.3.3.- Hidratación e hinchamiento 2.3.4.- Alta 2.3.4.- Alta plasticidad 2.3.5.- Viscosidad 2.3.5.- Viscosidad 2.3.6.- Capacidad 2.3.6.- Capacidad de absorción

8 9 13 14 14 15 15 16 16

2.3.7.- Tixotropía 2.3.7.- Tixotropía 3.- Productos 3.- Productos comerciales 3.1.- Bentonita 3.1.- Bentonita sódica 3.2.- Bentonita 3.2.- Bentonita cálcica natural. 3.3.- Bentonita 3.3.- Bentonita cálcica activada. 4.- Explotación 4.- Explotación y producción

17 17 17 17 17 18

5.- Principales 5.- Principales aplicaciones

30

6.-Conclusiones 7.-Bibliografía 8.-Anexos

47 48 49

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INDICE TEMA BENTONITAS

Pag.

1.-Origen y naturaleza

3

2.-Características

8

2.1.- Clasificación 2.2.- Estructura 2.2.- Estructura 2.3.- Propiedades 2.3.- Propiedades físico químicas 2.3.1.- Superficie 2.3.1.- Superficie específica 2.3.2.- Capacidad 2.3.2.- Capacidad de intercambio catiónico (CEC) 2.3.3.- Hidratación 2.3.3.- Hidratación e hinchamiento 2.3.4.- Alta 2.3.4.- Alta plasticidad 2.3.5.- Viscosidad 2.3.5.- Viscosidad 2.3.6.- Capacidad 2.3.6.- Capacidad de absorción

8 9 13 14 14 15 15 16 16

2.3.7.- Tixotropía 2.3.7.- Tixotropía 3.- Productos 3.- Productos comerciales 3.1.- Bentonita 3.1.- Bentonita sódica 3.2.- Bentonita 3.2.- Bentonita cálcica natural. 3.3.- Bentonita 3.3.- Bentonita cálcica activada. 4.- Explotación 4.- Explotación y producción

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5.- Principales 5.- Principales aplicaciones

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6.-Conclusiones 7.-Bibliografía 8.-Anexos

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BENTONITAS 1.- ORIGEN Y NATURALEZA Antiguamente se conocían algunas aplicaciones de las denominadas bentonitas. Ya los romanos aprovechaban las propiedades de la "Tierra de Bataneros", tanto en cerámica, como en la limpieza de tejidos y como desengrasante, por sus propiedades jabonosas. Unos siglos antes, los egipcios y los griegos, también aplicaron estos mismos productos en idénticas o similares utilizaciones. En la Edad Media se tienen noticias de que por las calles de París se vendían las Tierras Esmectíticas 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 años. Las propiedades físicas de estas arcillas (especiales) de Wyoming le dieron rápidamente un alto valor comercial y sus usos en lodos para sondeos, aglomerante de arenas de moldeo, decoloración de aceites, etc. originaron un desarrollo de un gran complejo industrial en Wyoming, lo que por otra parte indujo a la búsqueda de nuevos yacimientos. Pronto fueron encontradas bentonitas en Misissipi, Texas, Arizona y California, como así también en Inglaterra, Alemania, Italia, España, Rusia y Japón. Es notable, que antes de tener un nombre propio, de estas destacadas arcillas, ya se conocían algunas algunas de sus propiedades propiedades y usos, como como lo demuestra el hecho de de que, en 1888, se hizo desde Rock Creek, Wyoming, el primer embarque con interés comercial. El nombre ―bentonita‖ fue propuesto en 1898 por Knight para designar al material arcilloso procedente de esta formación, de ahí proviene su nombre. La bentonita tiene su origen en las cenizas volcánicas y el efecto complementario de la erosión. 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 ó 2 metros y están enterradas a unos 25 metros de profundidad.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS 

DESCRIPCIÓN DE LA BENTONITA

La bentonita es un tipo de arcilla. En su acepción más común una arcilla es un material natural que al mezclarse con agua en cantidades adecuadas se transforma en una pasta plástica. Siendo más 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 sódicas, las cálcicas y las magnesianas (tierra de Fuller), cada una de ellas con características que las hacen muy interesantes para los usos industriales. Así por ejemplo, la bentonita sódica es capaz de absorber grades cantidades de agua, mientras que las cálcicas tratadas con ácidos 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 fórmula química es: Si4 (AI (2-x) Rx) 010 (OH)2 CEx, nH2O Donde R= Mg, Fe, Mn, Zn, Ni

Fórmula simplificada:

Al2O3 4Si O2 nH2O Componentes Componentes minerales Porcentaje Montmorillonita Illita Cuarzo Otros minerales

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75 – 85 % 5-10 % 4 – 5 % 2.5 5

Análisis químico

Porcentaje

SiO2 Al 2 2O 3 Fe2 O3 MgO CaO Na2 O

aprox. 56 % aprox. 21 % aprox. 6 % aprox. 3,5 % aprox. 1,5 % aprox. 0,5 %

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS La denominación montmorillonita, montmorillonita, se debe a que el primer yacimiento que se descubrió en Europa, está ubicado en la localidad de Montmorillón, al sur de Francia. Son materiales esmectíticos capaces de hinchar y aumentar varias veces su volumen en el contacto con el agua y formar geles tixotrópicos cuando se les añade agua en pequeñas cantidades. De acuerdo con la definición dada por Grimen 1972 International Clay Conference "La bentonita es una arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas con independencia independencia de su génesis y modo de aparición". La mayoría de los depósitos comerciales de bentonitas bentonitas contienen Cay Mg como cationes de cambio principales. principales. Sin embargo embargo las esmécticas comienzan a ser inestables con el tiempo, con la profundidad, el enterramiento y la diagénesis alterándose a Interestratificados, Interestratificados, III.-Sm III.-Sm y veces a K-metabentonitas, K-metabentonitas, en las que sus propiedades han sido destruidas ampliamente. Por consiguiente las esmectitas puras se encuentran esencialmente esencialmente en rocas de edad post-mesozoica. post-mesozoica. Aunque se conocen bentonitas bentonitas Jurásicas, la mayoría mayoría de los depósitos son Cretácicos o posteriores (criterio importante de exploración).

Tipos de bentonitas

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS GÉNESIS Los minerales del grupo de las esmectitas se forman y son estables en ambientes supergénicos. Son posiblemente, el grupo de minerales de la arcilla más ampliamente representados en el medio exógeno. Se han encontrado asociadas a todos los tipos de sedimentos, tanto continentales como marinos. Son constituyentes esencia les de muchos suelos. Durante la diagénesis, se transforman en interestratificados illita/esmectita y posteriormente en illita o incluso clorita. Esta aparición generalizada de las esmectitas en diversos ambientes, se debe a la diversidad de sus procesos de formación, ya que puede originarse tanto por alteración de rocas volcánicas, como por precipitación directa a partir de soluciones o por transformación de minerales preexistentes. Si bien, los mayores depósitos de bentonitas con interés económico se han formado por hidrólisis de rocas volcánicas. La alteración consiste, esencial mente, en la desvitrificación de la ceniza seguida de la hidratación y cristalización de la esmectita a partir de numerosos núcleos. Durante la alteración se produce una pérdida de álcalis, así como la migración de la sílice, que se pone de manifiesto por las frecuentes silicificaciones que aparecen en las capas adyacentes. La mayor parte de los depósitos interés económico se han formado por hidrólisis de rocas volcánicas.

1.- Alteración hidrotermal de rocas volcánicas acidas "in situ". 2.-Alteración subacuática de cenizas volcánicas de grano fino. Vulcanismo producido en todo el mundo a partir del Cretácico, existen yacimientos de bentonitas en todos los continentes con excepción de la Antártida.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS El proceso de alteración consiste:     

Desvitrificación de la ceniza Hidratación y cristalización de la esmectita a partir de numerosos núcleos. Pérdida de álcalis durante la alteración Migración de sílice Silicificaciones en las capas adyacentes.

1.- Alteración hidrotermal de rocas volcánicas acidas "in situ" *Ha tenido lugar bajo lámina de agua permanente uniformidad mineral mineralógica en la vertical. *Ausencia de desarrollo de perfiles edáficos. El ejemplo clásico de este tipo son los yacimientos de las formaciones cretácicas de Wyoming y Montana (USA).

2.- Alteración subacuática de cenizas volcánicas de grano fino.  

 

Se encuentran asociadas a otros minerales de origen hidrotermal. Morfología irregular con un cambio gradual de composición hacia las rocas encajantes. Su distribución y forma están en general controladas por zonas de facturación. La composición 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), Orán (Argelia) y Almería (España).

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2.- CARACTERISTICAS 2.1.- Clasificación Patterson y Murray (similar a la propuesta por Odom):

a) Bentonitas altamente hinchables o sódicas Están constituidas por montmorillonita que contiene naturalmente iones intercambiables de sodio. Estas bentonitas son usadas en lodos para perforación y como ligante en la pelletización de mineral de hierro.

b) Bentonitas poco hinchables o cálcicas Están constituidas por montmorillonita que contiene principalmente iones intercambiables de calcio. Este tipo tiene menor capacidad de hinchamiento que las variedades sódicas. Esta cualidad es particularmente importante para el uso en pastas cerámicas.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS c) Bentonitas con activación alcalina Son bentonitas que se obtienen por el intercambio de cationes alcalino-térreos por cationes alcalinos en la montmorillonita. Esta activación provoca una mayor plasticidad, viscosidad y tixotropía de la bentonita, como así también una gran capacidad de hinchamiento.

2.2.- Estructura La familia de las arcillas son filosilicatos hidratados, que se presentan en cristales muy pequeños (<4-8 mm) y principalmente en forma de láminas hexagonales (mazo de naipes), es decir son silicatos cuya estructura está compuesta por capas.

Los minerales que integran la familia de las arcillas son muy numerosos y han sido el motivo de muchísimos estudios científicos, pero hay dos grupos que monopolizaron la mayoría de los trabajos: las caolinitas o kanditas (minerales del caolín) y las esmectitas (montmorillonita). Los aspectos estructurales, físico-químicos, de composición, génesis, tipo de yacimientos, propiedades tecnológicas, usos, etc. han sido profundamente estudiados, porque dentro del grupo de las arcillas, son los que mayor interés económico presentan. Estructuralmente estos dos grupos se diferencian en:  

Capas bilaminares: ej. Caolinita Capas trilaminares: ej. illita, montmorillonita, clorita, etc.

Esmectitas: filosilicatos con estructura 2:1, tipo TOT

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS T (tetraédrica) O (octaédrica) T (tetraédrica) Gran diversidad composicional Como la mayor parte de las arcillas, la bentonita está constituida de hojas apiladas; es un phyllosilicato. Estas hojas pueden ser apiladas de diferentes maneras. Cada hoja está por sí misma constituida de 3 capas: Una capa octaédrica (Oc) intercalada entre dos capas tetraédricas (Te), que lo simbolizan por Te-Oc-Te (2/1). Al interior mismo de la estructura ciertos iones Silicio Si4+ son reemplazados por iones Al+3 y, a su vez, estos iones Aluminio son reemplazados por iones divalentes Mg+2, Fe+2. Este fenómeno crea un déficit de cargas positivas e induce entonces una carga global negativa a la bentonita. Las hojas están separadas entre ellas por un espacio interfoliar que contiene iones Na, Ca, Mg y moléculas de agua. Para la bentonita, este espacio puede agrandarse por absorción de nuevas moléculas de agua; es este fenómeno el que origina el hinchamiento de la bentonita en el agua. Los cationes presentes en el espacio interfoliar son cationes intercambiables, es decir, que pueden ser reemplazados por otros iones (por ejemplo, el ión NH4+) y liberados en la solución. Estos cationes son muy importantes porque son ellos quienes confieren a las bentonitas sus nombres y sus propiedades; las bentonitas cálcicas se hinchan poco mientras que las bentonitas sádicas se hinchan mucho y son muy reactivas.

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Montmorillonita Beidelita Nontronita Saponita Hectorita Estevencita

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Cationes tetraédricos Dioctaédricas Si Si + Al Si + Al Trioctaédricas Si + Al Si Si

Octaédricos Al + (Mg, Fe2+) Al Al + Fe3+

Interláminas

Ca, Na, Mg

Mg Mg + ( Li, F) Mg + Al

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS 2.3.-Propiedades físico químicas Las propiedades de las bentonitas derivan principalmente de: • • •

Pequeño tamaño de partícula (inferior a 2 μm).

Morfología laminar (filosilicatos). Sustituciones isomórficas: Aparición de carga en las láminas. Presencia de cationes débilmente ligados en el espacio interlaminar. o o

Características físico-químicas de las bentonitas La bentonita es un coloide Un coloide es una sustancia sólida en general que, dispersada en un líquido, se divide en partículas cuyo tamaño está comprendido entre 2 y 200 nanómetros (1nm= 1 millonésimo de metro) y cuya superficie específica es muy importante y vuelve a los fenómenos de superficie preponderantes en relación a las fuerzas de la gravedad. La bentonita está constituida de micelas animadas de movimiento browniano en suspensión en el agua o en el vino. Esa suspensión es homogénea y no sedimenta. En una alta concentración, la suspensión no fluye más y forma un gel. Gracias a sus cargas negativas, la bentonita es capaz de flocular con otras sustancias de signo contrario tales como las proteínas o todo otro electrolito cargado positivamente.

Índice de Hinchamiento El Indice de Hinchamiento, representa la relación entre el volumen de 5 g de bentonita en polvo y el volumen ocupado por 5 g de bentonita en 100 ml de agua durante 24 hs. Este hinchamiento es posible debido a que se adsorbe agua entre las hojas de las bentonitas formando una pasta gelatinosa y en gran dilución. Los porcentajes de hinchamiento de las bentonitas, expresado en cm3/g de polvo seco, son muy variables.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Las bentonitas sódicas son las más utilizadas para tratar los vinos, debido a que poseen hojas más separadas (100 Å) que las cálcicas (10 Å), se hinchan más en el vino y tienen una capacidad de adsorción de proteínas superior. El vino se encuentra protegido contra la casse proteica y la casse cúprica.

Coagulación Las partículas cargadas del mismo signo tienen tendencia a reposar. Este fenómeno permite a las soluciones coloidales mantenerse estables. Pero si estas cargas son neutralizadas por un electrolito de signo contrario, las partículas van a aglomerarse y se producirá la coagulación, este proceso de sedimentación es la floculación, en el que las fuerzas de atracción que intervienen en el proceso son las tuerzas de Van der Waals. Esto es lo que sucede cuando se cola un vino con bentonita.

2.3.1.- Superficie específica Área superficie externa + Área de la superficie interna (si existe) (expresada en m2/g). Bentonitas elevadas: S.E. (150-800 m2/g). Muy importante para ciertos usos industriales en los que la interacción sólido-fluido depende directamente de esta propiedad.

2.3.2.- Capacidad de intercambio catiónico (CEC) Suma de todos los cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un determinado pH. Las cargas negativas del mineral se generan de 3 formas distintas: • Sustituciones isomórficas dentro de la estructura. • Enlaces insaturados en los bordes y superficies externas. • Disociación de los grupos hidroxilo accesibles.

El primer tipo es conocido como carga permanente y supone un 80 % de la carga neta de la partícula; además es independiente de las condiciones de pH y actividad iónica del medio. Los dos últimos tipos de origen varían en función del pH y de la actividad iónica. Corresponden a bordes cristalinos, químicamente activos y representan el 20 % de la carga total de la lámina. ING. MINAS

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS A continuación se muestran algunos ejemplos de capacidad de intercambio catiónico (en meq/100 g): • Caolinita: 3-5 • Halloisita: 10-40 • Illita: 10-50 • Clorita: 10-50 • Vermiculita: 100-200 • Montmorillonita: 80-200 • Sepiolita-paligorskita: 20-35

2.3.3.- Hidratación e hinchamiento Varía en función de la naturaleza del catión interlaminar y la carga de la lámina. Pueden aumentar su volumen hasta 15 veces (B. sódicas) La hidratación y deshidratación del espacio interlaminar son propiedades características de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está ligado a la naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina. La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separación de las láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación del catión. A medida que se intercalan capas de agua y la separación entre las láminas aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsión electrostática entre láminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas láminas de otras. Cuando el catión interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociación de cristales individuales de esmectita, teniendo como resultado un alto grado de dispersión y un máximo desarrollo de propiedades coloidales. Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento será mucho más reducida.

2.3.4.- Alta plasticidad El agua forma una envuelta sobre las partículas laminares de esmectita produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas. La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, tamaño de partícula extremadamente pequeño (elevada área superficial) y alta capacidad de hinchamiento. Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación de los índices de Atterberg (Límite Líquido, Límite Plástico y Límite de Retracción). Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido o viscoso (Jiménez Salas, et al., 1975). La relación existente entre el límite líquido y el índice de plasticidad ofrece una gran información sobre la composición granulométrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la arcilla. Existe una gran variación entre los límites de Atterberg de diferentes minerales de la arcilla, e incluso para un mismo mineral arcilloso, en función del catión de cambio. En gran parte, esta variación se debe a la diferencia en el tamaño de partícula y al grado de perfección del cristal. En general, cuanto más pequeñas son las partículas y más imperfecta su estructura, más plástico es el material.

2.3.5.- Viscosidad Variaciones en el grado de dispersabilidad dentro de un mismo yacimiento. 



Alta viscosidad: recubrimiento sedimentario superior no es muy potente y una gran parte del Fe se encuentre en estado oxidado Baja viscosidad: yacimientos con más de 10 m de recubrimiento y bajo estado de oxidación del Fe.

2.3.6.- Capacidad de absorción Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicación en el sector de los absorbentes ya que pueden absorber agua u otras moléculas en el espacio interlaminar (esmectitas) (bentonitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita). La capacidad de absorción está directamente relacionada con las características texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que difícilmente se dan de forma aislada: absorción (cuando se trata fundamentalmente de procesos físicos como la retención por capilaridad) y adsorción (cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente, en este caso la arcilla, y el líquido o gas adsorbido, denominado adsorbato). ING. MINAS

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS 2.3. 7.- Tixotropía La tixotropía se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. Las arcillas tixotrópicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero líquido. Si, a continuación, se las deja en reposo recuperan la cohesión, así como el comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este especial comportamiento deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido. Por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de comportamiento tixotrópico.

3.- Productos comerciales 3.1.- Bentonita sódica. Es una Montmorillonita que se encuentra en forma natural y que contiene un alto nivel de iones de sodio. Se hincha al mezclarse con el agua y puede aumentar hasta 12 veces su volumen.

3.2.- Bentonita cálcica. Es una Montmorillonita en la que el catión intercambiable predominante es el calcio. No exhibe la capacidad de hinchamiento de la bentonita sódica, pero tiene propiedades absorbentes. Además de sus propiedades de absorción, la bentonita tiene la interesante propiedad de adsorber una gran cantidad de moléculas de proteínas de soluciones acuosas. De esta propiedad se deriva la utilización de bentonita en el proceso de vinificación, como piedras sanitarias para gatos y en la producción de alimentos para animales. Su principal aplicación es para el sellado de vertederos, tranque de relave y tranque para agua.

3.3.- Bentonita cálcica activada Para obtener bentonitas sódicas a partir de bentonitas cálcicas naturales tratándolas con carbonato cálcico. Norteamérica, Europa y Japón son los principales productores de bentonitas activadas.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS 4.- Explotación y producción Extracción y procesado 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 de Wyoming, o altamente hinchable, cuando llega a la planta de tratamiento, suele contener aproximadamente un 30 % de humedad, mientras que en otras bentonitas puede ser del orden del 25 %. Después del procesado su humedad oscila entre un 7 y un 8 %. El secado se suele realizar en hornos secadores rotatorios de grandes dimensiones (20 m de longitud por 3 m de diámetro). La temperatura de secado depende de la utilización posterior de la bentonita. Las temperatu ras más altas se emplean cuando se prepara materia prima para la obtención de gránulos absorbentes y las más bajas, para las destinadas a aplicaciones coloidales. La bentonita seca se envasa y transporta, normalmente en contene dores 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.

Tratamientos destinados a mejorar la calidad del producto En ocasiones se procede a someter a las bentonitas a procesos físicos y químicos que tienen por objeto potenciar algunas de sus propieda des para determinadas aplicaciones industriales. Desde el punto de vista industrial tienen gran importancia los procesos destina dos a modificar el quimismo del espacio interlaminar, a dichos procesos se les denomina "Activación" (activación ácida y activación sódica). La activación ácida consiste en la adición de una mezcla de agua y ácido sulfúrico o clorhidri co (tras el secado y la molienda del material), seguida de agita ción, filtrado, secado y pulverizado. Con ella se consigue la disolu ción de impurezas tales como calcita, el reemplazamien to de iones calcio (divalen tes) en posición interlaminar por hidrógenos y la eliminación de iones Al de la capa tetraédrica y Fe2+, Fe3+,Al y Mg de la capa octaédrica.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Mediante la activación ácida se consiguen cambios importantes en el mineral. Los bordes de las láminas de arcilla se abren y se separan aumentando la porosidad y el área superficial. Así mismo, aumentan la capacidad de intercambio iónico y la actividad catalítica. Igualmente, se puede efectuar una activación sódica, sobre bentonitas cálcicas, tratándolas con carbonato cálcico, para obtener bentonitas sódicas. Norteamérica, Europa y Japón son los principales productores de bentonitas activadas. Si los cationes de cambio inorgánicos de una esmectita son sustituidos por cationes orgánicos de cadena larga tipo compues tos tetraamonio o alkilamina, a esta arcilla se la denomina arcilla organofí lica. Las arcillas naturales son organofóbicas ; sin embargo, cuando son modificadas orgánicamente presentan afinidad por las moléculas orgánicas, por ello tienen importantes aplicaciones como adsorbentes de residuos orgánicos. Además son hidrofóbicas, adecuadas para su empleo en la fabricación de pinturas, como gelificantes de líquidos orgánicos, en lubrican tes, etc.

LAS PROPIEDAES DE LA EXTRACCION DE LA BENTONITA SON:  

Explotación a cielo abierto Características del recubrimiento superior: – Potencia inferior a 15 m. – Blandos y poco cohesionado fácil desmonte Dentro de cada yacimiento: – Explotación selectiva según propiedades físicas →

→



→

A veces, la bentonita de un mismo nivel separa hasta en 3 calidades diferentes. EXTRACCIÓN DEL RECUBRIMIENTO. DESMONTE DEL MATERIAL SUPERFICIAL

EXTRACCIÓN

Bentonita lista para extraer. ING. MINAS

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EXTRACCIÓN Y ACUMULACIÓN ACUMULACIÓN Secado al aire Elimina 50% humedad Reduce costes de secado

MOLINO DE BENTONITA

CARGA DE BENTONITA EN CAMIONES TRANSPORTE A LA PLANTA DE TRATAMIENTO Se acumula según tipos y calidades.

Reducción del tamaño de partícula.

PLANTA DE TRATAMIENTO SECADO:



Hornos rotatorios. 

CALCINACIÓN:

Control exhaustivo de la Tª. Un exceso puede alterar las propiedades finales.

MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Almacenamiento de bentonita a granel y ensacada.

PROCESADO Varía en función de la naturaleza y uso final:



Hornos rotatorios Eliminación humedad: 25-30% →7-8% Temperatura de secado:



Alta T →Materia prima para la obtención



de gránulos absorbentes. El tamaño de partícula depende de la aplicación.



Baja T →Aplicaciones coloidales.

 



Contenedores de plástico o papel reforzado

Para granulados o largos periodos de almacenamiento.

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PROCESADO HIDROCLASIFICACIÓN Método usado en hectoritas y bentonitas de calidad especial Bombeo de agua a través de un circuito (arcilla en suspensión)

Minerales arcillosos Secado

Minerales no arcillosos Impurezas

Molienda TRATAMIENTOS PARA MEJORAR LA CALIDAD DEL PRODUCTO

o

Procesos de Activacion

–

    

Mejoran el mequimismo del espacio interlaminar. Posteriores al secado y molienda del material. Disolución de impurezas (calcita). Reemplazamiento de Ca2+ por H+. Eliminación de: Al3+, Mg2+, Fe2+ y Fe3+ octaédrico.

Activación ácida: Adición de H2O + H2SO4 (o HCl) ↓

Agitación ↓

Filtrado ↓

Secado

Incremento de: Porosidad Área superficial Capacidad Intercambio Catiónico Actividad catalítica

↓

Pulverizado

–

Activación sódica:

o

Bentonitas cálcicas + NaOH= Bentonitas sódicas

Principales productores de bentonitas activadas: Norteamérica Europa Japón   

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o

Bentonitas sintéticas

•

Houston (Texas)

1970 → Planta de fabricación de montmorillonita sintética Producto: Estratificado illita-montmorillonita Aplicaciones: Catálisis en cracking Hidrogenación / Deshidrogenación Componente en catalizadores hidrotratantes

•

Reino Unido

Producto: Laponita (hectorita sintética) Más pura que el mineral natural Aplicaciones: Las mismas que la montmorillonita sintética

PRODUCCIÓN ACTUAL DE BENTONITA EN EL PERÚ La producción actual de bentonita en el Perú es de 18.471 toneladas, lo que nos situó, según el U.S: Geological Survey, como el tercer productor latinoamericano en el 2004. La producción nacional se concentra en las regiones de Piura y Junín y en las empresas Compañía Minera Agregados Calcáreos S.A. y Minera Doña Herminia S.A.

Cuadro 7 - Producción de bentonita por unidad minera 2004 (TM) Empresa Minera

Unidad Minera

Región

Provincia

Distrito

Com añía Minera Calcáreos S.A. Minera Doña Herminia

Cerro Blanco Cerro Blanco Mechita Mechita

Piura Piura Junín Junín

Paita Paita Jauja Huanca o

Amota e Tamarind Sincos Colca

Total

Acum. 2004

558 119 6.97 10.815 18.471

Fuente: DGM/DPDM/Estadística Minera.

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o

YACIMIENTOS DE BENTONITAS EN EL PERÚ

Según el INGEMMET (1996) 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 montomorillonita entre 45 a 75% y cristobalita entre 10% y 30%8. 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. Cuadro 8 - Unidades Mineras con Reservas de Bentonita (DAC 2000) Titular

Unidad

Dpto.

Provincia

Distrito

Cía. Mra. Agregados Calcáreos S.A. Cía. Mra. Agregados Calcáreos S.A.

Cerro Blanco Chapica 10

Piura Piura

Paita Paita

Vichayal Vichayal

Cía. Mra. Agregados Calcáreos S.A.

Chapica 12

Piura

Paita

Vichayal


Chapica 4-94

Piura

Paita

Amotape


Chapica 5-94

Piura

Paita

Amotape


Chapica 6-94

Piura

Paita

Amotape


Chapica 7-94

Piura

Paita

Amotape


Chapica 8

Piura

Paita

Amotape


Chira 95

Piura

Ayabaca

Suyo


Haydee Isabel

Piura

Paita

Amotape


Molle 95

Ica

Chincha

Alto Laran

Cía. Mra. Las Camelias S.A.

Fiorella 4

Junín

Huancayo

Chicche

Cía. Mra. Las Camelias S.A.

Julissa B

Piura

Sullana

Ignacio Escudero

Insumex S.A.

Rocío 98 N I

Piura

Sullana

Ignacio Escudero

Insumex S.A.

Rocío 98 N II

Piura

Sullana

Ignacio Escudero

Mra. Doña Herminia S.A.

Oasis 2000

Junín

Jauja

Janjaillo

Ratto Macher Nicolás Agustín

El Mono N. A. R. M. Junín

Huancayo

Chongos Alto

Revoredo García-Calderón Raúl

Roxana Lupe

Junín

Huancayo

Chongos Alto

Shougang Hierro Perú S.A.A.

CPS-1

Ica

Nazca

Marcona

Smrl. Gema 2

Gema 2

Tumbes

Crlmte. Villar

Zorritos

Smrl. Iscos 1

Iscos 1

Junín

Chupaca

San Juan de Isco

Fuente: MEM. 8

Según información del INGEMMET (1996) «la composición química típica para las bentonita en dichos departamentos (Tumbes y Piura) es de 60-67% SiO2, 12-15% AI2O3, 2,5-3,9% Fe2O3, 1,9-3,7%, Na2O, 1,5-2,4% MgO y 0,2-1,1% CaO».

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS o

Usos de la bentonita

Los usos más importantes de la bentonita son, según Romero y Suarez, los de arena de moldeo, lodos de perforación, pelletización, absorbentes, material de sellado, ingeniería civil, alimentación animal, catálisis, industria farmacéutica. Por ejemplo: La bentonita es utilizada como arena de moldeo para la fabricación de moldes para fundición. Los moldes están compuestos por arena y arcilla, lo que da cohesión y plasticidad a la mezcla. La bentonita cálcica permite mayor complicación y detalles en los moldes, mientras que la sódica resiste mayores temperaturas (necesaria para la fundición de metales ferrosos). Asimismo, la bentonita es cada vez más utilizada en la alimentación animal como ligante de alimentos pelletizados para animales —principalmente, cerdos, pavos, pollos, cabras, corderos y ganado vacuno —. Sirve como soporte de sales minerales, vitaminas, antibióticos, etc. y actúa como promotor del crecimiento y como «atrapador» de toxinas. En la industria farmacéutica, es utilizado como excipiente10, por su capacidad adsorbente11, espesante, estabilizante, como agente suspensor12 y como modificador de la viscosidad. Se aplica en la preparación de suspensiones tópicas, geles y soluciones. Finalmente, también es utilizada como material de sellado para el sellado en depósitos de residuos tóxicos y peligrosos como los radiactivos de baja y media actividad. o

Exportaciones peruanas de bentonita

En el 2004 se exportaron alrededor de US$ 910.000 de bentonita (partida 2508100000). Los principales destinos de las exportaciones de bentonita peruanas en el 2004 fueron Ecuador (53%) y Venezuela (46%).

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Cuadro 9 - Producción mundial de bentonita por principales países (miles de TM) Países

Estados Unidos (Ventas) Grecia (crudo) Commonwealth (crudo) Turquía Alemania (ventas) Italia México Total mundial 2/

2001

2002

2003

20041/

3.970 950 750 636 500 500 415 10.400

3.970 950 750 674 500 500 433 10.300

3.940 950 750 600 500 500 425 10.200

4.550 950 750 600 500 500 450 10.500

1/

Estimado Redondeado Fuente: USGS. Mineral Commodity Summaries, January 2005. 2/

Cuadro 10 - Exportaciones peruanas de bentonita 2000-2004 Año

FOB US$

P. Neto (kg)

P. Bruto (kg)

2000 2001 2002 2003 2004

245.575 234.810 281.073 239.707 148.672

1’295.991

1’313.428

1’374.673

1’399.367

1’654.968

1’685.802

1’298.063

1’331.147

890.299

909.900

Fuente: ADEX DATA TRADE o

Producción mundial de bentonita

El año pasado se produjeron 10,5 millones de toneladas de bentonita, de las cuales 4,5 millones fueron producidos en los Estados Unidos. En el 2004, en cuanto a producción, según información del USGS, el Perú ocupó el cuarto lugar en América Latina, con 35.000 toneladas producidas. OTROS PAISES PRODUCTORES DE BENTONITA: Estados Unidos Grecia Japón Italia Brasil

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Rumania Alemania Méjico Argentina India

Hungría Polonia Canadá Turquía Chipre

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PRODUCCIÓN MUNDIAL DE BENTONITA POR PAÍSES 2005



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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS 5.- Principales aplicaciones Las propiedades de la bentonita no dependen sólo del mineral esmectítico predominante sino también de su grado de cristalinidad, del tamaño de los cristales, etc. y por lo tanto las propiedades pueden variar enormemente, por lo cual el campo de las aplicaciones es amplio y las especificaciones para cada caso son muy particulares. La bentonita es uno de los minerales industriales que posee la más amplia gama de aplicaciones y por las posibilidades que brinda para obtener un alto valor agregado a través de su activación, puede alcanzar en casos puntuales valores de venta que superen a cualquier otro mineral. Un ejemplo lo constituyen las bentonitas

MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS 5.- Principales aplicaciones Las propiedades de la bentonita no dependen sólo del mineral esmectítico predominante sino también de su grado de cristalinidad, del tamaño de los cristales, etc. y por lo tanto las propiedades pueden variar enormemente, por lo cual el campo de las aplicaciones es amplio y las especificaciones para cada caso son muy particulares. La bentonita es uno de los minerales industriales que posee la más amplia gama de aplicaciones y por las posibilidades que brinda para obtener un alto valor agregado a través de su activación, puede alcanzar en casos puntuales valores de venta que superen a cualquier otro mineral. Un ejemplo lo constituyen las bentonitas organofílicas utilizadas en la industria de la pintura, o las activadas en medio alcalino para farmacopea y cosméticos. Por sus variadas propiedades, las diferentes industrias la utilizan en estado natural o activado. Se comercializa en diferentes formas: en bruto, triturada, molida en diferentes mallas según el destino final, o activadas. Una síntesis de los diferentes usos, en función del tipo de bentonita seleccionada, se expone en la siguiente tabla:

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Las principales aplicaciones industriales de la bentonita son: • Lodos para perforación . • Arenas de moldeo para la industria metalúrgica. • Peletización. • Como sellador en depósitos de residuos t anto tóxicos y peligrosos, como

radiactivos de baja y media actividad. • Elaboración de sistemas de puesta a tierra . • Edificaciones y obras civiles . • Fabricación de pastas cerámicas . • Fabricación de jabones .

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS La Bentonita constituye una carga muy interesante para los jabones, por su poder emulsionante o por su afinidad por las partículas carbonadas al efecto detergente. Entre sus propiedades y ventajas tenemos su gran poder emulsionante y acción detergente debido a la suspensión viscosa del gel que contiene; su capacidad de dispersarse en el agua más rápidamente que los otros jabones por el hecho de contener arcilla en estado coloidal; su propiedad de cambios de base que ablanda las aguas duras y corrige el exceso de álcalis del jabón realizando un efecto autoprotector sobre los tejidos; así como sus propiedades emulsivas, saponificación más rápida e íntegra de materias grasas; la desecación o envejecimiento mucho menor que en los otros jabones y buena estabilidad después de la obtención rápida del equilibrio del agua y su baja sensibilidad a la deformación y reblandecimiento en el agua caliente. • Fabricación de productos farmacéuticos • Fabricación de cosméticos • Fabricación de pinturas • Clarificación de vinos y jugos • Piedras sanitarias para animales (cat litter) • Tratamiento del cuero • Estampados textiles

CLARIFICACIÓN DE VINOS La Bentonita es un insumo industrial muy utilizado en la elaboración del vino y el mosto debido a su capacidad clarificante. Adsorbe y sedimenta partículas coloidales y levaduras, además de combinarse con las proteínas inestables al calor. El proceso de clarificación con Bentonita data de la década de 1950, ya que permite el embotellado temprano de los vinos blancos, respetando su frutado y protegiéndolo de las turbiedades proteicas. La clarificación con Bentonita es actualmente el procedimiento más utilizado para eliminar las proteínas en exceso. En los vinos tintos, ricos en materia colorante coloidal, la Bentonita, cargada negativamente, permite eliminar complejos inestables constituidos por antocianinas bajo la forma flavilio, taninos, polisacáridos y proteínas, cargados positivamente, dándole estabilidad al vino, pero provoca una pérdida de color no despreciable. ING. MINAS

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS La bentonita es un elemento esencial en la constitución de los coadyuvantes en el removido o remuage durante la elaboración de vinos espumantes.

Especificaciones según el Codex Enológico 

Test de aspecto físico:

• Presencia de partículas groseras: Según lo indica el Codex, el 

valor límite es 8%.

Test de composición: • Porcentaje de humedad:

Es determinado por la pérdida de peso en porcentaje antes y después de calentar la bentonita. El valor debe estar comprendido entre el 5 y 15% del peso inicial. Generalmente, está en el orden del 10%. • pH:

El pH es determinado sobre una solución de bentonita. Las bentonitas cálcicas tienen un pH neutro (entre 6,5 y 8,5) mientras que en las bentonitas sódicas y cálcicas activadas, el pH es netamente alcalino (entre 8,5 y 10). • Adsorción de las proteínas:

Esta determinación se hace por dosaje de las proteínas antes y después del tratamiento de la bentonita en una solución acuosa de proteína. La proteína utilizada es, en general, albúmina de huevo (Codex). Otros autores han propuesto la gelatina. Para determinar la superficie específica de adsorción se utiliza el método del azul de metileno, donde el límite de aceptación debe ser de 300 mg/100g. • Contaminantes:

Arsénico, plomo, cadmio, cromo, hierro, Aluminio, Mercurio. Según el Codex Enológico Internacional los valores límites son: Arsénico: <2 mg/kg. Plomo: <5 mg/kg. Hierro total: <600 mg/kg. Aluminio extraíble: < 2,5 g/kg. Mercurio: <5 mg/kg.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS • Calcio

y Magnesio:

Según el Codex Enológico Internacional, la suma de calcio y magnesio soluble debe ser inferior a 100 mEq/100 g. • Sodio:

El Codex Enológico Internacional, establece que el contenido de sodio soluble deber ser inferior a 10 g/kg para bentonitas naturales y menor o igual a 35 g/kg para las bentonitas activadas. 

Evaluación Sensorial El olor normal para una bentonita de uso enológico es el ―tierra húmeda suave‖. Las

bentonitas pueden presentar un gran número de defectos sensoriales tales como: olor a moho, fuerte olor a tierra húmeda, olor a estancado y otros producidos por microorganismos o contaminantes externos. 

Test microbiológicos

Se debe controlar la presencia de levaduras y mohos como así también la presencia de bacterias. Las bacterias más corrientes que se pueden encontrar son las bacterias del metabolismo azufrado que liberan compuestos sulfhídricos. Es interesante conocer que las bentonitas y las arcillas relacionadas tienen una considerable variedad de usos. La utilización enológica representa una aplicación marginal, siendo los principales usos la utilización como arenas de moldeo, lodos de perforación, agente aglutinante en pellets, material de sellado, alimentación animal, catálisis en derivados del petróleo y como excipientes en la industria farmacéutica (debido a que no son tóxicas ni irritantes ya que no pueden ser absorbidas por el cuerpo humano). En nuestra industria, el objetivo debe ser controlar a la bentonita como insumo en enología, evaluando su composición y calidad de manera exhaustiva y precisa, de modo que garantice un aporte positivo y seguro en la calidad final de nuestros productos.

USO INDUSTRIAL DE LA BENTONITA     

Arenas de moldeo Lodos de perforación Peletización Absorbentes Material de Sellado

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    

Ingeniería Civil Alimentación animal Catálisis Industria farmacéutica Otros usos

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Son muy numerosos los usos industriales de las bentonitas, tanto que resulta difícil enumerarlos todos. Los más importantes son:

METALURGIA (Arenas de moldeo) Uso Principal De La Bentonita (Alta Cohesividad Y Plasticidad) Moldeo En Arena: Método Básico En Fundición.

Arena + Bentonita (aglutinante) + Agua

Bentonita: Poder aglutinante. Capacidad de formar pastas que presentan una cierta cohesión.

A pesar de que la industria ha evolucionado considerablemente en las últimas décadas y ha ido sustituyendo a las bentonitas por otros productos en la fabricación de moldes para fundición, éste sigue siendo su uso principal. 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. ING. MINAS

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS 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. La bentonita sódica se usa en fundiciones de mayor temperatura que la cálcica por ser más estable a altas temperaturas, suelen utilizarse en fundición de acero, hierro dúctil y maleable y en menor medida en la gama de los metales no férreos. Por otro lado la bentonita cálcica facilita la producción de moldes con más complicados detalles y se utiliza, principalmente, en fundición de metales no férreos. El aumento de los costes de las materias primas está forzando a las fundiciones a recuperar las mayores cantidades posibles de mezclas de arenas para ser usadas de nuevo, si bien generalmente esto no afecta de forma sensible al consumo de bentonita. El reciclado, en la mayoría de los casos, no es posible, pues la mezcla alcanza temperaturas superiores a los 6501C, y a esas temperaturas la arcilla pierde parte de su agua de constitución, proceso que es irreversible, y pierde con ello sus propiedades, no pudiendo ser recuperada.

LODOS DE PERFORACIÓN Fluidos bombeados que circulan través del pozo mientras este es perforado. Uso final más difundido de la bentonita. Aprovechado por su alta viscosidad. BARRERA DE PERFORACION ROTATORIA Composición: según profundidad y material Bentonita: Incrementa viscosidad del lodo. Efectiva extracción de los escombros a la superficie.

Funciones más importantes que cumplen los lodos de perforación: Lubricación. Recubrimiento que no deja filtrar agua en la formación geológica. Soporte de parte del peso del taladro. LODOS DE SONDEO

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS A pesar de los importantes cambios que van sufriendo con el tiempo las formulaciones de los lodos de perforación, (comenzó a utilizarse a principios del siglo XX) este sigue siendo uno de los mercados más importantes de las bentonitas.

Las funciones que debe cumplir el lodo son: *Extracción del ripio y limpieza del fondo *Enfriamiento de la herramienta de *Control de presiones de formación y estabilización de *Mantenimiento en suspensión del *Transmisión de potencia hidráulica al *Soportar parte del peso de la sarta de * Permitir la adición de agentes densificantes.

del pozo. perforación. las paredes. ripio. tricono. perforación.

Las bentonitas de Wyoming son las más utilizadas para la preparación de lodos de perforación.

APLICACIONES PELETIZACIÓN 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 existen especificaciones estandarizadas para este 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. Aglomeración del mineral de hierro finamente molido. Bentonita sódica + agua confiere forma de partículas esféricas, las cuales son endurecidas por cocción en hornos rotatorios (6/8 Kg. Bentonita/ Tonelada de mineral de hierro). Pelletización de taconita (mena de Fe) Elimina impurezas. Mejora la resistencia. Incrementa viscosidad.

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ABSORBENTES La elevada superficie específica de la bentonita, le confiere una gran capacidad tanto de absorción como de adsorción. Debido a esto se emplea en decoloración y clarificación de aceites, vinos, sidras, cervezas, etc. Tienen gran importancia en los procesos industriales de purificación de aguas que contengan diferentes tipos de aceites industriales y contaminantes orgánicos. Se utiliza además como soporte de productos químicos, como por ejemplo herbicidas, pesticidas e insecticidas, posibilitando una distribución homogénea del producto tóxico. En los últimos años, además, están compitiendo con otras arcillas absorbentes (sepiolita y paligorskita) como materia prima para la fabricación de lechos de animales. La demanda de bentonitas para este uso varia sustancialmente de unos paises a otros, así en Estados Unidos comenzaron a utilizarse a finales de los años 80, sin embargo en Europa el mercado es más complejo y su demanda mucho menor.

ALIMENTOS CONCENTRADOS PARA ANIMALES Adsorbentes de toxinas – – –

Actúa sobre los granos de cereales. Impide proliferación de hongos causados por la humedad y la temperatura. Elimina toxinas.

Alto poder astringente y gran capacidad de adherencia. Fórmula utilizada:

Bentonita + Agua + Jugos digestivos Acción detoxificadora en el tracto intestinal Complejo indisoluble: micotoxinas-bentonita Eliminación con las heces

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Aglutinantes en los procesos de peletización o formación de gránulos No transmite sabor ni olor a los alimentos. Excelente para la fabricación de pelets o gránulos. Actúa como lubricante y aumentando la dureza.

Aditivo nutricional Favorece la interacción con proteínas, péptidos y amino aminoácidos Vehículo para el suministro de vitaminas, minerales, antibióticos y otros suplementos alimenticios.

JABONES o

o

La Bentonita se utiliza como carga en jabones, por su poder emulsionante o por su afinidad por las partículas carbonadas al efecto detergente. Concentraciones de hasta 40 %: Alta calidad Muy económico

Ventajas del uso de bentonitas en jabones: Gran poder emulsionante. Facultad de dispersarse en el agua. Penetra en las fibras y absorbe impurezas. Ablanda aguas duras. Poco sensible a la deformación y reblandecimiento en el agua caliente.

CAMAS DE GATO Aprovecha sus propiedades adsorbentes. Facilidad para atrapar iones o moléculas de gas o líquido.

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MATERIAL DE SELLADO La creciente importancia que está tomado en los últimos años, por parte de los gobiernos de toda Europa, la legislación en lo referente a medio ambiente, ha favorecido la apertura y desarrollo de todo un mercado orientado hacia el uso de bentonitas como material de sellado en depósitos de residuos tanto tóxicos y peligrosos, como radiactivos de baja y media actividad. Durante muchos años las bentonitas se han venido utilizando en mezclas de suelos en torno a los vertederos, con el fin de disminuir la permeabilidad de los mismos. De esta forma se impide el escape de gases o lixiviados generados en el depósito. Esta mezcla se podía realizar in situ o sacando el suelo de su emplazamiento, mezclándolo con la bentonita y volviéndolo a colocar en su sitio, la ventaja de la primera alternativa es que supone un gasto menor pero, sin embargo, implica una mezcla menos homogénea. La segunda alternativa, sin embargo, es más cara pero asegura una mejor homogeneización de la mezcla bentonita-suelo. Por otro lado, esto disminuye la cantidad de bentonita necesaria (5-6 %), frente a 7-8 % para la utilizada en mezclas in situ. Más recientemente ha surgido una nueva tendencia en el diseño de barreras de impermeabilización que se basa en la fabricación de complejos bentonitasgeosintéticos (geomembranas y geotextiles). Consiste en la colocación de una barrera de arcilla compactada ente dos capas, una de geotextil y otra de geomembrana (plásticos manufacturados, como polietileno de alta densidad o polipropileno, entre otros). La geomembrana es impermeable, mientras que el geotextil es permeable, de modo que permite a la bentonita hinchar, produciendo la barrera de sellado compactada. La normativa varía de un país a otro en cuanto a los valores que tienen que cumplir las arcillas compactadas para dicho fin. ING. MINAS

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Esta utilidad de las bentonitas como material de sellado se basa fundamentalmente en algunas de sus propiedades características, como son: su elevada superficie específica, gran capacidad de hinchamiento, buena plasticidad y lubricidad, alta impermeabilidad, baja compresibilidad. Las bentonitas más utilizadas para es fin son las sódicas, por tener mayor capacidad de hinchamiento. Así mismo, se utilizan bentonitas sódicas como material impermeabilizante y contenedor en los siguientes campos: * Como contenedores de aguas frescas: Estanques y lagos ornamentales, campos de golf, canales... * Como contenedores de aguas residuales: Efluentes industriales (balsas). * En suelos contaminados: Cubiertas, barreras verticales. * En el sellado de pozos de aguas subterráneas contaminadas. * En depósitos de residuos radiactivos: Repositorios subterráneos, sellado de fracturas en granitos, etc.

PUESTA A TIERRA Suelos con alta resistividad (areniscas, zonas rocosas o volcánicas) Utilizada como agregado al terreno en el que se instalará la puesta a tierra, con el fin de mejorar las descargas. Objetivo: obtener humedad casi constante en el terreno: Aumenta la conductividad y eficacia de la instalación. Coste menor con respecto a los convencionales. Requisitos: o o

Bentonitas sódicas pH elevado (evitar corrosión)

OBTURACIÓN DE FUGAS 

Uso de bentonitas como material de sellado: Capacidad de hinchamiento Buena plasticidad Lubricidad Alta impermeabilidad Compresibilidad

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Blanket Method: el más utilizado para impermeabilización. Se aplica directamente sobre el suelo y las paredes que se van a tratar. Residuos tóxicos y radiactivos: la nueva legislación favorece el uso de bentonita como sellado para estos fines.

IMPERMEABILIZACIÓN Y SELLADO Objetivo: disminuir la permeabilidad de los suelos. Evitan contaminación de vertederos (impiden escape de gases o lixiviados generados en ellos, o a lo largo de las corrientes de agua).

ADITIVOS PARA MORTERO Adición de bentonita alcalina a los morteros de cemento Pórtland o cementos magnesianos: Aumenta la resistencia mecánica de estos. Acelera su fraguado. Contribuye a la impermeabilización. Ejerce acción plastificante. Se opone a los desagregados.

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INGENIERÍA CIVIL Las bentonitas se empezaron a utilizar para este fin en Europa en los años 50, y se desarrolló más tarde en Estados Unidos. Se utiliza para cementar fisuras y grietas de rocas, absorbiendo la humedad 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. Los usos en este campo se pueden resumir en: * 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. * En túneles: Ayuda a la estabilización y soporte en la construcción de túneles. Actúa como lubricante (un 3-5 % de lodo de bentonita sódica mantenida a determinada presión soporta el frente del túnel). También es posible el transporte de los materiales excavados en el seno de fluidos benoníticos por arrastre. * En tomas de tierra: Proporciona seguridad en el caso de rotura de cables enterrados. * Transporte de sólidos en suspensión.

ALIMENTACIÓN ANIMAL 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. En 1992 se empezó a fabricar con bentonitas un innovador producto comestible denominado "Repotentiated Bentonite (RB)". Según estudios del "Poultry Research Institute" el aporte de pequeñas cantidades de bentonitas (1 %) a la alimentación de

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS aves de corral reporta importantes beneficios: se incrementa la producción de huevos en un 15 %, su tamaño en un 10 % y la cáscara se hace más dura. 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 rendimiento (mayor producción). Por otro lado adsorben toxinas, no pudiendo éstas, por tanto, atravesar las paredes intestinales. La mayor adsorción de agua de los nutrientes, además, hace que los excrementos sean menos húmedos, así los lechos permanecen más tiempo limpios y se reduce la probabilidad de epidemias y la proliferación de moscas y parásitos. Las aves que comen este tipo de alimentos excretan un 26 % más de toxinas y adsorben un 42 % más de proteínas.

CATÁLISIS 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. La pilarización consiste en introducir, en el espacio interlaminar de una esmectita, un policatión muy voluminoso que, tras calcinación, da lugar a un oxido estable que determina una porosidad fija y permanente de tamaño controlado (tamices moleculares).

INDUSTRIA FARMACÉUTICA 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, o puede relentizar la liberación de ciertos fármacos catiónicos (la hectorita y la saponita se utilizan como fármacos o drogas retardantes). ING. MINAS

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS Como en el resto de los excipientes, las cantidades que se requieren son pequeñas. Generalmente las concentraciones de bentonita como agente de soporte es del 0,5-5 % y del 1-2 % cuando se usa como adsorbente.

OTROS USOS Acondicionamiento de suelos para construcción y agricultura. Aislantes y electrotecnia. Cerámica. Refractarios. Ingeniería civil y construcción. Las posibles aplicaciones de las bentonitas son tan numerosas que es casi imposible citarlas todas. Además de los campos de aplicación industrial indicados anteriormente, las bentonitas se utilizan: * En la industria de detergentes, como emulsionante y por su poder ablandador del agua, debido a su elevada capacidad de intercambio catiónico. * 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.

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MINERALES INDUSTRIALES: BENTONITAS USOS DE LA BENTONITA (2005)

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6.- CONCLUSIONES:

La bentonita es una arcilla especial, formada por filosilicatos de la familia de las montmorillonits (Esmectitas), cuya red cristalina es capaz de captar iones de otros metales que el aluminio (sodio, calcio, magnesio, y, a veces, hierro). "La bentonita es una arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas con independencia de su génesis y modo de aparición". La bentonita es uno de los minerales industriales que posee la más amplia gama de aplicaciones y por las posibilidades que brinda para obtener un alto valor agregado a través de su activación, puede alcanzar en casos puntuales valores de venta que superen a cualquier otro mineral. Las bentonitas son también llamadas "arcillas activadas" debido a su afinidad en ciertas reacciones químicas causada por su excesiva carga negativa. Las bentonitas tienen propiedades muy amplias y atractivas lo que hace que sus usos sean muy amplios y diversos.

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7.- BIBLIOGRAFIA http://grupoagropecuariomineria.blogspot.com/2009/06/peletizacion-bentonita.html http://www.bentonita-dellago.com.ar/bentonita+es.htmlTODO SOBRE BENTONITAS http://www.comerex.cl/Link/propiedades.html#bent http://www.ciati.org/ciatiweb/test-ciati/index.php/novedades/60-bentonita

PUBLICADO EN LA REVISTA 13º TRECEGRADOS - FEBRERO 2008 1- Kovac V., Données recentes sur l’emploi des bentonites. Aspect enzimatique. Bull. OIV, 52, 560-574, 1979. 2- Poinsaut P., Hardy G., Les bentonites (1 ère partie). Caractérisation des bentonites. Revue des oenologues, 21 (75) 25-30, 1995. 3- Codex enológico vigente. 4- Ribéreau-Gayon J., Peynaud E., Tratado de enología. Ciencias y técnicas del vino, 2001. 5- Poinsaut P., Hardy G., Les bentonites (3ème partie). Utilisation des bentonites en oenologie. Revue des oenologues, (77) 29-34, 1995. 6- Ribéreau-Gayon, J.; Glories, Y.; Maujean, A.; Dubourdieu, D.Tratado de enología 2. Química del Vino, Estabilización y Tratamientos, 2003.

Fuente  Ing. Susana Albornoz y Lic. Soraya Bellini - CIATI AC - www.ciati.com.ar  Para mayor información pueden contactarse con Ing. Susana Albornoz: 0261154185785 - [email protected] en Mendoza. Lic. Soraya Bellini: 02941-461062 - [email protected] en Río Negro. 

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Bentonita para vinos

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PLANTA DE BENTONITA

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Bentonita

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Trabajo de Bentonitas

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