Caolines arcillas refractarias y bentonitas

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Buena sintesis, para mis estudiantes

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Caolines arcillas refractarias y bentonitas

  1. 1. Las PUZOLANAS [2]La Puzolana es el nombre que recibe la ceniza y las piedrasvolcánicas que provienen de la población de Puzzuoli, en las faldasdel Vesubio, Italia. Actualmente por puzolana se conoce a unadiversidad de rocas, arenas y piedras volcánicas.
  2. 2. Propiedades
  3. 3. COMPOSICION QUIMICA Elemento % Sobre la masa total Dióxido de Silicio (SiO2) 65% Óxido de Aluminio (Al2O3) 14% Óxido de Calcio (CaO) 5% Óxido Ferrico (Fe2O3) 4% Óxido de Potasio (K2O) 3% Otros Óxidos (**) 9%
  4. 4. Aplicaciones* Paisajismo: Su bajo peso en relación con el tamaño y su aspecto rústico y exótico ofrecen una solución funcional y estéticamente innovadora en la jardinería creativa. Las rocas de lava representan la última tendencia entre los diseñadores y escultores de cascada, y son utilizadas como esculturas de arte natural. Adicionalmente, la puzolana es un sustituto eficaz del césped en zona con carencia de agua de riego y sustituto de otros materiales como la perlita, leca, etc. Drenaje natural: Por su calidad porosa, la puzolana es un drenaje natural para jardines e instalaciones deportivas al aire libre como los campos de fútbol. Acuario: Tanto la piedra volcánica como las rocas volcánicas son ideales y seguras para los acuarios, con Ph neutro no distorsionan las propiedades naturales del agua ni afectan la salud de los peces, a la vez que, gracias a sus grietas y hendiduras, se convierten en atractivos naturales de los acuarios y peceras, dotando de un lugar de exploración para los peces y proporcionando zonas de interés y de refugio. Medio de Cultivo: La puzolana es un sustrato inerte, aireante y de alto drenaje, ideal para cultivos hidropónicos y bonsai.
  5. 5. * Hormigones de baja densidad: Su alta resistencia y su peso relativo bajo la constituyen en una opción muy adecuada para la elaboración de este tipo de compuestos. Uso deportivo (Tenis, golf): En sus diversos colores acentúa la belleza natural de los campos de golf y su calidad arenosa la hace ideal para el revestimiento de canchas de tenis. Filtro natural: Su alta porosidad la convierte en un filtro natural sumamente efectivo para líquidos. Aislante Térmico: Utilizada en la construcción debido a su capacidad como barrera al paso del calor. (0,21 Kcal / Hm2 C) Arqueología: Como protector de restos arqueológicos de baja densidad para conservación. Abrasivo: Utilizada como ingrediente en detergentes abrasivos.
  6. 6. Caolines y Arcillas Refractarias [1]*Los minerales del caolín son: Caolinita, nacrita y dickita, tres politipos del Si4-, O10, Al4, (OH)8 y halloysita, Si10, Al2, (OH)8,. 4H2O. El más frecuente en los yacimientos de caolín, con mucha diferencia, es la caolinita. Otros minerales de caolín son alofana e imogolita, aluminio-silicatos hidratados con diferentes relaciones SiO2, Al2, O3, H2O, pobremente cristalinos frecuentes sólo en suelos derivados de vidrios volcánicos.*La composición química teórica de la caolinita es SiO2: 46,59%, Al2O3: 39,50% y H2O: 13,96%; por lo tanto, todo cuanto se aparte el análisis de un caolín de esta composición teórica; se debe a impurezas, normalmente perjudiciales, excepto las de los hidróxidos de aluminio (bohemita y gibbsita).
  7. 7. * CAOLIN Arcillas* Bentonitas
  8. 8. *Una arcilla caolinifera es también un caolín en sentido amplio porque está compuesta esencialmente por minerales del caolín; pero el caolín bruto en general no es una arcilla, sino una arena o arcosa caolinifera, un granito, un gneis o una riolita caolinizada, etc. Arcillas refractarias :*Las arcillas caoliniferas, por su elevado porcentaje en alúmina, son denominadas en general como arcillas refractarias, con un indudable significado industrial ya que muchas se usan para fabricar cerámicas refractarias. En ellas se incluyen los términos ball-clay, fireclays, semi-flint y Flint-clays. Una arcilla tipo fire-clay es aquella que cuece por encima de 1524 °C, contiene cuarzo, illita y otros minerales accesorios y no cuece blanco.
  9. 9. *Estas arcillas se forman a partir de los productos de meteorización de rocas ácidas, erosionadas, transportados por aguas superficiales de bajo potencial hidrodinámico y depositados en medios lacustres o deltaicos próximos a los macizos rocosos donde fueron originados.*El término “arcilla plástica” se usa cada vez más en sustitución y ball-clay, y se trata de distinguir con este nombre a las arcillas cerámicas de los caolines y de las arcillas comunes, porque los primeros no son típicamente plásticos y las segundas son coloreadas.*-Las Flint y semi-flint clays, son arcillas sedimentarias endurecidas por diagénesis, o bien niveles volcano-sedimentarios ácidos caolinizados. Son arcillas densas, duras, de fractura concoidea.
  10. 10. * Elcaolín y las arcillas caoliniferas o refractarias son clásicos materiales cerámicos para porcelana, loza, gres, ladrillos refractarios, etc. En efecto, el caolín en cerámica es insustituible actualmente, oscilando entre el 10-40% de la pasta cerámica de sanitarios vitrificados, porcelana de mesa y artística, azulejos, gres, etc. Sin embargo, en la industria del papel se puede sustituir por otros pigmentos
  11. 11. Génesis del caolín y síntesis de la caolinita :* El caolín se puede formar por meteorización (caolines residuales), por alteración hidrotermal y como mineral sedimentario autigénico.* La génesis del caolín siempre un ambiente de fuerte lavado y movilización de calcio, magnesio, sodio, potasio o incluso hierro y sílice en un medios ácido.* En condiciones exógenas se necesita: una precipitación anual de más de 1,000 mm, temperaturas de 15-20%°C, con cambios estacionales de humedad-sequedad, condiciones geomorfológicas y estructurales que favorezcan el lavado y la movilización de K, Na, Ca, Mg y parcialmente de SiO2 y Fe (con o sin la presencia de materia orgánica) en una roca permeable rica en feldespatos y filosilicatos, una fase de inactividad tectónica y tiempo suficiente. En estas condiciones, la formación anual puede oscilar entre 0, 01 y 0,1 mm de espesor (10-100mm, en un millón de años).
  12. 12. *-Los caolines hidrotermales se asocian a procesos posmagmáticos (neumatolíticos o hidrotermales y actividad posvolcánica) que dan lugar a depósitos metálicos. Es típico de estos yacimientos la presencia de cristobalita, alumita y zeolitas, asi como dickita.*-Los minerales petrogenéticos de un granito o de una riolita que más fácilmente se caolinizan son los feldespatos y la moscovita. A partir de la ortosa, la reacción puede ser la siguiente:* 2Si 3AlO8K – 3H2 O Si2O5(OH)4Al2 – 4SiO2 2KOH*La moscovita, bien directamente o como resultado de la alteración del feldespato, también es un mineral precursor de caolinita.* 2(Si,Al)3O10 (OH)2 Al2 K-3H2 O – 2H 3Si2 O5 (OH)4Al2-2K-
  13. 13. Pero los minerales del caolín no se forman sólo a partir de rocas ácidas. Cualquier rocacon alúmina y sílice suficientes puede generar estos minerales si las condiciones delavado meteóricas o hidrotermales son suficientes.Feldespato K Feldespato K –Moscovita—CaolinitaPlagioclasas Caolinita Plagioclasas –Esmectita moscovita—CaolinitaMoscovitas Gibbsita – CaolinitaFeldespato -- gel Halloysita--Caolinita desordenada–Caolinitaordenada Caolinita
  14. 14. Las condiciones necesarias para que se produzca una u otratransformación son variables y dependen de :* Suficienteo insuficiente drenaje (un alto drenaje y fuerte lluvia favorece la formación de fases amorfas).* La presencia de materia orgánica que acidifique y tampone la solución, acomplejando Al3 y Fe3 y reduciendo Fe3 a Fe2, lo que favorece el ataque de la roca y modera la disponibilidad del Al y Fe en solución.* La cristalinidad de los minerales alterados: rocas holocristalinas y granudas se alteran mas lentamente, produciendo disoluciones diluidas y pocos núcleos, por lo que se favorece la formación de buenos cristales de caolinita.* pH, que debe ser inferior a 7 para favorecer la cinética del equilibrio.* La temperatura, que en el caso de la alteración hidrotermal es tan importante que la caolinita puede formarse inclusive a pH ligeramente alcalinos si la temperatura es superior a 300°C.
  15. 15. *Propiedades genéricas de los caolines cerámicos son :*Cocer blanco.*Amplio margen de cocción.*No contener óxidos de Fe. Ti y álcalis.*Alto porcentaje de fracción inferior a 2 um.*Menos del 5% de esmectitas y geles.*Menos del 20% de cuarzo, feldespatos y micas.*Formar barbotinas se hasta 1.8 g/cm3.*No presentar viscosidad ni tixotropía elevadas.*Buena velocidad de colaje y facilidad para desmoldar
  16. 16. Arcillas especiales II: Bentonitas, palygorskita y sepiolita-Bentonitas* La bentonita es una roca compuesta esencialmente de un material original, normalmente de un material cristalino arcilloso, formada por desvitrificación y posterior alteración química de un material original, normalmente una toba o ceniza volcánica. El mineral arcilloso predominante es montmorillonita o beidellita.* Durante la “ 1972 Internacional Clay Conference” en Madrid; “ Bentonita es una arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas, como independencia de su génesis y modo de aparición”.* La serie más común es la montmorillonita-beidellita, siendo el término montmorillonitico el más frecuente.* Las esmectitas aparecen en cristales de tamaño variable entre 2 y 0.2 um. con una medida de 0.5 um y morfologías de hábito rómbico o hexagonal, tabular, laminar e incluso fibroso.*
  17. 17. Propiedades y aplicaciones de las bentonitasSon ciertas características fisicoquímicas que lasconvierten en materiales únicos, destacan :*La gran capacidad para formar geles con agua de gran viscosidad y tixotropía, a bajas concentraciones de sólidos.*La alta superficie específica.*La alta carga laminar.*La alta capacidad de cambio, cuyos cationes fácilmente pueden ser sustituidos por otros.*La capacidad de hinchamiento hasta prácticamente la separación completa de láminas.*La interacción con compuestos orgánicos.
  18. 18. * Las bentonitas cálcicas son las más comunes, porque son abundantes en los estados próximos al Golfo de México. Pero las bentonitas sódicas son las más apreciadas por su facilidad de hinchamiento tipo Wyoming.* Desde un punto de vista industrial existen varias clasificaciones, pero lo más aceptada actualmente es la que distingue entre :* Bentonitas sódicas (naturales o activadas)* Bentonitas cálcicas o calcicomagnésicas.* Bentonitas activadas por tratamiento ácido.* Bentonitas organofilicas.* Bentonita blanca.* Bentonita pilarada.* Saponita.* Hectorita.
  19. 19. APLICACIONES DE LAS BENTONITAS*1.- la gran capacidad de hinchamiento la convierten en un ingrediente para la fabricación de lodos de sondeo para perforaciones petrolíferas en aguas no salobres, cuyo precio oscila paralelamente al del mercado de crudos del petróleo. El rendimiento de estas bentonitas puede ser de hasta 100 barriles de todo por tonelada de arcilla.*2.- En la fabricación de moldes para la fundición de metales, la bentonita (5-12%) le confiere plasticidad y resistencia mecánica de arena y agua (3-5%) y le permite conservar la forma del molde cuando se extrae el metal fundido.*3.- La bentonita sódica es utilizada para pelletizar (1% de bentonita) los concentrados de metales en polvo, para facilitar su manejo y transporte y la alimentación de los hornos.
  20. 20. *4.- La alta capacidad de hinchamiento de la montmorillonita sódica se usa en ingeniería civil para fabricar barreras que impidan el movimiento de aguas, o confinen y sellen vertederos de residuos tóxicos (Keith y Murray, 1994).*5.- Igual ocurre en el aislamiento de residuos, incluidos los de tipo radiactivo, también se puede usar bentonitas órgano fílicas.*6.- Un nuevo mercado de revestimiento lo constituyen los geo-clays o geocompuestos de arcillas (bentonitas) con una membrana de plástico o tejido.*7.- Las bentonitas cálcicas y sódicas, se usan para fabricar alimentos de animales en forma de pellets y también por sus posibilidades para absorber bacteria y ciertas enzimas. Asimismo como portadores de insecticidas.
  21. 21. *8.- En la fabricación de barros para aplicaciones en cosméticas (peloterapia).*9.- Las bentonitas calcicas y sódicas se usan para absorber residuos animales, la cálcica como desodorantes y bactericidas y para decoloración de aceites vegetales y animales.*10.- Las bentonitas se usan para la eliminación de partículas coloidales del vino que están cargadas positivamente y son atraídas por las arcillas. Para clarificar vinos, cervezas, vinagres, zumos etc.*11.- Las bentonitas organofilicas, se usan para regular la viscosidad de pinturas, lacas, grasas y cosméticos. Ademas para catalizadores específicos y ciertos absorbentes.
  22. 22. *12.- Un reto del futuro es cambiar la porosidad, catálisis.*13.- La bentonita blanca es muy escasa, se usa en lociones hidratantes, cremas depilatorias, maquilladoras, esteroides, abrillantadores, pesticidas, lociones antisolares, para el acné, en ceras adhesivas, pinturas, etc. Sus precios son hasta 200 veces de las normales.*14.- Para eliminar aceite y grasas de la lana, para limpieza de aceites, para barreras en contaminación, aislamiento y absorbentes de contaminantes y descontaminación.*15.- Para tratamiento de aguas residuales y estabilización de suelos.
  23. 23. *1-Manual de Mineralogia Aplicada, GalanHuertas Emilio Editor, InstitutoTecnologicoMinero de España,Editorial Sintesis, España.2-Empresa Puzolanica Argentina,2012http://www.puzolana.com.ar/index.html3- INGEMMET, Perú. 2012
  24. 24. *

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