DESARROLLO
1. GEOLOGIA
1.1. Mineralogía
Las esmectitas son filosilicatos con estructura 2:1,
presentando una gran diversidad composicional. 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.
Tres de cada cuatro oxígenos
están compartidos con los tetraedros vecinos, en el interior de los tetraedros
se alojan cationes Si4+. Los hidroxilos forman capas con coordinación
octaédrica. Los oxígenos tetraédricos sin compartir con otros oxígenos
(oxígenos apicales) forman parte de la capa octaédrica adyacente. Los cationes
octaédricos son, generalmente, Al3+, Mg2+, Fe2+ o Fe3+ y,
más raramente, Li+, Cr2+, Mn2+, Ni2+, Cu2+ o Zn2+ (Fig.
1). Una capa octédrica entre dos tetraédricas, unidas fuertemente por enlace
covalente, forman la unidad estructural básica de las esmectitas.
Estas láminas se encuentran separadas por cationes
débilmente hidratados (fundamentalmente por Ca, Mg y Na). La presencia de la
superficie interlaminar asi como de una debil carga en la misma, son
características esenciales de este grupo de minerales. Como consecuencia de
ello son capaces de incluir en ella no sólo cationes hidratados, sino también
agua u otros líquidos polares, dando lugar a una mayor separación de las capas
(aumento de su espaciado reticular) y por tanto hinchamiento.
Las esmectitas se dividen en dos subgrupos, en
función del tipo de ocupación de las posiciones octaédricas: dioctaédricas y
trioctaédricas. Se denominan trioctaédricas aquellas en que están ocupadas
todas las posiciones octaédricas y dioctaédricas las que sólo tienen ocupados
2/3 de los huecos.
Las esmectitas más comunes en las bentonitas son
las de la serie montmorillonita-beidellita, con pequeñas cantidades de hierro.
En cuanto a la composición química, las esmectitas presentan una variabilidad
importante debido a la amplia gama de sustituciones isomórficas posibles dentro
de los miembros del grupo, así como de la ocupación del espacio interlaminar.
Las esmectitas pueden presentar gran variedad de
tamaños de cristal y morfologías. Suelen aparecer en cristales de tamaño
variable entre 2 y 0,2 μm y morfologías de hábito rómbico o hexagonal, tabular
o lamelar e incluso fibroso
1.2. Clasificación
Industrial de Bentonitas
Los criterios de clasificación utilizados por la
industria se basan en su comportamiento y propiedades fisicoquímicas; así la
clasificación industrial más aceptada establece tipos de bentonitas en función
de su capacidad de hinchamiento en agua. Según este criterio Patterson y Murray
(1983) distinguen tres tipos principales:
·
Bentonitas altamente hichables o sódicas
·
Bentonitas pocho hichables o cálcicas
·
Bentonitas moderadamente hinchables o
intermedias
La diferencia entre ambas clasificaciones estriba
en el hecho de que este último autor considera las Tierras de Fuller como
materiales bentoníticos. En la literatura inglesa, generalmente, se considera a
las tierras de Fuller como bentonitas. Sin embargo, especialistas
norteamericanos, consideran a las tierras de Fuller materiales estrechamente
ligados a las bentonitas, pero no necesariamente de la misma composición.
1.3. 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 oceánicos. Son constituyentes esenciales 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. Debido a la amplitud
del vulcanismo producido en todo el mundo a partir del Cretácico, existen
yacimientos de bentonitas en todos los continentes, a excepción de la
Antártida.
1.4. Tipología de
yacimientos
1.4.1. Alteración de
cenizas o tobas volcánicas "in situ"
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.
La composición del material volcánico original
puede ser variable, por ello, los distintos yacimientos de bentonitas formados
por este proceso presentan importantes variaciones en su composición química y
mineralógica y, como consecuencia, en sus propiedades. Sin embargo, en un mismo
yacimiento hay una gran uniformidad mineralógica en la vertical, con ausencia
de perfiles edáficos.
En la mayor parte de los casos la deposición de
la ceniza precursora de la bentonita tuvo lugar en medio marino somero, aunque
también se han encontrado bentonitas formadas en lagos salinos, estuarios,
lagoons, o intercaladas entre capas de carbón.
1.4.2. Alteración hidrotermal
Se trata de yacimientos de bentonitas asociados a
zonas de fracturación. Presentan morfologías irregulares con cambios de
composición graduales hacia las rocas encajantes, generalmente de caracter
ígneo, encontrandose asociadas a otros minerales de origen hidrotermal. Estas
bentonitas son destinadas fundamentalmente a la obtención de catalizadores para
la industria del petroleo.
1.4.3. Alteración
"deutérica" de materiales ígneos
Según Grim y Güven (1978) los "procesos
deutéricos son aquellos cambios que tienen lugar en una roca ígnea
inmediatamente después de su emplazamiento y como consecuencia de la reacción
de gases y vapores incluidos en la masa ígnea con otros componentes. Sin
embargo, es difícil separar estos procesos de formación de los fenómenos de
alteración hidrotermal, ya que en muchos casos ambos se encuentran
superpuestos. Estos depósitos son muy escasos y de morfología muy irregular.
1.4.4. Otros tipos de yacimientos
Del segundo tipo son los yacimientos de bentonitas de
origen sedimentario, bien hayan sufrido transporte y deposición, o hayan sido
formados por precipitación en la cuenca de sedimentación
2. EXPLOTACION
La actividad de Extracción de Minerales comprende la
explotación de minas y canteras, es decir la extracción de los minerales que se
encuentran en estado natural, ya sea en minas subterráneas ó tajo abierto. Esta
actividad comprende también la molienda, preparación y beneficio. Este conjunto
de actividades generalmente se realiza en el lugar de la extracción del mineral
o en sus cercanías
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. Sin embargo, en los
yacimientos del sur de Estados Unidos se explotan depósitos con más de 35 m de
recubrimiento. En la mayor parte de los casos, dichos recubrimientos son
blandos y poco cohesionados, lo que hace fácil su desmonte.
Muchos yacimientos son explotados de forma
selectiva, en función de sus propiedades físicas. En ocasiones la bentonita de
un mismo nivel se separa, incluso, hasta en tres calidades diferentes; otras
calidades del producto pueden prepararse a partir de mezclas de diferentes
materias primas.
El presente trabajo tiene como objetivo principal
aportar algunos resultados de investigaciones realizadas en algunas zonas que
pueden considerarse como perspectivas para la explotación de bentonitas
a)
BENTONITA LISTA PARA EXTRAER
b)
ACUMULACIÓN
Secado al aire
Elimina 50% humedad
Reduce costes de secado
c)
CARGA DE BENTONITA EN CAMIONES
Transporte a la planta de tratamiento
se acumula según
tipos y calidade
d)
MOLINO DE BENTONITA
Reducción del tamaño De partícula
e)
PLANTA DE TRATAMIENTO
Secado:
Hornos rotatorios
Calcinación:
Control exhaustivo de la tª.
Un exceso Puede alterar las Propiedades finales
f)
ALMACENAMIENTO DE BENTONITA A GRANEL Y
ENSACADA
3. PROCESAMIENTO
Y COMERCIALIZACION
El
procesado industrial del producto de cantera viene fijado por la naturaleza y
uso a que se destine. Generalmente es sencillo, reduciédose a un machaqueo
previo y 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
temperaturas 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
benonita 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 amacenamiento, en tambores metálicos de
40 Kg de capacidad.
Las
hectoritas y algunas bentonitas de calidad especial se benefician mediante
hidroclasificación. Esta consiste en una suspensión de arcilla en agua que se
bombea a través de un circuito; durante el proceso, los minerales no arcillosos
y otras impurezas se separan y eliminan de la suspensión. Posteriormente, la
pasta obtenida se pasa a través de secadores de tambor y finalmente se muele.
3.1.
EL
PROCESADO
Varía en función de la naturaleza y uso final:
a)
MACHAQUEO PREVIO
Hornos rotatorios
b)
SECADO
Eliminación humedad: 25-30% →7-8%
Temperatura de secado
c)
MOLIENDA
El
tamaño de partícula
Depende
de la aplicación
d)
ENVASADO
Contenedores
de plástico o papel reforzado
Tambores
metálicos → 40 Kg. Capacidad
e)
HIDROCLASIFICACIÓN
Método
usado en hectoritas y bentonitas de calidad especial
Bombeo
de agua a través de un circuito (arcilla en suspensión)
Minerales
no arcillosos
Impurezas
Minerales
arcillosos
Secado
Molienda
TRATAMIENTOS PARA MEJORAR LA CALIDAD DEL
PRODUCTO
ACTIVACIÓN ÁCIDA:
Adición de H2O + H2SO4
(o HCl)
Agitación
Filtrado
Secado
Pulverizado
Incremento
de:
Porosidad
Área
superficial
Capacidad
Intercambio Catiónico
Actividad
catalítica
3.2.
COMERCIALIZACION
Se comercializa en sacos de Polipropileno de
hasta 50 kg, en Big Bag o a granel.
VENTA
DE BENTONITA
S/. 18,00 Precio
Venta de Bentonita para Pozos a Tierra
en sacos de 30 Kg.
4. APLICACIONES
INDUSTRIALES
Desde el punto de vista industrial, la mayor parte de las
aplicaciones no requieren especificaciones estrictas en cuanto a composición
química. Sin embargo, tienen importancia en el comportamiento de las
bentonitas, el quimismo del espacio interlaminar y sus propiedades
fisicoquímicas.
4.1. Propiedades fisicoquímicas
Las importantes aplicaciones industriales de este
grupo de minerales radican en sus propiedades fisico-químicas. Dichas propiedades
derivan, principalmente de:
·
Su extremadamente pequeño tamaño de partícula
(inferior a 2 μm)
·
Su morfología laminar (filosilicatos)
·
Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a
la aparición de carga en las láminas y a la presencia de cationes débilmente
ligados en el espacio interlaminar.
4.1.1 Superficie específica
La superficie específica o área superficial de una
arcilla se define como el área de la superficie externa más el área de la
superficie interna (en el caso de que esta exista) de las partículas
constituyentes, por unidad de masa, expresada en m2/g.
Las bentonitas poseen una elevada superficie
específica (150-800 m2/g), muy importante para ciertos usos industriales en los
que la interacción sólido-fluido depende directamente de esta propiedad.
4.1.2 Capacidad de Intercambio
catiónico
Es una propiedad fundamental de las esmectitas.
Son capaces de cambiar, fácilmente, los iones fijados en la superficie exterior
de sus cristales, en los espacios interlaminares, o en otros espacios
interiores de las estructuras, por otros existentes en las soluciones acuosas
envolventes. La capacidad de intercambio catiónico (CEC) se puede definir como
la suma de todos los cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un
determinado pH. Es equivalente a la medida del total de cargas negativas del
mineral. Estas cargas negativas pueden ser generadas de tres formas diferentes:
* Sustituciones isomórficas dentro de la
estructura.
* Enlaces insaturados en los bordes y superficies
externas.
* Disociación de los grupos hidroxilos
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. En el caso de las bentonitas la capacidad de intercambio catiónico
varía entre 70 y 130 meq/100 g.
4.1.3 Hidratación e hinchamiento
La hidratación y deshidratación de la superficie interlaminar
son también propiedades únicas 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 Na,
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.
4.1.4 Plasticidad
Las esmectitas son eminentemente plásticas. Esta
propiedad se debe a que 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.
La elevada plasticidad de las esmectitas es
consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, extremadamente pequeño
tamaño de partícula (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 (Jimenez 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 muestra. 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.
4.1.5 Viscosidad
Las propiedades de viscosidad de las bentonitas
pueden variar o ser uniformes, dentro de un mismo yacimiento. Estas diferencias
se deben a variaciones en el grado de dispersabilidad, fundamentalmente. Los
mejores valores se dan cuando el recubrimiento sedimentario superior no es muy
potente y una gran parte del Fe se encuentre en estado oxidado. Valores menos
altos aparecen en yacimientos con más de 10 m de recubrimiento y bajo estado de
oxidación del Fe.
4.1.6 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
cohexión, 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.
4.2. Tratamientos
para 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
propiedades para determinadas aplicaciones industriales. Desde el punto de
vista industrial tienen gran importancia los procesos destinados 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
cloridrico, (tras el secado y la molienda del material), seguida de agitación,
filtrado, secado y pulverizado. Con ella se consigue la disolución de impurezas
tales como calcita, el reemplazamiento de iones calcio (divalentes) 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.
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. Esta última aumenta con
el tratamiento hasta un máximo más allá del cual tanto el área superficial como
la capacidad de blanqueo caen progresivamente. Así mismo, aumentan la capacidad
de intercambio iónico y la actividad catalítica. Las variaciones en el tipo de
arcilla (granulometría y mineralogía) y en el tipo y grado de acidulación (tipo
de ácido, temperatura, tiempo de contacto, proporción de arcilla, etc.) darán
lugar a diferentes productos con diversas propiedades.
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
compuestos tetraamonio o alkilamina, a esta arcilla se la denomina arcilla
organofílica. 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 lubricantes, etc.
El uso de la hectorita como base para las
arcillas organofílicas está muy extendido, ya que esta esmectita da un producto
de alto poder gelificante en sistemas altamente polarizados.
En Japón, a partir de 1969, se comercializa el
producto llamado HIKKAGEL, que consiste en bentonita tratada con alcohol, a
presión y temperaturas elevadas y posteriormente tratada con una sal orgánica
de amonio (Takeshi y Kato, 1969).
En 1970 comenzó a funcionar por primera vez en
Houston (Texas) una planta de fabricación de montmorillonita sintética. Se
trata, en realidad, de un interestratificado al azar illita/montmorillonita
(Granquist et al., 1972). El material se vende para catálisis en cracking,
hidrogenación/deshidrogenación, y como componente en catalizadores
hidrotratantes. Posee un área superficial de 110-160 m2/g, y
una capacidad de cambio entre 150 y 160 meg/g.
También se fabrica hectorita sintética en el
Reino Unido, que se comercializa con el nombre de Laponita (Green, 1970). Es,
evidentemente, más pura que el material natural y se destina a los mismos usos
que la bentonita sintética.
4.3. Campos de
aplicación industrial y especificaciones requeridas en cada una
Las
bentonitas propiedades muy amplias y atractivas lo que hace que sus usos sean
muy amplios y diversos.
Sus
aplicaciones industriales más importantes son:
La bentonita se utiliza
en la fabricación de moldes para fundición, a pesar de que la industria ha
empezado a utilizar otras tecnologías y ha ido sustituyendo a las bentonitas
por otros productos.
El proceso conocido como
fundición es aquel en el que un metal fundido es vaciado en un molde que tiene
la forma del artículo que se va a producir, el cual se obtiene una vez enfriado
y solidificado el metal.
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 conservar la forma adquirida después de retirar el molde 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. 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.
Las especificaciones
desarrolladas por las asociaciones de industrias de fundición para las
Bentonitas, abarcan propiedades tales como contenido de humedad, índice de
hinchamiento, valor de pH y límite líquido entre otras.
A pesar de los numerosos
cambios que han tenido las formulaciones de los lodos de perforación, la
bentonita sigue utilizándose en gran medida.
Los lodos de perforación
son los fluidos bombeados que circulan a través del pozo mientras este es
perforado. Su composición se ajusta a medida que cambian las exigencias, de
acuerdo con la profundidad de la perforación y los otros materiales
encontrados. Las funciones que debe cumplir el lodo de perforación son:
-
Control de presiones de
formación y estabilización de las paredes
-
Enfriamiento de la
herramienta de perforación
-
Sellamiento o formación
de un recubrimiento delgado e impermeable contra la pared del pozo que no dejar
filtrar agua en la formación geológica.
-
Permitir la adición de
agentes densificantes
-
Producción de una
presión hidrostática suficiente para estabilizar la pared y conservar en la
formación geológica sus fluidos.
-
Remoción de escombros
del fondo del pozo y transporte de los mismos a la superficie.
-
Soporte de parte del
peso del taladro.
-
Transmisión de potencia
hidráulica a la broca
Una gran variedad de
minerales industriales y productos químicos es utilizada en la formación de
lodos de perforación, pero siempre, el ingrediente más importante es la
Bentonita y su utilización se basa en el incremento de la viscosidad del lodo,
que garantiza una efectiva extracción a la superficie de los escombros.
La bentonita se ha
venido desde hace más de cincuenta años como agente aglutinante en la
producción de pelets del material previamente pulverizado durante las tareas de
separación y concentración.
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.
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.
Las bentonitas se pueden
utilizar como material de sellado en depósitos de residuos tanto tóxicos y
peligrosos, como radiactivos de baja, media y alta actividad. Las bentonitas se
utilizan en mezclas de suelos con el fin de disminuir su permeabilidad. De esta
forma se impide el escape de gases o lixiviados generados en el depósito.
El proceso normal
consiste en mezclar la arena con bentonitas, aunque recientemente ha surgido
una tendencia en el diseño de barreras de impermeabilización basada en
geomembranas y geotextiles. Esto se forma mediante una barrera de arcilla
compactada ente dos capas, una de geotextil y otra de geomembrana.
La geomembrana es
impermeable, mientras que el geotextil es permeable, de modo que permite a la
bentonita hinchar, produciendo la barrera de sellado compactada.
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 este
fin son las sódicas, por tener mayor capacidad de hinchamiento.
En zonas rocosas o
volcánicas en que es difícil obtener valores satisfactorios de resistencia es
común utilizar bentonita como agregado al terreno en el que se instalará la
puesta a tierra, con el fin de mejorar las descargas.
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.
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.
Las bentonitas se
utilizan 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. Sus principales
usos son:
-
Aumenta la capacidad del
cemento de ser trabajado y su plasticidad.
-
Ayuda a la
estabilización y soporte en la construcción de túneles.
-
Como lubricante y
rellenando grietas en tuberías
-
Como soporte de
excavaciones
-
Creación de membranas
impermeables en torno a barreras en el suelo.
-
En las obras puede
ayudar a evitar el desplome de paredes lubricándolas con lechadas de bentonita.
-
Proporciona seguridad en
el caso de rotura de cables enterrados en tomas de tierra.
En excavaciones, los
barros de bentonita son usados para proveer soportes de paredes no mecánico.
Los barros de bentonita también pueden ser usadas como un lubricante para el
hinchamiento del molde, perforación de pilotes y fundaciones similares. También
son usadas en una gran variedad de materiales de construcción incluyendo
ladrillos, cemento portland, productos de yeso, caños para cloacas y azulejos.
La Bentonita tiene
aplicaciones en la preparación de alimentos concentrados para animales, como
adsorbente de toxinas, como aglutinante en los procesos de peletización o
formación de gránulos y como aditivo nutricional.
Su aplicación como
ligante en la fabricación de alimentos pelletizados para animales se emplea
ampliamente en la alimentación de pollos, cerdos, pavos, cabras, corderos, y
ganado vacuno. Actúa como ligante y sirve de soporte de vitaminas, sales
minerales, antibióticos y de otros aditivos
Recientemente se empezó
a incorporar a la alimentación de aves de corral reportándose importantes
beneficios como el incremento de la producción de huevos, su tamaño y el
endurecimiento de su cáscara.
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. 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.
Es un agente natural
adsorbente de toxinas especialmente de aflatoxina. Actúa por aspersión sobre
los granos de cereales, oleaginosas y sus subproductos, impidiendo la
proliferación de hongos causados por la humedad y la temperatura y, eliminando
las toxinas, para lo cual utiliza su alto poder astringente, su gran capacidad
de adherencia y su condición fungicida.
Al ponerse en contacto
con el agua y los jugos digestivos, ejerce una acción destoxificadora en el
tracto intestinal del animal, formando un complejo indisoluble y estable entre
las micotoxinas y la bentonita que al no ser asimilable se elimina con las
heces.
Como aglutinante, no
transmite sabor ni olor a los alimentos y ofrece un excelente comportamiento en
la fabricación de pelets o gránulos actuando como lubricante y aumentando la
dureza.
Como aditivo nutricional
favorece la interacción con proteínas, péptidos y aminoácidos a través de
enlaces débiles, mejorando los rendimientos zootécnicos. además se comporta
cono vehículo para el suministro de vitaminas, minerales, antibióticos y otros
suplementos alimenticios.
4.3.10.Bentonita para catálisis
Son muchas las
aplicaciones de las arcillas como catalizadores en diferentes procesos
químicos. Así, son utilizadas en reacciones de desulfuración de gasolina,
isomerización de terpenos, polimerización de olefinas, cracking de petróleo,
etc.
Las propiedades
catalíticas de las bentonitas son resultado directo de su elevada superficie
específica y localización de centros ácidos (activación ácida). Por esta razón
la búsqueda de la maximización de la superficie específica es una línea
habitual de investigación y aplicación de arcillas.
Desde hace tiempo las
bentonitas se vienen usando como excipiente por la industria farmacéutica
debido a que no son toxicas ni irritantes. Gracias 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.
La clarificación
artificial o provocada, en contraposición a las clarificación espontánea que se
produce naturalmente en los vinos, tiene por fin la obtención en tiempo más o
menos breve, la limpidez del vino.
La clarificación
artificial consiste en el agregado de determinadas substancias en estado coloidal,
las cuales al coagular y flocular, arrastran por acción fisico-química a los
compuestos coloidales del vino. Estas sustancias empleadas para clarificar los
vinos, se llama clarificantes.
La bentonita es el
clarificante de mayor difusión, debido a su bajo costo, ser totalmente inerte,
inalterable, de fácil aplicación y notable acción estabilizadora sobre el vino.
Los mismos criterios resultan aplicables para la clarificación de jugos en
general y de frutas en especial.
4.3.13.Otros usos de la bentonita
Además de los usos
campos de aplicación industrial indicados anteriormente, las bentonitas se
utilizan:
-
Como abrasivos
(estabilizador de arco, formador de escoria, como auxiliar de extrusión, etc.)
-
Como absorbente: se
aplica en la industria de los absorbentes en cama de mascotas y como desecante.
-
Como portadores de
pesticidas y otros biocidas
-
En agricultura para
mejorar las propiedades de suelos arenosos o ácidos, asi mismo se utilizan esmetitas
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 aplicaciones
cerámicas como agente de suspensión y plastificante en vidrios.
-
En electrodos para
soldadura como estabilizadores del arco, protectores de grupos de soldaduras,
agentes de fundición y modificadores de escoria
-
En la industria del
papel (desteñir el papel reciclado, control de pitch, clarificación de aguas
servidas, auxiliar de retención, cobertura, papel de copia sin carbón, etc.)
-
En pinturas son usadas
en pinturas tixotrópicas o impermeables.
-
En porcelanas eléctricas
la bentonita es usada como un plastificante que incrementa la resistencia en
seco y quemado y reduce la absorción
-
Para desarrollar el
color en leucocolorantes, en papeles autocopiativos, se utilizan bentonitas
activadas con ácido.
-
Para 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 pesticidas y otros
biocidas son ampliamente usadas como transportadores en seco y diluyentes.
-
Para plásticos la
bentonita reduce la permeabilidad del gas en películas plásticas.
5. YACIMIENTOS Y
PRODUCCION 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.
La producción de bentonita en el Perú es de
18 471 toneladas al año, lo que nos situó, según el U.S. Geological
Survey, como el cuarto productor latinoamericano en el 2005. La producción
nacional se concentra en las regiones de Piura e Ica y en las empresas Compañía
Minera Agregados Calcáreos S.A. y Shougang Hierro Perú S.A.A.
Producción de bentonita por principales unidades
mineras 2005 (TM):
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.
6. PRODUCCION
MUNDIAL
YACIMIENTOS
EN EL MUNDO – Bentonita Países
importadores de Wyoming Bentonita:
·
Estados
unidos
·
Japón
·
Canadá
·
México
·
Canada
·
Australia
·
Rusia
CONCLUSIONES
1.
Se considera de muy alta pureza sin presencia de elementos pesados y es
usado casi exclusivamente para la industria alimenticia animal.
BIBLIOGRAFIA
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