arcillas refractarias
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ARCILLAS
El termino arcillas tiene dos acepciones
Mineralogica. Las arcillas son filosilicatos aluminicos hidratados.
Las principales especies son el caolín, esméctica, illita halloysita.
Granulometricamente. Las arcillas son los sedimentos más finos (< 2 micras o 1/256 mm).
Compuesto por minerales de arcilla (primera acepción) y cantidades variables de otros
minerales (cuarzo, feldespato, micas, cloritas, limonitas, etc.). Generalmente en la
naturaleza encontramos las arcillas mezcladas, los limos, arenas, humedad y material
orgánico diferente proporción, todo este conjunto de materiales se denomina “material
arcillas”. La arcilla común tiene con frecuencia compuestos de hierro, dando colores
marrón amarillentos a marrones y carbonatos.
El valor de las arcillas para sus aplicaciones industriales depende de sus propiedades
químicas y físicas (plasticidad, cohesión, resistencia a la tensión, capacidad de intercambio
cationico, capacidad de aborcion, etc.)
Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido
a que en su mayoría, productos finales de la meteorización de los silicatos.
COMPOSICION Y PROPIEDADES
Las arcillas se forman por intemperismo o alteración hidrotermal de silicatos ricos en
aluminio. Las arcillas transportadas y depositadas forman estratos tabulares o lentes.
Están constituidas por silicatos hidratados de aluminio; sus impurezas por lo general son el
cuarzo o limonitas. Las arcillas son plásticas cuando son mojadas reteniendo su forma
cuando se secan. Los análisis de propiedades técnicas dependen del uso que se quiera dar
a las arcillas.
Los minerales de las arcillas se dividen en esmectitas o montmorillonitas, caolinitas e
illitas. Bentonita es el nombre comercial de la arcilla formada por silicatos de la familia de
montmorillonitas (esmectitas). Las bentonitas puras son de color crema o blanco, se les
divide en sódicas, cálcica y magnesiana. El caolín es una arcilla formada por caolinitas,
mayormente se produce por descomposición de feldespatos. La eliminación completa de
los álcalis y metales alcalinos terrosos requieren de una intensa lixiviación, producida por
gases volcánicos, soluciones hidrotermales o aguas superficiales.
Arcillas Comunes
Las arcillas comunes se utilizan en cerámica roja, es decir para fabricación de ladrillos,
tejas, greda, baldosines y cerámica tosca.
Bentonita
El gran poder de absorción de la bentonita cálcica se aprovecha para limpieza de líquidos y
catalizadores en la industria del petróleo. También como agente de peletización y
dispersión. Tratada con ácido, se usa como decolorante y filtrante de aceites. La bentonita
magnesiana o tierra de Fuller decoloran los aceites sin este tratamiento.
La bentonita sódica en suspensión aumenta la viscosidad de los líquidos y es muy
importante para la preparación de lodos de perforación. Al disecarse la bentonita,
cementa los granos sueltos, característica muy útil en la preparación de moldes de
fundición metalúrgica. También se usa en el proceso de intercambio iónico, como
clarificante en jugos de frutas y otros; tales bentonitas llevan el nombre de atapulgita y se
caracteriza por la presencia de montmorillonita entre 80 y 90 %.
Arcillas Plásticas
De uso típico en cerámica blanca: sanitarios, azulejos, utensilios de loza, otros. Su uso en
cerámica debe tener en cuenta que la tridimita y cristobalita son inestables, al ser
calentadas sufren un cambio mineralógico acompañado por la reducción de volumen, lo
cual deforma a los objetos cerámicos durante la "quema".
El caolín blanco, por sus propiedades específicas sirve para elaborar porcelana, y como
carga industrial en papel, pinturas, barnices y caucho.
Arcillas Refractarias
El caolín de alto contenido de caolinita y la bauxita, ambos de composición alta en alúmina
y escasa de álcalis, presentan alta temperatura de fusión que permite su uso en la
fabricación de ladrillos y otros elementos refractarios.
REONOCIMIENTO GEOLOGICO
Las arcillas comunes de la costa tienen por lo general origen fluvial, mientras que en los
Andes se forman por la alteración de rocas ricas en aluminio como pizarras, lutitas y
volcánicos ácidos.
Los depósitos de bentonita están distribuidos a lo largo de la costa y de la franja
interandina. Los depósitos más importantes se encuentran por encima de la cordillera de
la costa y llanuras adyacentes de los departamentos de Tumbes, Piura e Ica. En Tumbes y
Piura la bentonita consiste de montmorillonita (45 a 47 %) y cristobalita (10 a 30 %), con
cantidades menores de otros minerales. La bentonita sódica abunda en los
departamentos de Tumbes y Piura y la cálcica en el departamento de Ica. Se ha sugerido la
existencia de una franja de depósitos de bentonita desde el valle de Asia en el
departamento de Lima, hasta el río Majes en el departamento de Arequipa.
Para la industria interesa las arcillas refractarias: caolines y bauxitas, de alto contenido de
alúmina; presentan gran resistencia a altas temperaturas, sobre 1500 ºC, sin mayor
alteración físico–química. Así mismo las bentonitas que comprende a la montmorillonita
sódica con capacidad de expansión y la montmorillonita cálcica sin capacidad de
expansión; y las arcillas plásticas: caolines e illitas. Las arcillas comunes están compuestas
por una mezcla de hidrosilicatos de aluminio (halloysita, illita, caolinita) e impurezas.
CARACTERISTICAS Y USOS
En la franja interandina de los departamentos de Cajamarca, Ancash, Junín, Ayacucho y
Puno también existen depósitos de Bentonita.
Los depósitos reconocidos de caolín se encuentran en las franjas de la Cordillera
Occidental e Interandina. Los depósitos de origen magmático se encuentran próximos a
yacimientos metálicos; Así por ejemplo, la lixiviación de volcánicos ácidos por gases
residuales magmáticos se presenta en el yacimiento Providencia ubicado cerca al pórfido
de cobre Michiquillay y en el diseminado de oro Yanacocha, en el departamento de
Cajamarca. El caolín blanco del yacimiento Providencia contiene 63 % de caolinita
aumentando su proporción a 75 % en la fracción < 2 micrones. El problema es la presencia
en algunos sectores de impurezas como cristobalita u óxidos de hierro. Los caolines
hidrotermales asociados con alunita se explotan como material para tallar esculturas.
Los caolines y arcillas refractarias de origen residual o sedimentario se presentan en la
franja Interandina. La lixiviación más completa se presenta en los suelos formados en
clima húmedo y cálido, sobre los cuales creció una vegetación intensa. Por lo general, las
arcillas caoliníticas más puras se presentan debajo de los mantos de carbón. Depósitos
cretáceos de arcillas refractarias en el pico de los mantos de carbón se explotan en el
departamento de Junín.
Cerca de Huamachuco en el departamento de La Libertad existen numerosos mantos de
caolines re depositados en la formación Cretáceo Chimú. Los caolines consisten de una
mezcla de caolinitas y cuarzo con muy pocas impurezas (anatasa / óxido de titanio) que sin
embargo, logran colorear algunos mantos en toda su longitud. El contenido de alúmina es
superior a 25 % alcanzado a 36 %. Las fracciones de la muestra con granulometría < 2
micrones pueden contener más de 37 % de alúmina. El caolín se presenta en varios
mantos paralelos con grosores que pueden alcanzar 35 m y extensiones de varios
kilómetros.
YACIMIENTOS NO METALICOS DE IMTERPERISMO QUIMICO
BAUXITA
La bauxita es mena para producir aluminio, es un oxido de aluminio hidratado, En el Perú
no hay yacimientos de bauxita explotable.
GENESIS
La bauxita se forma por la alteración química de la ortosa por efecto del agua u la
humedad. Esta intemperización se realiza en rocas ricas en ortosa sin cuarzo es decir la
intemperización se efectúa sobre la sienita, en su clima tropical, de mucha lluvia y exceso
de humedad. En el Perú no hay grandes stocks o grandes batolitos de sienita, solo
pequeñas áreas sieniticas; por esa razón no tenemos yacimientos de bauxita. L a bauxita
se ubica en la selva de Venezuela y en América Central
ARCILLAS
Los feldespatos ortosa y plagioclasas, de las rocas ígneas, por acción del agua y del
oxigeno siguen meteorización química dando lugar a las arcillas, que son silicatos
hidratados de aluminio como caolín, illita, empectita, montmorillonita, dickita, hallowsita
dando lugar a yacimientos de arcilla in situ para uso de orfebrería.
Muchas veces esta arcilla es transportada por el agua, si es mezclada con limonita da lugar
a los suelos arcillosos de color rojizo conocidos como lateritas, que se observan
mayormente en la selva.
La arcilla mezclada con cierta proporción de arena, sometida a cocción da lugar al ladrillo.
La arcilla cuando es transportada por el agua, se emplaza en el fondo de los lagos, lagunas
continentales y en el fondo marino.
Bentonita y arcillas montmorilloniticas
Un tipo de montorillonita es la bentonita (nombre comercial). La bentonita sódica absorbe
mucha agua y se hincha más que la bentonita cálcica.
La bentonita se explota en los departamentos de Piura, Tumbes, Ica; en cantidades
menores en Junín (Huancayo – Jauja).
Caolín y arcillas Refractarias
La alteración de los feldespatos de las rocas ígneas conduce a la formación de caolín y
arcillas refractarias, pueden provenir de la alteración hipogénica de las rocas
ígneas como en el yacimiento de oro diseminado en Yanacocha (alteración de
volcánicos), en el yacimiento Providencia (alteración hipogénica de volcánicos),
ubicada cerca al pórfido de Michiquillay.
Se observan caolín y arcillas refractarias, en algunas ocasiones en el piso de los mantos de
carbón del Cretáceo inferior en el departamento de Junín. Arcillas refractarias existen en
la formación Carhuaz, del cretáceo Inferior, al este de Cajamarca. Caolines erosionados,
transportados y depositados en la formación Huamachuco cerca de Huamachuco, en el
departamento de la Libertad.
Caolines y Arcillas Refractarias
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).
* CAOLIN Arcillas* Bentonitas
*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.
*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. * 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.
Yacimientos asociados a procesos sedimentarios
Las rocas sedimentarias se forman por la acumulación y consolidación de materia mineral
procedente de rocas existentes en otras zonas debido a procesos de erosión. Estos
minerales son transportados hasta la cuenca, donde tiene lugar la sedimentación.
El proceso puede producirse en ambientes marinos y continentales.
De acuerdo a como se forman los sedimentos, las rocas sedimentarias se clasifican como
de origen:
• Mecánico, formada por depósitos de fragmentos de rocas preexistentes, bien sean
eruptivas, metamórficas o incluso de otras rocas sedimentarias.
• Químico, formada por precipitación y cristalización de sustancias disueltas en el agua.
• Orgánico, formada por acumulación de restos orgánicos, sean animales o vegetales.
Las rocas sedimentarias detríticas más comunes son las areniscas y las lutitas, mientras
que las de origen químico son las rocas carbonatadas como las calizas y dolomías. En el
Perú, principalmente durante el Jurásico y Cretáceo, se originaron en las areniscas
importantes yacimientos de sílice y en algunos horizontes lutáceos surgieron yacimientos
de arcillas; principalmente en las rocas de los grupos Yura, Goyllarisquizga y Oriente, y de
las formaciones Guaneros y Cushabatay, entre otras. Asimismo existen importantes
yacimientos de rocas carbonatadas distribuidas a lo largo del territorio nacional,
principalmente en las rocas de los grupos Pucará, Copacabana, Casma y Machay; así como
en las formaciones San Francisco, Ferrobamba, Pamplona, Atocongo, Chilca, Cajamarca,
Santa, Ayabaca, Chonta, entre otras.
Los yacimientos evaporíticos se incluyen como un subgrupo de yacimientos asociados a
procesos sedimentarios y se originan por precipitación química directa de los iones
contenidos en las aguas que rellenan las cuencas sedimentarias dando origen a diversos
tipos de yacimientos, entre los cuales los más característicos son los de evaporitas. Los
depósitos de yeso evaporítico ocurren en diferentes formaciones geológicas y
prácticamente se encuentra yeso en casi todo el país, por lo general asociado a sales y
calizas. El yeso en el Perú se forma por precipitación de agua marina o de las aguas
salobres en desiertos y excepcionalmente se precipita de soluciones hidrotermales.
Los depósitos de sal ocurren en concentraciones de masas salinas en domos díapíricos, en
los grupos Mitu y Pucará, y en la Formación Sarayaquillo; también en depósitos salinos
estratificados en la faja Interandina, siendo sus ocurrencias en forma de capas, estratos y
mantos, que ocurren asociados a la Formación Huancané y las unidades de Muñani y
Cotacuho en los departamentos de Puno y Cusco; en depresiones por debajo del nivel del
mar, a lo largo de la costa del Perú están asociados a las formaciones Chambirá,
Sarayaquillo y Ayavacas; y también ocurren en el cuaternario aluvial en el departamento
de Lima, como es el caso de las salinas de Huacho.
Los depósitos de fosfatos ocurren en el norte del Perú entre diatomitas de la Formación
Zapallal, en la zona centro. En la franja interandina existen importantes depósitos en
areniscas de la Formación Aramachay; en el sur el fosfato ocurre superficialmente como
conformaciones nodulares en la Formación Pisco. También existen ocurrencias en sus
variedades compactas, en nódulos y masas concrecionadas, o sea como fosforita, que se
encuentra en las islas guaneras.
Por último, los depósitos de diatomitas de la costa son marinas miocénicas y son
abundantes en los departamentos de Ica y Piura, donde forman paquetes sedimentarios
con extensión regional (formaciones Pisco, Zapallal, Chilcatay, etc.), vinculados con
depósitos de fosfatos. Los yacimientos de diatomitas de la sierra son lagunares y en parte
muy puros; se encuentran en los departamentos de Arequipa, Ayacucho, Junín y Ancash,
formándose durante el Terciario superior.
Subsector construcción
Este sector tiene marcada incidencia en el desarrollo regional y nacional por el efecto
multiplicador directo o indirecto que ejerce en los demás sectores económicos del país. La
industria de la construcción tiene un mercado amplio para los minerales y productos no
metálicos como: cemento, cal, yeso, ladrillo, azulejos, pisos, tejas, sanitarios, mármoles,
granitos, mosaicos, losetas, bloques armados, vidrio, cerámicas, y todas las rocas y sus
derivados elaborados en los otros subsectores.
Subsector de materiales e insumos básicos
Comprende el vidrio y la cerámica y gran parte de los minerales industriales que se
emplean para elaborar diversos insumos y productos dirigidos a la industria de la
construcción y a otras de los demás subsectores.
Subsector químico
Está relacionado con una gama de minerales industriales que, a través de un adecuado
tratamiento, son utilizados en las diversas industrias. En el caso de este subsector es de
vital importancia efectuar investigaciones intensivas con el fin de obtener productos
novedosos que alcancen un gran consumo. En este subsector se elaboran diversos
productos que intervienen directa e indirectamente en los otros subsectores, por ejemplo:
los ácidos sulfúrico, y bórico, el cloruro de sodio. etc. Además, este subsector agrupa las
siguientes industrias: caucho, refractarios, papel, plásticos, vidrio, abonos, fertilizantes,
abrasivos, colorantes, plaguicidas, pesticidas, pinturas, lacas, disolventes, química,
química-farmacéutica, curtiduría, textilería, conservantes, preservantes, neutralizantes y
otras.
Subsector agroindustria
Agrupa a las industrias relacionadas con la fabricación y el envase de alimentos para
consumo humano y animal (envasado de frutas, y legumbres, fabricación de aceites,
grasas vegetales y animales, bebidas gaseosas, malteadas y licores, agua potable,
refinación, elaboración de alimentos balanceados para animales, etc.), y que requieren de
sustancias no metálicas como: boratos sal, cal, carbonatos de calcio, espomita, diatomita,
bentonita, caolines, etc.
Subsector minero-metalúrgico-energético
Agrupa a las industrias básicas del hierro y el acero, metales no ferrosos, concentración,
peletización, fundición, lixiviación, refinación de metales, perforación de pozos de
petróleo y gas, etc.
Estos demandan minerales como: caliza, bentonita, dolomita, calcita, fluorita, diatomita,
sílice, arcillas refractarias, etc. para sus procesos.
Subsector medioambiente
Agrupa a las industrias especializadas en la descontaminación de rellenos sanitarios,
tratamiento de las aguas servidas, separación de líquidos turbios y tratamiento de gases.
Estas demandan caliza, bentonita, arcillas, boratos, azufre, etc.
Otra importante aplicación y uso de la sal es el control del hielo y nieve en carreteras,
plantas nucleares, etc.
ANEXOS
INDICE
1. INTRODUCCION 22. ROCAS Y MINERALES INDUSTRIALES 3
2.1. Definición de rocas y minerales industriales 32.2. Importancia de los usos y las aplicaciones en cada uno de los
subsectores económicos 42.2.1. Subsector construcción 42.2.2. Subsector de materiales e insumos básicos 42.2.3. Subsector químico 42.2.4. Subsector agroindustria 52.2.5. Subsector minero-metalúrgico-energético 52.2.6. Subsector medioambiente 5
2.3. Arcillas refractarias 62.3.1. Definición 6
3. YACIMIENTOS, CONDICIONES, AMBIENTES 73.1. Yacimientos asociados a procesos sedimentarios 73.2. Condiciones y ambientes de formación 93.3. Unidades geológicas favorables en el país 9
4. OCURRENCIAS PRINCIPALES ZONAS DEL PERU 104.1. Canteras del Perú 10
5. CARACTERIZACION MINERALOGICA Y TECNOLOGICA 125.1. Composición mineralógica y química 12
5.1.1. Especificaciones sobre la materia prima (valores guía) 135.1.2. Características petrográficas 145.1.3. Propiedades 145.1.4. Tipos 14
5.2. Usos 156. PRODUCTO, CONSUMO Y COMERCIALIZACION 17
6.1. Mercado nacional 176.2. Producción 176.3. Consumo aparente 186.4. Comercio exterior 196.5. Importaciones 206.6. Exportaciones 216.7. Balanza comercial 226.8. Precios 23
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 248. BIBLIOGRAFIA 249. ANEXOS 25
