Minerales arcillosos mas frecuentes en las rocas sedimentarias. Herramienta en excel. Afluentes silicio, potasio, aluminio, sodio, etc. Apartir de esos datos en ppm yo poder decir que se disolvio tanta caolinita tantas esmectita, tanta clorita, ilita, etc. Aluminosilicatos materiales arcillosos.Arepa se disuelve y encuentro los distintos componentes.Maximo 80 hojas marco teorico de 10 hojas.

http://www.pdv.com/lexico/museo/minerales/arcillas.htmARCILLASDescripcin:La Arcilla es el trmino que designa un mineral o una roca compuesta esencialmente por estos minerales. Los minerales arcillosos, son filisilicatos hidratados que se presentan en cristales muy pequeos (algunos en lminas hexagonales o a veces en fibras). Los minerales de arcilla poseen dos componentes estructurales bsicos: uno es el tetraedro de Silicio - Oxgeno y el otro es el octaedro, en el cual un tomo de aluminio, magnesio y/o hierro es rodeado por seis aniones (2 4 oxgenos y 4 2 hidrxidos).

Su estructura es identificable por anlisis de rayos X (difractometra) y se caracteriza por la superposicin de hojas compuestas de capas tetradricas (capa ct de [Si4O10(OH)2]6-) y capas octadricas [capa co a base de octaedros de Brucita Mg(OH)2 o de Gibbsita Al(OH)3]. Las capas son del tipo ct-co o ct-co-ct, y entre ellas se colocan diversos cationes: Potasio K, Sodio Na y Calcio Ca.Es la fraccin roca, compuesta por partculas inferiores a 0.0039 mm. Est formada esencialmente por silicatos alumnicos hidratados de estructura reticular aplanada. Los filosilicatos que componen las arcillas pertenecen fundamentalmente a cuatro grupos: el del Caoln, el de la Montmorillonita, el de la Mica arcillosa (fundamentalmente illita), y el de la Clorita.Desde el punto de vista edafolgico, las arcillas tienden a formar soluciones coloidales, tienen plasticidad al combinarse con cierta cantidad de agua, capacidad de retener ms o menos agua e intercambiar iones o molculas, formacin de agregados, etc.El estado coloidal se refiere a un sistema de dos fases en el cual un material finamente dividido es dispersado rpidamente.Es posible que se presenten varias reacciones dependiendo de la intensidad de la meteorizacin y la presencia de otros cationes como el Mg++. En la alteracin de la ortosa, parte del cido silcico y el aluminio puede recombinarse y, en presencia de agua, formar arcilla:2Kal Si3O8 + 11 H2O --- Al2Si2O5 (OH)4 +4H4Si O4 + 2KOH

ORTOCLASAARCILLA (CAOLINITA)CIDO SILCICO

La arcilla es el material slido resultante de la reaccin expuesta, mientras que el cido silcico y el hidrxido de potasio estn en solucin y puede ser lavado, o parte del potasio puede ser absorbido por la arcilla y posteriormente ser liberado.Las arcillas constituyen familia cuyas variedades van a depender de sus caracterstica qumicas, y estas al modificarse determinan sus propiedades fsicas, causadas a lo largo de sus faces de alteracin, de transporte, de sedimentacin y de diagnesis ocurriendo fenmenos de degradacin (prdida de iones, desorganizacin de hojas) y/o agradacin (fijacin de iones, reorganizacin de las hojas). Dicha familia se puede presentar de la siguiente manera: 1. Caolinita 2. Illita3. Esmectita (Montmorillonita, Beidellita, Bentonita)4. Vermiculita5. Clorita6. Attapulgita 7. Sepiolita Origen:Los minerales arcillosos pueden proceder de la alteracin de la roca magmtica o metamrfica, y despus del transporte, dar arcillas detrticas (es el caso ms frecuente). Pueden formarse en una cuenca de sedimentacin en cuyo caso son minerales arcillosos autignicos o neoformados. En otros casos pueden proceder de una reorganizacin mineralgica durante la diagnesis (minerales arcillosos diagenticos). Las arcillas detrticas son corrientemente denominmadas arcillas primarias o heredadas, y las otras arcillas secundarias.Localizacin: Las arcillas en nuestro pas se encuentran en el Estado Lara (principalmente arcillas blancas), y arcillas caolinticas en el Estado Mrida en la zona de Santa Mara del Caparo.Las mayores reservas conocidas de arcillas blancas y de alfarera se encuentra en la regin septentrional del pas. Los depsitos de arcillas blancas ubicados en el Estado Lara, zonas de El Papagallo, El Tanque, Curiga, El Retn, Copeyal, Quibor, Gurico, Laguna Barbacoas y Anzotegui, tiene reservas superiores a los 8 millones de toneladas, estos depsitos son tpicamente sedimentarios y se prestan para una extensa minera a cielo abierto, de ellos se explotan los de Quibor, Curigua, Gurico y Barbacoas, para suministrar de materia prima a la industria de la porcelana, cemento y cermica.Las arcillas de alfarera se encuentran especialmente en los estados Lara, Yaracuy, Aragua y Miranda, y los de la Cuenca de Santa Luca y de Guarenas-Guatire por sus grandes reservas, buena calidad de la mena y cercana de los centros de consumo, revisten gran importancia para el desarrollo de las industrias de la construccin en esta regin del pas.

Rocas sedimentarias psamiticas: GRAUVACA Mica Clorita: FILOSILICATO DE Mg y Fe Rocas sedimentarias peliticas o rocas arcillosas: LUTITA Grupo de la Caolinita Grupo de la Montmorillonita Ilita Rocas sedimentarias peliticas o rocas arcillosas: ARCILLA ESQUISTOSA Minerales arcillosos formados como laminas o agujas. Rocas sedimentarias organogenas: los lignitos Minerals arcillosos.

Las lutitas estan conformadas por arcillas o arcillitas que las component minerals arcillosos que son el product de alteracion de otros minerals como feldespatos o product de procesos diagenicos. Y tambien estan formadas por limilitas compuestas por minerales arcillosos (clastico y/o diagenico) que forman parte del cemento.

http://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap05d.htm1. Rocas clsticas: 1.1 Psefitas o rocas sedimentarias psefticas Las rocas sedimentarias, que llevan ms de 50% de componentes arrastrados de un dimetro mayor que 2mm se llama psefitas o rocas sedimentarias psefticas. A estos pertenecen: a) los bloques y las gravas segn Wentworth como sedimentos sueltos b) las brechas c) los conglomerados1.1.1 Los conglomerados se constituyen de una cantidad mayor de 50% de componentes de un dimetro mayor de 2mm. Los componentes o fragmentos son redondeados. Los tipos de los fragmentos pueden variar mucho segn cual fuese la composicin de la zona de erosin suministradora, por ejemplo conglomerados ricos en guijarros de cuarzo, conglomerados de componentes magmticos y/o metamrficos, conglomerados de componentes de serpentinita o conglomerados de componentes de caliza. La masa bsica amalgamadora igualmente puede variar, puede constituirse de componentes clsticos, pelticos y arenosos (matriz) y de material de enlace carbontico o silcico (cemento) que es sustituido posteriormente por la roca al solidificares. Los componentes de los conglomerados son transportados por ros y/o por el mar. Segn la variacin de los tipos de componentes se distingue: 1) conglomerados monomictos de un solo tipo de componentes por ej. de caliza, de serpentinita 2) conglomerados oligomictos de unos pocos tipos de componentes 3) conglomerados polimictos de varios tipos de componentes. Conglomerado: Clastos subredondeados, bloques y matriz, mala clasificacin, todo tipo de clastos.

Museo virtual: Conglomerado

1.1.2 Las brechas se distinguen de los conglomerados en la forma de los componentes de un dimetro mayor de 2mm. En las brechas los componentes son angulares a subangulares. Sus dems aspectos son iguales a los de los conglomerados. Teniendo en cuenta el aspecto gentico se puede distinguir los tipos de brechas siguientes: 1) brechas sedimentarias 2) brechas piroclsticas, que pertenecen a las rocas piroclsticas y que se constituyen en gran parte de componentes piroclsticos.3) brechas volcnicas: por actividad volcnica (vase piroclstica)4) brechas hidrotermales, que se forman por la accin de aguas calientes y cambios de la presin.5) brechas tectnicas, que se forman en zonas de fallas.Brecha sedimentaria: Clastos angulares, bloques, mala clasificacin, todo tipo de clastos.

Museo virtualBrecha sedimentaria

Apuntes Geologa GeneralContenidondice de trminos Capitulo 5contenidoIntroduccinmeteorizacinsueloserosinaluvin - fluvialfluvialelico / hielosalares / cuevasgeomorfologaambiente marinoCorriente turbidez y atolncalizas marinasSal: ocanosRocas: propiedades - introEstratificacinIntro: Rx. clsticaspropiedades de los clastostipos de clastostexturas comunesrocas clsticasrocas qumicasrocas organogeniasContenidoI. Introduccin1. Universo - La Tierra2. Mineraloga3. Ciclo geolgico4. magmtico 5. sedimentario6. metamrfico7. Deriva Continental8. Geologa Histrica9. Geologa Regional10. Estratigrafa -perfil y mapa11. Geologa Estructural12. La Atmsfera13. Geologa econmica

Museo VirtualBrecha sedimentariaConglomerado

1.2 Psamitas o rocas sedimentarias psamticas Las psamitas se constituyen esencialmente de componentes de dimetro desde 0,02 a 2mm. Las rocas psamticas se clasifica segn su contenido en cuarzo, feldespato y fragmentos de rocas/matriz arcillosa. Adems se puede distinguir las psamitas bien clasificadas, que se constituyen en su mayora de granos con dimetros cerca del dimetro de grano medio de la roca (por ej. las arenas de dunas o de playas), y las psamitas mal clasificadas con un contenido alto en granos, cuyos dimetros varan altamente con respecto al dimetro de grano medio de la roca (por ejemplo una grauvaca). La forma de los granos tambin contiene informaciones acerca del origen de la roca. Los granos de arena sufren abrasin, si se tocan entre s mediante el transporte en los corrientes, se pierden sus canteras destacadas y su aspecto angular, y se vuelven redondos. Simultneamente tienden a formas ms esfricas. Los granos de estas caractersticas fueron transportados largas distancias. Los granos angulares de varias formas indican distancias de transporte cortas. 1.2.1 Grauvaca La grauvaca de color gris hasta verde es una roca fuertemente compactada. La grauvaca contiene principalmente granos de dimetros entre 0,02 y 2mm. Se constituye de cantidades considerables de feldespato, fragmentos de cuarzo y fragmentos de roca de diferentes tipos como por ej. de vulcanitas bsicas, de pizarra arcillosa o silcica o de filita. La matriz se forma por minerales arcillosos, de mica y de clorita. Los granos son mal redondeados. La grauvaca es una roca sedimentaria mal clasificada, es decir el tamao de los granos de los distintos fragmentos puede ser muy variable, y la roca contiene una variedad grande de componentes minerales y rocosos. La mala clasificacin de los tamaos de granos, su bajo grado de redondez y la variedad grande de sus componentes indican, que el camino de transporte de sus componentes clsticos es corto. El alto contenido en clorita, un filosilicato de Mg y Fe indica, que el campo de suministro y de erosin se compone principalmente de rocas intermedias a bsicas, como por ej. de andesitas y basaltos. A partir de estas caractersticas muchas grauvacas se considera como sedimentacin de corrientes de turbidez. Estas son mezclas de agua, limo, arena y arcilla, que se van deslizando desde los bordes continentales hacia las aguas profundas. Los corrientes de turbidez muy probablemente son iniciados por la actividad tectnica en el margen continental. Triangulo de clasificacin

1.2.2 Arcosa En principio la arcosa es una roca arenisca rica en feldespatos normalmente frescas, es una roca dbilmente compactada, de color rojizo, rosceo o gris. Su composicin mineralgica es parecida a la de un granito Los granos son mal redondeados y de dimetro de 0,02 y 2mm. La roca se constituye de cuarzo, mas de 25% de los fragmentos de feldespato potsico de cantos vivos, de mica y de plagioclasa y en poca cantidad de matriz de grano fino y de cemento de cuarzo o de calcita. Los granos mal redondeados, la relativamente mala clasificacin de los tamaos de granos y el contenido en fragmentos de rocas indican un camino de transporte corto de los componentes que constituyen la arcosa. Los feldespatos frescos son productos de la meteorizacin mecnica de la roca de partida, puesto que los feldespatos resisten poco a la meteorizacin qumica. La mayora de las arcosas se forman a partir de rocas de "composicin grantica"significa rocas magmatitas con composicin grantica o gneises). En general los componentes de la arcosa fueron transportados brevemente por ros. El color rojizo se debe a pieles delgadas de hematita alrededor de los granos y puede indicar una sedimentacin continental. Triangulo de clasificacin 1.2.3 Arenisca En las areniscas los tamaos granulares de sus componentes varan entre 0,02 y 2mm. La arenisca se constituye en mas de 75% de granos de cuarzo. Otros componentes son los feldespatos y la mica clara. El cemento puede constituirse de minerales arcillosos y de granos de cuarzo de dimetro de grano entre 0,002 - 0,063mm (limo) o de cuarzo de formacin nueva o de calcita. El cemento se sita en los intersticios entre los granos de cuarzo unindolos. A menudo las areniscas contienen minerales pesados de una densidad "d" > 2,85 g/cm3 como por ejemplo circn, rutilo, turmalina, epidota, estaurolita, sillimanita, cianita, andalucita, apatito, granate, anfbol, piroxeno y olivino. El estudio del espectro de los minerales pesados puede resultar en la reconstruccin del rea fuente de los componentes de la arenisca. Cuanto ms larga es la distancia de transporte de los granos, cuanto ms madura es la arenisca. El predominio de cuarzo en las areniscas puede reflejar la composicin de la roca de partida erosionada y la resistencia alta del cuarzo con respecto a la erosin (+ estable - cuarzo - chert - , mica clara - feldespato potsico - biotita - plagioclasa rica en Ab - hornblenda - augita - plagioclasa rica en An - olivino - inestable+). Arenisca: Clastos redondos, muy buena clasificacin, tamao arena gruesa o psamitica, predominancia de cuarzo como clasto.

Arenisca: Clastos redondos, buena clasificacin, tamao de clastos Arena media, casi solo cuarzo como clastos

Fotos en el Museo Virtual: Estratificacin en calizas / Estratificacin cruzada / Areniscas ArenaApuntes Geologa General:Triangulo de clasificacin de las areniscas

Museo virtual:Arenisca

1.3 Rocas de limo o de silt 1.3.1 Piedra de silt / roca de silt Roca de silt se constituye de partculas clsticas con tamao de granos entre 0,002 y 0,063mm. A estas partculas se llama silt o limo. Las piedras de silt ocupan una posicin intermedia entre las rocas areniscas de grano ms grueso y las rocas arcillosas de grano ms fino. En general la piedra de silt se incorpora al grupo de las rocas arcillosas. Componentes principales de la roca de silt son por ejemplo minerales arcillosos y cuarzo. Otros componentes adicionales, que pueden ser de significado local son micas, zeolitas, calcita, dolomita y yeso. Las rocas de silt son de color amarillo plido, caf, anaranjado, amarillento, gris o verdoso. Son estratificadas. Su formacin es similar a la de las areniscas. Adems, los granos de este tamao (0,002 a 0,063mm) pueden ser transportados por el viento. Granos de tamao mayor son demasiado pesados para el transporte por el viento y los granos de tamao menor, las pelitas generalmente no son transportados por el viento a causa de sus propiedades desfavorables para poder volar como su forma de laminitas y de plaquitas de su propiedad electrosttica, y de su alta cohesin en una roca. 1.3.2 Loess Loess es un sedimento clstico no compactado (compactado = loessita) que se compone principalmente de granos de limo 0,002mm a 0,063mm) y preponderamente de granos de dimetros entre 0,02 y 0,05mm. Componente principal es cuarzo acompaado por feldespato, calcita y mica. El teido tpico caf hasta amarillo se debe a los hidratos de xido de hierro (limonita por ej.). El loess es un producto del soplo del viento en las reas con depsitos glaciricos, que se forman despus del retiro del glaciar. Apuntes Geologa Generalvase: Ambiente elico

1.4 Pelitas o rocas sedimentarias pelticas o rocas arcillosas Las rocas sedimentarias pelticas se constituyen principalmente de granos de tamao menor de 0,002mm. Las rocas arcillosas ocupan el 45-55% de todas las rocas sedimentarias. Pueden formarse prcticamente en cualquier zona de sedimentacin, en ros, lagos, deltas grandes y ocanos (en los pendientes continentales y las fosas ocenicas). 1.4.1 Lutita (en alemn: Tonstein) Lutita se constituye de granos de tamaos menores de 0,002mm (barro). Principalmente se compone de minerales arcillosos (grupo de la caolinita, grupo de la montmorillonita, illita), que se forman en el campo sedimentario (de neoformacin) y de restos de cuarzo, feldespato y mica. Componentes adicionales son hematita, limonita, calcita, dolomita, yeso y los sulfuros. Son de colores muy variables : gris, verde, rojo, caf, negra. Las variedades negras son particularmente ricas en sustancias orgnicas. La lutita es una roca masiva, terrosa, normalmente bien compactada, a menudo porta fsiles, por ejemplo foraminferos, ostracodos, graptolites y trilobites. Muchas lutitas muestran bioturbacin es decir una estructura sedimentaria irregular producida por la accin de organismos excavadores al fondo del mar. 1.4.2 Arcilla esquistosa (alemn: Schieferton)La arcilla esquistosa es una roca arcillosa con textura de planchas finas, que se remite a la regulacin de los minerales arcillosos formados como lminas o agujas. La regulacin de los minerales arcillosos casi siempre es paralela a la estratificacin sedimentaria. Muy probablemente esta regulacin de los minerales arcillosos durante su formacin es un producto de una sucesin de sobrecargas, cuando la roca est enterrada bajo una carga de sedimentos que aumenta continuamente. El esquisto arcilloso muestra esquistosidad producida por el metamorfismo y a menudo esta esquistosidad metamrfica de formacin nueva corta la estratificacin sedimentaria en cualquier ngulo. 1.4.3 Arcilla varvada Se forma debida a una sedimentacin arcillosa estratificada rtmicamente, procedente de los grandes lagos durante las eras glaciares. Se caracteriza por un fino bandeamento de color gris-claro, blanco y una secuencia negra. vase estratigrafa >> 1.5 Marga (alemn Mergel)La marga se compone de arcillas y carbonatos. Segn las relaciones cuantitativas se distingue marga arcillosa, marga y marga calcrea. Normalmente el carbonato es presentado por calcita, a veces por dolomita. Componentes adicionales pueden ser cuarzo, mica y compuestos carbonosos. La marga frecuentemente lleva ndulos de yeso, calcita y pirita, es de color gris claro hasta oscuro, caf o verdoso, frecuentemente contiene microfsiles y restos de hojas. El tamao de los granos es igual a el de la arcilla (< 0,02mm). Estratificacin es difcil de reconocer, pero la marga muestra una exfoliacin buena. Se forma en agua dulce y en el mar. Las morrenas de fondo se constituyen de una roca clcica y arcillosa molida y mezclada por las actividades del hielo y de los glaciares.

1. Elementos nativos Elementos nativos son los elementos que aparecen sin combinarse con los tomos de otros elementos como por ejemplo oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), azufre (S), diamante (C). Aparte de la clase de los elementos nativos los minerales se clasifican de acuerdo con el carcter del ion negativo (anin) o grupo de los aniones, los cuales estn combinados con iones positivos. Fotos: Oro (Au) / Cobre (Cu) / Azufre (S)2. Sulfuros incluido compuestos de selenio (Selenide), arsenurios (Arsenide), telururos (Telluride), antimoniuros (Antimonide) y compuestos de bismuto (Bismutide). Los sulfuros se distinguen con base en su proporcin metal:azufre segn el proposito de STRUNZ (1957, 1978). Ejemplos son galena PbS, esfalerita ZnS, pirita FeS2, calcopirita CuFeS2, argentita Ag2S, Lllingit FeAs2.Fotos: pirita FeS2 / Bornita Cu5FeS4 / Tetraedrita Cu3SbS3,25 / Cinabrio HgS / Molibdenita MoS2 / Realgar As4S4 3. Haluros Los aniones caractersticos son los halgenos F, Cl, Br, J, los cuales estn combinados con cationes relativamente grandes de poca valencia, por ejemplo halita NaCl, silvinita KCl, fluorita CaF2. Fotos: halita NaCl, / Atacamita Cu2(OH)3Cl4. xidos y Hidrxidos Los oxidos son compuestos de metales con oxgeno como anin. Por ejemplo cuprita Cu2O, corindn Al2O3, hematita Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita Fe3O4. Los hidroxidos estn caracterizados por iones de hidroxido (OH-) o moleculas de H2O-, p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH.Fotos: cuarzo / Amatista / gata / magnetita Fe3O4./ Pirolusita MnO25. Carbonatos El anin es el radical carbonato (CO3)2-, por ejemplo calcita CaCO3, dolomita CaMg(CO3)2, malaquita Cu2[(OH)2/CO3]. Ms de carbonatos Fotos: calcita CaCO3 / Aragonita / dolomita CaMg(CO3)2 / malaquita Cu2 [(OH)2/CO3] / Azurita Cu3[(OH/CO3]26. Sulfatos, Wolframatos, Molibdatos y Cromatos En los sulfatos el anin es el grupo (SO4)2- en el cual el azufre tiene una valencia 6+, p.ej. en la barita BaSO4, en el yeso CaSO4*2H2O. En los wolframatos el anin es el grupo wolframato (WO4)4-, p.ej. scheelita o bien esquilita CaWO4.Fotos: Yeso (CaSO4 x H2O) / Baritina (BaSO4) / Chalcantita / Antlerita Cu3 [(OH)4 SO47. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos En los fosfatos el complejo aninico (PO4)3- es el complejo principal, como en el apatito Ca5[(F, Cl, OH)/PO4)3]los arseniatos contienen (AsO4)3- y los vanadatos contienen (VO4)3- como complejo aninico. Apuntes Geologa GeneralContenidondice de trminos Capitulo 2:Mineraloga - PetrografaDefinicionespropiedades de mineralessistemas cristalinosMinerales -clasificacinCuarzoFeldespatosFeldespatoidesMoscovitaprxima pginaContenidoI. Introduccin1. Universo - La Tierra 2. Mineraloga3. Ciclo geolgico4. magmtico5. sedimentario6. metamrfico7. Deriva Continental8. Geologa Histrica9. Geologa Regional10. Estratigrafa -perfil y mapa11. Geologa Estructural12. La Atmsfera13. Geologa econmica

8. Silicatos (fotos>>)Es el grupo ms abundante de los minerales formadores de rocas donde el anin est formado por grupos silicatos del tipo (SiO4)4-. 8.1 La estructura de los silicatos Ms del 90% de los minerales que forman las rocas son silicatos, compuestos de silicio y oxgeno y uno o ms iones metlicos. Los principios estructurales de los silicatos son los siguientes: a) Cada uno de los silicatos tiene como compuesto bsico un ion complejo de forma tetradrica. Este tetraedro consiste en una combinacin de un ion de silicio con un radio de 0.42, rodeado por 4 iones de oxgeno con un radio de 1.32 tan estrechamente como es posible geomtricamente. Los iones de oxgeno se encuentran en las esquinas del tetraedro y aportan al tetraedro una carga elctrica de -8 y el ion de silicio contribuye con +4. As , el tetraedro puede considerarse como un anion complejo con una carga neta de -4. Su smbolo es [SiO4]4-. Se lo conoce como anin silicato. b) La unidad bsica de la estructura de los silicatos es el tetraedro de [SiO4]4-. Se distinguen algunos pocos tipos estructurales de los silicatos: los neso-, soro-, ciclo-, ino y tectosilicatos. c) El catin Al3+ puede ser rodeado por 4 o 6 tomos de oxgeno (cifra de coordenacin de 4 o 6) y tiene un dimetro inico muy similar a Si4+ (Si4+: 0.42, Al3+: 0.51). Por esto reemplaza al Si4+ en el centro del tetraedro por ejemplo en la moscovita KAl[6]2[(OH)2/Si3Al[4]O11] o se ubica en el centro de un octaedro como los cationes Mg2+ o Fe2+ por ejemplo en el piroxeno de sodio Jadeita NaAl[6]Si2O6. 8.2 Tipos de estructuras de silicatos -Silicatos formados de tetraedros independientes, que alternan con iones metlicos positivos como p.ej. en el olivino. Adems el oxgeno del anin silicato [SiO4]4- simultneamente puede pertenecer a 2 diferentes tetraedros de [SiO4]4-. De tal manera se forman aparte de los tetraedros independientes otras unidades tetradricas. - Sorosilicatos formados de paras de tetraedros: [Si2O7], por ejemplo epidota. - Ciclosilicatos formados por anillos de tetraedros de [SiO4]4-: [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]12-, p.ej. berilo Be3Al2[Si6O18]. - Inosilicatos formados por cadenas simples o cadenas dobles de tetraedros de [SiO4]4-: por cadenas simples por ejemplo piroxenos por cadenas dobles por ejemplo anfboles. - Filosilicatos formados por placas de tetraedros de [SiO4]4- por ejemplo caolinita, talco. - Silicatos con estructuras tetradricas tridimensionales, por ejemplo feldespatos y los feldespatoides.

vase Cuarzo (grupo de SiO2)Apuntes geologa generalDefinicin de MineralCuarzo (grupo de SiO2)

Clasificacin con base en las propiedades externas de los minerales Para los minerales que ms abundan en las rocas puede aplicar la clasificacin siguiente la que se basa en las propiedades externas de los minerales. En esta clasificacin se distingue: Los componentes claros los ms comunes son cuarzo, los aluminosilicatos de potasio, sodio y calcio como el feldespato potsico y las plagioclasas, los feldespatoides y moscovita. Otros minerales claros importantes formadores de rocas son calcita CaCO3, dolomita CaMg(CO3)2, yeso CaSO4*2H2O, anhidrita CaSO4, apatito, zoisita, cordierita, talco, zeolita, los minerales arcillosos como por ejemplo montmorilonita y caolinita y la mica illita. Los minerales arcillosos y illita son de extraordinaria importancia en el campo sedimentario y sobre todo en la formacin del suelo. Los componentes oscuros los ms comunes son los silicatos de hierro y magnesio (mficos) como olivino, piroxeno, anfbol, biotita, clorita. Los minerales tpicos de las paragenesis metamrficas son los granates y los silicatos de aluminio andalucita, sillimanita distena (cianita).

2.1 Texturas de rocas sedimentarias clsticas: Los componentes formadores de las rocas sedimentarias son los siguientes : a) Clastos, fragmentos, detritus, minerales. b) Matriz es el detritus o es decir los fragmentos minerales y de rocas pequeas, por ejemplo granos de cuarzo, de feldespato y de otros minerales y frecuentemente arcillas. c) Cemento se compone de los componentes formados por precipitacin qumica mediante la solidificacin de la roca sedimentaria y de los minerales arcillosos cristalizados mediante la solidificacin de la roca como por ejemplo los grupos minerales de caolinita, de montmorillonita, la illita y los carbonatos.

http://www.geologia.unam.mx/igl/index.php/solis-pichardo-g/263-apuntes-sobre-rocas-sedimentarias

TIPOS DE SEDIMENTOS:Sedimentos son los productos del intemperismo depositados por los agentes de erosin:- fragmentos de roca - cuarzo insolubles - feldespato - minerales arcillosos - minerales precipitados a partir de materiales en solucin acuosa

http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM6.htmlLas de tamao inferior a 4 micras suelen corresponder a minerales de la arcilla, y en este caso el transporte se produce en suspensin coloidal, lo que hace que puedan seguir siendo transportados incluso mediante aguas no agitadas. El depsito en este caso se produce por el proceso fsico-qumico de floculacin, que puede tener lugar de forma conjunta y simultnea al depsito fsico de las partculas, o con posterioridad, en zonas tranquilas. En el primer caso se origina la matriz de las rocas detrticas, es decir, la componente intergranular fina, arcillosa, de los conglomerados y arenas o areniscas, mientras que en el segundo se da origen a las rocas arcillosas (lutitas, pelitas).

http://www.slideshare.net/rarosagar/rocas-sedimentarias-13400172

Arcosas Estn formadas principalmente por feldespato y cuarzo, la cantidad de cuarzo generalmente sobrepasa a la del feldespato. Las arcosas son tpicamente de grano grueso, quiz en promedio, las de grano mas grueso de la familia de las areniscas. Los granos de mineral son caractersticamente angulosos o subangulosos. Los colores rojo a rosa claro y el abundante contenido de feldespato de potasio caracterizan generalmente a la mayora de las arcosas. Donde en la roca dominan las plagioclasas y los fragmentos lticos, la rocas es gris. La matriz consta principalmente de xidos de hierro, minerales arcillosos, clorita y fango fino. 38. Grauwackas Son agregados de fragmentos marcadamente angulosos de todos los tamaos comprendidos entre la arena y la grava fina y los minerales arcillosos. Se describen con toda propiedad como microbrechas. La mayora de las grauwackas son caractersticamente de color gris o gris verdoso, por lo general bien cementadas, y contienen fragmentos del tamao de la arena, provenientes de una gran variedad de rocas, la matriz consta principalmente de materiales arcillosos, xidos de hierro, clorita, pedernal y micas. Algunas grauwackas se caracterizan por la preponderancia de un grupo de materiales, pero lo mas comn es que las grauwackas tengan una composicin mixta y por lo tanto un origen mixto. Limolitas Tienen un tamao promedio de grano comprendido entre 1/16 y 1/256 mm y son intermedias entre las pizarras y las areniscas. Se distingue de la pizarra por la estratificacin y por una habito de fractura en bloques. Las Limolitas tienen a presentarse formadas en hojuelas delgadas duras y durables las cuales se intemperisan fcilmente en los afloramientos. La mayora de las Limolitas contiene mica, clorita y minerales arcillosos en abundancia a causa de la gran finura de su textura, comnmente no contienen partculas de roca.Componentes: Textura comn Partculas de roca minerales Roca sedimentaria Rasgos de diagnostico Uno o varios elementos mesclados, especialmente Conglomerado Partculas en su mayora sobre redondeadas a redondeadas pedernal, cuarzo, granito, cuarcita, caliza, etc. Brecha Partculas angulosas principalmenteClsticas: rocas determinadas por el tamao y la forma de las partculas Ruditas 2>256 mm Fanglomerado Fragmentos de pie de monte o abanicos aluviales petrificados Cualesquiera partculas de roca mezcladas con Tillta Partculas de roca estriadas, harina mineral Principalmente cuarzo Arenisca cuarzosa o arenita Arenas bien clasificadas, maduras y limpias >25% feldespato Arcosa Rojo a gris claro, deficientemente clasificadas, no maduras Feldespato de potasio o plagioclasa Arenitas 10-24% feldespato Arenisca feldesptica Mas madura que la arcosa 1/16-2 mm Astillas de roca de basalto, pizarra (Shale) , riolita, Grauwacka Fuertemente endurecida, tenaz obscura a gris verdoso, microbrecha etc. < 25% cuarzo, minerales y astillas de roca Subgrauwacka Intermedia entre la arenisca cuarzosa y la grauwacka Principalmente minerales arcillosos: cuarzo afanitico, Limolita Intermedia entre la arenisca y la pizarra (Shale) palo, calcedonia, carbonatos, pirita, clorita, minerales de hierro. Pizarra (Shale) Caractersticamente fsil Lutitas 1/16 < 1/256 mm Esquisto arcilloso No plstico Argilita Plstica cuando esta mojada Densa afantica, Principalmente calcita Caliza Reacciona fcilmente con el HCL frio, las calizas pueden ser orgnicas, textura de grano bioclsticas pedernalosas, arcillosas, yesosas grueso ,No Clsticas: rocas determinadas por la composicin qumica o mineralgica cristalina, Principalmente dolomita Dolomita No reacciona fcilmente con el HCL frio, raramente presentan fsiles, tienden a porosa, de ser de grano medio mosaico, ooltica Calcita finamente cristalina con restos de Creta Blanco a gris claro, muy desmenuzable, fosilfera caparazones de microorganismos De grano fino Materia calcrea y minerales arcillosos Marga Gris claro, desmenuzable Densa, en fajas Mezcla de slice, coloidal, palo, calcedonia, etc. Slex, pedernal, (chert) Abigarrada dura, lustre, mate a semivitrio, fractura concoidea Principalmente yeso Roca yesfera Evaporitas asociadas frecuentemente en el campo, los agregados de cristales Principalmente anhidrita Roca anhidrita son comunes Cristalina o Principalmente halita Sal gema masiva Masiva o Minerales fosfticos y fragmentos de hueso Fosforita Es necesario el ensayo qumico para P2O5 estratificada Humus Carbones: Color pardo o caf Sapropel Lignito Amorfa, en capas Carbono fajeada Humedad Bituminoso Fractura prismtica Antracita Fractura concoidea

http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/Arcillas.htmndiceIntroduccin Estructura de los filosilicatos Clasificacin Propiedades fsico-qumicas Superficie especfica Capacidad de intercambio catinico Capacidad de absorcin Hidratacin e hinchamiento Plasticidad TixotropaArcillas industriales Caolines y arcillas caolinferas Bentonitas Paligorskita - Sepiolita Otros tipos de arcillas especialesExtraccin y procesado APLICACIONES INDUSTRIALES Arcillas comunes Caoln Bentonitas Paligorskita - SepiolitaBibliografa de inters

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INTRODUCCINEl trmino arcilla se usa habitualmente con diferentes significados: Desde el punto de vista mineralgico, engloba a un grupo de minerales (minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades fisico-qumicas dependen de su estructura y de su tamao de grano, muy fino (inferior a 2 m). Desde el punto de vista petrolgico la arcilla es una roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detrtico, con caractersticas bien definidas. Para un sedimentlogo, arcilla es un trmino granulomtrico, que abarca los sedimentos con un tamao de grano inferior a 2 m. Para un ceramista una arcilla es un material natural que cuando se mezcla con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plstica. Desde el punto de vista econmico las arcillas son un grupo de minerales industriales con diferentes caractersticas mineralgicas y genticas y con distintas propiedades tecnolgicas y aplicaciones.Por tanto, el trmino arcilla no slo tiene connotaciones mineralgicas, sino tambin de tamao de partcula, en este sentido se consideran arcillas todas las fracciones con un tamao de grano inferior a 2 m. Segn esto todos los filosilicatos pueden considerarse verdaderas arcillas si se encuentran dentro de dicho rango de tamaos, incluso minerales no pertenecientes al grupo de los filosilicatos (cuarzo, feldespatos, etc.) pueden ser considerados partculas arcillosas cuando estn incluidos en un sedimento arcilloso y sus tamaos no superan las 2 m. Las arcillas son constituyentes esenciales de gran parte de los suelos y sedimentos debido a que son, en su mayor parte, productos finales de la meteorizacin de los silicatos que, formados a mayores presiones y temperaturas, en el medio exgeno se hidrolizan. Volver al ndiceESTRUCTURA DE LOS FILOSILICATOSComo veremos, las propiedades de las arcillas son consecuencia de sus caractersticas estructurales. Por ello es imprescindible conocer la estructura de los filosilicatos para poder comprender sus propiedades. Las arcillas, al igual que el resto de los filosilicatos, presentan una estructura basada en el apilamiento de planos de iones oxgeno e hidroxilos. Los grupos tetradricos (SiO)44- se unen compartiendo tres de sus cuatro oxgenos con otros vecinos formando capas, de extensin infinita y frmula (Si2O5)2-, que constituyen la unidad fundamental de los filosilicatos. En ellas los tetraedros se distribuyen formando hexgonos. El silicio tetradrico puede estar, en parte, sustituido por Al3+ o Fe3+. Estas capas tetradricas se unen a otras octadricas de tipo gibbsita o brucita. En ellas algunos Al3+ o Mg2+, pueden estar sustituidos por Fe2+ o Fe3+ y ms raramente por Li, Cr, Mn, Ni, Cu o Zn. El plano de unin entre ambas capas est formado por los oxgenos de los tetraedros que se encontraban sin compartir con otros tetraedros (oxgenos apicales), y por grupos (OH)- de la capa brucitica o gibsitica, de forma que, en este plano, quede un (OH)- en el centro de cada hexgono formado por 6 oxgenos apicales. El resto de los (OH)- son reemplazados por los oxgenos de los tetraedros (Figura siguiente).

Una unin similar puede ocurrir en la superficie opuesta de la capa octadrica. As, los filosilicatos pueden estar formados por dos capas: tetradrica ms octadrica y se denominan bilaminares, 1:1, o T:O; o bien por tres capas: una octadrica y dos tetradricas, denominndose trilaminares, 2:1 o T:O:T. A la unidad formada por la unin de una capa octadrica ms una o dos tetradricas se la denomina lmina. Si todos los huecos octadricos estn ocupados, la lmina se denomina trioctadrica (Mg2+ dominante en la capa octadrica). Si solo estn ocupadas dos tercios de las posiciones octadricas y el tercio restante est vacante, se denomina dioctadrica (el Al3+ es el catin octadrico dominante). En algunos filosilicatos (esmectitas, vermiculitas, micas...) las lminas no son elctricamente neutras debido a las sustituciones de unos cationes por otros de distinta carga. El balance de carga se mantiene por la presencia, en el espacio interlaminar, o espacio existente entre dos lminas consecutivas, de cationes (como por ejemplo en el grupo de las micas), cationes hidratados (como en las vermiculitas y esmectitas) o grupos hidroxilo coordinados octadricamente, similares a las capas octadricas, como sucede en las cloritas. A stas ltimas tambin se las denomina T:O:T:O o 2:1:1. La unidad formada por una lmina ms la interlmina es la unidad estructural. Los cationes interlaminares ms frecuentes son alcalinos (Na y K) o alcalinotrreos (Mg y Ca). Las fuerzas que unen las diferentes unidades estructurales son ms dbiles que las existentes entre los iones de una misma lmina, por ese motivo los filosilicatos tienen una clara direccin de exfoliacin, paralela a las lminas. Tambin pertenecen a este grupo de minerales la sepiolita y la paligorskita, a pesar de presentar diferencias estructurales con el resto de los filosilicatos. Estructuralmente estn formadas por lminas discontinuas de tipo mica. A diferencia del resto de los filosilicatos, que son laminares, stos tienen hbito fibroso (figura siguiente), ya que la capa basal de oxgenos es continua, pero los oxgenos apicales sufren una inversin peridica cada 8 posiciones octadricas (sepiolita) o cada 5 posiciones (paligorskita). Esta inversin da lugar a la interrupcin de la capa octadrica que es discontinua.

Volver al ndiceCLASIFICACIONLos filosilicatos se clasifican atendiendo a que sean bilaminares o trilaminares y dioctadricos o trioctadricos (Tabla siguiente). Como puede verse pertenecen a los filosilicatos grupos de minerales tan importantes como las micas y las arcillas. DIOCTADRICOSTRIOCTADRICOSCARGA

BILAMINARES T:O 1:1CaolinitaAntigorita X = 0

CANDITASNacritaSERPENTINACrisotilo

DickitaLizardita

HalloisitaBertierina

TRILAMINARES T:O:T 2:1PirofilitaTalcoX = 0

MontmorillonitaSaponitaX = 0,2-0,6

ESMECTITASBeidellitaESMECTITASHectorita

Nontronita

VermiculitasVermiculitasX = 0,6-0,9

IllitasX = 0,9

MoscovitaBiotitaX = 1

MICASParagonitaMICASFlogopita

Lepidolita

T:O.T:O 2:1:1CLORITAS

FIBROSOSPaligorskitaSepiolita

Volver al ndicePROPIEDADES FISICO-QUMICASLas importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades fisico-qumicas. Dichas propiedades derivan, principalmente, de: * Su extremadamente pequeo tamao de partcula (inferior a 2 m) Su morfologa laminar (filosilicatos) * Las sustituciones isomrficas, que dan lugar a la aparicin de carga en las lminas y a la presencia de cationes dbilmente ligados en el espacio interlaminar.Como consecuencia de estos factores, presentan, por una parte, un valor elevado del rea superficial y, a la vez, la presencia de una gran cantidad de superficie activa, con enlaces no saturados. Por ello pueden interaccionar con muy diversas sustancias, en especial compuestos polares, por lo que tienen comportamiento plstico en mezclas arcilla-agua con elevada proporcin slido/lquido y son capaces en algunos casos de hinchar, con el desarrollo de propiedades reolgicas en suspensiones acuosas. Por otra parte, la existencia de carga en las lminas se compensa, como ya se ha citado, con la entrada en el espacio interlaminar de cationes dbilmente ligados y con estado variable de hidratacin, que pueden ser intercambiados fcilmente mediante la puesta en contacto de la arcilla con una solucin saturada en otros cationes, a esta propiedad se la conoce como capacidad de intercambio catinico y es tambin la base de multitud de aplicaciones industriales. Superficie especficaLa superficie especfica o rea superficial de una arcilla se define como el rea de la superficie externa ms el rea de la superficie interna (en el caso de que esta exista) de las partculas constituyentes, por unidad de masa, expresada en m2/g. Las arcillas poseen una elevada superficie especfica, muy importante para ciertos usos industriales en los que la interaccin slido-fluido depende directamente de esta propiedad. A continuacin se muestran algunos ejemplos de superficies especficas de arcillas: Caolinita de elevada cristalinidad hasta 15 m2/g Caolinita de baja cristalinidad hasta 50 m2/g Halloisita hasta 60 m2/g Illita hasta 50 m2/g Montmorillonita 80-300 m2/g Sepiolita 100-240 m2/g Paligorskita 100-200 m2/g Capacidad de Intercambio catinicoEs una propiedad fundamental de las esmectitas. Son capaces de cambiar, fcilmente, 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 catinico (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 isomrficas dentro de la estructura. * Enlaces insaturados en los bordes y superficies externas. * Disociacin de los grupos hidroxilos accesibles.El primer tipo es conocido como carga permanente y supone un 80 % de la carga neta de la partcula; adems es independiente de las condiciones de pH y actividad inica del medio. Los dos ltimos tipos de origen varan en funcin del pH y de la actividad inica. Corresponden a bordes cristalinos, qumicamente activos y representan el 20 % de la carga total de la lmina. A continuacin se muestran algunos ejemplos de capacidad de intercambio catinico (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 Capacidad de absorcinAlgunas arcillas encuentran su principal campo de aplicacin en el sector de los absorbentes ya que pueden absorber agua u otras molculas en el espacio interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita). La capacidad de absorcin est directamente relacionada con las caractersticas texturales (superficie especfica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que difcilmente se dan de forma aislada: absorcin (cuando se trata fundamentalmente de procesos fsicos como la retencin por capilaridad) y adsorcin (cuando existe una interaccin de tipo qumico entre el adsorbente, en este caso la arcilla, y el lquido o gas adsorbido, denominado adsorbato). La capacidad de adsorcin se expresa en porcentaje de absorbato con respecto a la masa y depende, para una misma arcilla, de la sustancia de que se trate. La absorcin de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al peso. Hidratacin e hinchamientoLa hidratacin y deshidratacin del espacio interlaminar son propiedades caractersticas de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidratacin y deshidratacin ocurren con independencia del tipo de catin de cambio presente, el grado de hidratacin s est ligado a la naturaleza del catin interlaminar y a la carga de la lmina. La absorcin de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separacin de las lminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la atraccin electrosttica catin-lmina y la energa de hidratacin del catin. A medida que se intercalan capas de agua y la separacin entre las lminas aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsin electrosttica entre lminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas lminas de otras. Cuando el catin interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociacin de cristales individuales de esmectita, teniendo como resultado un alto grado de dispersin y un mximo desarrollo de propiedades coloidales. Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento ser mucho ms reducida. PlasticidadLas arcillas son eminentemente plsticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las partculas laminares produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partculas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas. La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su morfologa laminar, tamao de partcula extremadamente pequeo (elevada rea superficial) y alta capacidad de hinchamiento. Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinacin de los ndices de Atterberg (Lmite Lquido, Lmite Plstico y Lmite de Retraccin). Estos lmites marcan una separacin arbitraria entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo slido, semislido, plstico y semilquido o viscoso (Jimnez Salas, et al. , 1975). La relacin existente entre el lmite lquido y el ndice de plasticidad ofrece una gran informacin sobre la composicin granulomtrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la arcilla. Existe una gran variacin entre los lmites de Atterberg de diferentes minerales de la arcilla, e incluso para un mismo mineral arcilloso, en funcin del catin de cambio. En gran parte, esta variacin se debe a la diferencia en el tamao de partcula y al grado de perfeccin del cristal. En general, cuanto ms pequeas son las partculas y ms imperfecta su estructura, ms plstico es el material. TixotropaLa tixotropa se define como el fenmeno consistente en la prdida de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperacin con el tiempo. Las arcillas tixotrpicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero lquido. Si, a continuacin, se las deja en reposo recuperan la cohesin, as como el comportamiento slido. Para que una arcilla tixotrpica muestre este especial comportamiento deber poseer un contenido en agua prximo a su lmite lquido. Por el contrario, en torno a su lmite plstico no existe posibilidad de comportamiento tixotrpico. Volver al ndiceARCILLAS INDUSTRIALESHoy en da las arcillas comerciales, aquellas que sirven como materia prima industrial figuran entre los recursos minerales ms importantes, tanto por el volumen explotado como por el valor de la produccin. Un 90 % de la produccin se dedica, preferentemente a la fabricacin de materiales de construccin y agregados. Slo un 10 % se dedica a otras industrias (fabricacin de papel, caucho, pinturas, absorbentes, decolorantes, arenas de moldeo, productos qumicos y farmacuticos, agricultura, etc.) En general al primer tipo (las que se utilizan en construccin) se las denomina arcillas cermicas, arcillas para la construccin o arcillas comunes, son arcillas compuestas por dos o ms minerales de la arcilla, generalmente ilita y esmectita, con importantes cantidades de otros minerales que no son filosilicatos (carbonatos, cuarzo...). Se utilizan para la fabricacin de materiales de construccin y agregados. Al segundo tipo se las denomina arcillas especiales, son arcillas constituidas fundamentalmente por un slo tipo de mineral de la arcilla, y sus propiedades dependen esencialmente de las caractersticas de ese mineral. Estas, a pesar de ser mucho menos importantes en volumen, suponen ms del 70 % del valor de las arcillas comerciales, y son objeto de comercio internacional. Las arcillas especiales se pueden dividir en caolines y arcillas caolinferas, y bentonitas, sepiolita y paligorskita: Caolines y arcillas caolinferasUn caoln es una roca que contiene una cierta proporcin de minerales del grupo de caoln, que puede ser econmicamente extrada y concentrada. Se trata, generalmente, de una arcosa o arena caolnifera, granito o gneis caolinitizado, que es necesario procesar para enriquecer en minerales del grupo del caoln. La arcilla caolinfera es tambin un caoln en sentido amplio. Igualmente, se trata de una arcilla compuesta, fundamentalmente, de minerales del grupo del caoln. Esta no se procesa, se usa tal cual, e inicialmente los porcentajes en minerales del grupo del caoln son ms altos que en el caoln (>50%). Cuando el caoln se usa para cermica blanca recibe la denominacin de China Clay. El caoln, tal como se obtiene en una explotacin mineral (caoln bruto/todo uno) posee un contenido variable de caolinita y/o halloysita que, a veces no llega al 20 %, adems suele tener cuarzo, feldespatos, micas, y, dependiendo de la roca madre otro tipo de minerales accesorios. Para concentrar el mineral es preciso someterlo a diferentes procesos que eleven el contenido en filosilicatos por encima del 80 %. El producto final, generalmente, recibe el nombre de caoln lavado. Como la caolinita tiene un tamao de partcula muy pequeo, el lavado de las fracciones groseras conduce a un material con alto contenido en caolinita. Es evidente que cuanto mayor sea el contenido en fracciones finas del caoln bruto, mayor ser tambin el porcentaje en caolinita. Un caoln comercial de alta calidad a penas deber tener partculas superiores a las 20m, lo que garantizara una riqueza en caolinita superior al 80%. Otro trmino utilizado para arcillas especiales, con un indudable significado industrial, es el de arcillas refractarias: Arcillas caolinferas utilizadas para la fabricacin de materiales cermicos refractarios. Dentro de este grupo pueden incluirse las denominadas ball-clays, o arcillas caolinferas plsticas y dispersables en agua, que son grises o negras pero que cuecen blanco. Son los materiales ms interesantes para la fabricacin de cermica blanca de gran calidad. Las fire-clays o arcillas refractarias propiamente dichas, suelen tener xidos de hierro, lo que hace que no cuezan blanco. Las flint-clays o arcillas caolinferas duras, carentes de plasticidad se utilizan fundamentalmente para la fabricacin de refractarios silicoaluminosos. Por ltimo las Tonsteins (Underclays), son muy similares a las flint-clays, son niveles volcnicos. BentonitasUna bentonita es una roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas, independientemente de cualquier connotacin gentica. Los criterios de clasificacin utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades fisico-qumicas; as la clasificacin industrial ms aceptada establece tipos de bentonitas en funcin de su capacidad de hinchamiento en agua: * Bentonitas altamente hinchables o sdicas * Bentonitas poco hinchables o clcicas * Bentonitas moderadamente hinchables o intermediasEl trmino fuller'earth, tambin conocidas en espaol como tierras de batn, los ingleses lo usan para denominar a arcillas constituidas fundamentalmente por montmorillonita con Ca como catin de cambio, mientras que los americanos se lo dan a arcillas paligorskticas. A las bentonitas clcicas que los ingleses denominan fuller'earth los americanos las llaman bentonitas no hinchables. Otras clasificaciones se basan en criterios distintos, as, por ejemplo, en USA se utiliza el trmino "Bentonitas del Sur" (Southern Bentonites) como equivalentes de bentonitas clcicas, ya que la mayor parte de la bentonita clcica norteamericana se explota cerca del Golfo de Mxico, denominndose "bentonita tipo Wyoming" a las bentonitas sdicas. Tratamientos destinados a mejorar la calidad de las bentonitas: En ocasiones se procede a someter a las bentonitas a procesos fsicos y qumicos 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 bien a modificar las propiedades de superficie del mineral mediante tratamientos de distinta natualeza (tratamiento cido, trmico, o de pilarizacin) o bien a modificar el quimismo del espacio interlaminar. El tratamiento cido produce la destruccin del mineral por disolucin de la capa octadrica, generando silice amorfa procedente de la capa tetradrica lo cuan conlleva un considerable incremento de la superficie especfica. As mismo, aumentan la capacidad de intercambio inico y la actividad cataltica. Las variaciones en el tipo de arcilla (granulometra y mineraloga) y en el tipo y grado de acidulacin (tipo de cido, temperatura, tiempo de contacto, proporcin de arcilla, etc.) darn lugar a diferentes productos con diversas propiedades. Igualmente, se puede efectuar una activacin sdica, sobre bentonitas clcicas, tratndolas con carbonato clcico, para obtener bentonitas sdicas. Norteamrica, Europa y Japn son los principales productores de bentonitas activadas. Si los cationes de cambio inorgnicos de una esmectita son sustituidos por cationes orgnicos de cadena larga tipo compuestos tetraamonio o alkilamina, a esta arcilla se la denomina arcilla organoflica. Las arcillas naturales son organofbicas; sin embargo, cuando son modificadas orgnicamente presentan afinidad por las molculas orgnicas; por ello tienen importantes aplicaciones como adsorbentes de residuos orgnicos. Adems son hidrofbicas, adecuadas para su empleo en la fabricacin de pinturas, como gelificantes de lquidos orgnicos, en lubricantes, etc. El uso de la hectorita como base para las arcillas organoflicas est muy extendido, ya que esta esmectita da un producto de alto poder gelificante en sistemas altamente polarizados. En 1970 comenz a funcionar por primera vez en Houston (Texas) una planta de fabricacin de montmorillonita sinttica. Se trata, en realidad, de un interestratificado al azar ilita/montmorillonita. El material se vende para catlisis en cracking, hidrogenacin/deshidrogenacin, y como componente en catalizadores hidrotratantes. Posee un rea superficial de 110-160 m2/g, y una capacidad de cambio entre 150 y 160 meg/g. Tambin se fabrica hectorita sinttica en el Reino Unido, que se comercializa con el nombre de Laponita. Es, evidentemente, ms pura que el material natural y se destina a los mismos usos que la bentonita sinttica. Paligorskita-SepiolitaLas sepiolitas y paligorskitas son arcillas con un contenido en dichos minerales superior al 50 %. Son minerales con hbito fibroso con una enorme rea superficial debida tanto al pequeo tamao de partcula como la porosidad estructural que presenta su estructura. La superficie especfica terica se calcula alrededor de los 900 m2/g, aunque la superficie accesible es muy inferior. Su peculiar estructura les confiere una serie de propiedades, entre ellas las de formar suspensiones poco afectadas por la concentracin inica y una enorme capacidad sorcitiva, por lo que son poderosos decolorantes y absorbentes. Tambin tienen propiedades reolgicas, son capaces de formar geles y suspensiones estables de alta viscosidad a bajas concentraciones de slido. Al igual que las esmectitas, son susceptibles de ser activadas mediante tratamientos trmicos y cidos. Otros tipos de arcillas especialesTambin pueden considerarse arcillas especiales las halloysitas, compuestas fundamentalmente por halloysita, mineral del grupo del caoln y las hectoritas, compuestas por hectorita (una esmectita), Las arcillas halloysiticas tambin pueden considerarse caolines, y las hectoritas un tipo de bentonitas. Ambos tipos son muy escasos en el mundo. Recientemente el termino arcilla especial ha sido restringido an ms por algunos autores y lo reservan para arcillas raras como la sepiolita o hectorita, poco abundantes, o como la paligorskita y bentonitas blancas. Tambin lo usan para arcillas modificadas qumicamente como las bentonitas activadas con tratamientos cidos o organoflicas, quedando fuera de la denominacin de arcillas especiales los caolines, bentonitas y, por supuesto las arcillas comunes.

Volver al ndice EXTRACCIN Y PROCESADOLa explotacin, normalmente, se efecta a cielo abierto, utilizando medios mecnicos convencionales. La potencia del recubrimiento a remover vara de unos yacimientos a otros, pero, generalmente, en la mayor parte de las explotaciones son inferiores a los 15 m. El procesado industrial del producto de cantera viene fijado por la naturaleza y uso a que se destine. Generalmente es sencillo, reducidose a un machaqueo previo y eliminacin de la humedad y finalmente, a una molienda hasta los tamaos de partcula deseados. La temperatura de secado depende de la utilizacin posterior de la arcilla. Volver al ndice

APLICACIONES INDUSTRIALESDesde el punto de vista industrial, la mayor parte de las aplicaciones no requieren especificaciones estrictas en cuanto a composicin qumica (composicin de las capas tetradrica y octadrica). Sin embargo, en el caso de las bentonitas si tiene importancia el quimismo del espacio interlaminar y sus propiedades fisico-qumicas. ARCILLAS COMUNESEl principal uso de estos materiales arcillosos se da en el campo de la cermica de construccin (tejas, ladrillos, tubos, baldosas....), alfarera tradicional, lozas, azulejos y gres. Uso al que se destinan desde los comienzos de la humanidad. Prcticamente todas las arcillas son aptas para estos usos, primando las consideraciones econmicas. Son as mismo son utilizadas en la manufactura de cementos, como fuente de almina y slice, y en la produccin de ridos ligeros (arcillas expandidas). CAOLINSe trata de un mineral muy importante desde el punto de vista industrial. Ha sido utilizando desde antiguo para numerosos usos. En el siglo XVI adquiri gran fama entre la nobleza la porcelana fabricada a base de pastas cermicas ricas en caoln. Los principales usos a los que se destina en la actualidad son: Fabricacin de papelEl principal consumidor de caoln es la industria papelera, utilizando ms del 50 % de la produccin. En esta industria se usa tanto como carga, como para proporcionarle al papel el acabado superficial o estucado. Para que pueda ser destinado a este uso las especificaciones de calidad requeridas son muy estrictas, tanto en pureza como en color o tamao de grano. Cermica y refractariosTambin es importante el uso del caoln en la fabricacin de materiales cermicos (porcelana, gres, loza sanitaria o de mesa, electrocermica) y de refractarios (aislantes trmicos y cementos). Al igual que en el caso del papel las especificaciones requeridas para el uso de caolines en cermica y refractarios son estrictas en cuanto a pureza y tamao de grano. Otros usosAdems se utilizan caolines, en menores proporciones, en otras industrias: como carga ms econmica sustituyendo a las resinas en pinturas, aislantes, caucho. Tambin como carga de abonos, pesticidas y alimentos de animales. La industria qumica consume cantidades importantes de caoln en la fabricacin de sulfato, fosfato y cloruro de Al, as como para la fabricacin de ceolitas sintticas. A partir del caoln calcinado se obtienen catalizadores y fibras de vidrio. La industria farmacutica utiliza caoln como elemento inerte en cosmticos y como elemento activo en absorbentes estomacales. Produccin espaola Volver al ndice BENTONITASSon muy numerosos los usos industriales de las bentonitas, tanto que resulta difcil enumerarlos todos. Los ms importantes son: Arenas de moldeoA pesar de que la industria ha evolucionado considerablemente en las ltimas dcadas y ha ido sustituyendo a las bentonitas por otros productos en la fabricacin de moldes para fundicin, ste sigue siendo su uso principal. Las arenas de moldeo estn compuestas por arena y arcilla, generalmente bentonita, que proporciona cohesin y plasticidad a la mezcla, facilitando su moldeo y dndole resistencia suficiente para mantener la forma adquirida despus de retirar el moldeo y mientras se vierte el material fundido. La proporcin de las bentonitas en la mezcla varia entre el 5 y el 10 %, pudiendo ser sta tanto sdica como clcica, segn el uso a que se destine el molde. La bentonita sdica se usa en fundiciones de mayor temperatura que la clcica por ser ms estable a altas temperaturas, suelen utilizarse en fundicin de acero, hierro dctil y maleable y en menor medida en la gama de los metales no frreos. Por otro lado la bentonita clcica facilita la produccin de moldes con ms complicados detalles y se utiliza, principalmente, en fundicin de metales no frreos. El aumento de los costes de las materias primas est 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 mayora 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 constitucin, proceso que es irreversible, y pierde con ello sus propiedades, no pudiendo ser recuperada. Lodos de perforacinA pesar de los importantes cambios que van sufriendo con el tiempo las formulaciones de los lodos de perforacin, (comenz a utilizarse a principios del siglo XX) este sigue siendo uno de los mercados ms importantes de las bentonitas. Las funciones que debe cumplir el lodo son: * Extraccin del ripio y limpieza del fondo del pozo * Enfriamiento de la herramienta de perforacin * Control de presiones de formacin y estabilizacin de las paredes * Mantenimiento en suspensin del ripio * Transmisin de potencia hidrulica al tricono * Soportar parte del peso de la sarta de perforacin * Permitir la adicin de agentes densificantesLas bentonitas de Wyoming son las ms utilizadas para la preparacin de lodos de perforacin. PeletizacinLa bentonita se ha venido usando desde los aos 50 como agente aglutinante en la produccin de pelets del material previamente pulverizado durante las tareas de separacin y concentracin. La proporcin de bentonita aadida es del 0,5%, en la mayor parte de los casos. Aunque no existen especificaciones estandarizadas para este uso, se emplean bentonitas sdicas, naturales o activadas, puesto que son las nicas que forman buenos pelets con las resistencias en verde y en seco requeridas, as como una resistencia mecnica elevada tras la calcinacin. AbsorbentesLa elevada superficie especfica de la bentonita, le confiere una gran capacidad tanto de absorcin como de adsorcin. Debido a esto se emplea en decoloracin y clarificacin de aceites, vinos, sidras, cervezas, etc. Tienen gran importancia en los procesos industriales de purificacin de aguas que contengan diferentes tipos de aceites industriales y contaminantes orgnicos. Se utiliza adems como soporte de productos qumicos, como por ejemplo herbicidas, pesticidas e insecticidas, posibilitando una distribucin homognea del producto txico. En los ltimos aos, adems, estn compitiendo con otras arcillas absorbentes (sepiolita y paligorskita) como materia prima para la fabricacin de lechos de animales. La demanda de bentonitas para este uso varia sustancialmente de unos paises a otros, as en Estados Unidos comenzaron a utilizarse a finales de los aos 80, sin embargo en Europa el mercado es ms complejo y su demanda mucho menor. Material de SelladoLa creciente importancia que est tomado en los ltimos aos, por parte de los gobiernos de toda Europa, la legislacin 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 depsitos de residuos tanto txicos y peligrosos, como radiactivos de baja y media actividad. Durante muchos aos 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 depsito. Esta mezcla se poda realizar in situ o sacando el suelo de su emplazamiento, mezclndolo con la bentonita y volvindolo a colocar en su sitio, la ventaja de la primera alternativa es que supone un gasto menor pero, sin embargo, implica una mezcla menos homognea. La segunda alternativa, sin embargo, es ms cara pero asegura una mejor homogeneizacin 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. Ms recientemente ha surgido una nueva tendencia en el diseo de barreras de impermeabilizacin que se basa en la fabricacin de complejos bentonitas-geosintticos (geomembranas y geotextiles). Consiste en la colocacin de una barrera de arcilla compactada ente dos capas, una de geotextil y otra de geomembrana (plsticos 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 vara de un pas a otro en cuanto a los valores que tienen que cumplir las arcillas compactadas para dicho fin. Esta utilidad de las bentonitas como material de sellado se basa fundamentalmente en algunas de sus propiedades caractersticas, como son: su elevada superficie especfica, gran capacidad de hinchamiento, buena plasticidad y lubricidad, alta impermeabilidad, baja compresibilidad. Las bentonitas ms utilizadas para es fin son las sdicas, por tener mayor capacidad de hinchamiento. As mismo, se utilizan bentonitas sdicas 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 subterrneas contaminadas. * En depsitos de residuos radiactivos: Repositorios subterrneos, sellado de fracturas en granitos, etc. Ingeniera CivilLas bentonitas se empezaron a utilizar para este fin en Europa en los aos 50, y se desarroll ms tarde en Estados Unidos. Se utiliza para cementar fisuras y grietas de rocas, absorbiendo la humedad para impedir que esta produzca derrumbamiento de tneles o excavaciones, para impermeabilizar trincheras, estabilizacin de charcas, etc. Para que puedan ser utilizadas han de estar dotadas de un marcado carcter tixotrpico, viscosidad, alta capacidad de hinchamiento y buena dispersabilidad. Las bentonitas sdicas o clcicas activadas son las que presentan las mejores propiedades para este uso. Los usos en este campo se pueden resumir en: * Creacin de membranas impermeables en torno a barreras en el suelo, o como soporte de excavaciones. * Prevencin de hundimientos. En las obras, se puede evitar el desplome de paredes lubricndolas con lechadas de bentonita. * Proteccin de tuberas: como lubricante y rellenando grietas. * En cementos: aumenta su capacidad de ser trabajado y su plasticidad. * En tneles: Ayuda a la estabilizacin y soporte en la construccin de tneles. Acta como lubricante (un 3-5 % de lodo de bentonita sdica mantenida a determinada presin soporta el frente del tnel). Tambin es posible el transporte de los materiales excavados en el seno de fluidos benonticos por arrastre. * En tomas de tierra: Proporciona seguridad en el caso de rotura de cables enterrados. * Transporte de slidos en suspensin. Alimentacin animalUna aplicacin de las bentonitas que est cobrando importancia en los ltimos tiempos es su utilizacin como ligante en la fabricacin de alimentos pelletizados para animales. Se emplea en la alimentacin de pollos, cerdos, pavos, cabras, corderos, y ganado vacuno, fundamentalmente. Acta como ligante y sirve de soporte de vitaminas, sales minerales, antibiticos y de otros aditivos. En 1992 se empez a fabricar con bentonitas un innovador producto comestible denominado "Repotentiated Bentonite (RB)". Segn estudios del "Poultry Research Institute" el aporte de pequeas cantidades de bentonitas (1 %) a la alimentacin de aves de corral reporta importantes beneficios: se incrementa la produccin de huevos en un 15 %, su tamao en un 10 % y la cscara se hace ms dura. La bentonita tiene una doble misin: acta 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 adsorcin, permanece ms tiempo en la zona intestinal, la arcilla adsorbe el exceso de agua, y hace que los nutrientes permanezcan ms tiempo en el estmago, siendo mayor su rendimiento (mayor produccin). Por otro lado adsorben toxinas, no pudiendo stas, por tanto, atravesar las paredes intestinales. La mayor adsorcin de agua de los nutrientes, adems, hace que los excrementos sean menos hmedos, as los lechos permanecen ms tiempo limpios y se reduce la probabilidad de epidemias y la proliferacin de moscas y parsitos. Las aves que comen este tipo de alimentos excretan un 26 % ms de toxinas y adsorben un 42 % ms de protenas. CatlisisEl uso de aluminosilicatos en diferentes campos de la catlisis es tan antiguo como el propio concepto de catlisis. Son muchas las aplicaciones de las arcillas como catalizadores o soporte de catalizadores en diferentes procesos qumicos. As, son utilizadas en reacciones de desulfuracin de gasolina, isomerizacin de terpenos, polimerizacin de olefinas, cracking de pertroleo, etc. Las propiedades catalticas de las bentonitas son resultado directo de su elevada superficie especfica y tipo de centros activos. La pilarizacin consiste en introducir, en el espacio interlaminar de una esmectita, un policatin muy voluminoso que, tras calcinacin, da lugar a un oxido estable que determina una porosidad fija y permanente de tamao controlado (tamices moleculares). Industria farmacuticaDesde hace tiempo las arcillas se vienen usando como excipiente por la industria farmacutica. Debido a que no son txicas, ni irritantes, y a que no pueden ser absorbidas por el cuerpo humano se utilizan para la elaboracin de preparaciones tanto de uso tpico como oral. Se utiliza como adsorbente, estabilizante, espesante, agente suspensor y como modificador de la viscosidad. Su principal uso es la preparacin de suspensiones tpicas, geles y soluciones. Cuando se usa como parte de una preparacin oral, su naturaleza adsorbente puede enmascarar el sabor de otros ingredientes, o puede relentizar la liberacin de ciertos frmacos catinicos (la hectorita y la saponita se utilizan como frmacos o drogas retardantes). Como en el resto de los excipientes, las cantidades que se requieren son pequeas. Generalmente las concentraciones de bentonita como agente de soporte es del 0,5-5 % y del 1-2 % cuando se usa como adsorbente. Otros usosLas posibles aplicaciones de las bentonitas son tan numerosas que es casi imposible citarlas todas. Adems de los campos de aplicacin 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 catinico. * Par la fabricacin de pinturas, grasas, lubricantes, plsticos, cosmticos, se utilizan arcillas organoflicas, capaces de hinchar y dispersarse en disolventes orgnicos, y utilizarse, por lo tanto, como agentes gelificantes, tixotrpicos o emulsionantes. * Para desarrollar el color en leucocolorantes, en papeles autocopiativos, se utilizan bentonitas activadas con cido. * En agricultura, para mejorar las propiedades de suelos arenosos o cidos. As mismo se utilizan esmectitas sdicas para recubrir ciertos tipos de semillas, de forma que su tamao aumente, y resulte ms fcil su distribucin mecnica, a la vez que se mejora la germinacin. * En la obtencin de membranas de smosis inversa, para la desalinizacin de aguas.Produccin espaola Volver al ndice PALIGORSKITA Y SEPIOLITA:Las arcillas con paligorskita o sepiolita como mineral mayoritario son raras. Son arcillas conocidas desde antiguo. Los Mayas fabricaban el azul Maya con paligorskita. La sepiolita se ha utilizado desde antiguo para fabricar pipas (pipas de espuma de mar). Adems entre 1735 y 1808 se preparaba con sepiolita de Vallecas la pasta de la famosa porcelana del buen Retiro. En Vallecas est el yacimiento ms importante del mundo de este mineral. Los usos de estas dos sustancias son consecuencia de sus propiedades reolgicas, tixotropa, alta superficie especfica, baja capacidad de cambio y, sobre todo, su levado poder absorbente. Por ello se utilizan en: Como absorbentes, para lechos de animales, suelos... Como soporte en aerosoles y aerogeles para pesticidas y fertilizantes. Por sus propiedades adsorbentes, en la purificacin de productos de petrleo, azcar,... En procesos de filtracin, floculacin y clarificacin Por sus propiedades reolgicas, en los dos de perforacin con base de agua salada, farmacia, pinturas, resinas, cosmtica. En cermica y aislantes En nutricin animal.

9.- Minerales de aplicacin medioambiental

P. Higueras1 y R. Oyarzun21: Departamento de Ingeniera Geolgica y Minera, Escuela Universitaria Politcnica de Almadn, Universidad de Castilla-La Mancha, Plaza M. Meca 1, 13400 Almadn, Espaa.2: Departamento de Cristalografa y Mineraloga, Facultad de Ciencias Geolgicas, Universidad Complutense, 28040 Madrid, Espaa.

Estructura en tneles de una zeolita.

Algunos minerales tienen propiedades que permiten que sean utilizados en el control de procesos ambientales, para aplicaciones diversas, como pueden ser la depuracin de aguas o la inmovilizacin de contaminantes presentes en el suelo. En el presente tema analizaremos algunas de estas aplicaciones ms importantes. Los aspectos concretos que vamos a analizar en este mbito sern los siguientes:1. Depuracin de agua por intercambio inico1. Depuracin de aguas y suelos mediante sorcin1. Depuracin de olores

Organizacin del Captulo:9.1.- Grupo de las zeolitas9.2.- Minerales de la arcilla9.2.1.- Estructura y clasificacin de los minerales de arcilla9.2.2.- La captacin inica (intercambio y procesos de adsorcin)9.2.3.- Absorcin y retencin de lquidos9.3.- Minerales del grupo de la crandallita9.4.- xidos y oxidrxidos de hierro y manganeso9.5.- Los carbonatos9.5.1.- Canales abiertos de caliza (open limestone channels)9.5.2.- Pozos bifurcados (diversion wells)9.5.3.- Drenaje anxico en calizas (anoxic limestone drains)9.5.4.- Reactores de flujo vertical (vertical flow reactors)9.6.- Bibliografa

9.1.- Grupo de las zeolitasRarely in our technological society does the discovery of a new class of inorganic materials result in such a wide scientific interest and kaleidoscopic development of applications as has happened with the zeolite molecular sieves (Donald W. Breck)

Esta frase lo resume todo o casi todo sobre estos maravillosos materiales englobados genricamente bajo el nombre de zeolitas, cuyas aplicaciones industriales y ambientales aun estn en fase desarrollo continuo. Las zeolitas constituyen un grupo de silicatos con una gran capacidad de intercambio inico. Estas poseen una estructura definida por un armazn principal y tneles, que les confiere una propiedad que denominaremos porosidad, y que las convierte en microtamices muy efectivos. El armazn estructural est constituido por tetraedros de Si-O (SiO44-) y Al-O (AlO45-) que se unen por los vrtices. Dado que el silicio presenta tpicamente valencia 4 (Si4+) y el aluminio valencia 3 (Al3+), las zeolitas se encuentran descompensadas elctricamente por lo que necesitan incorporar cationes para mantener la neutralidad (de ah sus propiedades de intercambio). Dichos cationes, agua, u otras molculas se acomodan en las estructuras tipo tnel. Dos estructuras zeolticas, note los tetraedros y las estructuras tipo tnel (poros) donde se acomodan los cationes (que compensan elctricamente la estructura), el agua y otras molculas.

La carga negativa en las zeolitas es compensada por cationes del tipo N+, K+ o NH4+, los se disponen en el interior de la estructura. Estos cationes son mviles y susceptibles de ser intercambiados por otros. Una reaccin tpica de intercambio inico sera la siguiente:Na-zeolita + Ca2+ = Ca-zeolita + 2 Na+Las zeolitas ocurren en la naturaleza como minerales, y pertenecen al grupo de los tectosilicatos. Existen unas 40 zeolitas naturales y ms de 150 sintticas. Algunas zeolitas naturales incluyen:

MineralFrmula

NatrolitaNa2(Al2Si3O10)2H2O

Chabazita(Ca,Na)2 (Al2Si4O12)6H2O

AnalcimaNa(AlSi2O6)H2O

StilbitaCa(Al2Si7O18)7H2O

HeulanditaCa(Al2Si7O18)6H2O

LaumontitaCa(Al2Si4O12)4H2O

MesolitaNa2Ca2(Al2Si3O10)3H2O

ThompsonitaNaCa2(Al,Si)10O206H2O

En la actualidad, la mayor parte de las zeolitas que se emplean para aplicaciones industriales son sintticas: se disean a medida de un determinado proceso, es decir, para favorecer la captacin de un determinado in y su posterior elucin en condiciones controladas, y se sintetiza el compuesto zeoltico en un proceso industrial de bajo coste econmico. Debido a sus propiedades porosas las zeolitas se emplean en una gran variedad de usos industriales, y se comercializan en un mercado mundial de varios millones de toneladas por ao.El comportamiento de intercambio inico en las zeolitas depende de varios factores, que determinan su selectividad a determinados cationes:1. Naturaleza de los cationes: tamao, carga inica, forma1. Temperatura1. Concentracin de los cationes en solucin1. Aniones asociados con los cationes en solucin1. Solvente (agua, solventes orgnicos)1. Estructura de la zeolita (topologa de la red, densidad de carga de la red)

La capacidad de intercambio inico de una zeolita est directamente relacionada con la cantidad de aluminio presente en su red cristalina y depende directamente de su composicin qumica: una alta capacidad de intercambio inico corresponde a las zeolitas con baja relacin SiO2/Al2O3. La capacidad de intercambio inico terica mxima, nmero de equivalentes intercambiables por masa de la celda unitaria, no siempre puede ser alcanzada debido a la existencia de sitios de intercambio inaccesibles. Todo hasta aqu es atribuible tanto a zeolitas sintticas como a las naturales. Desde el punto de vista del control ambiental mediante la eliminacin de contaminantes, la gran mayora de los autores coinciden en la superioridad de las zeolitas naturales atendiendo a:1. bajo costo de extraccin y acondicionamiento para el intercambio,1. disponibilidad de grandes volmenes,1. excelente estabilidad a los procesos qumicos y trmicos que permite su reactivacin y1. posibilidad de utilizacin en varios ciclos.

No obstante, las posibilidades de diseo de las zeolitas sintticas y su carcter de compuestos qumicamente puros, frente a las variaciones que pueden presentar las zeolitas naturales, hacen que las sintticas se empleen cada vez ms. Algunas aplicaciones ambientales de las zeolitas incluyen la substitucin de fosfatos como ablandadores del agua (captacin de Ca2+), la remocin de xidos de nitrgeno (NOx), y una contencin en las emisiones de compuestos orgnicos voltiles (VOCs: volatile organic compounds). Los xidos de nitrgeno son un blanco tpico de cualquier poltica ambiental mnimamente bien concebida. Los compuestos tipo NOx fomentan la formacin de oxidantes fotoqumicos contaminantes como el ozono (O3). Los compuestos de xidos de nitrgeno se producen por la actividad elctrica atmosfrica (rayos), accin bacteriana, y por los volcanes. Sin embargo, estos xidos tambin tienen un origen industrial, principalmente en la combustin de combustibles fsiles a temperaturas superiores a 1000C. En este sentido las zeolitas pueden jugar un papel muy importante, ya que mientras los procesos de eliminacin clsicos de los NOx por Reduccin Selectiva Cataltica solo son efectivos a temperaturas de no ms de 450 (Pt, V), las zeolitas pueden llegar hasta los 600C, alcanzndose as una mayor efectividad en el proceso. En cuanto a los VOCs, estos se encuentran presenten en las gasolinas, solventes orgnicos, desgrasadores, lacas, etc., y al igual que los NOx son potenciadores de la formacin de oxidantes fotoqumicos. Un tema aun no resuelto del todo en los coches es el arranque del motor en fro. Durante los dos primeros minutos el convertidor cataltico (obligatorio en muchos pases del mundo) no es efectivo, y los VOCs se arrojados a la atmsfera. En este momento se estn investigando zeolitas que puedan actuar durante ese lapso de tiempo en el convertidor cataltico del coche: una vez que se alcanzara la temperatura adecuada, la zeolita liberara los VOCs, y el convertidor podra realizar su trabajo de manera adecuada. 9.2.- Minerales de la arcillaBajo el nombre de minerales de la arcilla se engloban distintas especies minerales segn el uso que se haga del trmino arcilla. En unos casos se refiere exclusivamente a los filosilicatos de grano fino producto de la meteorizacin de otros minerales silicatados; en su acepcin ms amplia, se refiere a todos los minerales, silicatados o no, que se forman como consecuencia de estos procesos, y que simplemente tienen tamao de grano inferior a 2 micras (aproximadamente, porque distintos autores fijan este lmite en otros valores, por ejemplo, 4 micras). En cualquier caso, cuando hablamos de arcillas un componente fundamental van a ser siempre los filosilicatos que se forman en los procesos de alteracin, cuya composicin mineralgica puede ser muy variada en el detalle, y que van a ir siempre acompaados por proporciones variables de otros minerales.

Las aplicaciones de estos minerales o de estas mezclas mineralgicas en el campo ambiental resultan variadas: hemos visto su aplicabilidad en el campo del aislamiento de residuos industriales, y aqu estudiaremos otras aplicaciones como la depuracin de lquidos y la absorcin de olores.9.2.1.- Estructura y clasificacin de los minerales de arcillaLas arcillas consisten en apilamientos polimricos tipo sandwich de capas de tetraedros y octaedros. Las capas tetradricas (T) estn compuestas de Si-O, mientras que las octadricas (O) de Al-O y Al-(OH). Como veremos ms adelante, el silicio puede ser substituido por aluminio en las capas tetradricas, y el aluminio por cationes divalentes (Mg, Fe2+) en las octadricas. Dependiendo de la organizacin espacial de las capas (TO-TO- ..., TOT-TOT- ...) clasificaremos a las arcillas en dos tipos: 1:1 y 2:1. El tipo 1:1 consiste en una capa tetradrica unida a una octadrica (TO). Arcillas representativas de este tipo son las del grupo de la caolinita, cuya frmula genrica es:[Sin1Al4-n1]Aln1 + n2-4Fen33+O10(OH)8nH2Odonde n = 1, 2, 3. La capa octadrica tiene solo dos tercios de los huecos ocupados (cationes trivalentes), razn por la cual hablaremos de una arcilla dioctadrica (2 de cada 3 huecos octadricos ocupados), con un coeficiente de hidratacin (molculas de agua) = 0, excepto para la halloysita, con nH2O = 4.

Estructura 1:1 (TO-TO- ) de arcillas tipo caolinita.La estructura tipo 2:1 consiste en una capa octadrica cubierta a la manera de un sandwich por dos capas tetradricas (TOT). Tres grupos de arcillas presentan esta estructuracin: illita, vermiculita y esmectita. Su frmula qumica genrica es: Cx[Sin1Al8-n1] Aln1+n2-8 Fen33+Fen42+Mgn5Mn6O20(OH)4Cx representa x moles de un catin univalente (1+; por ejemplo, K en illita) que permite balancear la carga negativa creada por: 1) el reemplazo isomorfo de Si (4+) por Al (3+) en la capas tetradricas; 2) el reemplazo isomorfo de Al por Mg o Fe2+ en las capas octadricas; o 3) el reemplazo de Mg en los octaedros por un catin dado, por ejemplo, Li en la hectorita.

Estructura 2:1 (TOT-TOT- ) de arcillas tipo esmectita.Los oxgenos de las capas tetradricas que se disponen arriba y abajo de la octadrica en las estructuras tipo 2:1, se distribuyen formando hexgonos con un hueco central. Si se produce una substitucin en la capa octadrica de Al por Mg o Fe2+, el exceso de cargas negativas har que la superficie de oxgenos de los tetraedros adquiera una carga que permite ligar cationes (carga positiva) en los huecos anteriormente mencionados. Si adems se producen substituciones de Si4+ por Al3+ en los tetraedros, la carga negativa, y por lo tanto capacidad de atraccin de cationes se incrementar an ms. Tambin se desarrollan cargas negativas en los bordes del armazn de las arcillas, aunque su importancia disminuye del tipo 1:1 al 2:1.9.2.2.- La captacin inica (intercambio y procesos de adsorcin)La capacidad de captacin inica vara de una arcilla a otra y se relaciona directamente con las caractersticas estructurales antes sealadas. En el tipo 1:1 el armazn TO-TO-.... se sustenta mediante enlaces tipo puente de hidrgeno, entre los grupos (OH) de las capas octadricas y los oxgenos de las tetradricas. Este enlace es lo suficientemente fuerte como para mantener la estructura global y al mismo tiempo impedir la entrada de cationes entre capas. Por el contrario, en las arcillas 2:1 este tipo de enlace entre capas no es posible (se enfrentan capas tetradricas). En este caso el armazn estructural se compensa elctricamente introduciendo cationes interlaminares, por ejemplo K en la illita. En las esmectitas se producen mltiples substituciones en las capas octadricas y tetradricas, que le confieren al igual que a la illita una carga global negativa. Sin embargo, esta carga es slo un tercio de la de la illita, razn por la cual no se pueden ligar cationes de una manera fuerte en el espacio interlaminar. De esta manera, se permite la entrada de agua y otras molculas que causan un aumento en el espacio interlaminar (hinchamiento de la arcilla). Con el agua vienen cationes disueltos, que su vez, pueden ser fijados en dicho espacio. As, las capacidades sorcitivas de las arcillas en general, y del grupo de la esmectita en particular, provienen de una paradoja estructural: las arcillas estn mal hechas, presentando tal descompensacin de cargas que justamente por eso, pueden captar cationes o molculas. Dicho en otras palabras, si las arcillas no estuvieran descompensadas elctricamente, su inters como intercambiadores inicos sera nulo. De esta manera, y como corolario humorstico, podramos aadir que una chapuza de la naturaleza (trabajo mal hecho) no tiene por qu tener, necesariamente, nefastas consecuencias.As, la capacidad de intercambio inico es la propiedad fundamental de las arcillas del grupo de la esmectita, las que son capaces de adsorber con gran facilidad, los iones fijados en la superficie exterior de sus cristales, en los espacios interlaminares, o en otros espacios interiores de las estructuras. Resumiendo, la capacidad de intercambio catinico 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 isomorfas dentro de la estructura.* Enlaces insaturados en los bordes y superficies externas.* Disociacin de los grupos hidroxilos accesibles.El primer tipo es conocido como carga permanente y supone un 80 % de la carga neta de la partcula; adems es independiente de las condiciones de pH y actividad inica del medio. Los dos ltimos tipos de origen varan en funcin del pH y de la actividad inica, corresponden a bordes cristalinos qumicamente activos, y representan el 20 % de la carga total de la lmina.A continuacin se muestran algunos ejemplos de capacidad de intercambio catinico (en meq/100 g):

Caolinita3-5

Halloisita10-40

Illita10-50

Clorita10-50

Sepiolita-palygorskita20-35

Montmorillonita80-200

Vermiculita100-200

9.2.3.- Absorcin y retencin de lquidosOtra aplicacin comn de algunos minerales arcillosos, en concreto de los de los grupos de sepiolita-palygorskita y esmectitas es como absorbentes de lquidos: son capaces de absorber agua u otras molculas en el espacio interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita). Desde el punto de vista medioambiental, estos lquidos pueden ser contaminantes (por ejemplo, vertidos de hidrocarburos), o pueden contener contaminantes en disolucin. Estas arcillas especiales se forman bajo condiciones climticas muy especficas, o a partir de rocas de composicin muy determinada, y que por sus caractersticas especiales presentan unas caractersticas que las hacen de gran utilidad en trabajos de descontaminacin por su capacidad de adsorcin e intercambio inico. Estructura fundamental de la sepiolita y paligorskita. Note los canales tipo tnel.

La capacidad de intercambio inico de las esmectitas ha promovido una serie de investigaciones conducentes a su utilizacin como agente cataltico, los que tienen un alto potencial como adsorbentes para tratar aguas o suelos contaminados. Los minerales del grupo de las esmectita incluyen arcillas dioctadricas tales como la montmorillonita, beidellita, y natronita, y trioctadricas como la hectorita (rica en Li), la saponita (rica en Mg), y la sauconita (rica en Zn). El problema de las arcillas esmectticas radica en que a temperaturas por encima de 200C la estructura colapsa, eliminando la zona de adsorcin, de forma que si queremos depurar soluciones a temperaturas por encima de 200C no tendremos el espacio interlaminar donde acomodar los cationes o molculas que nos interesa eliminar de la solucin. La respuesta a este problema ha viene de un proceso denominado pilarizacin, que, como su nombre sugiere, consiste en intercalar pilares entre las capas tetradricas para evitar el colapso estructural del mineral. Uno de los agentes de pilarizacin ms comunes es el catin polinuclear de hidroxialuminio Al13O4(OH)283+, el cual es estable hasta temperaturas por encima de 500C.

Pilarizacin de arcilla tipo 2:1 (TOT-TOT).

Este proceso tiene una gran ventaja: al introducir elementos pilarizantes de distintos tamaos podemos modificar el especiado entre las capas tetradricas a la medida del tamao de las partculas o iones que queremos adsorber.Otro tratamiento posible para las arcillas esmectticas consiste en la intercalacin de cationes cuaternarios de amonio