Importancia Economica DE LA Arcilla EN LA Region DE PUNO PDF

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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN DE ELABORACIÓN PROPIA - explotación de arcillas y su comercialización, generando impacto económico en la región de Puno...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

Tema: importancia económica de la arcilla en la region puno

DOCENTE: ING. EUGENIO ARAUCANO DOMINGUEZ PRESENTADO POR: MENDOZA MACHACA DIMAS YULIÑO LUQUE TICONA ANTHONY EFRAIN CODIGOS: 160449 160317

PUNO-PERU 2018

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INDICE

DEDICATORIA…………………………………………………………………………………………………….I INTRODUCCION…………………………………………………………………………………………………II OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………………..III GEOLOGIA Y OCURRENCIA DEL YACIMIENTO…………………………………………………….IV TIPOS DE ARCILLAS…………………………………………………………………………………………..V CAOLIN……………………………………………………………………………………………………………..VI BENTONITA…………………………………………………………………………………………………….VII SEPIOLITAS Y PALIGORSKITAS……………………………………………………………………….VIII OTROS TIPOS DE ARCILLAS ESPECIALES…………………………………………………………..IX USOS Y APLICACIONES…………………………………………………………………………………….X ARCILLAS DE PUCARA……………………………………………………………………………………..XI CANTERAS PUNO……………………………………………………………………………………………XII CONSUMO APARENTE……………………………………………………………………………………XIII BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………………………XIV ANEXOS…………………………………………………………………………………………………………XV

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DEDICATORIA

El trabajo lo decicamos con amor y cariño. A nuestros padre por el apoyo incondicional que nos brindan, y A Dios que no da la oportunidad de vivir y degalarnos Oportunidades maravillosas en la vida.

INTRODUCCION

La arcilla es una roca sedimentaria, en la mayor parte delos casos de origen detrítico, con caracteristicasbien definidas.

La arcilla es un material natural que cuando se mezcla con agua en cantidades adecuada se convierte en una plasta plástica. Desde el punto de vista económico las

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arcillas con un grupo de minerales industriales con diferentes características mineralógicas y geneticas y con distintas propiedades tecnologicsa y aplicaciones. En la región de puno tenemos varios lugares donde se extrae este mineral pero principalmente nos bastaremos en punto estratégico.

-La cantera de arcilla de juliaca -La cantera de arcilla de pukara

OBJETIVOS



Conoces principales canteras de arcillas que tiene la región puno.



Saber métodos de explotación que se utilizan para extraer la arcilla.



Averuguar la producción que se realiza en la cantera.



Sus principales aplicaciones y usos que se da en la región de puno.

GEOLOGÍA Y OCURRENCIA DEL YACIMIENTO Principalmente conoceremos la cantera de donde se extrae este material.

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La arcilla es un produto natural originadoa partir de la meteorizacionde las rocas cuyas partículas son generalmente de tamaño inferior a1/256 mm constituido principalmente por aluminio silicato de minerales propios de la arcilla.

1.

Arcilla común “El término arcilla denota a una sustancia mineral en estado finamente dividido por medios naturales o por molienda que al ser mezclada con determinada cantidad de agua desarrolla plasticidad, pudiendo ser moldeada y retener su forma después del secado.” (Lima-Perú Patente nº 10, 2000) Son minerales muy comunes en la superficie terrestre donde forman los sedimentos clásticos más finos, y se definen de dos maneras: Por su composición mineralógica: Son los silicatos hojosos ( o filosilicatos ) hidratados de aluminio con red cristalina parecida a las micas, cloritas, pirofilitas y talco, además, provienen del intemperismo químico de silicatos como feldespatos, piroxenos y anfíboles. También existen arcillas de origen hidrotermal que provienen generalmente de la transformación de rocas magmáticas, ácidas e intrusivas, y están frecuentemente asociadas a filones y otros tipos de estructuras mineralizadas. Por su granulometría: Están compuestas por fragmentos naturales más finos (< 2 micras o 1/256 mm). En la naturaleza encontramos generalmente a las arcillas mezcladas con otros materiales como limos, arenas (con alto contenido de cuarzo), humedad y material orgánico. Este conjunto de materiales se denomina «material arcilloso». El tamaño de los granos es muy irregular, desde partículas menores de 0,002

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mm, que son principalmente minerales de arcilla, vía las fracciones limosas (0,002 – 0,06 mm) y arenosas (0,06 – 2,0 mm). La arcilla común tiene con frecuencia compuestos de hierro, y por tanto colores marrón-amarillentos a marrones, y carbonatos.

Las arcillas comunes consisten mayormente en mixturas de diferentes minerales arcillosos, generalmente illita y esméctica, y otros minerales. Debido al alto contenido de fundentes (álcalis, compuesto de hierro, cal), empiezan a fundirse (sinterizar) a temperaturas de 950° a 1.200 °C. Las arcillas comunes no son tan plásticas como las esmécticas, arcillas caoliníticas u otras.

Las arcillas minerales (principalmente bentonita) son filosilicatos laminares bidimensionales, de la familia de las esmectitas. Su estructura básica esta formada por tetraédros de Si4+ y octaédros de M= Al3+, Mg2+ o Fe2+,3+; en los que la condensación de una capa de tetraédros da una estructura 1:1 (minerales conocidos como Kaolinita con M = Al3+, y serpentines con M= Mg2+). Una estructura 2:1 está conformada por una capa de octaédros rodeados por dos capas tetraédricas, dentro de esta clasificación se encuentra la bentonita. Cuando moléculas polares son insertadas entre las capas, la lámina se abre exponiendo de esta manera su superficie interna. Se conoce quela superficie externa de una bentonita es de aproximadamente 80m2 1 g, en tanto que su superficie interna máxima puede alcanzar los 900m2 1 g. La posibilidad de hacer aprovechable esta vasta superficie interna para absorción y catálisis ha abierto nuevos campos de interés en su estudio.

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1.

COMPOSICION MINERALÓGICA Y QUIMICA DE LAS ARCILLAS Los minerales de arcillas se dividen en tres grupos: caolinita, montmorillonita e illita. Afines de las arcillas son las pirofilitas. Las caolinitas son filosilicatos hidratados de aluminio que no contienen otros metales. Su mineral principal es el caolín. La temperatura de fusión de las caolinitas es alta y por esto se las utiliza en la fabricación de refractarios y de cerámica. Cuando el color de caolín es blanco sirve para elaborar porcelana. La fórmula de caolinita propiamente dicha es Al4(OH)8(Si4O10) siendo la composición química Al2O3=39.56%, Sio2=46.50% y H2O=13.94%. las variedades de caolines comunes en el Perú son diquita, nacrita y halloysita. Las montmorillonitas son por su importancia industrial el segundo grupo de arcillas que además de silicio y aluminio contienen también calcio, magnesio y eventualmente sodio y hierro. Las montmorillonitas pueden absorber entre sus capas el agua y por esto se hinchan. La montmorillonita tiene la fórmula Al2((OH)2.Si4O10).nH2O y constituye el componente principal de la bentonita que es un producto comercial. Las arcillas más comunes son las illitas que por su contenido de álcalis constituyen la transición entre las arcillas y las micas, uno de los minerales mas frecuentes en las arcillas comunes. Es un mineral formado a bajas temperaturas en la superficie de la tierra. Además, es un silicato hidratado de aluminio y potasio, cuya estructura es similar a la de la esmectita, con la diferencia principal que en la illita el catión entre capas es el

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potasio y en la esmectita es el sodio, calcio o magnesio. Su variación granulométrica está en estos rangos:

Arcilla común débilmente arenosa Arena 25 – 43 % Limo 40 – 50 % Arcilla 17 – 25 % Arcilla común medianamente arenosa Arena 35 – 53 % Limo 30 – 40 % Arcilla 17 – 25 % Arcilla común muy arenosa Arena 45 – 68 % Limo 15 – 30 % Arcilla 17 – 25 % Arcilla común débilmente arcillosa Arena 15 – 45 % Limo 30 – 50 % Arcilla 25 – 35 % Arcilla común areno-arcillosa Arena 25 – 60 % Limo 15 – 30 %

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Arcilla 25 – 45 % Arcilla común limosa Arena 5 – 33 % Limo 50 – 65 % Arcilla 17 – 30 % Arcilla común medianamente arcillosa Arena 5 – 35 % Limo 30 – 50 % Arcilla 35 – 45 %

Las arcillas ricas en aluminio al ser calentadas reaccionan con cuarzo y se convierten en pirofilitas. La fórmula de la pirofilita es Al2(OH)4(Si8O20) y la

composición química

Al2O3=28.35%, SiO2=66.65%, H2O=5%. La red cristalina de las pirofilitas es parecida a montmorillonitas. La génesis de pirofilita está vinculada al magmatismo o a las soluciones hidrotermales que proporcionan el calor necesario.

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2.

ORIGEN Y YACIMIENTOS Las arcillas se generaron por intemperismo o alteración hidrotermal de los silicatos o vidrios ricos en aluminio. El caolín común y la montmorillonita se forman durante el intemperismo mientras que las variedades de caolín nacrita y diquita se generan en condiciones hidrotermales. Durante la lixiviación hidrotermal puede formarse también la alunita que a veces acompaña a las arcillas. Las arcillas pueden encontrarse en el lugar donde se formaron llamándose en este caso residuales. Por otro lado muchas arcillas son llevadas por el agua u otros agentes atmosféricos y re depositadas. Las arcillas residuales se forman un capa por encima de la roca descompuesta de la cual hereda frecuentemente las estructuras. Las arcillas re depositadas son generalmente mejor clasificadas. Para que las arcillas sean limpias, las impurezas tienen que ser removidas. Esto puede producirse durante el transporte siempre y cuando este no sea turbulento y especialmente durante la deposición en aguas tranquilas, las arcillas transportadas y depositadas forman estratos tabulares o lentes. Tabulares pueden ser los depósitos hidrotermales de arcillas a lo largo de las fracturas por los cuales circulaban las aguas residuales magmáticas. Para que se produzca el caolín o arcillas alumínicas refractarias la lixiviación de los álcalis debe ser completa o por lo menos muy avanzada. La pureza del caolín dependerá antes de todo de la eliminación de los metales con excepción del aluminio. La lixiviación más completa se produce en los suelos en los cuales creció una vegetación intensa y por esto las arcillas caoliniticas más puras se presentan frecuentemente debajo de los

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mantos de carbón. Por lo contrario, tal lixiviación no puede producirse en condiciones marinas donde abundan iones de diferentes metales. Sin embargo, los caolines formados en las tierras emergidas pueden ser erosionadas, transportados y depositados en el mar o lagos.

Las propiedades más importantes de las arcillas son:

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Temperatura de vitrificación El rango de temperatura de vitrificación o de formación de cristales durante el calentamiento es una propiedad muy importante de las arcillas y los limos usados en productos estructurales de arcilla. La vitrificación es un proceso de fusión gradual en donde algunos de los constituyentes que se derriten con mayor facilidad producen un incremento en la cantidad de líquido y de la temperatura. Algunas arcillas tienen un corto rango de vitrificación.

2.

Color No define directamente el uso de una arcilla, por ejemplo una arcilla de color rojo o amarillento recibe el nombre tierra de alfarería. Estas arcillas rojas también se emplean en la cerámica industrial (pavimentos, revestimientos y cerámica estructural: ladrillos, tejas, baldosas, etc.). El color generalmente se adquiere después de la cocción.

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3.

Textura de la arcilla cruda Algunas presentan textura porosa y generalmente son usadas en la alfarería, en otros casos será útil solamente si es blanda con lo cual la finura relativa puede apreciarse al tacto. Sin embargo, muchos materiales de grano fino se presentan en masas duras que han de moldearse antes de que se puedan determinar sus propiedades.

4.

Tamizado Es útil triturar la arcilla sin moler las partículas individuales y tamizarla. Si la mayor parte de ella queda sobre el tamiz de 18 mallas por pulgada, es improbable que el material contenga mucha sustancia de arcilla y es útil solamente para fines especializados en cerámica. Si queda un pequeño residuo sobre el tamiz de 18 mallas y residuos apreciables sobre los tamices de 60, 100 y 200 mallas, el material será probablemente adecuado para productos cerámicos bastos y una vez molido puede ser bueno para productos finos.

5.

Plasticidad Esta característica puede comprobarse con un ensayo de plasticidad en crudo, por ejemplo mezclando agua gradualmente por amasado a mano con la arcilla pulverizada y haciendo una estimación de la plasticidad, que puede ser nula, pobre, mediana, buena y excepcional. Su plasticidad al ser mezclada con agua y la posibilidad de ser moldeada depende de los siguientes factores: tamaño de partícula, capacidad de cambio de la

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arcilla, naturaleza de los iones absorbidos, cantidad de agua en la pasta y naturaleza de los iones contenidos en el agua de amasado.

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CONDICIONES Y AMBIENTES DE FORMACIÓN Las arcillas comunes ocurren en muchos tipos de roca que van desde el Precambriano al Holoceno. Ellas se forman por intemperismo o alteración hidrotermal de los silicatos o vidrios ricos en aluminio. Los minerales que suelen alterarse a arcillas son feldespatos (plagioclasas, ortosa, microclina, etc.) y vidrios volcánicos ricos en aluminio. Después de la alteración, las arcillas pueden quedarse en el lugar de su formación (arcillas residuales) o son llevadas y depositadas en otro sitio mediante algún medio de transporte. Las arcillas residuales forman una capa más o menos irregular por encima de las rocas alteradas y cuando el proceso es más avanzado, pueden heredar la textura de las rocas descompuestas. Las arcillas transportadas y depositadas forman estratos tabulares o lentes. Los depósitos hidrotermales de arcillas pueden ser tabulares o de forma irregular a lo largo de las fracturas por las cuales circulan las aguas residuales magmáticas. Para que las arcillas sean limpias, las impurezas tienen que ser removidas, esto puede ocurrir durante el transporte y especialmente durante la depositación en aguas tranquilas. Las illitas se originan por la meteorización de esquistos micáceos (moscovíticos), gneis,

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rocas cuarzo sericíticas y en ciertos casos como resultado de la transformación de feldespatos en caolinitas.

Los yacimientos de arcillas en el país, se distribuyen principalmente entre el cuaternario y triásico, perteneciendo esporádicamente algunos al Paleozoico. Las del Cuaternario pertenecen a yacimientos que contiene mezclas de minerales de arcillas, impurificadas por silicatos, óxidos, carbonatos, Las del Terciario, Cretácico, Jurásico y Triásico llegan a forma yacimientos económicos caracterizados por un tipo característico de arcilla; tal como los que ocurren en la Formación Chira, Formación Paracas, Formación Goyllarizquizga, Formación Farrat, Formación Chicama donde se emplazan con otras rocas sedimentarias. Las arcillas cretácicas que ocurren en el perú, principalmente se emplazan en la Formación Goyllarizquizga siendo en su mayoría arcilla refractaria, constituida por caolinita, cuarzo y materia orgánica; encontrándose intercalada con lentes de carbón bituminoso y areniscas. La ocurrencia de arcillas caolinitas del país de tipo residual han sido generadas por actividad hidrotermal e intemperismo posterior sobre rocas volcánicas (andesita) ó intrusivas (granito, grano diorita) del Cretáceo y Terciario ocurriendo como bolsonadas distribuidos en forma errática e irregular donde el mineral predominante es la caolinita acompañado de minerales de alteración hidrotermal y de material granular como cuarzo, feldespatos, etc. Tal es el caso de los yacimientos de caolín de parco en Huaraz e Isabel en Nazca.

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Los yacimientos más importantes de arcillas bentoníticas ocurren en cuencas terciarias del litoral marino, emplazadas en los departamentos de Piura e Ica; donde el mineral de arcilla principal es la montmorillonita, beidelita, además de vermiculita, zeolitas, sales, cuarzo, feldespatos, etc; en proporciones menores en algunos casos.

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PROPIEDADES, VARIEDADES Y USOS En el perú, los materiales arcillosos o la arcilla común son abundantes, y su aplicación está estrechamente relacionada con la fabricación de productos para la construcción.

Las arcillas caoliniticas son plásticas cuando son húmedas y pueden adquirir la forma que mantienen después de desecarse. Aprovechando esta esta propiedad las arcillas se utilizan para elaborar productos cerámicos. De las arcillas comunes se preparan los ladrillos, tejas, cerámica, tosca, etc. Para algunos usos de arcillas comunes es importante la composición química. Aprovechando la poca permeabilidad de la mayoría de arcillas se las puede usar como tapones impermeables en agricultura. Los caolines y pirofilitas se emplean para fabricar cerámica fina, porcelana, aislantes, etc. Muy importante para la industria de la cerámica son la plasticidad , blancura y la ausencia de impurezas. Algunas impurezas confieren el color a los productos cerámicos que puede variar, de acuerdo a la temperatura y atmósfera reinante en el horno. Otras impurezas como los álcalis bajan la temperatura de la fusión.

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Las pirofilitas, y en mayor grado el caolín, tienen alto contenido de alúmina que eleva la temperatura de fusión y no permite que la cerámica se deforme a altas temperaturas. El alto punto de fusión permite utilizar las arcillas alumínicas de color para fabricar los refractarios. Las variedades blancas son más valiosas. Los caolines blancos con granulometría fina se utilizan para relleno de papel. El color de las arcillas es también importante para la fabricación de barnices y pinturas.

Las arcillas montmorilloniticas denominadas comercialmente bentonita se derivan de los volcánicos alterados; se las divide en sódicas, cálcicas y magnesianas. La bentonita sódica absorbe grandes cantidades de agua y se hincha. El gran poder de absorción se aprovecha para limpieza de líquidos y catalizadores en la industria del petróleo. La alta viscosidad que proporcionan estas bentonitas a la pulpa, permite utilizarlos en la preparación de los lodos pesados en la perforación de pozos petroleros. Las bentonitas cálcicas no se hinchan con el agua, pero tratados con ácido sirven para decolorar los aceites. Las bentonitas magnesianas o tierra de Fuller, sin este tratamiento decoloran los aceites. En realidad, cada arcilla tiene características propias que la distinguen de todas las demás en el mundo y que deben ser determinadas experimentalmente.

TIPOS DE ARCILLAS

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Las arcillas se clasifican en varios tipos de acuerdo su capacidad de intercambiocationico del modo siguiente:

-Caolin -Bentonita -Sepiolita-paligorskita -Otros tipos de arcillas especiales

CAOLIN

Es una roca que contiene cierta proporción de minerales del grupo del caolín, que puede ser económicamente extraida y concentrda. Se trata, generalmente de una arcosa o arena caolinifera, granito o geneis caolinitizado, que es necesario procesar para enriquecer el mineral del grupo de caolín.

BENTONITA

Es una roca compuesta escencialmente por minerales del grippo de las esmecititas, independientemente de cualquier connotación genética, Los criterios de clasificación utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades físicoquimicas; asi la clasificaicon industrial mas aceptada establecetipos de bentonitas en función de su capacidad de hinchamiento de agua.

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SEPIOLITAS Y PALIGORSKITAS

Son arcillas con un contenido en dichos minerales superior al 50% son minerales con abito fibroso con una enorme área superficial debido tanto al pequeño tamaño de particula como la porosidad estructural que presenta su estructural que presenta su estructur...