geología de yacimientos de perlita, zeolita, bentonita

UNIVER SIDAD DE CONCEPCIÓN
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
10° CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003
YACIMIENTOS DE PERLITA, ZEOLITA, BENTONITA Y GRANATE
PARA APLICACION MEDIOAMBIENTAL DE LAS REGIONES VII Y
VIII, CHILE CENTRAL-SUR
GAJARDO, A.1, CARRASCO, R.1 Y MENDOZA, J.L.1
1
Servicio Nacional de Geología y Minería, Av. Santa María 0104, Providencia, Santiago, Chile.
[email protected], [email protected] y [email protected]
INTRODUCCION
El cuidado y preservación del medioambiente constituye una importante preocupación a nivel
gubernamental y ciudadano en el país, de modo que la definición y generación de conocimiento
respecto de metodologías, procedimientos, instrumentos y materias primas e insumos
relacionados con este tema, concita la atención del mundo científico y profesional, así como el
interés de los sectores público y privado por su implementación y aplicación.
En dicho contexto, las ciencias geológicas contribuyen con importante información relativa a
rocas y minerales industriales (RMI), parte de la cual ha sido generada mediante los estudios
realizados a lo largo del país en los últimos 12 años, tanto por la Sección Rocas y Minerales
Industriales del Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) como por empresas
privadas relacionadas con el tema.
Estos estudios han contribuido al conocimiento, en las Regiones VII y VIII, de los únicos
yacimientos conocidos y en explotación permanente o esporádica, de perlita, zeolitas y granate,
así como de dos yacimientos de bentonita de potencial interés, que constituyen recursos naturales
de gran importancia medioambiental.
En consecuencia, el presente trabajo tiene por finalidad dar a conocer las características
geológicas y las propiedades físicas y químicas de estas RMI, en el entendido que dicho
conocimiento resulta de interés primordial para su aplicación medioambiental, en una sociedad
que busca reglamentar y ordenar el uso y el cuidado del medioambiente, en el marco del
desarrollo sustentable.
RMI Y MEDIOAMBIENTE
Además de su utilización en diversas actividades productivas: construcción, industria química y
manufacturera, minería y metalurgia y agroindustria, las Rocas y Minerales Industriales (RMI)
constituyen recursos naturales de gran importancia en la preservación y cuidado del
medioambiente, por cuanto son utilizables en la desulfurización de gases, el sellamiento de
vertederos, el filtrado de agua potable e industrial, la recuperación y acondicionamiento de
suelos, la descontaminación de depósitos de líquidos industriales, la desodorización de camadas
para animales y la decoloración de aceites, vinagres y jugos.
Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.
Los principales usos medioambientales de las RMI, así como las más importantes de éstas para
cada aplicación, se señalan a continuación:
-Tratamiento de agua: alumbres, alunita, arena silícea, granate.
-Aislantes: arcillas expandibles, diatomita, perlita, pumicita.
-Filtrantes, absorbentes y sellantes: arena silícea, bentonita, diatomita, granate, perlita,
sepiolita, zeolitas.
-Captación de gases: bauxita, caliza, dolomita, yeso.
-Desodorizantes: bentonita, sepiolita, zeolitas.
-Correctores de suelos: caliza, dolomita, yeso.
Si bien gran parte de las RMI tienen alguna aplicación medioambiental y presentan una amplia
distribución en la naturaleza, como arenas silíceas, diatomita, caliza, pumicita y yeso, no es
menos cierto que existen algunas como bentonita, granate, sepiolita y zeolitas, cuyas principales,
si no únicas, aplicaciones son como filtrantes, absorbentes y sellantes, captadores de gases y
desodorizantes, y cuya distribución geológico-geográfica es sensiblemente más restringida en la
naturaleza. Por este motivo y debido a la mayor especificidad de sus aplicaciones, el
conocimiento de su distribución, propiedades y dimensiones adquiere una mayor importancia
relativa.
PERLITA
El yacimiento de perlita Laguna del Maule está ubicado en la ribera norte de la laguna del mismo
nombre, Cordillera Andina de la VII Región, a unos 160 km al SE de Talca (Fig. 1).
Forma parte del Complejo Volcánico Laguna del Maule, de edad cuaternaria (López y Munizaga,
1983) y consiste en una pequeña colina de dimensiones superiores a 100.000 m3 que se dispone
en discordancia sobre las coladas vítreas de dicho complejo efusivo (Gajardo y Carrasco, 1997).
Está compuesto por una arena volcánica vítrea, disgregable, de color gris claro a blanco grisáceo,
con granos sub-angulares a sub-redondeados, principalmente de vidrio volcánico y ópalo, y
presenta una distribución granulométrica tal que sobre el 65% tiene un tamaño superior a 0,5 mm.
Su composición química es indicativa de un volcanismo de composición riolítica, destacando sus
contenidos de SiO2 sobre 73% y de Na2O y K2O sobre 4%, así como de H2O sobre 2% que
favorece su expansibilidad (Gajardo, 1998) (Tabla 1).
Estas propiedades permiten su uso como filtrante, aislante y carga.
TABLA 1. PRINCIPALES CARACTERISTICAS DEL YACIMIENTO DE PERLITA LAGUNA DEL MAULE.
Tipo de
Yacimiento,
Morfología
Composición
Mineralógica
Composición
Química
(%peso)
Distribución
Granulométrica
Arena
volcánica,
Vidrio
Volcánico
Opalo
Feldespato K
Mordenita
73,8% SiO2
>4%Na20/ K20
2,1% H2O
32% > 2 mm
22%> 1 mm
12% > 0,5
mm
Cuerpo irregular
Fuente: (Gajardo y Carrasco, 1997) (Gajardo, 1998)
Reservas
(millones t)
>0,1
Uso
Principal
Filtrante,
aislante,
carga
Estado
Actual
Explotación
Fig. 1 MAPA DE UBICACION
ZEOLITAS
Los yacimientos de zeolitas conocidos en la VII Región, LLoimávida y Valentina, se localizan en
la ladera oeste del cerro Canucalqui, Precordillera Andina regional, a unos 35 km al SE de Parral
(Fig. 1).
Estos yacimientos están emplazados en rocas volcánicas pertenecientes a la unidad
informalmente denominada Formación Estero Cenicero, de edad terciaria (ACCEFO Ltda., 1993)
compuesta por rocas piroclásticas, especialmente tobas lapíllicas y tobas cineríticas que se
distribuyen ampliamente en el área. Su origen ha sido relacionado tanto con procesos de
alteración supérgena (Gajardo, 2000) como de diagénesis burial (Cabrera et al., 2002).
El yacimiento Valentina presenta dos zonas enriquecidas en zeolitas: zona de mordenita, con
35% de este mineral en el área reconocida, cuya reserva probable es de 1,4 millones t, y zona de
clinoptilolita, con más de 60% de este mineral en la roca (ACCEFO Ltda., 1993).
De acuerdo a sus propiedades, las zeolitas de este yacimiento pueden utilizarse como
desodorizante, en alimentación animal y como aditivo para suelos (Tabla 2).
En el yacimiento Lloimávida, la zeolitización alcanza hasta un 80% de las rocas piroclásticas,
con la formación de mordenita y clinoptilolita, en proporciones de 60 y 40% en las tobas gruesas
y de 40 a 50% en las tobas finas.
Estas zeolitas pueden ser empleadas en agricultura, alimentación animal y descontaminación
(Cabrera et al., 2002) (Tabla 2).
TABLA 2. PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LOS YACIMIENTOS DE ZEOLITAS VALENTINA Y LLOIMAVIDA.
Nombre
Valentina
(1)
Lloimávida
(2)
Tipo de
Yacimiento,
Morfología
Composición
Mineralógica
>66 SiO2
Alteración
supérgena,
Estratiforme
Clinoptilolita=60%
Diagénesis
burial,
Estratiforme
Clinoptilolita=40-60%
>65%SiO2
Mordenita=60-40%
>3%CaO
Mordenita=35%
Feldespato y
Cuarzo=5%
Feldespato y Cuarzo
Fuente: (ACCEFO Ltda., 1993) (Cabrera et al., 2002)
Reservas
(millones t)
Composición
Química (% en
peso)
Uso Principal
Estado
Actual
1,4
Desodorizante,
alimentación animal,
aditivo para suelos
Prospecto
Explotación
esporádica
_
Agricultura,
En
desarrollo
alto CaO bajo
Na2O
alimentación animal,
descontaminación
BENTONITA
Los yacimientos de bentonita conocidos en la VIII Región son Cerro Grande y Las Escaleras,
ubicados a 9 km al norte de San Nicolás y a 46 km al este de Chillán, respectivamente (Fig. 1).
Cerro Grande consiste en un cuerpo irregular de bentonita cálcica, de 3 a 5 m de espesor, que
cubre un área de 300.000 m2, generado por la alteración supérgena de un gabro de hornblenda
que intruye a las rocas del basamento granítico de la Cordillera de la Costa. La bentonita contiene
45% SiO2, 4,23% CaO y 0,58% Na2O y está compuesta por montmorillonita, caolinita, cuarzo e
illita (Gajardo, 1989). Los ensayos realizados han dado resultados satisfactorios para su uso como
filtrante y decolorante (Gajardo, 1998) (Tabla 3).
Las Escaleras corresponde a un cuerpo estratiforme de bentonita cálcica, de 0,8 m de potencia,
intercalado en una secuencia sedimentaria lacustre del Cuaternario, denominada Formación La
Montaña (Gajardo, 1981), cuya reserva probable alcanza a 540.000 t (Gajardo y Gutiérrez, 1993).
La bentonita contiene 50,35% SiO2, 1,5% CaO y 0,05% Na2O, una granulometría tal que el 4760% del material tiene tamaño inferior a 2 micras y una densidad entre 0,8 y 0,95, y está
compuesta por montmorillonita cálcica, caolinita y vidrio volcánico (Gajardo y Gutiérrez, 1993).
De acuerdo a los estudios realizados en estas bentonitas (Bozzo, 1993), sus características
permiten su utilización como decolorante, suplemento no nutritivo para alimentación animal y
ligante de moldes de fundición (Tabla 3).
TABLA 3. PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LOS YACIMIENTOS
DE BENTONITA CERRO GRANDE Y LAS ESCALERAS.
Nombre
Cerro Grande (2)
(1)
Tipo de
Yacimiento,
Morfología
Composisicón
Mineralógica
Alteración
supérgena,
Montmorillonita
Caolinita
Cuerpo irregular
Cuarzo
Composición
Química
Uso Principal
Estado
Actual
>2
Filtrante,
decolorante
Prospecto
0,54
Alimentación
animal,
Prospecto
1,50 CaO
0,05 Na2O
decolorante,
45,2 SiO2
4,23 CaO
Reservas
(millones t)
0,58 Na2O
Illita
Las Escaleras (2)
(3)
Alteración
supérgena,
Montmorillonita
Estratiforme
Vidrio volcánico
Caolinita
50,35 SiO2
ligante moldes
Fuente: Gajardo (Gajardo, 1989) (Gajardo, 1998) (Gajardo y Gutiérrez, 1993)
GRANATE
El yacimiento de granate Río Lía está ubicado en la vertiente oriental de la Cordillera de la Costa
de la VIII Región, a unos 6 km al sur de Santa Juana (Fig. 1).
Consiste en un depósito sedimentario, localizado en las terrazas fluviales del río Lía, integrado
por materiales provenientes de la desintegración de las rocas metamórficas y gnéisicas de la Serie
Oriental del Basamento Metamórfico (González-Bonorino, 1970). Los sedimentos están
compuestos por fragmentos líticos y por cristales individuales de cuarzo, feldespatos, granate
almandino y micas.
El almandino, de color rojo intenso, presenta una concentración de entre 2,8 y 19% en los
depósitos sedimentarios y una granulometría tal que el 95% del mineral se concentra en los
tamices ASTM 10, 18 y 35 (2,0-0,5 mm) (Cabello, 1974).
Debido a su tipo mineralógico, granate de hierro y aluminio, con dureza 7,5-8 en la escala de
Mohs y a sus propiedades físicas como fracturamiento, granulometría y densidad, el granate es
utilizado en la elaboración de papel de lija y puede ser empleado para la formulación de arenas
abrasivas (Gajardo, 1994) (Tabla 4).
TABLA 4. PRINCIPALES CARACTERISTICAS DEL YACIMIENTO DE GRANATE RIO LIA.
Tipo de
yacimiento,
Morfología
Sedimentario,
Cuerpo irregular
Composición
Mineralógica
Almandino: 3-19%
Cuarzo, Feldespato y
Mica
Fuente: (Gajardo, 1994)
Distribución
Granulométrica
Propiedades
Físicas
95% entre 0,5 y 2 mm Color: rojo intenso
Dureza: 7,5-8 Mohs
Reserva
estimada
(millones t)
Uso
Principal
Estado
Actual
> 0,05
Abrasivo
Explotación
USOS AMBIENTALES DE LAS RMI EN ESTUDIO
De acuerdo a su composición mineralógica y a sus propiedades físicas y químicas, las cuatro
RMI en estudio pueden ser utilizadas en importantes aplicaciones medioambientales,
especialmente en la zona centro-sur del país, Regiones Metropolitana a X, que concentra el
76,8% de la población nacional y tiene una densidad promedio de 59,7 hab/km2 (INE, 2001).
En esta zona la utilización actual y futura de estas RMI es influenciada por requerimientos
ambientales derivados del crecimiento de las ciudades, obras de infraestructura, actividad
agrícola y preservación y uso del recurso hídrico (Gajardo et al, 2002).
En consecuencia, sus principales aplicaciones medioambientales serían:
A.- TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE E INDUSTRIAL
La zona centro-sur del país presenta una gran concentración de centros urbanos que requieren un
creciente abastecimiento de agua potable, siendo los más importantes Santiago, ConcepciónTalcahuano y Puerto Montt-Puerto Varas. De esa forma, el consumo de agua potable es el más
alto del país, con 274.000 m3/1000hab, contra 118.000 m3/1000hab de la zona norte, Regiones I y
II, y 155.000m3/1000hab de la zona centro-norte, Regiones III-V (INE, 2001).
A la vez, la zona centro-sur concentra parte importante de la actividad industrial del país,
representada por fábricas de cemento, cerámica, ladrillos, vidrio, textiles, productos químicos,
plantas de celulosa, siderurgia, industria pesquera y petroquímica, minería metálica, refinerías de
azúcar, que utilizan y desechan un importante volumen de aguas industriales que requieren ser
tratados.
Para estos usos, las capacidades filtrantes de perlita y granate, y decolorantes y absorbentes de
bentonita y zeolitas resultan de gran interés.
B.- SELLANTES DE RELLENOS SANITARIOS
La concentración urbana de esta zona es la más alta del país, y, por ende, la que requiere con
mayor urgencia de adecuadas instalaciones para depositar los desechos domésticos e industriales,
manteniendo un estricto cuidado por el medioambiente. Así, la producción de residuos sólidos
domiciliarios alcanza a 2.476.440 t, contra 186.120 t de la zona norte y 489.960 t de la zona
centro-norte. La producción de residuos sólidos no domiciliarios, incluyendo los industriales, de
la construcción y de hospitales alcanza a 4.234.105 t, contra 722.153 t en la zona norte y
1.012.326 t en la centro-norte (INE, 2001).
Por lo tanto, la adecuada construcción de los rellenos sanitarios necesarios para contener esta
cantidad de residuos, requiere en forma creciente del uso de materiales sellantes para prevenir la
percolación de líquidos efluentes hacia los terrenos agrícolas aledaños y/o hacia la napa de agua
subterránea.
Para esta aplicación, tanto la bentonita como las zeolitas han sido y son exitosamente utilizadas
en el mundo.
C.- DESODORIZANTES EN PLANTELES DE ANIMALES
La zona centro-sur concentra la mayor densidad de planteles avícolas, bovinos y porcinos del
país, los que producen una gran cantidad de residuos orgánicos, líquidos y sólidos, cuya
acumulación y descomposición por acción bacterial implica un importante impacto odorífico en
el ambiente.
En términos de la relevancia del uso de desodorizantes para estos fines, es importante señalar que
el 95% de la producción avícola anual, estimada en unos 77.000.000 de aves (Bozzo, 1993), es
producida por las cinco principales empresas productoras nacionales, y que el 83% de esa
producción se concentra en las provincias de Melipilla y Cachapoal, Regiones Metropolitana y
VI, respectivamente. Asimismo, la producción industrial de porcinos se estima en una cifra
superior a 1.200.000 animales, estando la mayoría de los planteles ubicados entre las Regiones
Metropolitana y VIII (Bozzo, 1993). Por último, el mercado bovino se estima en unos 3.500.000
animales, que se concentra, principalmente, entre las Regiones VI y X.
La forma más eficaz de prevenir el olor de estos residuos orgánicos es su tratamiento con
materias primas absorbentes y desodorizantes, como bentonita y zeolitas.
D.- ABRASIVOS PARA LIMPIEZA DE ESTRUCTURAS METÁLICAS
La actividad marítima de la zona centro-sur, realizada especialmente en los puertos de
Talcahuano y San Vicente, en la VIII Región, y en Valdivia y Puerto Montt, en la X Región, así
como otras actividades industriales realizadas especialmente en el sector litoral, requiere de
materiales abrasivos para la limpieza y pulido de estructuras metálicas, como embarcaciones,
molos de atraque y maquinaria. Solo en la VIII Región existe un requerimiento de 8.000 t/año por
parte de ASMAR y de 2.000 t/año de diversas empresas (Gajardo, 1998).
Debido a sus propiedades físicas y químicas, el granate almandino es uno de los mejores
minerales para la formulación de arenas abrasivas destinadas a este propósito.
CONCLUSIONES
1.- En las regiones VII y VIII existen yacimientos de RMI: perlita, zeolitas, bentonita y granate
que presentan propiedades físicas y químicas para aplicación medioambiental y que han sido
conocidos mediante estudios realizados en los últimos 12 años por el SERNAGEOMIN y por
empresas privadas.
2.- Los yacimientos de perlita, zeolitas y granate son los únicos de su tipo en explotación
permanente o esporádica, en el país, y han sido utilizados, respectivamente, como filtrante,
aislante y carga; alimentación animal; y elaboración de papel de lija.
3.- Las propiedades físicas y químicas de estas RMI permiten su utilización en las siguientes
aplicaciones medioambientales, especialmente en la zona centro-sur del país, Regiones
Metropolitana a X, donde se concentra el 76,8% de la población del país:
a.- Tratamiento de agua potable e industrial: perlita y granate como filtrantes, y bentonita y
zeolitas como decolorantes.
b.- Sellantes de rellenos sanitarios: bentonita y zeolitas.
c.- Desodorizantes en planteles de animales: bentonita y zeolitas.
d.- Abrasivos para limpieza de estructuras metálicas: granate.
4.- La implementación de estas aplicaciones constituiría un paso relevante hacia el cuidado del
medioambiente en la zona más densamente poblada del país, y hacia el desarrollo y utilización de
recursos naturales nacionales para dichas actividades, con el consiguiente beneficio económico y
social, en el marco del desarrollo sustentable.
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