UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGÍA, GEOFÍSICA Y MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS CURSO: MINERÍA DE RECURSOS MINERALES INDUSTRIALES CAPÍTULO N° 04 LA BENTONITA (1° PARTE) MSc. Luciano A., Taco Prado INTRODUCCIÓN Las arcillas industriales son una de las materias primas más utilizadas en los procesos industriales. La mayor parte de la producción, un 90%, son las destinadas a la fabricación de materiales de construcción y agregados. Se las conoce como arcillas cerámicas, arcillas para la construcción o arcillas comunes, están compuestas por dos o más minerales de arcilla e importantes cantidades de otros minerales que no son filosilicatos. El 10% restante se utiliza en otras industrias como absorbentes, arenas de moldeo, agricultura, etc. Son las conocidas como arcillas especiales, están constituidas básicamente por un solo tipo de mineral de la arcilla y sus propiedades dependen de las características de este material. Dentro de este grupo está la bentonita. Las arcillas especiales se pueden dividir en caolines y arcillas caoliníferas, bentonitas, sepiolita y paligorskita. DEFINICIÓN La bentonita es una arcilla de grano muy fino (coloidal) del tipo de montmorillonita que contiene bases y hierro. Tiene aplicaciones en cerámica e industria. Su definición parte de 1888 en que fueron descubiertas y clasificadas como tales en Fort-Benton, Wyoming, U.S.A., a causa de una bentonita que poseía propiedades muy especiales, particularmente la de hincharse en el agua, dando una masa voluminosa y gelatinosa. Las bentonitas son también llamadas "arcillas activadas" debido a su afinidad en ciertas reacciones químicas causada por su excesiva carga negativa. BENTONITA SÓDICA: Es una montmorillonita que se encuentra en forma natural y que contiene un alto nivel de iones de sodio. Se hincha al mezclarse con el agua. También se conoce como "Wyoming Bentonita" o "Western Bentonita". BENTONITA CÁLCICA: Es una montmorillonita en la que el catión intercambiable predominante es el calcio. No exhibe la capacidad de hinchamiento de la bentonita sódica, pero tiene propiedades absorbentes. También es llamada "Southern, Texas o Mississippi Bentonita ". CARACTERÍSTICAS • El tamaño de las partículas es inferior a un 0,03% al del grano medio de la caolinita. • El tipo más normal es la cálcica. La sódica se hincha cuando toma contacto con el agua. • El hierro que contiene siempre le da color, aunque existe también una bentonita blanca. • Este tipo dará un mejor color en reducción que en la oxidación cuando se emplea en cuerpos de porcelana. También ayuda a la suspensión del barniz. • Existen diversos tipos de bentonita que varían en plasticidad como en dureza. Existen unas pocas, como la tierra de batán, que carecen de plasticidad. COMPOSICIÓN QUÍMICA Oxidos Contenido(%) Oxidos Contenidos(%) SiO2 49.40 Mn 0.02 Al2O3 14.95 SO3 <0.1 TiO2 0.78 Na2O 1.25 CaO 7.76 K2O 0.78 MgO 2.35 P2O5 0.020 Fe2O3 7.85 PPI 13.5 COMPOSICIÓN MINERALÓGICA Mineral Contenido() Montmorillonita >85 Calcita 3-8 Hierro 1-4 Pirita trazas OTRAS CARACTERÍSTICAS Características Valor Absorción de Aceite 39-45g/100g Solubilidad en Agua* insoluble Solubilidad en Acidos* insoluble APLICACIONES • En ingeniería civil y cimentaciones, para sostenimiento de tierras, en forma de lodo bentonítico. • En construcción, como material de sellado. • En perforación de pozos para extraer agua, petróleo o gas natural, usada en la preparación de los lodos de perforación. • En la elaboración de grasas lubricantes. • En la elaboración de aromatizantes. • En la industria del vino como clarificante inorganico. • En la industria petrolera ligada con agua para fabricar lodos de perforación. • Alimentación animal para eliminación de toxinas de alimentos. • En metalurgia la bentonita sódica y la cálcica como aglutinante de la arena de cuarzo para fabricar moldes para fundición. • Arenas o piedritas sanitarias para cama de gatos (mascotas). • Como aditivo para pinturas tixotrópicas o impermeables. • En la elaboración de electrodos para puesta a tierra. • Para rellenar pozos de captación Geotérmica vertical por su buena conductividad del calor y su homogénea mezcla sin burbujas lo que facilita el contacto con las sondas. • USO DE LA BENTONITA EN ARENAS DE MOLDEO Las arenas de moldeo se componen de arena y arcilla, normalmente bentonita, este producto funciona como agente de unión, ayudando a crear cohesión y plasticidad a la mezcla, haciendo más fácil moldearla y también la hace resistente en el momento de retirar el moldeo y mientras se vierte el material fundido. • USO DE LA BENTONITA EN EL SECTOR ALIMENTARIO La bentonita tiene una gran capacidad tanto de absorción como de adsorción. Por ello se utiliza en decoloración y clarificación de aceites, vinos, cervezas, sidras, etc. En el caso de la clarificación del vino, durante su producción, se adiciona si este tiene una inestabilidad proteica acusada y así se arrastran los excesos de proteínas que lo pueden enturbiar. USO DE LA BENTONITA EN ABSORBENTES También se utilizan en la purificación de aguas que contengan diferentes tipos de aceites industriales y contaminantes orgánicos. Esta capacidad absorbente ha hecho que pase a ser una competencia directa con otras arcillas como materia prima en la fabricación de arena aglomerante para gatos. USO DE LA BENTONITA COMO MATERIAL DE SELLADO Las propiedades que caracterizan a este producto en lo que se refiere a elevada superficie específica, gran capacidad de hinchamiento, buena plasticidad y lubricidad, alta impermeabilidad y baja compresibilidad, lo han hecho muy útil para sellar depósitos de residuos tanto tóxicos y peligrosos, como radiactivos de baja y media actividad. Acción necesaria a fin de cumplir la normativa actual para el cuidado del medio ambiente. La legislación varía según el país. USO DE LA BENTONITA EN LA INGENIERÍA CIVIL Las bentonitas sódicas o cálcicas activadas son las que tienen las características más adecuadas para los diferentes usos que se dan en este campo. Principalmente se utilizan para cementar fisuras y grietas de rocas, impermeabilizar barreras en el suelo, prevenir hundimientos, protección de tuberías, para dar estabilidad en la construcción de túneles... USO DE LA BENTONITA PARA LAS TOMAS DE TIERRA Como relleno de muy buenas prestaciones ya que baja la resistencia eléctrica y además asegura un magnifico contacto entre el electrodo y la tierra. Además el agua captada es retenida muy firmemente por la bentonita de tal manera que solo se pierde cuando se somete a calor intenso, cosa que no se produce en las zonas donde esta enterrados los electrodos USO DE LA BENTONITA COMO LODO DE PERFORACIÓN • El fluido de perforación es un líquido o gas que circula a través de la sarta de perforación hasta la barrena y regresa a la superficie por el espacio anular. Hasta la fecha un pozo de gas o aceite no se puede perforar sin este concepto básico de fluido circulante. • El fluido de perforación es una parte clave del proceso de perforación, y el éxito de un programa de perforación depende de su diseño. • Un fluido de perforación para un área particular se debe diseñar para cumplir con los requerimientos específicos. FUNCIONES DEL LODO DE PERFORACIÓN • Retirar los recortes del fondo del agujero, transportarlos y liberarlos en la superficie. • La densidad y la viscosidad también contribuyen a mejorar la capacidad transportadora de un fluido. • Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación. • Depositar un revoque de pared impermeable. • Controlar las presiones del subsuelo. • Sostener los recortes y el material pesado en suspensión cuando se detenga la circulación. • Permitir la obtención información de las formaciones penetradas. • Proteger la sarta de perforación contra la corrosión. DEMANDA • EN EL PERÚ SE PRODUCEN ANUALMENTE MÁS DE 20 000 TONELADAS MÉTRICAS DE BENTONITA, SIN CONTAR LAS IMPORTACIONES DE MÁS DE 5 000 TONELADAS CADA AÑO. • LOS PRINCIPALES MERCADOS DE LA BENTONITA SON NORTEAMÉRICA, ASIA Y EUROPA. EL PATRÓN DE CONSUMO VARÍA DEPENDIENDO DE LAS NECESIDADES DE CONSUMO LOCAL Y DEL GRADO DE INDUSTRIALIZACIÓN. • A LO LARGO DEL TIEMPO EL PERÚ SE SITUÓ COMO EL TERCER PRODUCTOR DE BENTONITA DE AMÉRICA LATINA SEGÚN EL U.S: GEOLOGICAL SURVEY, CONCENTRANDO SU PRODUCCIÓN EN LOS DEPARTAMENTOS DE JUNÍN Y PIURA. • LA BENTONITA PARA PERFORACIONES INDUSTRIALES ES CONSUMIDA POR LAS EMPRESAS PETROLERAS, CON LICITACIONES DE EXPLOTACIÓN Y EXPLORACIÓN DE POZOS PETROLÍFEROS Y LAS MINERAS EN LAS FASES 1ERA Y 2DA DE EXPLORACIÓN Y OPERACIÓN. • • • • • • • 01 02 03 La principal empresa con mayor producción es Minera Doña Herminia SA. se conoce la ubicación de sus yacimientos y plantas: Un primer yacimiento en el departamento de Junín, provincia de Chupaca y un segundo yacimiento en el mismo departamento en la provincia de Jauja. La segunda empresa productora es Compañía Minera Agregados Calcáreos SA. Una empresa con años de experiencia en el mercado de las arcillas, incluye la bentonita en su mezcla de productos, destinada primordialmente al sector construcción. Produce para diversos mercados, desde cerámicos, hasta construcción y metalurgia. Finalmente, la minera, Shougang Hierro Perú SAA, Se observa un descenso en su producción de bentonita a lo largo de los años, principalmente debido a la elección de bentonita importada. PRODUCCION NACIONAL DE BENTONITA ™ PRODUCCION ANUAL 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 964 727 1467 1283 871 1652 1218 972 10261 MINERA DOÑA HERMINIA S.A. 13632 13779 26751 30102 38790 25483 21705 46771 35667 SHOUGANG HIERRO PERU S.A.A. 11940 6945 3324 3223 4425 112 0 1 1 TOTAL GENERAL 26536 21451 31542 34608 44086 27247 22923 47744 45929 COMPAÑÍA MINERA AGREGADOS CALCAREOS S.A. • Los depósitos se encuentran casi siempre en la superficie. • La bentonita tiene una gran variedad de productos como en la pintura, la cerámica, el moldeo, sellado, absorbente por eso podría llegar a tener una gran demanda en un futuro próximo. • Contar con la posibilidad de adicionar la actividad extractiva con una actividad de manufactura, para agregar mayor valor al producto comercializado. • Contar con proyecciones económicas favorables del país y el mundo, que afectarán positivamente al requerimiento de este producto. • Los depósitos no presentaran la misma pureza, lo cual también variaría en el precio de nuestro producto. • Si nuestro depósito está lejos de la ciudad, nos resultará costoso el transporte de bentonita • Ser un producto de bajo valor agregado, por lo que su precio no puede ser muy elevado y puede sucumbir ante la competencia. • Incremento de empresas extractivas, quienes podrían extraer a un bajo costo abarrotando los mercados. • La aparición de nuevas tecnologías o elementos que remplacen la bentonita como producto. MERCADO • Mercado Laboral Los sectores de destino tradicionales de los minerales no metálicos en el Perú han sido el sector construcción y las industrias de materiales de construcción, de cerámica y, en menor grado, la de fertilizantes y químicos. De allí que dentro del rubro «sector manufacturero no metálico» la estadística oficial haya reunido las industrias del cemento, vidrio y cerámica y que la mayor parte de minerales no metálicos destinados a la manufactura esté destinado a estas industrias. • Mercado Internacional Los principales mercados de la bentonita son Norteamérica, Asia y Europa. El patrón de consumo varía dependiendo de las necesidades de consumo local y del grado de industrialización. La demanda mundial de bentonita se ha dado principalmente en productos como arena de fundición, filtros y decoloración de aceites comestibles, aceites industriales, disolventes y productos químicos, en la peletización del mineral de hierro y en la industria de la construcción, en Asia, principalmente China; y en América del Sur, su demanda es para la peletización de mineral de hierro y las arenas de fundición. Producción Minera Mundial De Bentonita (Toneladas) • Comercio Interior Para el año 2009, se ha registrado el incremento en la producción nacional de Calcita, Bentonita y Granito Ornamental superando así los niveles reportados en el año 2008 en más del 150% de su producción. Según el reporte de la Dirección de Promoción Minera del Ministerio de Energía y Minas (MEM) • Oferta La oferta nacional es considerable en nuestro medio por y se realiza sin elementos técnicos y en forma desordenada, los precios dependen de la calidad en función a sus propiedades físicas geológicas y composición química mineralógica; dependerá de alguna propiedad predominante para ser usada en una determinada industria. • Demanda La demanda principal se concentra en Lima, donde está ubicada la mayor parte de la industria nacional. La demanda de tales materias en los demás departamentos del país es más reducida y se concentra en algunas ciudades y complejos industriales. La mayor parte de las materias primas peruanas destinadas para el mercado local son de bajo valor unitario. • Comercio Exterior • COMERCIALIZACION El procesado industrial del producto de cantera viene fijado por la naturaleza y uso a que se destine. Generalmente es sencillo, reduciéndose a un machaqueo previo y eliminación de la humedad y finalmente, a una molienda hasta los tamaños de partícula deseados. Se comercializa en sacos de Polipropileno de hasta 50 kg, en Big Bag o a granel. Venta de Bentonita para Pozos a Tierra en sacos de 30 Kg. • Precios Internacionales • PRINCIPALES CANALES DE INVERSIÓN Existen pequeños mineros de bentonita que venden el mineral a granel y en sacos a las grandes empresas, las cuales cuentan con minas y plantas propias, quienes la procesan y venden al consumidor final en sacos o a granel. Las grandes empresas productoras cuentan con minas y plantas propias procesan y venden el mineral al consumidor final en sacos o a granel. El transporte del producto se realiza por carretera, tren o barco según sea el caso: consumidor nacional o del extranjero. • OPORTUNIDADES DE INVERSIÓN La minería e industria de las rocas y minerales de utilización directa ofrecen muchas oportunidades de negocios para los inversionistas, ya que se encuentran ampliamente distribuidos en el territorio y tienen aplicación en la construcción. Estas sustancias por lo general son de bajo costo de extracción y están orientados a diversas industrias y al consumo local, por lo que su aprovechamiento puede ser muy significativo para el desarrollo local y regional y fortalecer el proceso de descentralización que tiene en marcha el Gobierno. El Programa estudia los recursos no metálicos o de rocas y minerales industriales.
