Ingeniera Ambiental

El trmino arcilla se usa habitualmente con diferentes significados:

Mineralgico:Engloba a los minerales filosilicatos, cuyas propiedades fsico-qumicas dependen de su estructura y de su tamao de grano, muy fino (inferior a 2 um).Para un sedimentlogo:Arcilla es un trmino granulomtrico, que abarca los sedimentos con un tamao de grano inferior a 2 umPetrolgico:Es una roca sedimentaria, en la mayor parte de los casos de origen detrtico.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

Se consideran arcillas todas las fracciones con un tamao de grano inferior a 2 um. 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 um. ExtraccinLa explotacin, normalmente, se efecta a cielo abierto, utilizando medios mecnicos convencionales.

Los primeros objetos de alfarera se remontan al perodo Paleoltico y se trata de jarras o de pequeas representaciones de divinidades maternales y de culto a la fertilidadEn la antigedad americana la mayora de sus pueblos eran agrcolas y, por tanto, sedentarios, lo que hizo que se produjeran grandes cantidades de utensilios domsticos para su uso culinario o de almacenajeEn Per donde surgieron los primeros estilos en cermica. El estilo Chavn (900-200 a.C.), con sus motivos de jaguares, fue superado durante el periodo clsico (primer milenio d.C.) por la cermica de la cultura mochica, que floreci en la costa septentrional

PROPIEDADES FISICO-QUMICASLas aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades fsico-qumicas:

Pequeo tamao de partcula (inferior a 2 um).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.

CAPACIDAD DE ABSORCIN

Algunas 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). CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO 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. TIXOTROPA Son capaces de cambiar, fcilmente, los iones fijados en la superficie exterior de sus cristales o atraer cationes a su superficie (Ca+,Mg+ , K+ )

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. + H2OArcilla secaHinchamiento

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

Cationes intercambiables+ H2OSuspensin coloidalViscosidad

ESTRUCTURA DE LOS FILOSILICATOSDichos tetraedros se unen compartiendo tres de sus cuatro oxgenos con otros vecinos formando capas, de extensin infinita y frmula (Si2O5)2- (capa tetradrica), que constituyen la unidad fundamental de los filosilicatosLa unidad estructural bsica de los filosilicatos son tetraedros de silicio y oxgeno (SiO)44

Tipos de arcilla La arcilla de China o caoln La arcilla de bola

La arcilla refractaria Las arcillas miscelneas

Usos en construccinComo base de:Productos de loseta de arcilla: Ingrediente principal del ladrillo, loseta de cermica, teja para techo, chapa de cermica.Como morteroAbrasivosMateria prima para abrasivosComo componente de:Aditivos, Agente impermeabilizante

CementoEs ingrediente del cementoLinleo Ingrediente PinturaIngredienteCauchoPara aumentar la resistencia al desgaste; como rellenador.

Pero las arcillas tienen desventajas por ejemplo un suelo arcilloso no es adecuado para la construccin debido a la retencin de agua.Productos de alfareraAzulejosEl gresporcelana vitrificada, semiporcelana o loza

CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU CARGA.

Tipo de CargaDioctadricasTrioctadricas

Carga tetradricaBeidellitaNontronita (Fe)Saponita

Carga octadricaMontmorillonitaEstevensitaHectorita (F,Li)

ESTRUCTURA TETRADRICAEl tetraedro Si-O se encuentra elctricamente descompensado (el Si aporta cuatro cargas positivas frente a la ocho negativas de los cuatro oxgenos de los vrtices), por lo que ha de unirse a otros cationes para neutralizar las cargas.

ESTRUCTURA OCTADRICALos octaedros se encuentran descompensados elctricamente (dos cargas positivas si el catin octadrico es el Mg o tres si se trata de Al, frente a las 12 posibles cargas negativas que pueden aportar los seis vrtices). Las capas de tetraedros y octaedros se acoplan dando lminas que al repetirse forma la estructura cristalina.

CLASIFICACION POR LA DISPOSICIN DE SUS PLACASLAMINARESLa mayora de las arcillas se encuentran formadas por placas o lminas dispuestas cara a cara.Una placa individual est compuesta por tomos dispuestos de una forma tetradrica u octadrica.

Caolinita Al2 Si2 O5 (OH)4 (Dioctadrica).El caoln o caolinita, es una arcilla blanca muy pura que se utiliza para la fabricacin de porcelanas y de aprestos para almidonar. Tambin es utilizada en ciertos medicamentos y como agente adsorbente.

AplicacinCaractersticasPapelEn el recubrimiento del papel, reduce la porosidad y da suavidad y brillo a la superficie.RefractariosEn la elaboracin de perfiles, bloques y ladrillos refractarios, as como cemento refractario y resistente a los cidosCermicaEn la fabricacin de sanitarios, comedores, porcelana elctrica y tejas de alto grado, vajillas, objetos de baoVidrioEn la formulacin de placas de vidrioPinturasEn la elaboracin de pigmentos de extensin para pinturas y en la fabricacin de tintas. Se usa como dilatador por su inercia qumica, suave fluidez, facilidad de dispersin y por no ser abrasivoPlsticosEs usado como relleno en hules y plsticos y auxiliar en procesos de filtracin. En revestimientos plsticos para ductos y tejas plsticasAgroqumicosForma parte de los componentes de insecticidas y pesticidas bien como material de acompaamiento a insecticidas presentados en polvo o bien solo.

AplicacinCaractersticasFarmacuticaEn la elaboracin de medicamentos por ser qumicamente inerte y libre de bacterias.CosmticosEs uno de los principales componentes de los cosmticos.Construccin. En el concreto mejora la durabilidad, remueve el hidrxido de calcio qumicamente activo, mejora la porosidad y la adhesin entre el cemento, la arena y la grava.

Serpentina. Mg3 Si2 O5 (OH)4 (Trioctadrica).Las serpentinas constituyen un grupo de minerales que se caracterizan por no presentarse en forma de cristales, excepto en el caso de pseudomorfismo.Antigorita.- De color verde oscuro, translcida.

Lizardita.Cristilo o asbesto.- Formado por fibras finas y paralelas, que se separan fcilmente. (aislante trmico).

Berthierita. Flogopita. Es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las micas. Es frecuente encontrarlo en paquetes de lminas de color castao, a veces de grandes dimensiones.

Biotita.Es un filosilicatos de hierro y magnesio ,del grupo de las micas con fcil exfoliacin basal, transparente, color oscuro y brillo nacarado a metlico.Es un mineral muy difundido como componente de numerosas rocas gneas (granitos, sienitas, traquitas, etc.), metamrficas y sedimentarias.

Lepidolita.- La lepidolita es un mineral del grupo de las micas.

Es un FILOSILICATOS lila o rosa violceo del grupo de las micas, que es una fuente secundaria de litio. Se asocia con otros minerales de litio como espodumena en pegmatitas. Es una de las mayores fuentes del raro rubidio y del cesio.Talco.- El talco (nombre derivado del rabe tal q) es un mineral del grupo VIII (silicatos), segn la clasificacin de Strunz, de color blanco a gris azul.

En la escala de Mohs se toma como patrn de la menor dureza posible, asignndosele convencionalmente el valor 1. Al tacto resulta tan grasiento o jabonoso que puede rayarse con la ua.

Pirofilita Al2 Si4 O10 (OH)2: (Dioctadrica: Sin sustituciones. Espesor fijo (9 amstrong)).

La pirofilita es un mineral del grupo VIII (silicato) segn la clasificacin de Strunz. Es un silicato de alumina hidratado, cuya frmula es Al2Si4O10(OH)2 y su composicin terica es 66,7% SiO2, 28,3% Al2O3 y 5% H2O. Normalmente est mezclado con caolinita, alunita y cuarzo. Normalmente se presenta en forma de laminillas o en agregados foliceos o radiados, debido a su estructura y fractura micceas, lo que adems la hace ser suave y untuosa al tacto.

d) Moscovita (10 amstrong). K Al2 (Si3 Al) O10 (OH)2: Dioctadrica: Con sustituciones en la capa tetradrica. Espesor fijo

La moscovita es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las micas alumnicas. Qumicamente es un aluminosilicato de potasio y aluminio, que puede llevar magnesio , cromo y una gran variedad de otros elementos en sus numerosas variedades.

Montmorillonita Na0,4 (Al1,6 Mg0,4) Si4 O10 (OH)2: Dioctadrica: Con sustituciones en la capa octadrica. Espesor variable (10-18 amstrong). La montmorillonita es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las llamadas arcillas. Es un hidroxisilicato de magnesio y aluminio, con otros posibles elementos.Recibe su nombre de la localidad francesa de Montmorillon. Se caracteriza por una composicin qumica inconstante. Es soluble en cido y se expande al contacto con aguaTalco Mg3 Si4 O10 (OH)2: Trioctadrica: Sin sustituciones. Espesor fijo (9 amstrong).

Flogopita K Mg3 (Si3 Al) O10 (OH)2: Trioctadrica: Con sustituciones en la capa tetradrica. Espesor fijo (10 amstrong).

Hectorita Na0,4 (Mg2,6 Li0,4) Si4 O10 (OH)2: Trioctadrica: Con sustituciones en la capa octadrica. Espesor variable (10-18 amstrong). Es una arcilla del Grupo de las esmectitas.Suelen presentarse en agregados laminares o en masas suaves y blandas. Estos minerales suelen precipitar en cuencas sedimentarias endorreicas con pH alcalino y gran concentracin inica. Tambin pueden aparecer como productos de alteracin hidrotermal de rocas cidas o neutras

Vermiculita : Dioctadrica y trioctadrica: Con sustituciones en la capa tetradrica y octadrica. Espesor variable (10-14 amstrong).

La vermiculita es un mineral formado por silicatos de hierro o magnesio, del grupo de las micas. Se origina principalmente en la alteracin hidrotermal de biotita.

Cloritas: Trioctadricas y dioctadricas. Con sustituciones en ambas capas. Espesor fijo (14 amstrong).

Clorita es el nombre genrico de unos aluminosilicatos, del grupo de los filosilicatos, en algunos de los cuales predomina el hierro, mientras que en otros es ms importante la proporcin de manganeso y de otros metales.

FIBROSASSepiolita. Estructura 2:1 con giro de los tetraedros y octaedros cada seis. Espesor variable (12-10 amstrong).

La sepiolita es un mineral del grupo VIII (Filosilicatos), segn la clasificacin de Strunz de frmula qumica Mg4Si6O15(OH)26H2O. Cristaliza en sistema ortorrmbico y posee una dureza de 2 en la Escala de Mohs. Presenta fractura concoidea, exfoliacin ausente, brillo opaco y raya blanca.

Paligorsquita. Estructura 2:1 con giro de los tetraedros y octaedros cada cuatro. Espesor fijo (10,5 amstrong).

Caracterizadas por un alto contenido de silicio de la capa tetradrica (prximo a 8 e incluso superiores), un nmero de cationes octadricos comprendido entre 2.82 y 4.11, una relacin con R3: R2+ prxima a 2 tpicos de un paligorskita.