GEOLOGIA

BENTONITAS

Niveles de pómez bentonitizados, sector Morrón del Mateo (San José, Almería)

1. INTRODUCCION

El término "bentonita" fué sugerido por primera vez por Knight en 1898 para un material arcilloso de propiedades jabonosas procedente de "Benton Shale" (Wyoming, USA); en 1917 Hewett estableció que esta particular arcilla era un producto de alteración de cenizas volcánicas siendo posteriormente definida por Ross y Shannon (1926) como: "Roca compuesta esencialmente por un material crístalino, semejante a una arcilla, formado por la desvitrificación y consiguiente alteración de un material ígneo vítreo, usualmente cenizas volcánicas o tobas. El mineral de la arcilla característico tiene hábito micáceo y fácil exfoliación, alta birrefringencia y una textura heredada de las cenizas volcánicas o de la toba". Esta definición es, no obstante restrictiva, por estar basada en criterios genéticos.

Actualmente, la definición más ampliamente aceptada es la dada por R.E. Grim (1972): "Bentonita es una arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas, con independencia de su génesis y modo de aparición". Desde este punto de vista la bentonita es una roca compuesta por más de un tipo de minerales, aunque son las esmectitas sus constituyentes esenciales y las que le confieren sus propiedades características.

1.1. Aplicaciones Industriales

Las bentonitas tienen unas propiedades tales que hacen que sus usos sean muy amplios y diversos. Según Kendal (1996) las aplicaciones industrales mas importantes son:

* Como aglomerante en arenas de fundición.

* Peletización de menas.

* Lodos de perforación.

* Alimentación animal.

* Absorbentes.

* Ingenieria Civil/Material de sellado.

2. GEOLOGIA Y EXPLOTACION

2.1. Mineralogía

Las esmectitas son filosilicatos con estructura 2:1, presentando una gran diversidad composicional. Se trata, además, del único grupo de filosilicatos que aparece únicamente en las fracciones finas (< 2 µm).

Como en el resto de los filosilicatos, su estructura se basa en el apilamiento de planos de iones oxígeno e hidroxilos. Los oxígenos se unen formando capas de extensión infinita con coordinación tetraédrica. Tres de cada cuatro oxígenos están compartidos con los tetraedros vecinos. En el interior de los tetraedros se alojan cationes Si4+. Los hidroxilos forman capas con coordinación octaédrica. Los oxígenos tetraédricos sin compartir con otros oxígenos (oxígenos apicales) forman parte de la capa octaédrica adyacente. Los cationes octaédricos son, generalmente, Al3+, Mg2+, Fe2+ o Fe3+ y, más raramente, Li+, Cr2+, Mn2+, Ni2+, Cu2+ o Zn2+ (Fig. 1). Una capa octédrica entre dos tetraédricas, unidas fuertemente por enlace covalente, forman la unidad estructural básica de las esmectitas.

Estas láminas se encuentran separadas por cationes débilmente hidratados (fundamentalmente Ca, Mg y Na), que compensan las cargas negativas resultantes de las sustituciones isomórficas -tanto tetraédricas como octaédricas- de cationes

por otros con valencias diferentes. Dichas sustituciones isomórficas, en las esmectitas, hacen que la lámina tenga una carga comprendida entre 0,2 y 0,6 para una fórmula unidad con O10(OH)2.

La presencia de la superficie interlaminar asi como de una debil carga en la misma, son características esenciales de este grupo de minerales. Como consecuencia de ello son capaces de incluir en ella no sólo cationes hidratados, sino también agua u otros líquidos polares, dando lugar a una mayor separación de las capas (aumento de su espaciado reticular) y por tanto hinchamiento.

Las esmectitas se dividen en dos subgrupos, en función del tipo de ocupación de las posiciones octaédricas: dioctaédricas y trioctaédricas. Se denominan trioctaédricas aquellas en que están ocupadas todas las posiciones octaédricas y dioctaédricas las que sólo tienen ocupados 2/3 de los huecos.

En la Tabla 1 se muestran las fórmulas estructurales ideales para los distintos miembros del grupo de las esmectitas.

TABLA 1.- FÓRMULAS ESTRUCTURALES DE LAS DISTINTAS ESMECTITAS

Cationes

Tetraédricos

Cationes

Octaédricos

Interlámina

DIOCTAEDRICAS:

Montmorillonita Si4 (Al2-x Rx2+) CIx O10(OH)2.

nH2O

Beidellita (Si4-xAlx) Al2 CIx O10(OH)2. nH2O

Nontronita (Si4-xAlx) Fe2-x3+Alx CIx O10(OH)2.

nH2O

TRIOCTAEDRICAS:

Saponita (Si4-xAlx) Mg3 CIx O10(OH)2.nH2O

Hectorita Si4 Mg3-x(Li, F)x CIx O10(OH)2.nH2O

Estevensita Si4 (Mg3-x Rx3+) CIx O10(OH)2.nH2O

CI = Ca, Na, Mg

R2* = Mg, Fe2+

R3+ = Al, Fe3+

Como puede verse las esmectitas dioctaédricas son predominantemente alumínicas (montmorillonita y beidellita) o ricas en hierro (nontronita). Estas se diferencian por la posición de la carga de la lámina. En la montmorillonita la carga se debe a sustituciones de Al3+ por cationes divalentes en posición octaédrica, y en la beidellita a sustituciones de Al3+ por Si4+ en posición tetraédrica. Además, es posible encontrar toda una serie de tipos intermedios entre estos dos extremos. La nontronita es equivalente a la beidellita con el Al3+ octaédrico reemplazado por Fe3+, aunque, generalmente, se acepta como nontronita a cualquier esmectita dioctaédrica con Fe3+ >1,5 para O10(OH)2.

Las esmectitas trioctaédricas tienen, mayoritariamente, Mg2+ en posición octaédrica. El término más importante es la saponita. En ella la carga de la lámina deriva de la sustitución de Si4+ por Al3+ en posición tetraédrica, aunque esto se compensa, parcialmente, por la entrada de cationes trivalentes en posición octaédrica. Existen otras dos variedades trioctaédricas: hectorita y estevensita. La primera contiene, esencialmente Li y F en posición octaédrica. La estevensita tiene la carga más baja de todas las esmectitas, y se debe a sustituciones octaédricas.

Las esmectitas más comunes en las bentonitas son las de la serie montmorillonita-beidellita, con pequeñas cantidades de hierro.

En cuanto a la composición química, como puede verse en la Tabla 2, las esmectitas presentan una variabilidad importante debido a la amplia gama de sustituciones isomórficas posibles dentro de los miembros del grupo, así como de la ocupación del espacio interlaminar.

TABLA 2.-ANÁLISIS QUÍMICOS DE ESMECTITAS (NEWMAN 1987)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SiO2 64.70 57.50 59.30 55.80 42.40 45.80 53.88 43.62 55.86 55.02

Al2O3 18.60 20.59 36.11 28.60 5.60 0.70 4.47 5.50 0.13 1.12

TiO2 0.11 0.26 0.25

Fe2O3 8.12 3.94 0.5 0.41 32.53 45.3 0.60 0.66 0.07

FeO 0.25

MnO 0.06

MgO 4.32 2.45 0.10 2.03 0.32 0.30 31.61 24.32 25.03 24.89

CaO 0.02 2.23 2.85 0.54

Na2O 3.3 2.87 3.89 0.09 3.55 0.01 0.08 2.68 0.94

K2O 0.04 0.11 0.48 5.14 0.05 0.04 0.10 0.43

Li2O 1.05 0.36

F 5.96 3.22

H2O 9.70 14.03 4.30 9.20

Total 99.33 100 99.95 100.2 100 103 101.6

1 Montmorillonita. Redhill, Surrey, England. fracción <0.2 Fm (Weir 1965)

2 Montmorillonita. Upton, Wyoming. USA. Fracción arcilla (Foster, 1953)

3 Beidellita. Black Jack Mine, Carson District, Owyhee County. Idahoi. USA. Muestra saturada en Na (Weir, 1965)

4 Beidellita. Castle Mountains. California. USA (Heystek, 1963)

5 Nontronita. Garfield, Washington. USA. Muestra saturada en K. (Besson et al. 1983)

6 Nontronita. Clausthal. Zellerfeld. Germany. (Goodman et al. 1976)

7 Saponita. Winnweiler, Pfalz. Germany. (Qukermaat, 1970)

8 Saponita. Green Tuff. Irisugawa Gunma Prefecture. Japan (Sudo 1978)

9 Hecotrita. Hector. California. USA (Ross, 1960)

10 Hectorita. Morocco. (Faust et. al. 1959)

Las esmectitas pueden presentar gran variedad de tamaños de cristal y morfologías. Suelen aparecer en cristales de tamaño variable entre 2 y 0,2 µm y morfologías de hábito rómbico o hexagonal, tabular o lamelar e incluso fibroso. Son mas frecuentes, en este tipo de minerales, los agregados cristalinos que los cristales aislados. Grim y Güven (1978) hacen una clasificación de los distintos tipos de agregación que suelen presentar: globulares, musgosos, laminares, laminares compactos, foliados o reticulados. La forma, tamaño y disposición de las partículas ejercen una gran importancia en las propiedades reológicas de las bentonitas.

2.2. Clasificación Industrial de Bentonitas

Los criterios de clasificación utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades fisicoquímicas; así la clasificación industrial más aceptada establece tipos de bentonitas en función de su capacidad de hinchamiento en agua. Según este criterio Patterson y Murray (1983) distinguen tres tipos principales:

* Bentonitas altamente hichables o sódicas

* Bentonitas pocho hichables o cálcicas

* Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias

Posteriormente Odom (1984), siguiendo los mismos criterios de clasificación las divide en:

* Bentonitas sódicas

* Bentonitas cálcico-magnésicas

* Tierras de Fuller o tierras ácidas

La diferencia entre ambas clasificaciones estriba en el hecho de que este último autor considera las Tierras de Fuller como materiales bentoníticos. En la literatura inglesa, generalmente, se considera a las tierras de Fuller como bentonitas. Sin embargo, los especialistas norteamericanos, (como por ejemplo Patteson y Murray) consideran a las tierras de Fuller materiales estrechamente ligados a las bentonitas, pero no necesariamente de la misma composición.

La denominación Tierras de Fuller es muy antigua, aplicándose, en primer lugar, a un material empleado para purificar y abatanar la lana (de ahí que también se las denomine "Tierras de Batán". A partir de la segunda mitad del siglo XIX se empezaron a utilizar en otros campos, especialmente en el procesado de aceites. Bajo la denominación de Tierras de Fuller se han comercializado arcillas de composición mineralógica diversa. Lo más habitual es que estén compuestas por esmectitas cálcicas y/o paligorskita, y, menos frecuentemente, sepiolita. Sin embargo, también se han comercializado Tierras de Fuller con ópalo como constituyente más abundante, acompañado de montmorillonita, e incluso con halloysita y caolinita como otros minerales de la arcilla.

Otras clasificaciones se basan en criterios distintos, así, por ejemplo, en USA se utiliza el término "Benonitas del Sur" (Southern Bentonites) como equivalentes de bentonitas cálcicas, ya que la mayor parte de la bentonita cálcica norteamericana se explota cerca del Golfo de México, denominándose "bentonita tipo Wyoming" a las bentonitas sódicas.

2.3. Técnicas de Caracterización

La técnica básica para la caracterización mineralógica de las esmectitas es la Difracción de Rayos-X. Las esmectitas se caracterizan por presentar desorden de apilamiento de las láminas según la dirección del eje c; como consecuencia, los difractogramas de polvo se resuelven como bandas mal definidas y escasas.

En agregado orientado (AO) presentan un espaciado basal que varía en función del catión interlaminar, del grado de hidratación del mineral o de la carga de la lámina. Para diferenciar a las esmectitas de otros filosilicatos 2:1 con similitudes estructurales, se recurre a la solvatación del AO con etilenglicol o glicerol. Los difractogramas del mineral solvatado muestran espaciados reticulares mayores (en torno a 17Angstroms), como consecuencia de la incorporación en el espacio interlaminar de dichos líquidos (Fig. 2). El tratamiento térmico de los AO muestra también características distintivas de las esmectitas en cuanto a su temperatura de deshidroxilación. En general, esta varía en función del catión octaédrico, en el sentido:

Mg2+> Al3+ > Fe2+ > Fe3+

La mayoría de las esmectitas contienen, fundamentalmente, Mg2+ o Al3+, conservando su estructura hasta los 550ºC. A temperaturas mas bajas (entre 100 y 200ºC) la expulsión del agua interlaminar produce también una ligera disminución del espaciado interlaminar. Este efecto depende, en gran medida del catión interlaminar.

El estudio de los procesos de hidratación-deshidratación de las esmectitas se realiza utilizando métodos térmicos, especialmente Análisis Térmico Diferencial (ATD) y Termogravimetría (TG) (Fig. 3).

Para estudios de detalle es muy util la espectroscopía de infrarrojos (Fig. 4). Esta técnica proporciona información fisico-química sobre la estructura molecular y la naturaleza y magnitud de las fuerzas interatómicas. Los espectros de infrarrojos aportan valiosa información sobre la configuración y conformación local de los átomos así como sobre su forma de empaquetamiento (Van der Marel et al. 1876).

En los últimos años ha quedado sobradamente demostrado que la Microscopía electrónica es una poderosa herramienta en el estudio de las arcillas (Tessier, 1984;. Ahn & Peacor, 1986; Veblen, et al., 1990; Aoudjit et al., 1996 etc.). Tanto la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) como de Transmisión (TEM) permiten estudiar las relaciones microestructurales y genéticas entre los diferentes minerales, resultado de las condiciones de sedimentación y de los procesos postsedimentarios que hayan podido sufrir. La microestructura depende de:

* El entorno electroquímico (pH, salinidad, presencia de materia orgánica...),

* La carga eléctrica en la superficie de las partículas, que condiciona que se asocien en función de las fuerzas electrostáticas existentes entre ellas.

* Las condiciones físicas (presión temperatura, humedad...) en las que se encontraban las arcillas en el momento de su sedimentación.

En el caso de las esmectitas, debido a sus peculiares características estructurales y electroquímicas, las partículas aparecen como escamas que se asocian formando aglomerados. Los contactos entre las partículas pueden ser borde-borde o borde-cara (Van Olphen, Bennet, 1986) generando una textura denominada "honeycomb" muy habitual en este tipo de minerales. Otra microestructura asociada, generalmente, a las esmectitas es la denominada "cornflake", muy similar a la anterior pero con los bordes rizados y morfologías de partículas más irregulares. Ambas texturas, características de las bentonitas son, al menos en parte, responsables de su comportamiento reológico. A continuación se muestran fotos representativas de esmectitas.

2.4. Génesis

Los minerales del grupo de las esmectitas se forman y son estables en ambientes supergénicos. Son, posiblemente, el grupo de minerales de la arcilla más ampliamente representados en el medio exógeno. Se han encontrado asociadas a todos los tipos de sedimentos, tanto continentales como oceánicos. Son constituyentes esenciales de muchos suelos. Durante la diagénesis, se transforman en interestratificados illita/esmectita y posteriormente en illita o incluso clorita.

Esta aparición generalizada de las esmectitas en diversos ambientes, se debe a la diversidad de sus procesos de formación, ya que puede originarse tanto por alteración de rocas volcánicas, como por precipitación directa a partir de soluciones o por transformación de minerales preexistentes. Si bien, los mayores depósitos de bentonitas con interés económico se han formado por hidrólisis de rocas volcánicas. Debido a la amplitud del vulcanismo producido en todo el mundo a partir del Cretácico, existen yacimientos de bentonitas en todos los continentes, a excepción de la Antártida.

2.5. Tipología de yacimientos

De acuerdo con las características y el origen de los depósitos se distinguen cuatro tipos de yacimientos de bentonitas:

2.5.1. Alteración de cenizas o tobas volcánicas "in situ"

La mayor parte de los yacimientos importantes son de este tipo. En ellos la bentonita presenta una pureza elevada, conservando, a veces, algunas de las características texturales del material volcánico original. Este proceso de formación ha sido estudiado por numerosos autores (Hewett, 1917; Wherry, 1917; Slaughter y Earley, 1965, etc.).

Las bentonitas se forman por la alteración de cenizas o tobas volcánicas bajo una lámina de agua. La alteración consiste, esencialmente, en la desvitrificación de la ceniza seguida de la hidratación y cristalización de la esmectita a partir de numerosos núcleos. Durante la alteración se produce una pérdida de álcalis, así como la migración de la sílice, que se pone de manifiesto por las frecuentes silicificaciones que aparecen en las capas adyacentes.

La composición del material volcánico original puede ser variable, por ello, los distintos yacimientos de bentonitas formados por este proceso presentan importantes variaciones en su composición química y mineralógica y, como consecuencia, en sus propiedades. Sin embargo, en un mismo yacimiento hay una gran uniformidad mineralógica en la vertical, con ausencia de perfiles edáficos.

En la mayor parte de los casos la deposición de la ceniza precursora de la bentonita tuvo lugar en medio marino somero, aunque también se han encontrado bentonitas formadas en lagos salinos, estuarios, lagoons, o intercaladas entre capas de carbón. Generalmente se acepta, que la alteración de la ceniza o toba volcánica ha podido ser contemporanea con la acumulación del material original.

A este tipo corresponden los yacimientos de bentonitas calcicas de Milos y Miconos (Grecia), las formaciones cretácicas de bentonitas sódicas de Wyoming y Montana en la Región de Black Hills, y los de Cheto, en las proximidades de Chamberts

(USA), los yacimientos miocenos de Bentonitas sódicas de Hokkaido y Honsu, y los del distrito de Higashikambara en Japón (Takeshi y Kato, 1969).

2.5.2. Alteración hidrotermal (generalmente de rocas ígneas)

Se trata de yacimientos de bentonitas asociados a zonas de fracturación. Presentan morfologías irregulares con cambios de composición graduales hacia las rocas encajantes, generalmente de caracter ígneo, encontrandose asociadas a otros minerales de origen hidrotermal. Este tipo de yacimientos ha sido estudiado por Papke (1969), y Kelley (1966) entre otros.

Ejemplos de este tipo son los yacimientos de Nevada y California (USA), Isla de Ponza (Italia), Oran (Argelia) y Almería (España) o los yacimientos de "Arcillas ácidas" de Tsuroika-shi, Yamagata y Kitambara (Japón). Estas bentonitas son destinadas fundamentalmente a la obtención de catalizadores para la industria del petroleo.

2.5.3. Alteración "deutérica" de materiales ígneos

Según Grim y Güven (1978) los "procesos deutéricos son aquellos cambios que tienen lugar en una roca ígnea inmediatamente después de su emplazamiento y como consecuencia de la reacción de gases y vapores incluidos en la masa ígnea con otros componentes. Sin embargo, es difícil separar estos procesos de formación de los fenómenos de alteración hidrotermal, ya que en muchos casos ambos se encuentran superpuestos.

Estos depósitos son muy escasos y de morfología muy irregular. Son de este tipo un conjunto de yacimientos de bentonita ligados a una secuencia volcánica de edad liásica que se extiende desde el sur de Monzambique hasta el estado de Natal en Sudáfrica. En ellos la alteración del material volcánico original a bentonita es muy irregular, dando lugar a la aparición de masas explotables, que en algunas zonas superan los 5 m de potencia, mientras que en otras, sin embargo, aparece perlita sin alterar o se pueden encontrar nódulos de esmectita dispersos en la masa de perlita.

2.5.4. Otros tipos de yacimientos

Se agrupan aquí, tanto yacimientos de bentonitas producidos a partir de rocas volcánicas pero por procesos distintos a los descritos anteriormente, como yacimientos en los que la génesis está ligada a procesos sedimentarios.

En el primer tipo se incluyen el yacimiento de hectorita de Hector, California (USA), formado por la alteración de tobas volcánicas en lagos alcalinos y los yacimientos explotados cerca de Shoshone, también en California, donde se explotan esmectitas trioctaédricas, formadas por la alteración de material volcánico (Sheppard y Gude, 1968). En ambos casos la alteración se produce por la actividad de aguas termales.

Del segundo tipo son los yacimientos de bentonitas de origen sedimentario, bien hayan sufrido transporte y deposición, como los de Barner, en la India (Siddique y Bahl, 1965), o Nevada (Papke, 1969), o hayan sido formados por precipitación en la cuenca de sedimentación, como los del Oeste africano (Millot, 1964), o los del Mioceno de la Cuenca de Madrid

Chamley y Millot (1972) también describen la neoformación de montmorillonita en sedimentos del archipiélago volcánico de Santorini, en Creta, donde las sílice es aportada por diatomeas y el aluminio procede de la hidrólisis de pumitas en medio marino.

2.6. Yacimientos españoles

En España las Bentonita se localizan en dos áreas con génesis distintas :

* Cuenca de Madrid:

Las principales explotaciones de este tipo se sitúan en Magán, al Norte de la ciudad de Toledo, y en los términos municipales de Pinto y Valdemoro en la provincia de Madrid (ITGE, 1995). Tienen un origen sedimentario, localizándose en las facies de "mud flat" lacustre del Mioceno de la Cuenca de Madrid. Los depósitos de bentonita tienen una estrecha relación espacial con los de sepiolita de esta Cuenca.

Se trata de niveles (que pueden alcanzar los 3 m de potencia) de esmectitas trioctaédricas de elevada pureza (> 85 % de saponita), con algunas intercalaciones de arenas micáceas y niveles de arcillas de color rosa de composición estevensítica. A techo suelen aparecer carbonatos (dolomita).

Están originadas por procesos de neoformación y transformación diagenética a partir de esmectitas dioctaédricas (García Romero et al. 1986, De Santiago et al. 1996).

Según los ensayos tecnológicos (Galán et al. 1986), se pueden utilizar para diversos usos: no sólo como arenas de fundición o lodos de perforación, sino tambien en peletización, como agentes espesantes, pinturas, etc.

* Región de Cabo de Gata (Almería):

Estos yacimientos se localizan en la zona del Cabo de Gata (Complejo volcánico del SE de España), en las formaciones eruptivas Sierra de Gata y Serrata de Níjar. El vulcanismo de la zona era un vulcanismo calcoalcalino s.s., consituido por andesitas basálticas, andesitas y riolitas. Los yacimientos de bentonitas se han formado por alteración hidrotemal de los materiales volcánicos. Los procesos de alteración se producen a favor de fracturas, por la acción de fluidos hidrotermales, que originan, en función de su composición alunita, jarosita, y caolinita o bentonitas.

Han sido numerosos los autores que han estudiado estos yacimientos (Gonzalez y Martín Vivaldi, 1949; Linares, 1963; Reyes, 1977, Leone et al. 1983, etc.). Mineralógicamente están compuestos por esmectita como mineral mayoritario, acompañado de pequeñas cantidades de feldespatos, cuarzo, anfibol, zeolitas; si bien, en general se trata de bentonitas con un contenido medio de esmectita muy altos. Las esmectitas presentan un gran variabilidad en la composición química, encontrándose desde términos sin carga tetraédrica a términos beidellíticos.

2.7. Extracción y procesado

2.7.1. Extracción

La explotación se efectúa a cielo abierto, utilizando medios mecánicos convencionales. La potencia del recubrimiento a remover varía de unos yacimientos a otros, pero, generalmente, en la mayor parte de las explotaciones son inferiores a los 15 m. Sin embargo, en los yacimientos del sur de Estados Unidos se explotan depósitos con más de 35 m de recubrimiento. En la mayor parte de los casos, dichos recubrimientos son blandos y poco cohesionados, lo que hace fácil su desmonte.

Muchos yacimientos son explotados de forma selectiva, en función de sus propiedades físicas. En ocasiones la bentonita de un mismo nivel se separa, incluso, hasta en tres calidades diferentes; otras calidades del producto pueden prepararse a partir de mezclas de diferentes materias primas.

2.7.2. Procesado

El procesado industrial del producto de cantera viene fijado por la naturaleza y uso a que se destine. Generalmente es sencillo, reduciédose a un machaqueo previo y eliminación de la humedad y finalmente, a una molienda hasta los tamaños de partícula deseados.

La bentonita de Wyoming, o altamente hinchable, cuando llega a la planta de tratamiento, suele contener aproximadamente un 30 % de humedad, mientras que en otras bentonitas puede ser del orden del 25 %. Después del procesado su humedad oscila entre un 7 y un 8 %. El secado se suele realizar en hornos secadores rotatorios de grandes dimensiones (20 m de longitud por 3 m de diámetro).

La temperatura de secado depende de la utilización posterior de la bentonita. Las temperaturas más altas se emplean cuando se prepara materia prima para la obtención de gránulos absorbentes y las más bajas, para las destinadas a aplicaciones coloidales.

La benonita seca se envasa y transporta, normalmente en contenedores de plástico o papel reforzado y, en ocasiones, sobre todo cuando se trata de granulados o cuando se requieren largos periodos del amacenamiento, en tambores metálicos de 40 Kg de capacidad.

Las hectoritas y algunas bentonitas de calidad especial se benefician mediante hidroclasificación. Esta consiste en una suspensión de arcilla en agua que se bombea a través de un circuito; durante el proceso, los minerales no arcillosos y otras impurezas se separan y eliminan de la suspensión. Posteriormente, la pasta obtenida se pasa a través de secadores de tambor y finalmente se muele.

3. APLICACIONES INDUSTRIALES

Desde el punto de vista industrial, la mayor parte de las aplicaciones no requieren especificaciones estrictas en cuanto a composición química (composición de las capas tetraédrica y octaédrica). Sin embargo, tienen importancia en el comportamiento de las bentonitas, el quimismo del espacio interlaminar y sus propiedades fisicoquímicas.

3.1. Propiedades fisicoquímicas

Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus propiedades fisico-químicas. Dichas propiedades derivan, principalmente, de:

* Su extremadamente pequeño tamaño de partícula (inferior a 2 μm)

* Su morfología laminar (filosilicatos)

* Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a la aparición de carga en las láminas y a la presencia de cationes débilmente ligados en el espacio interlaminar.

Como consecuencia de estos factores, presentan, por una parte, un valor elevado del área 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 plástico en mezclas arcilla-agua con elevada proporción sólido/líquido y son capaces de hinchar, con el desarrollo de propiedades reológicas en suspensiones acuosas.

Por otra parte, la existencia de carga en las láminas se compensa, como ya se ha citado, con la entrada en el espacio interlaminar de cationes débilmente ligados y con estado variable de hidratación, que pueden ser intercambiados fácilmente mediante la puesta en contacto de la arcilla con una solución saturada en otros cationes, a esta propiedad se la conoce como capacidad de intercambio catiónico y es también la base de multitud de aplicaciones industriales.

3.1.1. Superficie específica

La superficie específica o área superficial de una arcilla se define como el área de la superficie externa más el área de la superficie interna (en el caso de que esta exista) de las partículas constituyentes, por unidad de masa, expresada en m2/g.

Las bentonitas poseen una elevada superficie específica (150-800 m2/g), muy importante para ciertos usos industriales en los que la interacción sólido-fluido depende directamente de esta propiedad.

3.1.2. Capacidad de Intercambio catiónico

Es una propiedad fundamental de las esmectitas. Son capaces de cambiar, fácilmente, 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 catiónico (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 isomórficas dentro de la estructura.

* Enlaces insaturados en los bordes y superficies externas.

* Disociación de los grupos hidroxilos accesibles.

El primer tipo es conocido como carga permanente y supone un 80 % de la carga neta de la partícula; además es independiente de las condiciones de pH y actividad

iónica del medio. Los dos últimos tipos de origen varían en función del pH y de la actividad iónica. Corresponden a bordes cristalinos, químicamente activos y representan el 20 % de la carga total de la lámina. En el caso de las bentonitas la capacidad de intercambio catiónico varía entre 70 y 130 meq/100 g.

3.1.3. Hidratación e hinchamiento

La hidratación y deshidratación de la superficie interlaminar son también propiedades únicas de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está ligado a la naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina.

La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la separación de las láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación del catión. A medida que se intercalan capas de agua y la separación entre las láminas aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsión electrostática entre láminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas láminas de otras. Cuando el catión interlaminar es el Na, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociación de cristales individuales de esmectita, teniendo como resultado un alto grado de dispersión y un máximo desarrollo de propiedades coloidales. Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento será mucho más reducida.

3.1.4. Plasticidad

Las esmectitas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares de esmectita produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas.

La elevada plasticidad de las esmectitas es consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, extremadamente pequeño tamaño de partícula (elevada área superficial) y alta capacidad de hinchamiento.

Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación de los índices de Atterberg (Límite Líquido, Límite Plástico y Límite de Retracción). Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido o viscoso (Jimenez Salas, et al., 1975).

La relación existente entre el límite líquido y el índice de plasticidad ofrece una gran información sobre la composición granulométrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la muestra. Existe una gran variación entre los límites de Atterberg de diferentes minerales de la arcilla, e incluso para un mismo mineral arcilloso, en función del catión de cambio. En gran parte, esta variación se debe a la diferencia en el tamaño de partícula y al grado de perfección del cristal. En general, cuanto más pequeñas son las partículas y más imperfecta su estructura, más plástico es el material.

3.1.5. Viscosidad

Las propiedades de viscosidad de las bentonitas pueden variar o ser uniformes, dentro de un mismo yacimiento. Estas diferencias se deben a variaciones en el grado de dispersabilidad, fundamentalmente. Los mejores valores se dan cuando el recubrimiento sedimentario superior no es muy potente y una gran parte del Fe se encuentre en estado oxidado. Valores menos altos aparecen en yacimientos con más de 10 m de recubrimiento y bajo estado de oxidación del Fe.

3.1.6. Tixotropía

La tixotropía se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. Las arcillas tixotrópicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero líquido. Si, a continuación, se las deja en reposo recuperan la cohexión, así como el comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este especial comportamiento deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido. Por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de comportamiento tixotrópico.

3.2. Tratamientos destinados a mejorar la calidad del producto

En ocasiones se procede a someter a las bentonitas a procesos físicos y químicos 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 a modificar el quimismo del espacio interlaminar, a dichos procesos se les denomina "Activación" (activación ácida y activación sódica). La activación ácida consiste en la adición de una mezcla de agua y ácido sulfúrico o cloridrico, (tras el secado y la molienda del material), seguida de agitación, filtrado, secado y pulverizado. Con ella se consigue la disolución de impurezas tales como calcita, el reemplazamiento de iones calcio (divalentes) en posición interlaminar por hidrógenos y la eliminación de iones Al de la capa tetraédrica y Fe2+, Fe3+,Al y Mg de la capa octaédrica.

Mediante la activación ácida se consiguen cambios importantes en el mineral. Los bordes de las láminas de arcilla se abren y se separan aumentando la porosidad y el área superficial. Esta última aumenta con el tratamiento hasta un máximo más allá del cual tanto el área superficial como la capacidad de blanqueo caen progresivamente. Así mismo, aumentan la capacidad de intercambio iónico y la actividad catalítica. Las variaciones en el tipo de arcilla (granulometría y mineralogía) y en el tipo y grado de acidulación (tipo de ácido, temperatura, tiempo de contacto, proporción de arcilla, etc.) darán lugar a diferentes productos con diversas propiedades.

Igualmente, se puede efectuar una activación sódica, sobre bentonitas cálcicas, tratándolas con carbonato cálcico, para obtener bentonitas sódicas.

Norteamérica, Europa y Japón son los principales productores de bentonitas activadas.

Si los cationes de cambio inorgánicos de una esmectita son sustituidos por cationes orgánicos de cadena larga tipo compuestos tetraamonio o alkilamina, a esta arcilla se la denomina arcilla organofílica. Las arcillas naturales son organofóbicas; sin embargo, cuando son modificadas orgánicamente presentan afinidad por las moléculas orgánicas; por ello tienen importantes aplicaciones como adsorbentes de residuos orgánicos. Además son hidrofóbicas, adecuadas para su empleo en la fabricación de pinturas, como gelificantes de líquidos orgánicos, en lubricantes, etc.

El uso de la hectorita como base para las arcillas organofílicas está muy extendido, ya que esta esmectita da un producto de alto poder gelificante en sistemas altamente polarizados.

En Japón, a partir de 1969, se comercializa el producto llamado HIKKAGEL, que consiste en bentonita tratada con alcohol, a presión y temperaturas elevadas y posteriormente tratada con una sal orgánica de amonio (Takeshi y Kato, 1969).

En 1970 comenzó a funcionar por primera vez en Houston (Texas) una planta de fabricación de montmorillonita sintética. Se trata, en realidad, de un interestratificado al azar illita/montmorillonita (Granquist et al., 1972). El material se vende para catálisis en cracking, hidrogenación/deshidrogenación, y como componente en catalizadores hidrotratantes. Posee un área superficial de 110-160 m2/g, y una capacidad de cambio entre 150 y 160 meg/g.

También se fabrica hectorita sintética en el Reino Unido, que se comercializa con el nombre de Laponita (Green, 1970). Es, evidentemente, más pura que el material natural y se destina a los mismos usos que la bentonita sintética.

3.3. Campos de aplicación industrial y especificaciones requeridas en cada una

3.3.1. Arenas de moldeo

A pesar de que la industria ha evolucionado considerablemente en las últimas dos décadas y ha ido sustituyendo a las bentonitas por otros productos en la fabricación de moldes para fundición, éste sigue siendo su uso principal.

Las arenas de moldeo están compuestas por arena y arcilla, generalmente bentonita, que proporciona cohesión y plasticidad a la mezcla, facilitando su moldeo y dándole resistencia suficiente para mentener la forma adquirida después de retirar el moldeo y mientras se vierte el material fundido.

La proporción de las bentonitas en la mezcla varia entre el 5 y el 10 %, pudiendo ser ésta tanto sódica como cálcica, según el uso a que se destine el molde. La bentonita sódica se usa en fudiciones de mayor temperatura que la cálcica por ser más estable a altas temperaturas, suelen utilizarse en fundición de acero, hierro ductil y maleable y en menor medida en la gama de los metales no férreos. Por otro lado la bentonita cálcica facilita la producción de moldes con más complicados detalles y se utiliza, principalmente, en fundición de metales no férreos.

El aumento de los costes de las materias primas está 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 mayoria de los casos, no es posible, pues la mezcla alcanza temperaturas superiores a los 650ºC, y a esas temperaturas la arcilla pierde parte de su agua de constitución, proceso que es irreversible, y pierde con ello sus propiedades, no puediendo ser recuperada.

Las especificaciones que han de cumplir las bentonitas para ser utilizadas como arenas de moldeo son las normas SFSA 13 T-65 (Kendall, 1966):

* Contenido en agua: 6-12 %

* pH > 8,2

* Contenido en oxidos de calcio < 0,7 %

* Límite líquido: >600, <850

* Resistencia a la compresión en verde: >58 KPa

* Deformación en verde: 2,5 %

* Resistencia a la cizalla en verde: 17 KPa

* Resistencia a la tracción en verde: 10 KPa

* Resistencia a la compresión en seco: 565 KPa

* Capacidad de azul de metileno: 100 Meq/100 g

3.3.2. Lodos de perforación

A pesar de los importantes cambios que van sufriendo con el tiempo las formulaciones de los lodos de perforación, (comenzó a utilizarse a principios de siglo) este sigue siendo uno de los mercados más importantes de las bentonitas.

Las funciones que debe cumplir el lodo son:

* Extracción del ripio y limpieza del fondo del pozo

* Enfriamiento de la herramienta de perforación

* Control de presiones de formaión y estabilización de las paredes

* Mantenimiento en suspensión del ripio

* Transmisión de potencia hidraúlica al tricono

* Soportar parte del peso de la sarta de perforación

* Permitir la adición de agentes densificantes

Las especificaciones que deben cumplir las bentonitas destinadas a este uso son las Normas API STD 13 a API RP 13:

* Lectura en viscosímetro a 600 rpm > 30

* Filtrado máximo = 13,5

* Yiel point = viscosidad plástica x 3

* Residuo sobre tamiz 200-mesh (2,5 % sobre mezcla de 10 g en 350 cc de agua y 0,2 g de agente dispersante)

* Humedad 10 %

Las bentonitas de Wyoming son las más utilizadas para la preparación de lodos de perforación.

3.3.3. Peletización

La bentonita se ha benido usando desde los años 50 como agente aglutinante en la producción de pelets del material previamente pulverizado durante las tareas de separación y concentración. La proporción de bentonita añadida es del 0,5 %, en la mayor parte de los casos.

Aunque no existen especificaciones estandarizadas para este uso, se emplean bentonitas sódicas, naturales o activadas, puesto que son las únicas que forman buenos pelets con las resistencias en verde y en seco requeridas, así como una resistencia mecánica elevada tras la calcinación.

3.3.4. Absorbentes

La elevada superficie específica de la bentonita, le confiere una gran capacidad tanto de absorción como de adsorción. Debido a esto se emplea en decoloración y clarificación de aceites, vinos, sidras, cervezas, etc. Tienen gran importancia en los procesos industriales de purificación de aguas que contengan diferentes tipos de aceites industriales y contaminánes orgánicos.

Se utiliza además como soporte de productos químicos, como por ejemplo, hervicidas, pesticidas e insecticidas, posibilitando una distribución homogénea del producto tóxico.

En los últimos años, además, están compitiendo con otras arcillas absorbentes (sepiolita y paligorskita) como materia prima para la fabricación de lechos de animales. La demanda de bentonitas para este uso varia sustancialmente de unos paise a otros, así en Estados Unidos comenzaron a utilizarse a finales de los años 80, sin embargo en Europa el mercado es mas complejo y su demanda mucho menor.

Las especificaciones requeridas por este sector son las Normas ASTM C341-65 "Standard Methods for sampling and evaluation of Sorptive Mineral Products Used as Floor Absorbents":

* Absorción de acite >0,8 ml/g

* Absorción de agua >0,9 ml/g

* Solubilidad en agua destilada <1,5 %

3.3.5. Material de Sellado

La creciente importancia que está tomado en los ultimos años, por parte de los gobiernos de toda Europa, la legislación 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 depósitos de residuos tanto tóxicos y peligrosos, como radiactivos de baja, media y alta actividad.

Durante muchos años 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 depósito. Esta mezcla se podia realizar in situ o sacando el suelo de su emplazamiento, mezclándolo con la bentonita y volviendolo a colocar en su sitio, la ventaja de la primera alternativa es que supone un gasto menor, pero sin embargo, implica una mezcla menos homogénea, la segunda alternativa, sin embargo, es más cara pero asegura una mejor homogeneización 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.

Más recientemente ha surgido una nueva tendencia en el diseño de barreras de impermeabilización que se basa en la fabricación de complejos bentonitas-geosintéticos (geomembranas y geotextiles). Consiste en la colocación de una barrera de arcilla compactada ente dos capas, una de geotextil y otra de geomembrana (plasticos manufacturados, como polietileno de alta densidad o polipropileno, entre otros) (Lagrada et al., 1996).

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 varía de un país a otro en cuanto a los valores que tienen que cumplir las arcillas compactadas para dicho fin (por ejmplo, en USA se establece que esta capa de arcillas debe tener una potencia mínima de 60 cm).

Esta utilidad de las bentonitas como material de sellado se basa fundamentelmente en algunas de sus propiedades características, como son: su elevada superficie específica, gran capacidad de hinchamiento, buena plasticidad y lubricidad, alta impermeabilidad, baja compresibilidad. Las bentonitas más utilizadas para es fin son las sódicas, por tener mayor capacidad de hinchamiento.

Así mismo, se utilizan bentonitas sódicas 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 subterráneas contaminadas.

* En depósitos de residuos radiactivos: Repostorios subterráneos, sellado de fracturas en granitos, etc.

3.3.6. Ingeniería Civil

Las bentonitas se empezaron a utilizar para este fin en Europa en los años 50, y se desarrolló más tarde en Estados Unidos. Se utiliza para cementar fisuras y grietas de rocas, absorbiendo la humedad para impedir que esta produzca derrumbamiento de túneles o excavaciones, para impermeabilizar trincheras, estabilización de charcas, etc.

Para que puedan ser utilizadas han de estar dotadas de un marcado caracter tixotrópico, viscosidad, alta capacidad de hinchamiento y buena dispersabilidad.

Las bentonitas sódicas o cálcicas activadas son las que presentan las mejores propiedades para este uso.

Los usos en este campo se pueden resumir en (Kendall, 1966):

* Creación de membranas impermeables en torno a barreras en el suelo, o como soporte de excavaciones.

* Prevención de hundimientos. En las obras, se puede evitar el desplome de paredes lubricandolas con lechadas de bentonita.

* Protección de tuberias: como lubricante y rellenando grietas.

* En cementos: aumenta su capacidad de ser trabajado y su platicidad.

* En túneles: Ayuda a la estabilización y soporte en la construcción de túneles. Actua como lubricante (un 3-5 % de lodo de bentonita sódica mantenida a determinada presión soporta el frente del tunel). También es posible el transporte de los materiales excavados en el seno de fluidos benoníticos por arrastre.

* En tomas de tierra: Proporciona seguridad en el caso de rotura de cables enterrados.

* Transporte de sólidos en suspensión.

3.3.7. Alimentación animal

Una aplicación de las bentonitas que está cobrando importancia en los últimos tiempos es su utilización como ligante en la fabricación de alimentos pelletizados para animales. Se emplea en la alimentación de pollos, cerdos, pavos, cabras, corderos, y ganado vacuno, fundamentalmente. Actua como ligante y sirve de soporte de vitaminas, sales minerales, antibióicos y de otros aditivos (Saeed, 1996).

En 1992 se empezó a fabricar con bentonitas un innovador producto comestible denominado "Repotentiated Bentonite (RB)". Según estudios del "Poultry Researk Institute" (Saeed, 1996) el aporte de pequeñas cantidades de bentonitas (< 1 %) a la alimentación de aves de corral reporta importantes beneficios: se incrementa la producción de huevos en un 15 %, su tamaño en un 10 % y la cáscara se hace más dura.

La bentonita tiene una doble misión: actúa como promotor del crecicmiento y como atrapador de toxinas. Esto se debe a que el alimento mezclado con bentonita, debido a su gran capacidad de adsorción, permanece más tiempo en la zona intestinal, la arcilla adsorbe el exceso de agua, y hace que los nutrientes permanezcan más tiempo en el estómago, siendo mayor su rendimiento (mayor producción). Por otro lado adsorben toxinas, no pudiendo éstas, por tanto, atravesar las paredes intestinales. La mayor adsorción de agua de los nutrientes, además, hace que los excrementos sean menos húmedos, así los lechos permanecen más tiempo limpios y se reduce la probabilidad de epidemias y la proliferación de moscas y parásitos. Las aves que comen este tipo de alimentos excretan un 26 % más de toxinas y adsorben un 42 % más de proteinas.

3.3.8. Catálisis

El uso de aluminosilicatos en diferentes campos de la catálisis es tan antiguo como el propio concepto de catálisis. Son muchas las aplicaciones de las arcillas como catalizadores en diferentes procesos químicos. Así, son utilizadas en reacciones de desulfuración de gasolina, isomerización de terpenos, polimerización de olefinas, cracking de pertroleo, etc.

Las propiedades catalíticas de las bentonitas son resultado directo de su elevada superficie específica y localización de centros ácidos (activación ácida).

Por esta razón la búsqueda de la maximización de la superficie específica es una línea habitual de investigación y aplicación de arcillas. Esta maximización se produce generalmente mediante el incremento del volumen de poros mediante la exposición de la región interlaminar a que.

De esta forma se trabaja en el hinchamiento de los minerales del grupo de la esmectita hasta obtener un espaciado interlaminar tal que permita la entrada de grandes moléculas que impidan su posterior colapso. El espaciado basal, la estabilidad, propiedades superficiales y regularidad estructural dependen del tipo de arcilla, así como del agente y método de preparación. Al metodo se le denomina apilaramiento o apilarado y a las arcillas que resultan de él arcillas apilaradas.

Apilarar una arcilla consiste en compensar la carga interlaminar de la esmectita con grandes cationes hidroximatálicos polméricos y oligoméricos formados por la hidrólisis de sales metálicas. Estos grandes cationes hidroximetálicos se introducen en la interlámina manteniéndola a grandes espaciados (aproximadamente 18 D). A continuación se calcinan de forma que los hidroximetales se transforman en oximetales que fijan las láminas de la arcilla (pilares) impidiéndolas colapsar. De esta forma los complejos policatión-esmectita forman estructuras con un sistema regular de poros grandes que resultan estables a grandes temperaturas. Este es el medio ideal para que tengan lugar reacciones químicas que precisen una superficie física sobre la que reaccionar (Figueras, 1988; Jones, 1988).

Por otro lado, ya que las propiedades catalíticas de las arcillas dependen, no sólo de su superficie específica, sino también de la cantidad de centros ácidos que contienen, otra forma de mejoras su efectividad es aumentar el número de centros ácidos mediante la activación ácida (Mokaya et al. 1995).

3.3.9. Industria farmaceútica

Desde hace tiempo las bentonitas se vienen usando como escipiente por la industria farmaceutica (Bolger, 1995). Debido a que no son toxicas, ni irritantes, y a que no pueden ser absorbidas por el cuerpo humano se utilizan para la elaboración de preparaciones tanto de uso tópico como oral. Se utiliza como adsorbente, estabilizante, espesante, agente suspensor y como modificador de la viscosidad.

Su principal uso es la preparación de suspensiones tópicas, geles y soluciones. Cuando se usa como parte de una preparación oral, su naturaleza adsorbente puede enmascarar el sabor de otros ingredientes, o puede relentizar la liberación de ciertos fármacos catiónicos (la hectorita y la saponita se utilizan como fármacos o drogas retadantes).

Como en el resto de los escipientes, las cantidades que se requieren son pequeñas. Generalment las concentraciones de bentonita como agente de soporte es del 0,5-5 % y del 1-2 % cuando se usa como adsorbente.

3.3.10. Otros usos

Las posibles aplicaciones de las bentonitas son tan numerosas que es casi imposible citarlas todas. Además de los usos campos de aplicación 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 catiónico.

* Par la fabricación de pinturas, grasas, lubricantes, plásticos, cosméticos, se utilizan arcillas organofílicas, capaces de hinchar y dispersarse en disolventes orgánicos, y utilizarse, por lo tanto, como agentes gelificantes, tixotrópicos o emulsionantes.

* Para desarrollar el color en leucocolorantes, en papeles autocopiativos, se utilizan bentonitas activadas con ácido.

* En agrigultura, para mejorar las propiedades de suelos arenosos o ácidos, asi mismo se utilizan esmetitas sódicas para recubrir ciertos tipos de semillas, de forma que su tamaño aumente, y resulte más facil su distribución mecanica, a la vez que se mejora la germinación.

* En la obtención de membarnas de ósmosis inversa, para la desalinización de aguas.

4. PRODUCCION ECONÓMICA

4.1. Producción de bentonita en España

Los centros productores de bentonitas en España se encuentran en Toledo y en Almería, y en conjunto producen aproximadaente 150.000 t/año con un valor de 1700 Millones/año.

La mayor parte de la producción procede de Minas de Gador, subsidiaria de la empresa británica Laporte Industries PLC, que la extrae en diversas concesiones en Nijar, Almeria (Virgen del Mar, Minor, Velasco y otras), en la corta Minor-Yuncos, en Yuncos (Toledo) y,a partir de 1994, en el Grupo minero Minor-Pinto II, en Pinto y Valdemoro (Madrid). Su capacidad conjunta es de 110.000 t/a de bentonita cálcica, produciendo también montmorillonita y bentonita sódica por cambio iónico.

Minas Volcán S.A., es el otro productor importante de bentonita, con concesiones en Nijar (Los Murcianos, Mazuir, Benisa, Vicente) y Cuervas del Almanzora (Volcánica), todas en Almeria. AMICSA, filial de Tolsa, posee el grupo minero Gata, asímismo en Nijar. En la tabla siguiente se refleja la producción estimada de bentonitas, por provicias, en los cinco últimos años.

TABLA 3.- PRODUCCIÓN ESTIMADA DE BENTONITAS EN LOS ÚLTIMOS AÑOS

1991 1992 1993 1994 1995 e

Almería 229.686 129.197 120.354 114.200 82.344

Toledo 28.864 28.104 42.051 34.433 40.000

Madrid -- -- -- 30.600 21.450

Total 258.551 157.301 162.405 179.233 143.794

Fuente: 1990-94, Estadística Minera de España. 1995, estimación de Comunidades Autónomas

(Panorama minero).

Según la estadística minera, el potencial excedentario en bentonita de España desapareción en 1993, año en que se exportaron únicamente 6,4 kt, frente a las más de 60 kt del año anterior. En 1995 las ventas se recuperaron sustancialmente, pero no lograron cubrir las importaciones, a pesar de que éstas descendieron un 23,6 %. El 82,5 % de las mismas procedió de países de la UE, particularmente del Reino Unido (24,2 %), Francia (21,5 %), Italia (17,1 %) y Grecia (13,9 %), y Estados Unidos (15,9 %). Las ventas se efectuaron a Francia (40,3 %), Portugal (29,2 %), Japón (15,3 %), otros paises de la Unión Europea (6,8 %) y otros paises (8,4 %). El balance de producción y comercio de bentonita biene reflejado en la tabla siguiente.

4.2. Producción de bentonita en el resto del mundo

El primer productor mundial es Estados Unidos, con el 40 % de la producción global y el 58,7 % de la de Fuller's earth en 1994. Las principales empresas son: American Colloid Co. (2.740 kt/a), Wyoming Bentonite (675 kt/a), Drilling (640 kt/a), Kaycee Bentonite (600 kt/a), Lowe's Southern Clays (500 kt/a), Dresser (450 kta), MI Drilling Fluids (390 kt/a) y Engelhardt Minerals & Chemicals (360 kt/a).

Otros productores destacados son Japón (Kunimune Industries, 170 kt/a); Mizusawa Ind. Chemicals, 160 kt/a; Hojun Kogyo Co., 135kt/a y Nippon Kasseihakakudo Co., 80 kt/a), Turquia (Karakaya Bentonit SvT, 60 kt/a; Kayac Ind. Raw Minerals, 35 kt/a, etc) y la India (ASdhsputs Minechem PvT, 250 kt/a).

4.3. Comercio exterior

El mercado de la bentonita está sometido en los últimos años a una fuerte presión por la llegada de nuevos productos y por los productos sustitutivos. Esta presión esta siendo particularmente importante en Europa occidental para la variedad sódica destinada a ingenieria civil y camas de animales. La estabilidad fué mayor en otros mercados, como el de fluídos de perforación, en especial en el Lejano Oriente. Estas dificultades, sin embargo, no parecieron afectar al mercado norteamericano, donde el precio de la bentonita subió un promedio anual de un 41 %.

En la tabla 4 se recogen los precios publicados por Industrial Minerals para este material.

TABLA 4.- PRECIOS DE LA BENTONITA

1991 1992 1993 1994 1995

Wyoming, gr. fundición empaquetada, UK,⊥/t

120-130 120-130 120-130 130-140 130-140

Id., cruda, a granel, fob planta, $/tc

18-35 18-35 18-35 25-40 25-40

Id., API, empaquetada, fob planta, $/tc

34,5 34,5 34,5 30-40 30-40

USA, precio medio interior $/tt**

37 39 36 41 58

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