21 PERSPECTIVAS DE EXPLOTACION DIATOMEAS

Revista Tecnológica. Vol. 17, No.1. Junio 2004

REVISTA TECNOLÓGICA 162

PERSPECTIVAS DE LA EXPLOTACIÓN Y APLICACIÓN DE TIERRA

DE DIATOMEAS EN LA PENÍNSULA DE SANTA ELENA

1Verónica Ramos, 2Hugo Egüez, 3Lely Ladines, 4Paúl Carrión.

1Ingeniera de Minas, FICT-ESPOL, [email protected] 2Ingeniero de Minas, FICT-ESPOL, [email protected]

3Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra, FICT-ESPOL, [email protected] 4Ingeniero Geólogo, Doctor en Ingeniería de Minas, UPM-España, Profesor FICT-ESPOL,

[email protected]

RESUMEN El presente artículo presenta información sobre la caracterización de las muestras de diatomita del yacimiento denominado Sucre ubicado en el cantón Santa Elena, Provincia del Guayas para poder utilizarla en aplicaciones para filtros, pinturas y bloques alivianados. Para esta caracterización se realizaron Análisis Físicos y Químicos. Entre los físicos se midieron: gravedad específica, densidad aparente, porosidad, absorción, permeabilidad, granulometría. Para realizar el análisis químico se utilizó el método de fluorescencia de rayos X. Como parte del proceso mineral para su uso en filtros se realizaron pruebas de flotación de sílice presente en la diatomita. En la aplicación para bloques alivianados se realizaron dosificaciones con cemento blanco, cementina con un porcentaje en peso de 5, 10, 15, 20%, respectivamente, luego los bloques se sometieron a ensayos de compresión, obteniéndose valores de resistencia acorde a las exigencias para bloques alivianados. I. INTRODUCCIÓN Generalidades La diatomita es una roca sedimentaria silícea terrosa producida por la depositación en el fondo marino de esqueletos de diatomeas, un alga microscópica unicelular, produciendo lo que hoy se conoce también como tierra de diatomeas. Posee una estructura única de baja densidad, alta capacidad de absorción, alta superficie específica y relativamente baja abrasión.

La diatomita es utilizada en la industria de los filtros por su calidad de estabilidad química. También se ha ampliado su uso a la industria de la construcción produciendo bloques livianos que han cumplido con las normas de calidad exigidas por la ley. Además es utilizada en las industrias cervecera y de pinturas. Por lo tanto es un mineral con un amplio uso en la industria local. Las posibles aplicaciones comerciales se las presenta en la tabla 1.

Edición Especial ESPOLCiencia 2003


Tabla 1.- Aplicaciones comerciales de diferentes grados de diatomitas como auxiliares filtrantes

Tipo Tamaño

promedio de grano ( µm)

Rata aproximada de filtración

relativa Aplicaciones típicas

Natural

2.5

100 o menos

Agente de pulimento, filtración de cerveza, vinos y otros líquidos que requieren claridad excelente.

Calcinada 2.5 – 7.0 100 – 300

Industrial: alcohol, lubricante, aceite alquitrán, ácido fosfórico, líquidos sulfáticos en los molinos papeleros, líquidos para lavado en seco. Farmacéutico: bormonas, (alexi) piréticos, vitaminas, agar-agar, loción de afeitar, sal volátil. Procesamiento de alimentos: cerveza, vino, leche descremada, ácido cítrico, azúcar de caña, jugo de limón, aceite de oliva, vinagre, pectina.

Flujo calcinada 5.5 – 13.0 300 – 1000

Industrial: Clarificación de grasa, lanolina, latex, cloruro de sodio, líquidos sulfurosos, potasa, aceite de linaza, lubricantes, líquido para lavado en seco, cloruro de magnesio, silicato de sodio, aceites vegetales, ácido sulfúrico, aceite de soya, aceite para transformadores, líquido para molinos papeleros, soluciones para piroxilinas, aceites para motores, pegamentos, capas de hidróxido de aluminio, lacas colorantes, ceras. Farmacéuticos: aceite de palma, estreptomicina, loción de afeitar. Procesamiento de alimentos: ácido fosfórico, jugo de limón, sarcocarpio de cítricos, melaza de malta, azúcar de remolacha y caña, cerveza, ácido cítrico, zumo de uvas, aceite de semillas de algodón, vino pectín, melazas, aceite de coco, agua potable.

Flujo calcinada 13.0 – 14.0 1500 – 2500

Industrial: Soluciones para piroxilinas, aceite de linaza, lubricantes, licores para rayón, licores de acetato, grasas, barnices, agentes – adhesivos, resina de glicerina, capas de hidróxido de aluminio, ceras. Procesamiento de alimentos: mosto de cerveza, jugo de limón, zumo de uvas, masas de cereales, jugo de naranja.

La Figura 1, muestra las aplicaciones para diatomitas según sus características.



FILTRACIÓN

AUXILIARES FILTRANTES EN:- Procesos Industriales;- Procesos Farmacéuticos;- Procesamiento de Alimentos.

MATERIAL DE

RELLENO

DIATOMITA

EN:Plásticos, cera, tejidos, papel y cartoncillo, adhesivos, tinta de imprimir, pinturas, esmaltes, lacas, asfalto, brea, macadan, caucho, crayones.

EN:Cerillas, acetileno, explosivos(nitroglicerina),fumigantes, baterías secas, pesticidas, aditivas a suelos, antiglutinantes para fertilizantes,agroquímicos, polvos antideslizantes, empaque de líquidos, corrosivos, desgrasantes para el cuero.

ABSORBENTE

AGENTE TRANSMISOR

DE LA ADSORCION

ANALISIS CROMATOGRAFICO

MATER

IALE

S

AISL

AMIE

NTO

TERM

ICO Y

AC

USTI

CO

COMO:Polvo suelto, mezclas o ladrillos para hornos, calderas, tuberías, garrafones y otros, en cámaras frigoríficas, refrigeradoras y cámaras de seguridad, tejas y bloques aislantes.

COMO:Rellenos sueltos, ladrillos o mezclas para semirefractarios (aproximadamante 750°C).

EN:Cemento, concreto, morteros, productos a base de yeso o asfalto, tierra artificial en construcciones ligeras: bloques, losetas y tabiques.

REFR

ACTA

RIO

ESTRUCTURAL

PORTADOR DE CATALIZADORES:En Procesos Industriales, Alimenticios, Químicos.

EN:Limpiadores, polvo para fregar y pulir metales, madera y otros materiales, para raspar la lana.

PARA:Vidriado ultra marino, silicato de sodio, revestimiento para electrodos de soldadura.

CATA

LISIS

FUENTE

DE SÍLICE

ABRASIVO

Figura 1.- Para diatomitas (en base de Robertson’s Spiders’ webs, Londres, 1960; Innovaciones y avances en el sector de las rocas y minerales industriales)

La Problemática en el Ecuador En la actualidad, la mayor parte de la diatomita usada por la industria como materia prima es importada. Esto produce una fuga de divisas que producen pérdidas al país; además en el ámbito socieconómico esta industria no produce fuentes de trabajo por extracción y transporte de este mineral. A pesar de que la inversión para su explotación resulta ser pequeña con respecto a lo que el país gasta a corto plazo, respecto a los costos de importación de esta materia. Sin embargo, existe una idea general de mirar hacia la industria minera ecuatoriana como una fuente

generadora de divisas, de trabajo, inversión tanto nacional como extranjera, desarrollo social de zonas rurales. Debido principalmente a disponibilidad de los productos minerales de alta calidad necesaria para el desarrollo de la industria, pero siempre garantizando el óptimo aprovechamiento de los mismos. Ambientes de Formación Las condiciones geológicas que deben cumplirse para depósitos económicamente rentables de diatomitas son los siguientes:



• Cuenca llana con una amplia área que esté en contacto con la radiación solar, de manera que la fotosíntesis pueda ocurrir de forma espontánea y a gran escala para que las diatomeas puedan desarrollarse. Sobre la base de esto la profundidad de la cuenca no debe ser mayor de 35 mts.;

• Abundante suministro de sílice soluble.

Existe una correlación mundial entre la diatomita y la proximidad a ocurrencias de cenizas volcánicas;

• Suministro abundante de nutrientes en

comparación con la sílice en solución, para que la cantidad de tóxicos se reduzca al mínimo y las diatomeas puedan desarrollarse sin ninguna dificultad.

Ubicación del depósito El depósito Sucre se encuentra en la Provincia del Guayas, y es uno de los tres que se ha ubicado en la provincia hasta el momento. Se localiza siguiendo por la carretera de primer orden Guayaquil-Salinas a la altura del Km. 80, continuando por un camino secundario de 250 mts. en dirección Norte hasta el depósito. Su nombre se debe a que está ubicado en la Jurisdicción de la comuna Sucre. El yacimiento se lo ubica dentro de la cartografía Nacional en la hoja Gómez Rendón. Geología Regional La cuenca de depositación se llama “Progreso“ y aflora en la formación Tosagua del Oligoceno – Mioceno que se presenta con los miembros: Dos Bocas (Medio) y Villingota (superior) separadas entre sí, por una discordancia. La de Progreso es una cuenca de hundimiento a manera de semigraben, ubicada entre la Cordillera Chongón – Colonche, al norte y el bloque Azúcar – Playas, al sur. Esta cuenca está rellena por sedimentos litorales oligo-miocenicos, y se cree que está imbricada, en una cuenca más antigua, de edad Eoceno Superior, la cuenca Ancón.

- Formación Tosagua Empieza por una transgresión marina y luego por una sedimentación arcalitoral, con una profundidad entre 70 a 150 mts. Se distinguen 3 miembros de esta formación. - Miembro Zapotal (Oligoceno Superior –

Mioceno Inferior) Empieza por un comglomerado basal, con guijarros subangulares, de tamaño variable de cuarzo, chert, arenisca y calizas, provenientes de las formaciones anteriores emergidas, alrededor de la Cuenca Progreso. Se estima que tiene unos 600 mts. de espesor.

- Miembro Dos Bocas (Miembro Inferior

Basal) Consiste de lutitas suaves limosas de color gris, que afectadas por el intemperismo, se vuelve del color chocolate; alternantes con capas de limolitas y areniscas finas, de color amarillo rojizo. Concreciones calcáreas y vetas de yeso, son frecuentes entre las lutitas.

- Miembro Villingota (Mioceno Inferior

Tardío) Ocurre en contacto transicional con el Miembro Dos Bocas. Consiste de lutitas diatomaceas suaves, con abundantes escamas de peces, el color generalmente es gris, pero por intemperismo se transforma en blanco.

Clima El clima se lo clasifica como megatérmico seco o semi-húmedo; con un intervalo en la variación pluviométrica anual de 500 a 1000 mm, que son precipitados durante los meses de diciembre a mayo, que se conoce como estación invernal. Por otro lado la estación seca, es la denominada verano, que es muy marcada en este sector de la costa con temperaturas medias superiores a 24°C; por las noches, se registran temperaturas hasta 20°C, mientras puede alcanzar 34°C en el invierno.



Morfología En una planicie aluvial, de pocos metros (0 – 20 m.) con algunos cerros aislados. El rasgo morfológico más importante es la Cordillera de Chongón – Colonche (400 – 600 m) hacia el norte con rumbo E-W que hace su aparición en el borde del Río Guayas y continúa hacia el Océano Pacífico, luego hacia el norte siguiendo el mismo rumbo de la línea costera. 2. FACTOR SOCIOECONÓMICO Fuerza laboral autóctona La mano de obra de la zona no es especializada, se dedica principalmente al comercio en temporada vacacional y a la pesca cuando se encuentra cerca del mar o de los estuarios. Por esta razón el 60% de la población económicamente activa se ha movilizado a las grandes ciudades, principalmente Guayaquil, o en su defecto a países extranjeros tales como Estados Unidos y España, entre otros. Sin embargo las expectativas del litoral ecuatoriano y del país, apuntan a este sector debido a dos factores: el primero es la apertura del trasvase Santa Elena que llevará agua de la cuenca del Río Guayas a toda esta zona árida para condicionarla favorablemente para la agricultura, la segunda es la concientización de la necesidad de extraer materia prima de este sector, que se encuentra cerca del puerto principal del país y a la vez, es una ciudad industrializada, para reducir la fuga de divisas debido a las importaciones. Esto provocaría la emigración de toda su fuerza laboral a esta zona por ser fuente de empleo. 3. YACIMIENTO Los tres mayores yacimientos de diatomita en el Ecuador son: Sucre, Galte y Yahuarcocha. Por informes realizados por la CODIGEM (Dirección Nacional de Geología y Minas) se muestra en la tabla 2 los resultados con datos generales de reservas de los yacimientos de diatomita más importantes del país.

Tabla 2.- Datos de reservas de los yacimientos de diatomita más importantes en el Ecuador

Yacimiento Reservas posibles (m3)

Reservas probables(m3)

Sucre 500000 150000 Galte 100000 55000

Yahuarcocha 1600000 960000 Caracterización de la Diatomita del yacimiento Sucre Se analizaron varias muestras aleatorias de diatomita (Ramos, V., 1995), con los siguientes resultados. Análisis Mineralógico: Se determinó la composición mineralógica por medio de Difractometría de rayos X, de la fracción fina arcillosa de las muestras, encontrándose principalmente los siguientes minerales: sustancia amorfa, calcita y esméctita, acompañados de feldespato, cristobalita y caolinita. Análisis Químico: Se utilizó el método de fluorescencia de rayos X para las muestras. Sus resultados se muestran en la tabla 3.

Tabla 3. Análisis químico de la diatomita

Elementos % de Composición SiO2 59.82

CO3Ca 15.39 Al2O3 13.28 Fe2O3 3.72 CaO 3.63 MgO 1.05 N2O 0.29 MnO 0.01

K2 0.038 Análisis Físico: Las propiedades físicas de las diatomitas, según las pruebas se muestran en la tabla 4.



Tabla 4.- Propiedades físicas de la diatomita

Propiedades físicas Resultados Gravedad específica 2425 Kg/mt3, a T= 28°C.Densidad Aparente 450 Kg/mt3

Porosidad 81.45 % Absorción 69.8 %

Coef. de Permeabilidad 2.6 cm/s Análisis Granulométrico: Para realizar este análisis se utilizó el sistema de medida de los tamices en la malla Tyler. Véase resultados en la tabla 5.

Tabla 5. Distribución Granulométrica

Tyler mesh Diámetro (µm) % de Peso pesante10 1700 98.07 14 1180 82.88 18 1000 67.86 30 600 51.07 50 300 33.63 70 212 22.77 100 150 19.28 140 106 14.51 230 63 5.88 325 45 2.38 400 38 0.635

Fondo 4. EXPLOTACIÓN Como se había mencionado, la oferta es nula en el país, la demanda toda es cubierta por las importaciones. Por lo tanto, el consumo nacional es prácticamente igual a la cantidad de diatomita que se importa anualmente, que se podría establecer – por la tabla de importaciones- de 300 T/año. Se sugiere una producción de 100 Ton/año, lo cual corresponde a cubrir un 33.3% de la demanda de los productos de diatomita. Como en el yacimiento analizado se tienen 363750 Ton. de diatomita de reservas probadas, con las características mineralógicas y con el ritmo de producción sugerido anteriormente, se tendría una vida útil muy apreciable. Esto, contemplando siempre la posibilidad de ampliar el tonelaje tratado.

El tratamiento de diatomita consiste en los siguientes procesos: secado, trituración, molienda, tamización, clasificación y calcinación con o sin fúndente. El procedimiento específico depende de las características de la materia prima y del producto final deseado. Después del proceso de tratamiento se puede obtener tres productos finales: diatomita natural, calcinada y flujo calcinada o activada. Según las pruebas realizadas (Ramos, V., 1995) el yacimiento analizado tiene óptimas condiciones para la fabricación de bloques alivianados. Para ello, durante la clasificación se toman medidas para conservar un máximo de la estructura fina de los esqueletos de diatomeas. 5. ANÁLISIS DE ALGUNAS APLICACIONES Material Filtrante Mediante un procesamiento mineral se obtiene el material filtrante, sometiendo a la diatomita a pruebas de flotación. Primero, la flotación de óxido y silicatos utilizando colectores aniónicos y catiónicos (absorbidos físico o electrostáticamente por los óxidos y silicatos), y segundo, la activación de cuarzo, cuya flotación es obtenida después de que los iones metálicos son adheridos al sistema en un rango de pH (valores mínimos). Los resultados de esta prueba se los presenta en la tabla 6.

Tabla 6.-.Rresultados de la flotación de diatomita

Características Cantidad Peso de la muestra (gr) 100 Activador 10-4 M ml 32 Colector 10-4 M ml 32 pH 3.4 Contenido de sólidos por peso (%) 25 % Recuperación 14 Una vez que el material fue flotado, se determinó la gravedad específica, 2425 Kg/mt3, manteniéndose el valor inicial de la prueba, y la granulometría que se encuentra entre los tamaños de 100 – 150 µm.



Pinturas Una de las características principales de la diatomita es el efecto de matear las pinturas, debido a su gran absorción de aceite. Además las diminutas partículas de diatomita forman una estructura o armazón reforzado dentro de la película de pintura, aumentando su duración. En las pinturas de tránsito la diatomita acelera el secado y da mayor visibilidad por la noche. Se especifican dos tipos de pigmentos de diatomita silícea para el uso de pintura: Tipo A.- Fineza estándar para uso general. Tipo B.- Extra fino para usos especiales. Bloques Alivianados Los materiales que se utilizan para la fabricación de estos bloques son: cemento blanco, cementina, diatomita de granulometría fina, y agua. Las dosificaciones que se hicieron para la fabricación de diferentes bloques se presentan en las tablas 7 y 8.

Tabla 7.- Dosificación de cemento blanco en bloques de diatomita.

Cemento blanco

(%)

Peso diatomita

(gr)

Peso cemento (gr)

Peso agua (gr)

20 2483 1160 2324 15 2964 867 1948 10 3253 578 1948 5 3050 250 1700

Tabla 8.- Dosificación de cementina en

bloques de diatomita.

Cementina (%)

Peso Diatomita

(gr)

Peso Cementina

(gr)

Peso agua (gr)

20 2483 1160 1948 15 2964 867 1948 10 3253 578 1948 5 3050 250 1700

Los ensayos de resistencia a los que fueron sometidos los bloques fueron de compresión simple. Las dimensiones y los ensayos de compresión para cada bloque se observan en la tabla 9.

Tabla 9.- Dimensiones y ensayos de compresión para cada bloque de diatomita.

N° Dimensiones (cm)

Long x alt x anchoEdad días

Masa Kg.

Volumenm3

DensidadKg/ m3

Contenido de Cemento

% peso

Máxima carga KN

Máximo esfuerzo

MPa 1 29.0x14.00x8.00 28 4.375 3.25x10-3 1345 20 310.90 7.66 2 28.8x13.80x8.30 28 4.260 3.25x10-3 1290 20* 250.60 6.30 3 28.9x13.70x8.30 28 3.670 3.25x10-3 1120 15 190.50 4.79 4 29.0x13.80x7.70 28 3.095 3.25x10-3 1005 15* 109.00 2.72 5 28.8x13.80x7.50 28 3.140 3.25x10-3 1055 10 137.00 3.45 6 28.9x13.60x7.00 28 2.750 3.25x10-3 1000 10* 87.80 2.23 7 29.0x13.95x7.90 28 3.450 3.25x10-3 1075 5 43.90 1.91 8 29.0x13.98x7.29 28 3.180 3.25x10-3 1075 5* 41.30 1.95

*Cementina Como resultado de los ensayos de compresión, se determinó que los niveles de resistencia de los bloques de diatomita cumplen con las normas INEN aconsejadas para su utilización como bloques alivianados. 6. CONCLUSIONES • El incremento de consumo de diatomita

estará en función de la optimización de las

explotaciones nacionales. Es decir, la oferta nacional será mucho más atractiva que la internacional. Por lo tanto, las empresas emprenderían un aumento en su producción en el momento que sus costos por materia prima se reduzcan.

• Las condiciones geológicas de

depositación han convertido a la cuenca Progreso en una fuente de materia prima



proveniente de yacimientos sedimentarios, pero la falta de campañas de prospección han relegado dichos yacimientos. Sin embargo, en la actualidad se han emprendido proyectos que estimulan el interés por invertir en este sector para su desarrollo.

• La grave crisis que afronta el país, además

del abandono que ha sufrido este sector, son los factores principales que han impulsado a las personas que viven en este sector a emigrar. Por este motivo, la industria minera se convertiría en una fuente de empleo, e inclusive el incremento de actividades afines y de talleres artesanales que utilicen la materia prima autóctona que se genere.

• El yacimiento Sucre posee 150000 mts3 de

reservas probadas y 500000 mts3 de reservas posibles, con las siguientes características: gravedad específica de 2425 kg/mt3, densidad aparente de 450 kg/mt3, porosidad del 81.45%, absorción de 69.8%, permeabilidad 2.6. Además la diatomita de este yacimiento, por pruebas realizadas anteriormente, respondió con buenos resultados a las pruebas de ensayos mecánicos para la fabricación de bloques alivianados que cumplían con la norma establecida INEN (Instituto Ecuatoriano de Normalización).

• Se considera que la opción de fabricar

bloques livianos es la que tiene mayor beneficio comunitario a corto plazo, por las condiciones en la que se desenvuelve los pobladores de la península de Santa Elena.

• Habrá que considerar nuestros propios

recursos humanos y naturales, que ayuden a sostener una industria como la de la construcción. Además, el espíritu emprendedor que debemos tener todos, nos hace meditar: ″Antes se tenía la industria, y se buscaba el mineral. En estos momentos se tiene el mineral y se busca la industria″.

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