INTRODUCCIÓN
Las zeolitas naturales son minerales no metálicos de origen volcánico con una serie de propiedades únicas. De acuerdo a su estructura química son clasificadas como aluminosilicatos hidratados compuesto por aluminio, sílice, hidrogeno y oxígeno, organizado en una estructura tridimensional interconectadas entre sí.
La estructura de estos elementos conforman cristales de zeolitas que poseen una red de micro poros interconectados con diámetros que varían desde 2.5 a 5.0 Aº en dependencia al tipo de mineral de zeolita en cuestión. Esta estructura hace que las zeolitas posean propiedades únicas que lo diferencien de otros aluminosilicatos (caolín, bentonita, etc.)
El Centro de Investigaciones para la Industria Minero Metalúrgica (CIPIMM),ha desarrollado un sistema para la caracterización completa de zeolitas naturales dirigido fundamentalmente a brindar informaciones útiles para las diversas aplicaciones que han encontrado estos materiales, que van desde los usos en la agricultura y la alimentación animal, hasta la medicina y otros usos en nuestra vida cotidiana.
En el presente trabajo se realiza la caracterización de la zeolita micronizada del yacimiento San Ignacio ubicado en la zona occidental de Cuba, en Jaruco, provincia Mayabeque, la cual se procesa en la UEB Roberto Coco Peredo, perteneciente a la Empresa Minera de Occidente, para desarrollar tecnologías de su empleo en la industria médico farmacéutica, en el tratamiento de enfermedades de la piel y para la elaboración de pinturas con carácter anti fúngico.
Con el conocimiento de más de 30 años de trabajo con el mineral tipo alumino-silicato natural poroso tipo zeolitas (donde clasifica la zeolita de San Ignacio), se realiza su evaluación tecnológica a partir de las características de la muestra procesada por el micronizador y atendiendo al nivel de pureza de la zeolita y coloración del mineral.
El objetivo del trabajo es conocer la potencialidad que representa la Técnica de Análisis de distribución de partículas en la caracterización del mineral, cuyo ensayo no tiene antecedentes en este yacimiento.
Los análisis de distribución de tamaños de partículas se utilizan para conocer los tamaños de las partículas que las componen y sus proporciones, así como para determinar su homogeneidad. Normalmente, se utilizan como control de calidad y para tener un registro de la distribución de tamaños. Además, el análisis de estas herramientas puede tener aplicación en la mejora de procesos industriales.
Conocer la importancia de la información que brinda el uso del analizador de partículas HORIBA LA-950V2 el cuál presenta un innovador diseño óptico que realiza medidas por dispersión laser a muestras de zeolitas cubanas micronizadas (- 45 micras) para productos de usos especiales como: formulación de detergente en polvo, soportes de fungicidas y plaguicidas, formulación de pinturas anti fúngicas, entre otros el cuál comprende análisis con granulometrías entre los 3 mm y 0,01 micras,(micro pulverizadas). Además el equipo realiza lecturas por vía húmeda y por vía seca.
MATERIALES Y MÉTODOS
Materiales
La muestra de Zeolita micronizada del yacimiento San Ignacio, fue entregada según el Cliente con una granulometría de 100 % bajo 200 mesh, la que se preparó cumplimentando el procedimiento del Departamento de Aprovechamiento de Minerales del CIPIMM (DAM) 01-01CIPIMM para la homogenización y cuarteo de la misma para evaluar y caracterizar. (Fig. 1).
Fig. 1.
Zeolita San Ignacio micronizada
Método empleado
Para la realización del análisis de tamaño de partículas se utilizó el equipo HORIBA LA-950V2 (Fig. 2),el cual combina un avanzado sistema óptico junto con un depurado sistema de dosificación de muestras, cuya suma resulta en una solución integral de alta velocidad capaz de optimizar la rutina de trabajo.
El innovador diseño óptico de HORIBA LA-950V2 perfecciona la medición por dispersión láser.
Fig. 2.
Equipo HORIBA LA-950V2
La técnica de difracción láser se basa en el principio que cuando partículas atraviesan una luz láser la dispersa con un ángulo que está directamente relacionado con el tamaño de las partículas. A medida que el tamaño de las partículas disminuye el ángulo de difracción que se observa aumenta logarítmicamente. Además la intensidad de la luz es dependiente del tamaño de las partículas, se relaciona con el área transversal de las partículas. Por lo tanto partículas de mayor tamaño difractan la luz a ángulos pequeños con mayor intensidad, mientras que las partículas pequeñas difractan con mayores ángulos y menor intensidad. En la figura 3 (A) se muestra el esquema del equipo de difracción láser y sus componentes y en la figura 3 (B) su circuito para vía húmeda.
Fig. 3.
(A) Esquema del equipo de difracción láser y 3 (B) circuito para vía húmeda
La calibración es realizada utilizando patrones certificados de poliestireno, con los que se certifica un error de medida menor o igual a ±0,6%, así como una repetitividad de medida cuyo error es igual o inferior a ±0,6%.
Gracias a su amplio rango de medida y a su óptica altamente resolutiva, el HORIBA LA-950V2 detecta con claridad, poblaciones diferentes de partículas muy similares.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El CIPIMM ha desarrollado un sistema para la caracterización completa de zeolitas naturales dirigido fundamentalmente a brindar informaciones útiles para las diversas aplicaciones que han encontrado estos materiales, que van desde los usos en la agricultura y la alimentación animal, hasta la medicina y otros usos en nuestra vida cotidiana, teniendo en cuenta la situación actual que atraviesa nuestro país, nos vemos precisados a crear nuevos productos que mejoren las características de los anteriores y de esta forma aportar en la sustitución de importaciones con la elaboración de productos de alto valor agregado.
Estos productos que se obtienen mediante el uso de la zeolita, los cuales requieren de alta fineza, las partículas comprendidas entre 1-0.3 mm se analizan por vía seca o húmeda por el método convencional pero para productos micronizados los que se utilizan para producción de medicamentos, pinturas, talcos especiales, productos pesticidas y fungicidas, aditivos a detergentes en polvo, se necesita un tamaño de partículas por debajo de 400 mesh (37µm). Es muy importante conocer la distribución que presentan las partículas por debajo de 0,3 mm.
Caracterización Química
Para proceder a la lectura de la muestra es necesario conocer su composición mineralógica ya que el elemento predominante en la misma es el que se utiliza para realizar la lectura por difracción láser como Índice de refracción. En la tabla No. 1 aparece la composición química de la zeolita San Ignacio.
Tabla 1.
Composición química de Zeolita San Ignacio (%)
Procedimiento para la lectura de la muestra
En el caso de la muestra a analizar no fue preciso realizar análisis por vía seca ya que la misma es insoluble en agua ni fue necesario utilizar ondas ultrasónicas ya que la zeolita no presenta el efecto del electromagnetismo, es decir la muestra analizada se realizó por vía húmeda. El equipo realiza una secuencia de medida completa (desde la carga de dispersante hasta la obtención de los resultados).
La muestra a analizar (de 25 gramos) la cual es homogenizada nuevamente y se toma una porción para realizar la lectura.
A continuación se expone la secuencia de medida para la realización del análisis por vía húmeda.
Fig. 4.
Secuencia de medida para la realización del análisis por vía húmeda.
Caracterización Química
Como se observa en la Tabla 1, las zeolita San Ignacio presenta como componente mayoritario, el SiO2 (65.80%), que se corresponde con una característica de las zeolitas cubanas, por lo que este elemento es el que se utiliza como índice de refracción para la lectura de las muestras por vía húmeda, dicho valor aparece en la Tabla de Índices de refracción (para λ = 589 nm) contenido en el Soft Ware del equipo.
A continuación se presenta el gráfico correspondiente análisis de tamaño de partículas realizado a la muestra Zeolita San Ignacio. (Certificado de ensayo no. 02/19).
Fig. 5.
Certificado de ensayo No. 02/19
CONCLUSIONES
En el resultado obtenido en el análisis de partículas de la muestra de zeolita San Ignacio, el tamaño de las partículas que componen la muestra analizada se encuentra en el rango aproximado entre 29.9 µm y 0.17 µm.
La muestra analizada contiene 100% por debajo de 37 µm, (cumple las especificaciones del cliente).
El 98.1% de la muestra analizada se encuentra por debajo de 20 µm.
El tamaño promedio de partículas es de 7.78 µm y la mediana de 6.86 µm.
No fue necesario recurrir al empleo de ondas ultrasónicas en el ensayo.
El resultado derivado del análisis de la distribución de tamaños de partículas mediante difracción láser a la zeolita micronizada San Ignacio con el empleo del equipo Horiba:
Significa un alto impacto a la calidad del producto dado por el conocimiento de la fineza de la muestra.
Representa un valor adicional en la comercialización para usos tan especiales como la preparación de pinturas, en la medicina para elaborar medicamentos especiales para tratamientos dérmicos y como hemostático en operaciones y cicatrizacion de heridas, para las mascaras faciales, en la protección ecológica de los cultivos como antifungico natural, en la formualción de detergentes sólidos sustituyendo el tripolifosfato de sodio,etc.
Garantizó un elevado nivel en la labor promocional y confección de la Ficha Técnica para el mineral.