Introducción
⌅Un grupo de especialistas del Centro de Investigación y Desarrollo de Estructuras y Materiales (CIDEM), de la Universidad Central "Martha Abreu" de las Villas, de la Universidad de Moa y de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suiza, han desarrollado un nuevo tipo de cemento, conocido como cemento de bajo carbono (LC3) (Almenares-Reyes et al. 2016Almenares Reyes, Roger S. & otros. 2016. “Evaluación de arcillas caoliníticas de Moa para la producción de cemento de base clínquer–arcilla calcinada–caliza (LC3)”. Minería y Geología, vol. 32 (No 4):63-76.; Almenares-Reyes 2017Almenares-Reyes, R.S. 2017. Potencialidades de arcillas caoliníticas cubanas para la obtención de materiales cementicios suplementarios. Tesis doctoral, Las Villas, Cuba: Universidad Central “Martha Abreu”.; en Ribalta et al. 2022Ribalta, JA. & otros. 2022. Prueba de planta piloto para la obtención de la adición mineral LC2 a partir de las arcillas del Yacimiento Neptuno, Artemisa. Manuscrito no publicado. SICTE SA – CIDEM.), una novedosa investigación utilizando arcillas calcinadas provenientes de varios depósitos en Cuba. Sin embargo, para sostener la industria, es necesario contar con suficientes recursos y materia prima adecuada. Con este propósito, se están evaluando las potencialidades de las regolitas arcillosas del prospecto La Anita, ubicado 10 km al noreste del pueblo La Palma, en el municipio la Palma, provincia de Pinar del Río. Se llevaron a cabo investigaciones a partir de 4 muestras superficiales en los afloramientos de las regolitas arcillosas en estado natural y se caracterizaron química y mineralógicamente. mediante Espectroscopia de Emisión Atómica (ICP-OES) y Difracción de Rayos X (DRX).
El Estudio se enfocó en establecer a partir de la composición química y mineralógica, criterios de evaluación que permita identificar el potencial de las arcillas como fuentes de materia prima para la obtención de materiales cementicios suplementarios (Almenares-Reyes, 2017Almenares-Reyes, R.S. 2017. Potencialidades de arcillas caoliníticas cubanas para la obtención de materiales cementicios suplementarios. Tesis doctoral, Las Villas, Cuba: Universidad Central “Martha Abreu”.; Alujas Díaz et al., 2018Alujas, A., Fernández, R., Martirena, J. F. & Quintana, R. (2010). “Empleo de arcillas caoliníticas de bajo grado activadas térmicamente como una alternativa para el reemplazo parcial de cemento Pórtland”. Revista CENIC. Ciencias Químicas, 41: 1-10.) para la producción de adiciones minerales activas LC2.
El problema que se aborda en esta investigación tiene sus antecedentes en investigaciones previas realizadas sobre las arcillas del prospecto La Anita y publicadas en la literatura científica. Martínez, D., y Otros (1988)Martínez, D., Fernández de Lara, R., Peláez, R., Vázquez M., Hernández, J., Chang, JC., Denis, R., Cofiño & otros. 1988. Informe de Levantamiento Geológico y Búsquedas acompañantes a escala 1: 50 000 en la parte central de la provincia de Pinar del Río, La Habana: ONRM., en el Informe del levantamiento geológico a escala 1:50000 en la parte central de Pinar del Río, evaluaron las arcillas del sector La Anita para su uso como cerámica roja, se estiman recursos en el orden de 0.9 Mm3 y se destacan en el reporte los altos contenidos de Al2O3 de hasta 25.1 %, elemento indicativo de fases ricas en alúmina. Otras investigaciones, En 2017. Arce, M., y otros (2017)Arce, M., Pino Torga, R. M. & otros. 2017. Diagnóstico y evaluación de rocas y minerales industriales para la producción local de materiales de construcción, provincia de Pinar del Río. ONRM. Inédito y Núñez, H., & Robaina, A. (2022)Núñez, H., Robaina, A. 2022. Diagnóstico de las arcillas de la parte central de Pinar del Río para la producción de cemento de bajo carbono. IGP. Inédito., tomaron muestras para la caracterización química y mineralógica y los contenidos promedios de óxido de aluminio es de 26, 95 % y el contenido de caolinita es un 65 %, valores que cumplen con los criterios límites establecidos.
En conclusión, las investigaciones demostraron que las regolitas arcillosas del prospecto La Anita tienen un alto potencial como fuentes de materia prima para la producción del metacaolín (obtención de materiales cementicios suplementarios), para ser utilizadas en la producción del aditivo mineral LC2.
Materiales y métodos
⌅Características generales del prospecto de arcilla
⌅El prospecto “La Anita ", se localiza a 10 Km al noreste del pueblo La Palma y a 3 Km al noreste del batey cañero “Manuel Sanguily", municipio La Palma, provincia Pinar del Río. Se enmarca dentro de las Hojas Cartográficas a escala 1:50 000, Cayo Levisa 3484 I, La Palma 3484 II, Pan de Guajaibon 3584-III” y La Mulata 3584 IV, (Figura 1). Ocupa un área de 491.25 ha y las coordenadas Lambert (Tabla 1) de los vértices del área de prospección son las siguientes:
| VÉRTICE | XESTE | YNORTE |
|---|---|---|
| 1 | 242000 | 336000 |
| 2 | 244000 | 336000 |
| 3 | 244000 | 334715 |
| 4 | 243400 | 334000 |
| 5 | 243400 | 333090 |
| 6 | 242000 | 333300 |
| 1 | 242000 | 336000 |
Durante los trabajos de investigación geológica realizados en el prospecto La Anita se tomaron un total de 4 muestras superficiales sobre los afloramientos de las regolitas arcillosas (Figura 2). En la tabla No. 2, se muestra las coordenadas de ubicación de las muestras.
| Punto | No. Muestra | X | Y | Z |
|---|---|---|---|---|
| 116 | MAPCPR-004 | 243130 | 333085 | 18 |
| 117 | MAPCPR-005 | 243329 | 333934 | 27 |
| 118 | MAPCPR-006 | 243284 | 333877 | 24 |
| Diagnostico | ANTI | 243300 | 334190 | 23 |
Desde el punto de vista geológico el área de estudio se enmarca dentro de la Zona Bahía Honda, representada por la unidad ofiolitas + terrenos de Arcos Volcánicos Cretácicos (O-KVT) (Cobiella-Regeura, 2008Cobiella-Reguera, J.L. 2008. “Reconstrucción palinspástica del paleomargen mesozoico de América del Norte en Cuba occidental y el sudeste del Golfo de México”. Implicaciones para la evolución del SE del Golfo de México, 25, (No 3): 382-401.) y las arcillas del prospecto La Anita se interpretan como regolitas de composición ferruginosa o ferroalumínica, corteza de intemperismo de perfil completo, vinculadas con los basaltos de la Fm Encrucijada (ecj). las cuales han sufrido una meteorización química muy fuerte. Los afloramientos de arcillas son el resultado de la meteorización de las rocas máficas, formando potentes regolitos arcillosos (entre los 8 y 10 m de potencia), no estructurales, de coloración variada, desde el rosado hasta el rojo intenso y, en ocasiones, abigarrado, de aspecto terroso-arcilloso.
Caracterización de las arcillas en estado natural
⌅A las muestras de arcillas en estado natural se les realizó la caracterización química mediante el método espectroscopia de Emisión Atómica (ICP-OES) y también se le realizó la caracterización mineralógica por el método de Difracción de Rayos X (DRX).
Resultados y discusión
⌅Resultados de la caracterización química
⌅Los resultados de la composición química presentados en la tabla III, muestran que el contenido de óxidos fundamentales (SiO2, Al2O3 y Fe2O3) como promedio es de 83.4 %, lo cual cumple con las recomendaciones y la normativa cubana para las puzolanas naturales sin calcinar y aseguran que estas arcillas tengan un alto potencial reactivo después de la calcinación.
| Puntos | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 | Kmin |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 116 | 36.49 | 28.35 | 19.17 | < 0,1 | 0.31 | < 0,1 | < 0,1 | < 0,10 | 69.48 |
| 117 | 36.52 | 27.51 | 20.01 | < 0,1 | 0.32 | < 0,1 | < 0,1 | < 0,10 | 66,40 |
| 118 | 38.89 | 25.00 | 18.04 | < 0,1 | 0.57 | < 0,1 | < 0,1 | < 0,10 | 60.78 |
| ANT-1 | 37.30 | 26.95 | 19.33 | 0.20 | |||||
| PROMEDIO | 37.70 | 26.95 | 19.14 | < 0,1 | 0.40 | < 0,1 | < 0,1 | < 0,10 | 65.55 |
El contenido promedio de Al2O3 es 26.95 %, superior al contenido límite de 18 %, lo cual es indicativo de fases ricas en alúmina.
Las muestras presentan relativamente bajos niveles de óxidos alcalinos y alcalinos térreos, lo cual sugiere que estas arcillas no contienen, al menos de manera significativa, minerales arcillosos del grupo 2:1. Los bajos contenidos de óxido de calcio y trióxido de azufre, indican que las muestras no presentan carbonatos o sulfuros y sulfatos respectivamente.
Las características de las regolitas arcillosas producto del intemperismo de los basaltos presenta una relación Al2O3/SiO2 (~ 0.72), cercana a la relación teórica para los minerales del grupo de la caolinita (~0,85) y Que los procesos de producción de caolinita son favorecidos por los bajos contenidos de los elementos alcalinos y alcalinos térreos los cuales han sido lavados durante el mecanismo de formación de la corteza de intemperismo.
Como se puede observar en la tabla IV los valore promedios de las muestras tomadas cumplen con los criterios límites de la composición química.
| Parámetros | Criterios Límites | Valores promedios |
|---|---|---|
| Criterios generales | ||
| % Al2O3 | >18% | 26.95 |
| % SiO2 | <70% | 37.30 |
| % Al2O3 / % SiO2 | > 0.3 % | 0.72 |
| (% Al2O3 + % SiO2 + Fe2O3) | > 70 % | 83.40 |
| (%Na2O + %K2O) | < 3,0 % | <0,1 |
| Recomendaciones generales | ||
| CaO | < 3.0 | <0,1 |
| MgO | < 3.0 | <0,1 |
| SO3 | < 2,0 | <0,1 |
Resultados de la caracterización mineralógica
⌅El análisis de la composición química se confirma en la caracterización mineralógica que se presenta en la figura 3, donde se identifica la presencia de caolinita como fase arcillosa predominante.
El depósito producto del intemperismo de rocas básicas, es también rico en óxidos e hidróxidos de hierro, que se forman de conjunto con los minerales arcillosos durante el proceso de meteorización. No se observan de manera significativa, minerales como la montmorillonita, illita y feldespatos, lo cual tiene relación con la composición química, que presentan bajos contenidos de óxido de sodio, óxido de potasio y óxido de magnesio.
Conclusiones
⌅-
Que la corteza de intemperismo desarrollada en el prospecto es un ambiente favorable para la ocurrencia de los procesos de caolinitización, importante mecanismo para la formación de acillas caoliníticas. Los componentes solubles de las rocas son lixiviados, y permanecen los componentes insolubles (resistatos) como los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio
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Se cumple con el principal parámetro de evaluación, el contenido de caolinita, el cual se encuentra en un 62 % en estado natural, lo que asegura un alto potencial para ser utilizadas como fuente de MCS y contribuye directamente en el carácter puzolánico de los productos de la calcinación.
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Las arcillas estudiadas presentan una composición química y mineralógica adecuada para ser consideradas con alto potencial para la producción de metacaolín.