Propiedades, Origen y Aplicaciones de Minerales Industriales en Perú

Arcillas y Minerales Arcillosos: Clasificación, Origen y Yacimientos

Las arcillas son silicatos hidratados de aluminio, con estructuras laminares complejas.

Orígenes de las Arcillas

Las arcillas pueden tener diversos orígenes:

• Sedimentario: Se desarrollan en tres estadios:
  1. Génesis sedimentaria: Incluye la denudación mecánica y química de la corteza terrestre, el transporte y la acumulación de sedimentos.
  2. Diagénesis: Proceso de equilibrio físico-químico de los sedimentos primarios inestables, incluyendo oxidación, reducción, distribución y acumulación.
  3. Catagénesis: Inmersión en profundidad con aumento de temperatura y presión, llevando a la litificación.
• Volcánico y Sedimentación: Formación asociada a procesos volcánicos.
• Alteración Hidrotermal: Común en depósitos epitermales.

Clasificación Industrial de las Arcillas

• Caolín (caolinita y halloysita)
• Arcilla de bola (caolinita, alta relación SiO2/Al2O3, plástica, con materia orgánica)
• Arcilla refractaria (Caolín con arcillas e impurezas como bauxitas y diásporo, de color gris a rojo)
• Bentonitas (Grupo Montmorillonita)
• Tierra de Fuller (Montmorillonita magnésica)
• Arcillas varias (impuras)

Mineralogía de Arcillas Comunes

Algunos de los minerales arcillosos más importantes incluyen:

• Caolinita: Si₂O₅Al₂(OH)₄
• Pirofilita: Si₄O₁₀Al₂(OH)₂
• Montmorillonita: (Si₄O₁₀)(Al,Mg)₈(OH)₁₀·12H₂O
• Illita: 4H₂O·K₂O·4Al₂O₃·16SiO₂
• Beidelita: (Si₄O₁₀)₃Al₃(OH)₁₂·12H₂O
• Alófana: mAl₂O₃·mSiO₂·pH₂O
• Halloysita: Al₄(SiO₁₀)(OH)₈·4H₂O
• Diásporo: AlO(OH)

Principales Yacimientos en Perú

Las arcillas son abundantes en varias regiones del Perú:

• Arcillas en general: Cajamarca, Junín.
• Montmorillonitas (bentonitas): Ica, Junín.
• Caolín: Lima, La Libertad.

Puzolanas: Materiales Cementantes Naturales y Artificiales

Las puzolanas son materiales silíceos o silico-aluminosos que, finamente divididos y en presencia de humedad, reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio para formar compuestos cementantes.

Origen de las Puzolanas

• Natural: Incluyen tobas traquíticas, fonolíticas, leucíticas, riolíticas y dacíticas; rocas silíceas sedimentarias (diatomeas, pizarras, pedernales) y pórfidos dacíticos.
• Artificial: Sustancias silíceas o silico-aluminosas que, al ser pulverizadas y mezcladas con cal, forman aglomerantes hidráulicos.

Edad y Distribución Geológica

La mayoría de las puzolanas naturales en Perú provienen de rocas terciarias y cuaternarias, incluyendo formaciones como el Grupo Tacaza, la Formación Ayacucho y los volcánicos Sencca.

Yacimientos importantes:

• Ayacucho: Flor de María (Lagunillas), Pacaycasa, Huanta.
• Arequipa: Pachacutec, Yura.

Reservas y Usos

• Reservas Totales: 5 millones de TM en Lagunillas (resistencia de 51.5 kg/cm²) y 13 millones de TM en Pacaycasa.
• Usos: Principalmente en la fabricación de cemento puzolánico, reduciendo el costo del cemento y mejorando sus propiedades hidráulicas.

Composición Química Típica

La composicion de las puzolanas puede variar, pero usualmente se encuentran en estos rangos:

• Sílice (SiO2): 42-66% (Natural), >45% (Artificial)
• Alúmina (Al2O3): 14-20% (Natural), 22-44% (Artificial)
• Agua combinada: 1-15% (Natural), >5% (Artificial)
• Óxido de Hierro (Fe2O3): 5-20% (Natural)
• Óxido de Calcio (CaO): 3-10% (Natural)
• Óxido de Magnesio (MgO): 1-6% (Natural)
• Álcalis: 2-10% (Natural)

Formaciones Geológicas con Potencial Puzolánico

• Grupo Tacaza
• Formación Ayacucho
• Volcánicos Sencca

Diatomitas: Depósitos, Composición y Aplicaciones Industriales

Yacimientos y Potencial en Perú

Los yacimientos de diatomitas más puras en Perú se encuentran en Arequipa, destacando el yacimiento Tarucani con 50 millones de TM. Cerca de Arequipa, se explotan las diatomitas de Polabaya. La diatomita en la Formación Ayacucho contiene entre 85% y 98% de ópalo.

Composición Química

• Diatomita bruta: Sílice (>60-80%), cuarzo (>3), otros (>1).
• Diatomita calcinada: Sílice (>80-90%), cuarzo (>4), otros (>2).

Tipos de Depósitos y Formaciones

• Marinos (Mioceno):
  • Piura (Cuenca Sechura, Formación Zapallal)
  • Ica (Cuenca Pisco, Formación Pisco)
• Lacustres (Plioceno y Cuaternario):
  • Ayacucho (Cuenca Ayacucho, Formación Ayacucho)
  • Arequipa (Cuencas lacustres)
  • Tacna (Cuencas lacustres)

Variedades de Diatomita

• Trípolita
• Bann Clay
• Moler

Usos Industriales

• Filtración
• Rellenos
• Aislamiento
• Fabricación de vidrio
• Material de construcción
• Absorción de líquidos
• Material filtrante (57%)
• Material inerte (28%)
• Material aislante (8%)

Fosfatos: Mineralogía, Yacimientos y Explotación en Perú

Minerales de Fósforo

Algunos minerales importantes de fosfato incluyen:

• Monacita: (Ce,La)PO₄
• Piromorfita: Pb₅Cl(PO₄)₃
• Autunita: Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·10-12H₂O
• Vivianita: Fe²⁺₃(PO₄)₂·8H₂O
• Turquesa: Cu²⁺Al₆(PO₄)₄(OH)·4H₂O

Yacimiento de Bayóvar

• Origen: Sedimentario bioquímico.
• Edad: Mioceno Superior.
• Ley del concentrado: 30-31% P₂O₅.
• Potencial: 25,000 millones de TM.
• Uso principal: Fertilizantes agrícolas.
• Formación: Zapallal.
• Reservas: 295 millones de TM.
• Ley de cabeza: 10-15% P₂O₅.
• Producción anual: 3 millones de TM/año.
• Empresa explotadora: Vale do Rio Doce (ahora Vale).

Razones para la Explotación de Bayóvar

1. Leyes favorables.
2. Alto potencial y reservas.
3. Importancia industrial de los fosfatos.
4. Mínimo gasto de transporte (cercanía al puerto).
5. Alta solubilidad de los fosfatos de Bayóvar.

Principales Productores Mundiales de Fosfatos

• China
• Estados Unidos
• Marruecos

Otros Yacimientos de Fosfatos en Perú

• Pozo Santo (Ica)
• Sincos (Jauja)
• Ocucaje (Ica)
• Cachimayo (Cuzco)

Perú ocupa el 8º lugar en el ranking mundial de producción de fosfatos.

Rocas Calcáreas: Tipos, Origen y Formaciones en Perú

Tipos y Origen

• Caliza: Cuenca sedimentaria marina.
• Dolomita: Cuenca sedimentaria marina y continental.
• Coquina: Cuenca sedimentaria de origen bioquímico.
• Mármol: Metamorfismo de la caliza.
• Travertino: Origen bioquímico, presenta oquedades.

Formaciones Importantes para Cemento en Perú

• Atocongo
• Chilca
• Cajamarca
• Condorsinga
• Ayabaca

Talco: Origen, Usos y Yacimientos en Perú

Origen

El talco se forma principalmente por alteración hidrotermal de rocas ultrabásicas ricas en magnesio. También puede originarse en rocas sedimentarias magnesianas-carbonatadas y silíceas, y por metamorfismo de dolomitas debido al calor y soluciones provenientes de plutones (esteatización). La esteatita es una variedad de talco granular o criptocristalino.

Usos

• Cerámicas, mayólicas, sanitarios (75%)
• Vidrios y plásticos (25%)

Ocurrencias y Formaciones

• San Mateo y Chosica
• Castrovirreyna y Paucartambo
• Camino de Palca a Chanchamayo
• Valle de la Libertad
• Tarma (en sedimentos del Grupo Excelsior)
• Distrito de Churimbar (Huánuco)
• Formaciones: Grupo Excelsior, Formación Aramachay, Pre-Paleozoico.

Reacción de formación: H₄Mg₃Si₂O₄ + 2SiO₈ → H₂Mg₃Si₄O₁₂ + H₂O

Pirofilita: Origen, Usos y Depósitos en Perú

Origen

La pirofilita está vinculada al magmatismo o a soluciones hidrotermales que proporcionan el calor necesario. Las arcillas ricas en aluminio, al ser calentadas, reaccionan con el cuarzo y se transforman en pirofilita.

Usos

• Cemento blanco (75%)
• Abrasivos, vidrios, cerámicas (5%)

Ocurrencias

• Cajamarca (asociada a turmalina)
• Tarma (en forma pura, Formación Aramachay)
• Alrededores de Lima
• El Algarrobal y Cerro Colorado (Chicama)
• Distrito de Cascas, provincia de Contumazá, departamento de Cajamarca (origen metamórfico)
• Depósito más importante: Cerro El Toro (Huamachuco-Sánchez Carrión, departamento de La Libertad)

Sales: Depósitos de Evaporitas en Perú

Definición

Las sales son yacimientos sedimentarios quimiogénicos, formados por soluciones verdaderas, que incluyen yeso, anhidrita, sal y boratos. Son yacimientos halógenos o de evaporita, constituidos por cloruros y sulfatos de sodio, potasio, magnesio y calcio, con impurezas de bromuros, yoduros y boratos.

Salmueras

Las salmueras son soluciones salinas naturales que pueden provenir de:

• Depositación de agua salina contemporánea.
• Yacimientos antiguos de sal fósil o sal gema.
• Agua subterránea salina.

Yacimientos de Sal Potásica

• Mar Muerto
• Gran Lago Salado
• Ramón (4 a 5 millones de TM probadas y probables)

Depósitos Paleozoicos

• Área de los diapiros de Huallaga
• Evaporitas en la Formación Nova Olinda
• Domo de San Blas
• Evaporitas de la Formación Mitu

Depósitos Triásico-Jurásicos

• Yeso y Halita en el Pucará
• Área de los domos del Huallaga
• Yeso en el Pucará superior y en el Sarayaquillo

Depósitos Cretácicos

• Formación Celendín – Yeso (Santoniano)
• Formación Carhuaz – Yeso (Valanginiano)
• Atacocha Salt (Coniaciano)
• Formación Yuncaypata – Yeso y sal
• Formación Chilcane – Sal y yeso (Coniaciano)
• Grupo Moho – Yeso (Senomaniano)

Minerales de Sales Comunes

• Sosa: Na₂CO₃·10H₂O
• Ulexita: NaCaB₅O₉·8H₂O
• Halita: NaCl
• Silvina: KCl
• Carnalita: KCl·MgCl₂·6H₂O
• Polihalita: 2CaSO₄·K₂SO₄·MgSO₄·2H₂O
• Thenardita: Na₂SO₄
• Epsomita: MgSO₄·7H₂O
• Anhidrita: CaSO₄
• Yeso: CaSO₄·2H₂O
• Glauberita: CaSO₄·Na₂SO₄

Secuencia de Precipitación de Evaporitas

Orden de precipitación de los minerales desde una solución salina concentrada:

1. Yeso
2. Anhidrita
3. Calcita
4. Silvita
5. Epsomita
6. Sosa
7. Halita
8. Ulexita