Arena Cuarzosa

Rocas y minerales industriales de la República de Cuba.-

ÍNDICE

P ÁG.

ARENA CUARZOSA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 GENERALIDADES -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 LOCALIZACIÓN------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 C ARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS -------------------------------------------------------------- 2 COMPOSICIÓN QUÍMICA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 COMPOSICIÓN MINERALÓGICA --------------------------------------------------------------- 3 USOS EN LA INDUSTRIA NACIONAL NACIONAL ----------------------------------------------------------- 4 NOMBRE COMERCIAL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 R ECURSOS ---------------------------------------------------------------------------------------------- 4 ECURSOS ----------------------------------------------------------------------E XPLOTACIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 APLICACIONES REPORTADAS EN LA LITERATURA ---------------------------------------------- 5 R EQUERIMIENTOS EQUERIMIENTOS TÉCNICOS TÉCNICOS SEGÚN EL USO -------------------------------------------------- 5 NORMA ATBIAV-BRASIL PARA LA FABRICACIÓN DE VIDRIOS -------------------------------------------------5 METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN -------------------------------------------------------------- 8 BIBLIOGRAFÍA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9

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Arena cuarzosa Generalidades La arena rica en cuarzo y la arenisca son las principales fuentes de arena silícea industrial existente en todo el mundo. En Cuba sus depósitos son de origen sedimentario y se asocian a formaciones fluviomarinas indiferenciadas de edad cuaternaria (Q), relacionados con terrazas marinas o playas fósiles. Están bien clasificadas, de grano medio – fino, forman capas con espesor útil estable de más de 10 metros y pueden contener como impurezas arcillas y humus. También se asocian a depósitos aluvio – deluviales (QIII-IV) hallándose en llanuras costeras y valles fluviales formando lentes alargados con espesor menor de 5 m y extensión irregular con frecuentes cambios litofaciales y mala selección granulométrica. La arena que conforma las formaciones típicamente arenosas más antiguas (N2-QIII) se relacionan con terrazas costeras emergidas y playas fósiles. Tienen grano fino – grueso, formando extensas capas o lentes alargados con características estructurales variables, desde las propias de los tipos aluviales hasta las de los bancos marinos fósiles o sus transiciones; su espesor útil se complica por la variación de los contenidos de conglomerados polimícticos y arcillas.

Localización Los principales depósitos de arena cuarzosa son más abundantes en el Occidente del país, en la provincia de Pinar del Río se localizan la mayor parte de estos con 10 yacimientos evaluados, siendo los más conocidos los de Santa Teresa, Cortés y Bailén. En el Municipio Especial de la Isla de la Juventud se ubican 6 yacimientos entre los cuales se encuentran Buenavista, Siguanea y West Port; en Sancti Spíritus se localiza el yacimiento Trinidad, único con reservas probadas y probables en el país y en Camagüey el yacimiento Penzacola. Dentro de los depósitos grandes se destaca entre los de mayor importancia el yacimiento Santa Teresa, el cual se ubica en la provincia de Pinar del Río, a 19 km de la ciudad de Guane y a 14 km del poblado de Isabel Rubio, con las coordenadas X: 189800, Y: 257200 correspondientes a la parte central de su área, enmarcada dentro de la hoja cartográfica número 3382-II. La distribución por sus escalas de los depósitos estudiados en el país (según INFOYAC 1 ), es como sigue:

1

INFOYAC – Sistema Informativo para los Recursos Minerales de Cuba. Marca Registrada. (Todas las Notas son del Editor, N. del E.) . 



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Tabla Nº 1 Depósitos de arena cuarzosa estudiados

Provincias Pinar del Río Isla de la Juventud Cienfuegos Villa Clara Sancti Spíritus Ciego de Ávila Camagüey Cantidad Total

Escala Puntos Interés 6 1 6 7 1 3 1

Grandes Medianos Pequeños Manifestaciones 3

1 4

5 4

6 3

1

1

1 11

1 11

4 5 25

4 13

Características geológicas La arena cuarzosa tiene una génesis sedimentaria clástica (mecánica) y se asocia a los depósitos fluvio – marinos, relacionándose con terrazas marinas o playas fósiles. También se asocia a depósitos aluviales – deluviales, encontrándose en llanuras costeras y valles fluviales. A continuación se describe el yacimiento Santa Teresa, el cual está constituido por depósitos de origen sedimentario – aluvial del Cuaternario, con arena de granulometría fina a media, de color blanco en la capa superior y pardo en la capa inferior, tomándose como límite entre ambas capas la presencia de un horizonte de arena de color amarillo. Geológicamente presenta las características de un depósito aluvial – marino, constituido por capas superpuestas: Una superior de arena blanca y otra inferior de arena parda con presencia eventual de material turbáceo; hacia el piso hay presencia de arena arcillosa algo gravosa. En sentido general, el depósito está conformado por capas de arena de yacencia horizontal o subhorizontal de poco espesor, las cuales fueron clasificadas desde el punto de vista químico y litológico en arena especial, arena tipo 1, tipo 2, tipo 3, tipo 4.

Figura Nº 1 Corte geológico esquemático del yacimiento de arena cuarzosa Santa Teresa



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Composición química Tabla Nº 2 Rango de variación porcentual de los contenidos de los principales componentes de la arena cuarzosa en todos los depósitos del país

Componentes SiO2 Al2O3 PPI MgO Fe2O3 SO3 TiO2 CaO K 2O Na2O Cr2O3

Mínimo 75,11 3,6 0,03 0,27 0,019 0,1 0,026 0,03 0,005 0,003 0,0002

Máximo 99,64 6,54 4,69 2,20 3,59 0,7 0,07 0,09 0,033 0,015 0,00026

La composición química del yacimiento Santa Teresa es la siguiente: Tabla Nº 3 Composición química del yacimiento Santa Teresa

Tipo arena Arena blanca Arena parda Arena amarilla

Contenido, %. TiO2 Al2 O3 SiO2 Fe2O3 99,50 0,012 0,040 0,075 99,26 0,031 0,057 0,179 99,40 0,139 0,200 0,205

Retenido (0,1 – 0,636) 89,05 82,80 80,79

Composición mineralógica La arena de este yacimiento es de composición monomineral formada prioritariamente por granos de cuarzo de alta pureza, sólo se detectan patinas de materia orgánica y hierro, las cuales recubren los granos de cuarzo; la forma de los granos es por lo general angulosa. La composición mineralógica del yacimiento Santa Teresa es: Tabla Nº 4 Composición mineralógica del yacimiento Santa Teresa

Elemento Hidróxido de Hierro Cuarzo Feldespato Potásico Plagioclasa

Mínimo, % 0,91 58,0 10,0 8,0

Máximo, % 4,1 90,0 20,0 25,0

Tabla Nº 5 Valores promedios cuantitativos de los minerales del yacimiento Sta. Teresa

Componente Arcillas Estaurolita Rutilo Ilmenita Distena Turmalina Instituto de Geología y Paleontología Copyright 2011 IGP Todos los derechos reservados

Promedio 14,88 % 783,53 g/t 38,15 g/t 52,29 g/t 829,32 g/t 180,64 g/t


4

Usos en la industria nacional La arena cuarzosa se utiliza para diferentes objetivos económicos en las industrias del país, algunos de los cuales son: Cemento blanco.  Cerámica blanca y técnica.  Fundiciones para moldes.  Producción de vidrio. 

Nombre comercial Arena sílice.

Recursos Según su tamaño los depósitos de arena cuarzosa se dividen, según la NC-09 Cartografía geológica – simbolización – parte 4: Símbolos recursos minerales, en: Materia prima Usos U. M. o Mineral Arena cuarzosa Fuente de SiO2, vidrio, cemento t

Tamaño 106 (millones) Grande Mediano Pequeño >5 5–1 1 – 0,3

Tabla Nº 6 Clasificación de los recursos de arena cuarzosa por provincia, según su tamaño

Nº Provincia 1 2 3 4 5

Pinar del Río Isla de la Juventud Sancti Spíritus Camagüey Total país

Tamaño de los recursos Grandes X X X

Medianos

Pequeños

X X

Explotación Existen 17 yacimientos de arena cuarzosa en explotación: 10 de producción continua y 7 de forma parcial, de los cuales, en correspondencia con sus dimensiones, 3 son grandes, 6 medianos, 6 pequeños y 2 son manifestaciones, ubicándose en las provincias de Pinar del Río, S. Spíritus, Villa Clara, Camagüey y en el municipio de Isla de la Juventud, siendo la provincia de Pinar del Río la de mayor volumen con 11 yacimientos en explotación. Figura Nº 2 Vista de la cantera del yacimiento de arena cuarzosa Buenavista



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El método de explotación empleado en todos los yacimientos es a cielo abierto, en correspondencia con la yacencia superficial de los mismos. Sólo 6 de estos yacimientos están concesionados: dos en Camagüey, igual número en la Isla de la Juventud, uno en Pinar del Río y uno en Guantánamo, para las Empresas de Materiales de Construcción, Cemento y Cerámica.

Aplicaciones reportadas en la literatura Internacionalmente se tienen en cuenta algunas normas acerca de la utilización específica de la arena de cuarzo para la fabricación de determinados productos: De acuerdo con sus características esta arena puede ser destinada a las industrias del vidrio, las partículas finas de cuarzo de la arena cuarzosa o silícea son usadas como abrasivo para pulimentar superficies metálicas (arenado), para este uso, se requiere arena de alta abrasividad, que deben ser de cuarzo y con formas angulosas (a mayor angulosidad mayor abrasividad), en cerámicas especiales, en morteros, mezclas de hormigón, y para fracturación hidráulica; para este último objetivo deben poseer alto grado de redondez y, lo más importante, el tamaño de la partícula debe estar comprendido entre 40 y 65 mallas, para filtros lentos de agua (agua potable): el contenido de cuarzo de la arena debe ser por lo menos entre 70 % – 80 %. El TE (tamaño efectivo) es igual a 0,3 mm – 0,4 mm y el CU (coeficiente de uniformidad) de 2 – 3. No deben ser friables, ni contener mica (menor al 1%), ni materia orgánica, también pudiera utilizarse como árido natural y de trituración.

Requerimientos técnicos según el uso En la evaluación de la arena del yacimiento Santa Teresa para usos ópticos y técnicos especiales los parámetros fueron: Para la arena blanca SiO 2 – 99,50 % mínimo, Fe2O3 – 0,012 % máximo y para la arena amarilla SiO2 – 95,00 % mínimo y máximo del Fe2O3 es 0,30 %. A continuación se muestran algunas normas de evaluación según los diferentes usos:

NORMA ATBIAV-BRASIL PARA LA FABRICACIÓN DE VIDRIOS Tabla Nº 8 Requerimientos de la arena cuarzosa según la norma ATBIAV - Brasil

Componentes Tipo A Tipo B Tipo C SiO2 mínimo 99,50 9,50 99,40 Al2O3 máximo 0,20 0,20 0,30 Fe2O3 máximo 0,002 0,015 0,03 TiO2 máximo 0,02 0,02 0,03 Cr2O3 máximo 0,0002 0,0003 0,0005 PPI 0,10 0,20 0,20 Tipo A: Vidrios especiales (ópticos, oftálmicos y otros). Tipo B: Vidrios incoloros alta calidad (cristales, frascos y artículos de mesas). Tipo C: Vidrios incoloros comunes (envases en general y vidrios planos). Tipo D: Vidrios de color (frascos, envases en general y vidrios planos).


Tipo D 99,00 0,50 0,15 0,05 0,0005 0,30


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Tabla Nº 9 Clasificación de la arena cuarzosa en tipos de calidad

Tipo de arena Arena cuarzosa blanca

Características Se obtiene en plantas que garanticen contenidos de hierro (Fe) máximo 0,025 % como Fe2O3

Arena cuarzosa amarilla

Contenido máximo de Fe2O3 de 0,150 %, con destino a la fabricación de vidrios semi – blancos y ámbar, producciones metalúrgicas

Arena cuarzosa amarilla secada Arena cuarzosa amarilla

Contenido de Fe2O3 máximo 0,25 %

Arena cuarzosa amarilla

Contenido de Fe2O3 máximo 0,85 %

Arena cuarzosa natural Arena cuarzosa grisácea

Se obtiene en planta

Destino Fabricación de vidrios Como arena de moldeo, hormigón celular (siphorex), industria del mármol para el corte, producciones de silicatos de sodio y cerámicas Fabricación de piezas no ferrosas y de hierro fundido, como arena de moldeo Producción de cemento como corrector de óxido de silicio Fundamentalmente como materia prima en mezcla de moldeo en la industria siderúrgica y como material de construcción Fundamentalmente como material de construcción Con destino a la fabricación de hormigón

Tabla Nº 10 Composición química de arena cuarzosa beneficiada para la industria del vidrio (CSN 722102)

Elementos SiO2 % mínimo Fe2O3 % máximo TiO2 % máximo Al2O3 % máximo

TS 40 98,5 0,040 0,15 0,4

TS 30 99,0 0,030 0,15 0,3

Clases de calidad TS 25 TS 21 99,0 99,0 0,025 0,021 0,15 0,10 0,3 0,2

KS 20 99,2 0,020 0,10 0,2

TS 15 99,3 0,015 0,05 0,2

Tabla Nº 11 Índice de calidad de la arena según su composición química

Elemento SiO2 mín. Fe2O3 máx. Al2O3 máx. TiO2 máx. Ca2O3 máx. PPI máx.

A 99,30 0,030 0,30 0,05 0,0006 0,30

B 98,00 0,15 0,60 0,10 0,40

Índice calidad (%) C D E 98,00 97,50 96,00 0,15 0,25 0,85 -


F 95,00 -

G 98,00 -


MgO máx. CaO máx. Arcilla Color

blanco amarillo

7

amarillo

amarillo

0,10 0,10 2,00 amarillo

1,00 amarillo

1,00 gris

Tabla Nº 12 Composición granulométrica para la industria del vidrio (CSN 722102).

Fracción en mm

Contenido de la fracción (%) TS 40 TS 30-TS 25 TS 21 KS 20 TS 15 < 0,100 (1) máx. 1,5 máx. l,5 máx. l,5 máx. 1,5 máx. 1,5 0,100 – 0,315 mín. 90,0 mín. 93,0 mín. 94,0 máx. 5,0 mín. 84,0 0,315 – 0,500 mín. 90,0 mín. 93,0 mín. 94,0 mín. 85,0 mín. 84,0 0,500 – 0,630 mín. 90,0 mín. 93,0 mín. 94,0 mín. 85,0 mín. 14,0 0,630 – 0,800 máx. 8,0 máx. 5,0 máx. 5,0 mín.85,0 máx. 1,0 0,800 – 1,00 máx. 8,0 máx. 5,0 máx. 5,0 máx.10,0 0 1,00 – 1,25 máx. 0,2 máx. 0,2 0 máx. 0,2 0 > 1,25 (2) 0 0 0 0 0 Elementos perjudiciales: Óxidos de: Fe2 O3, Ti O2, Al2 O3, granos de los minerales pesados que contienen Cr2O3, CoO, NiO, etc. Tabla Nº 13 Índice de calidad según composición granulométrica

Fracciones y Tamices < 5 mm >1 mm <1 mm >0,6 mm <0,6 mm >0,1 mm <0,1 mm Máximo Pasado tamiz 9,52 Pasado Tamiz 4,76 Pasado Tamiz 2,38 Pasado Tamiz 1,19 Pasado Tamiz 0,595 Pasado Tamiz 0,297

A

Índice de calidad (%) B C D

0,9 máx.

0,5 máx.

0,5 máx. 3,0 máx. 85 mín.

2,0 máx.

3,0 máx.

90 mín.

85 mín.

5,0 máx.

5,0 máx.

-

-

5,0 máx. -

-

-

-

E

F

G

97 mín. -

-

-

-

-

4,0 máx. 85 mín.

-

-

-

-

- 10 máx.

-

-

-

-

-

100

100

-

-

-

80-100

-

-

-

-

80100 50-80

-

-

-

-

-

40-85

50-85

-

-

-

-

-

15-60

30-80

-

-

-

-

-

5-30

40-75


60-95


Pasado Tamiz 0,149 Pasado Tamiz 200

8

-

-

-

-

-

2-20

10-30

-

-

-

-

-

20 máx.

5 máx.

Tabla Nº 14 Norma británica para la fabricación de vidrios

Productos Envases incoloros Envases coloreados Vajillas de Mesas Borosilicatos Cristal de Plomo Vidrio Plano Incoloro Vidrio Óptico y Oftalmológico Fibras aislantes

% SiO2 Mínimo 99,80 97,00 99,60 99,60 99,60 99,00 99,70 94,45

% Fe2O3 Máximo 0,03 0,25 0,010 0,010 0,010 0,010 0,013 0,30

Metodología de evaluación Los métodos empleados en la prospección – exploración de estos yacimientos son los laboreos mineros (trincheras) y la perforación de pozos, que por lo general se realizan de forma manual, las redes que se emplean son desde 200 m x 200 m hasta de 100 m x 100 m. La documentación y el muestreo deben centrar su atención en la coloración de la arena, granulometría, contenido de materia orgánica, hierro, contenido de arcillas, etc. Ensayos e indicadores cualitativos para la evaluación de la arena: Básicos: Analisis granulométrico. Complementarios: Cantidad de materia prima arcillosa y determinación mineralógica (RTG 2 y ATD 3 ), contenido de humus, análisis químico para SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, álcalis, CaO, MgO, SO3, PPI, partículas planas y alargadas. Especiales: Humedad natural, peso específico y volumétrico, resistencia a la compresión, refractariedad, permeabilidad del cuerpo húmedo a los gases, horneado a 1.410 ºC, calcinación a 800 ºC. La arena de estos yacimientos requieren de beneficio, lo cual se realiza con las operaciones de lavado y clasificación granulométrica, algunas veces se aplica el secado de la materia prima. Normas cubanas que se aplican en los estudios y evaluaciones de la arena cuarzosa: NRIB-855. 1986 Arena y grava para la construcción. Evaluación tecnológica. NRIB-336. 1981 Yacimientos de minerales no metálicos. Muestras. NRIB-875. 1986 Yacimientos de arena y grava para la construcción.

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RTG – Rango Termo – Gravimétrico. ATD – Análisis Térmico Diferencial.



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Prospección geológica. NC – 645. 2008. NC – 648. 2009.

Bibliografía B ATISTA GONZÁLEZ, R., SOSA Z AYAS, D., GONZÁLEZ R ODRÍGUEZ , E. M., GONZÁLEZ ACOSTA, V. Y OTROS: Sistema Informativo para los recursos minerales de Cuba. INFOYAC , Instituto de Geología y Paleontología, La Habana, 2001. C ASTRO, O. Y S ALINAS, A.: Informe T.T.P. Base de Datos Yacimiento de Arena Cuarzosa Santa Teresa, Pinar del Río , Inv. 5300, ONRM, 2001. C ASTRO, O. Y S ALINAS, A.: TTP Base de Datos y Recálculo de los Recursos Arena Cuarzosa en los Yacimientos San Ubaldo, Bailén y Cortés; Pinar del Río , Inv. 5331, ONRM, 2002. HERRERA , J.: Proyecto de Exploración Complementario, Yacimiento Arena Cuarzosa, Buenavista Bloque I , Inv. 5598, ONRM, 2007. INTERNET: http://www.Quiminet.com INTERNET: http://www.wikipedia.org./wiki/silicio-58k OFICINA N ACIONAL DE R ECURSOS MINERALES: Balance Nacional de Recursos y Reservas , 2008. S AINZ SMITH, J.M.: Actualización y Cálculo de los Recursos del Coto Minero y Extremo Norte del Bloque II, Arena Cuarzosa, Buenavista , Inv. 3913, ONRM, 1990. S ALINAS, A., DÍAZ C ARMONA, A.: Recálculo de los Recursos Arena Cuarzosa, Yacimiento Santa Teresa, Prov. Pinar del Río , Inv. 5330, ONRM, 2002.


Arena Cuarzosa

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