Las bentonitas tienen unas propiedades tales que hacen que sus usos sean muy amplios y diversos. Según Kendal (1996) las aplicaciones industrales mas importantes son
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| CI = Ca, Na, Mg R2* = Mg, Fe2+ R3+ = Al, Fe3+ Como puede verse las esmectitas dioctaédricas son predominantemente alumínicas (montmorillonita y beidellita) o ricas en hierro (nontronita). Estas se diferencian por la posición de la carga de la lámina. En la montmorillonita la carga se debe a sustituciones de Al3+ por cationes divalentes en posición octaédrica, y en la beidellita a sustituciones de Al3+ por Si4+ en posición tetraédrica. Además, es posible encontrar toda una serie de tipos intermedios entre estos dos extremos. La nontronita es equivalente a la beidellita con el Al3+ octaédrico reemplazado por Fe3+, aunque, generalmente, se acepta como nontronita a cualquier esmectita dioctaédrica con Fe3+ >1,5 para O10(OH)2. Las esmectitas trioctaédricas tienen, mayoritariamente, Mg2+ en posición octaédrica. El término más importante es la saponita. En ella la carga de la lámina deriva de la sustitución de Si4+ por Al3+ en posición tetraédrica, aunque esto se compensa, parcialmente, por la entrada de cationes trivalentes en posición octaédrica. Existen otras dos variedades trioctaédricas: hectorita y estevensita. La primera contiene, esencialmente Li y F en posición octaédrica. La estevensita tiene la carga más baja de todas las esmectitas, y se debe a sustituciones octaédricas. Las esmectitas más comunes en las bentonitas son las de la serie montmorillonita-beidellita, con pequeñas cantidades de hierro. En cuanto a la composición química, como puede verse en la Tabla 2, las esmectitas presentan una variabilidad importante debido a la amplia gama de sustituciones isomórficas posibles dentro de los miembros del grupo, así como de la ocupación del espacio interlaminar. TABLA 2.-ANÁLISIS QUÍMICOS DE ESMECTITAS (NEWMAN 1987)
1 Montmorillonita. Redhill, Surrey, England. fracción <0.2 Fm (Weir 1965) 2 Montmorillonita. Upton, Wyoming. USA. Fracción arcilla (Foster, 1953) 3 Beidellita. Black Jack Mine, Carson District, Owyhee County. Idahoi. USA. Muestra saturada en Na (Weir, 1965) 4 Beidellita. Castle Mountains. California. USA (Heystek, 1963) 5 Nontronita. Garfield, Washington. USA. Muestra saturada en K. (Besson et al. 1983) 6 Nontronita. Clausthal. Zellerfeld. Germany. (Goodman et al. 1976) 7 Saponita. Winnweiler, Pfalz. Germany. (Qukermaat, 1970) 8 Saponita. Green Tuff. Irisugawa Gunma Prefecture. Japan (Sudo 1978) 9 Hecotrita. Hector. California. USA (Ross, 1960) 10 Hectorita. Morocco. (Faust et. al. 1959) Las esmectitas pueden presentar gran variedad de tamaños de cristal y morfologías. Suelen aparecer en cristales de tamaño variable entre 2 y 0,2 µm y morfologías de hábito rómbico o hexagonal, tabular o lamelar e incluso fibroso. Son mas frecuentes, en este tipo de minerales, los agregados cristalinos que los cristales aislados. Grim y Güven (1978) hacen una clasificación de los distintos tipos de agregación que suelen presentar: globulares, musgosos, laminares, laminares compactos, foliados o reticulados. La forma, tamaño y disposición de las partículas ejercen una gran importancia en las propiedades reológicas de las bentonitas. 2.2. Clasificación Industrial de Bentonitas Los criterios de clasificación utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades fisicoquímicas; así la clasificación industrial más aceptada establece tipos de bentonitas en función de su capacidad de hinchamiento en agua. Según este criterio Patterson y Murray (1983) distinguen tres tipos principales: * Bentonitas altamente hichables o sódicas * Bentonitas pocho hichables o cálcicas * Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias Posteriormente Odom (1984), siguiendo los mismos criterios de clasificación las divide en: * Bentonitas sódicas * Bentonitas cálcico-magnésicas * Tierras de Fuller o tierras ácidas La diferencia entre ambas clasificaciones estriba en el hecho de que este último autor considera las Tierras de Fuller como materiales bentoníticos. En la literatura inglesa, generalmente, se considera a las tierras de Fuller como bentonitas. Sin embargo, los especialistas norteamericanos, (como por ejemplo Patteson y Murray) consideran a las tierras de Fuller materiales estrechamente ligados a las bentonitas, pero no necesariamente de la misma composición. La denominación Tierras de Fuller es muy antigua, aplicándose, en primer lugar, a un material empleado para purificar y abatanar la lana (de ahí que también se las denomine "Tierras de Batán". A partir de la segunda mitad del siglo XIX se empezaron a utilizar en otros campos, especialmente en el procesado de aceites. Bajo la denominación de Tierras de Fuller se han comercializado arcillas de composición mineralógica diversa. Lo más habitual es que estén compuestas por esmectitas cálcicas y/o paligorskita, y, menos frecuentemente, sepiolita. Sin embargo, también se han comercializado Tierras de Fuller con ópalo como constituyente más abundante, acompañado de montmorillonita, e incluso con halloysita y caolinita como otros minerales de la arcilla. Otras clasificaciones se basan en criterios distintos, así, por ejemplo, en USA se utiliza el término "Benonitas del Sur" (Southern Bentonites) como equivalentes de bentonitas cálcicas, ya que la mayor parte de la bentonita cálcica norteamericana se explota cerca del Golfo de México, denominándose "bentonita tipo Wyoming" a las bentonitas sódicas. 2.3. Técnicas de Caracterización La técnica básica para la caracterización mineralógica de las esmectitas es la Difracción de Rayos-X. Las esmectitas se caracterizan por presentar desorden de apilamiento de las láminas según la dirección del eje c; como consecuencia, los difractogramas de polvo se resuelven como bandas mal definidas y escasas. En agregado orientado (AO) presentan un espaciado basal que varía en función del catión interlaminar, del grado de hidratación del mineral o de la carga de la lámina. Para diferenciar a las esmectitas de otros filosilicatos 2:1 con similitudes estructurales, se recurre a la solvatación del AO con etilenglicol o glicerol. Los difractogramas del mineral solvatado muestran espaciados reticulares mayores (en torno a 17Angstroms), como consecuencia de la incorporación en el espacio interlaminar de dichos líquidos (Fig. 2). El tratamiento térmico de los AO muestra también características distintivas de las esmectitas en cuanto a su temperatura de deshidroxilación. En general, esta varía en función del catión octaédrico, en el sentido: Mg2+> Al3+ > Fe2+ > Fe3+ La mayoría de las esmectitas contienen, fundamentalmente, Mg2+ o Al3+, conservando su estructura hasta los 550ºC. A temperaturas mas bajas (entre 100 y 200ºC) la expulsión del agua interlaminar produce también una ligera disminución del espaciado interlaminar. Este efecto depende, en gran medida del catión interlaminar.  El estudio de los procesos de hidratación-deshidratación de las esmectitas se realiza utilizando métodos térmicos, especialmente Análisis Térmico Diferencial (ATD) y Termogravimetría (TG) (Fig. 3).  Para estudios de detalle es muy util la espectroscopía de infrarrojos (Fig. 4). Esta técnica proporciona información fisico-química sobre la estructura molecular y la naturaleza y magnitud de las fuerzas interatómicas. Los espectros de infrarrojos aportan valiosa información sobre la configuración y conformación local de los átomos así como sobre su forma de empaquetamiento (Van der Marel et al. 1876).  En los últimos años ha quedado sobradamente demostrado que la Microscopía electrónica es una poderosa herramienta en el estudio de las arcillas (Tessier, 1984;. Ahn & Peacor, 1986; Veblen, et al., 1990; Aoudjit et al., 1996 etc.). Tanto la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) como de Transmisión (TEM) permiten estudiar las relaciones microestructurales y genéticas entre los diferentes minerales, resultado de las condiciones de sedimentación y de los procesos postsedimentarios que hayan podido sufrir. La microestructura depende de: |
