El descubrimiento y uso de arcillas se remonta a 30, 000 años atrás, haciendo de las arcillas uno de los materiales más antiguos utilizados en la sociedad. Las arcillas son materiales naturales que se utilizaron por primera vez para hacer cerámica y ahora se utilizan abundantemente en la fabricación de bienes. incluida la cerámica, cosméticos y materiales de construcción. Las arcillas también juegan un papel importante en el "terruño, "las características que desarrolla un vino en función del lugar donde se cultivan las uvas.

La arcilla tiene propiedades únicas que son útiles en industrias que van desde la fabricación hasta la construcción. Pero estas propiedades también pueden representar un desafío en la gestión de los residuos mineros.

Las arcillas y los minerales arcillosos son partículas diminutas con una estructura única en forma de placa de menos de dos micrones de tamaño (a modo de comparación, el grosor promedio de una hebra de cabello humano es de aproximadamente 70 micrones). El pequeño tamaño de los minerales arcillosos y su estructura distintiva les confieren propiedades únicas, y los diferentes tipos de minerales arcillosos pueden presentar diversas características.

Propiedades de las arcillas

Hay cuatro grupos principales de minerales arcillosos:caolinita, illita vermiculita y esmectita.

Arcillas de esmectita por ejemplo, tienen la mayor capacidad de hincharse, a menudo expandiendo varias veces su volumen inicial. Arcilla de bentonita, una esmectita, puede hincharse hasta 18 veces su volumen inicial al llevar agua a su capa intermedia, la distancia entre dos capas de arcillas. Esta propiedad lo hace útil como absorbente de derrames, pero también significa que es muy difícil eliminar el agua de la arcilla en los procesos de deshidratación, como en el caso de la gestión de residuos mineros.

A diferencia de, caolín, o arcilla china, no se hincha y tiene baja permeabilidad, haciéndolo preferible para producir porcelana o mejorar la imprimibilidad del papel.

Las arcillas también desarrollan plasticidad cuando están húmedas, dándoles la capacidad de estirarse sin romperse ni rasgarse, una propiedad fundamental para esculpir cerámica. Los procesos de secado y cocción hacen que las moléculas de agua se escapen de entre las láminas de arcilla, y cambiando irreversiblemente la estructura química de las arcillas, convirtiendo la pieza en una pieza de cerámica dura y duradera.

Arcilla y vino

Los propietarios de viñedos utilizan su conocimiento del contenido de arcilla en el suelo para ayudarlos a tomar decisiones sobre la siembra y el riego, de modo que puedan mejorar la calidad del vino que producen. La composición del suelo en los viñedos influye en los niveles de drenaje y la absorción de minerales y nutrientes por las raíces. Los suelos arenosos son excelentes para el drenaje, y arcillas, que tienen una carga neta negativa, ayudan a retener los nutrientes cargados positivamente, incluido el calcio, magnesio y potasio.

Las arcillas también retienen el agua bastante bien, que puede ser útil en climas secos para mantener el suelo más fresco y húmedo. Ciertas variedades de vid producen los mejores resultados en un tipo de suelo en particular. Por ejemplo, Los suelos arcillosos tienden a producir vinos tintos atrevidos y musculosos como el sangiovese y el merlot y vinos blancos como el chardonnay.

Arcilla en los desechos de la mina

Si bien las arcillas pueden ser materiales valiosos en ciertos procesos industriales, también pueden causar problemas en la gestión de residuos mineros. Por ejemplo, Los relaves de arenas petrolíferas, producidos a partir de la minería superficial de arenas petrolíferas, consisten en una mezcla de agua, arena, partículas finas, arcillas y betún residual.

Estos relaves se almacenan en estanques, donde las arenas más pesadas se depositan rápidamente en el fondo y las partículas finas y las arcillas permanecen suspendidas. La naturaleza amante del agua de las arcillas significa que mucha agua queda atrapada en los relaves, lo que hace que la consolidación y la subsiguiente recuperación sean un gran desafío.

A partir de 2018, Hay más de 1,2 billones de litros de relaves fluidos acumulados en estos estanques en Alberta.

Este problema de relaves fluidos no es exclusivo de las arenas petrolíferas como todas las formas de minería, como el cobre, potasa y diamante:producen relaves. A medida que sigue aumentando la producción mundial de minerales y metales, también lo hace la producción de relaves.

Los métodos de medición de arcilla serán cada vez más importantes para monitorear y optimizar las estrategias de manejo de relaves.

Métodos de tratamiento

Muchas soluciones de tratamiento de relaves modifican las propiedades de la arcilla para acelerar la deshidratación y la consolidación. por lo que comprender las arcillas presentes es fundamental para que funcione cualquier método de tratamiento.

Las arcillas se pueden caracterizar según el tamaño de las partículas, tipo de mineral, área de superficie, capacidad de intercambio catiónico, plasticidad y comportamiento de flujo. En un entorno de laboratorio utilizado en la industria de las arenas bituminosas durante décadas, El tinte azul de metileno puede ayudar a determinar algunas de estas importantes propiedades.

El Instituto de Tecnología del Norte de Alberta y sus socios están desarrollando un analizador de arcilla automatizado basado en el método del índice de azul de metileno que haría posible la medición de arcilla en el campo. Esto optimizaría los procesos de tratamiento, lo que se traduce en ahorros de costos y recuperación más rápida de los estanques de relaves.

Desde ayudar a crear relaves recuperables hasta producir una botella de vino de calidad, Los avances en la medición de arcillas pueden traer muchos beneficios económicos y ambientales.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.