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INFORME N° 4
CLASIFICACIÓN QUÍMICA DE LOS MINERALES
Trabajo presentado al profesor Roberto Vargas Cuervo en la materia de
Geología General
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
NEIVA
2006
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Estudiar cada una de las clases químicas en que se dividen los
minerales y así poder entender el proceso que da origen a cada
muestra.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar en cada una de las muestras las propiedades físicas que
posee.
Conocer el uso industrial de las muestras analizadas.
Familiarizarse con las aplicaciones que posee el conocimiento de la
clasificación química de los minerales en la ingeniería.
INTRODUCCIÓN
Los minerales constituyen la tierra sólida que nos es accesible y se halla
formando agregados de uno o más de ellos llamados rocas. La mayoría de
éstas rocas son aparentemente de poco interés económico, pero en algunos
casos una concentración anormalmente alta de algunos de éstos minerales
puede resultar aprovechable por el hombre y constituir los llamados
yacimientos minerales, como también cualquier roca o mineral en manos de un
artesano pulidor puede convertirla en una verdadera pieza de joyería.
Los procesos que generan los minerales y las rocas son aspectos de un mismo
ciclo geológico. Así algunos se forman por enfriamiento del magma tanto en el
interior como en el exterior de la corteza terrestre, éste proceso permite a
menudo la cristalización progresiva de los minerales.
BIBLIOGRAFÍA
VARGAS. Roberto. Geología física para ingenieros. Editorial
Universidad Surcolombiana. Museo geológico. Neiva.
Enciclopedia Superior. Círculo de Lectores, Tomo 3, Sección de
geología.
Enciclopedia Encarta. Microsoft, 2005.
Diccionario Enciclopédico ilustrado. Editorial Norma. Cali, 1997.
www.ebrary.com
www.gaitana.usco.edu.co:8080/portal/museogeologico/inicio.htm
www.monografias.com/Trabajos31/recuperacion_petroleo/
recuperacion_petroleo.shtml
www.uclm.es/users/higueras/yymm/Arcillas.htm#aplicacc
APLICACIONES A LA INGENIERÍA
La clasificación química de los minerales es de gran uso en la ingeniería para
poder identificarlos y así poder saber qué usos se les puede dar.
Para la ingeniería, el conocimiento de la clase química de un mineral es de
gran utilidad para conocer sobre qué tipo de suelo se va a trabajar, qué tipo de
inconveniente se va a presentar y cómo solucionarlo. En la ingeniería de
petróleos, las arcillas (filosilicatos) son de uso diario en la industria.
A pesar de los importantes cambios que van sufriendo con el tiempo las
formulaciones de los lodos de perforación, (comenzó a utilizarse a principios
del siglo XX) este sigue siendo uno de los mercados más importantes de las
bentonitas.
Las funciones que debe cumplir en el lodo son:
Extracción del ripio y limpieza del fondo del pozo.
Enfriamiento de la herramienta de perforación.
Control de presiones de formación y estabilización de las paredes.
Mantenimiento en suspensión del ripio.
Transmisión de potencia hidráulica al tricono.
Soportar parte del peso de la sarta de perforación.
Permitir la adición de agentes densificantes.
Creación de membranas impermeables en torno a barreras en el suelo,
o como soporte de excavaciones.
En el sellado de pozos de aguas subterráneas contaminadas.
Las bentonitas de Wyoming son las más utilizadas para la preparación de lodos
de perforación.
Las arcilla también ayudan en la protección de tuberías como lubricante y
rellenando grietas. En túneles ayuda a la estabilización y soporte en la
construcción de túneles; actúa como lubricante (un 3-5 % de lodo de bentonita
sódica mantenida a determinada presión soporta el frente del túnel). También
es posible el transporte de los materiales excavados en el seno de fluidos
benoníticos por arrastre.
Otro tipo de arcillas son la Paligorskita y la Sepiolita las cuales por sus
propiedades reológicas (elasticidad, viscosidad) son utilizadas en lodos de
perforación con base de agua salada, farmacia, pinturas, resinas, cosmética.
El uso de aluminosilicatos en diferentes campos de la catálisis es tan antiguo
como el propio concepto de catálisis. Son muchas las aplicaciones de las
arcillas como catalizadores o soporte de catalizadores en diferentes procesos
químicos. Así, son utilizadas en reacciones de desulfuración de gasolina,
isomerización de terpenos, polimerización de olefinas, cracking de petróleo,
etc.
CONCLUSIONES
Se demostró que con las propiedades físicas y la clasificación química
de los minerales , se puede llegar a identificarlo de una manera más
fácil.
De acuerdo a la clasificación química de los minerales, se puede
conocer a qué tipo de roca está asociada su aparición.
De acuerdo a la clasificación química de un mineral, se puede conocer a
qué proceso se debe su origen y en qué ambiente se presenta.
El conocimiento de la clasificación química de los minerales es de gran
utilidad en la ingeniería de petróleos, principalmente en el tema de las
arcillas y sus aplicaciones en los lodos de perforación.
PROCEDIMIENTO Y DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Puesto 1: ELEMENTOS NATIVOS
ORO: Posee lustre metálico, es de color amarillo, y tiene alto
rendimiento económico. Su dureza está entre 2.5 y 3, no presenta
exfoliación, su raya es amarilla dorada, su peso específico es 19.3
aproximadamente; se presenta en forma de cristales pequeños y
fractura ganchuda. Su fórmula es Au y es empleado en joyería,
odontología, aparatos científicos, pan de oro y como lingotes de
inversión.
AZUFRE: Es de lustre resinoso, color amarillo verdoso; su dureza es de
2, no es exfoliable, su raya es blanca, su peso específico está entre
2.05 y 2.09; tiene formas granudas, es frágil y presenta fractura
concoidal. Su fórmula es S y su aplicación más importante es la
fabricación de compuestos como ácido sulfúrico, sulfitos, sulfatos y
dióxido de azufre, todos ellos ya citados. En medicina, el azufre ha
cobrado gran relevancia por la extensión del uso de las sulfamidas y su
utilización en numerosas pomadas tópicas. Se emplea también para
fabricar fósforos, caucho vulcanizado, tintes y pólvora.
GRAFITO: Es de lustre graso, color negro; su dureza es de 1, su
exfoliación es perfecta, su raya es negra, su peso específico es de 2.2;
es de hábito plano. Su fórmula es C; las minas de los lápices están
hechas de grafito mezclado con arcilla. También se usa en electrodos
para la industria electroquímica, donde se despiden gases corrosivos; en
los hornos eléctricos que alcancen temperaturas muy altas.
Puesto 2: SULFUROS
GALENA: Es de lustre metálico, color gris y negro; su dureza es de 2.5,
exfoliación perfecta, su raya es gris plomizo, su peso específico está
entre 7.4 y 7.61. Su fórmula es PbS; la galena está considerada como
semiconductor para detectar señales radioeléctricas y fue utilizada para
construir los primeros receptores de radio.
PIRITA: Es de lustre metálico, color amarillo metálico pálido; su dureza
está entre 5 y 6.5, exfoliación pobre, su raya es negra verdosa, su peso
específico es de 5.02. Su fórmula es FeS2; es la mena de hierro,
suministra azufre para la producción de ácido sulfúrico y caparrosa.
BLENDA: Su lustre es metálico resinoso, es de color negro; su dureza
va de 3.5 a 4, su exfoliación es perfecta, su raya es parda, su peso
específico varía entre 3.9 y 4.1. Su fórmula es ZnS; es una mena de
cinc muy importante y se extrae en muchos lugares del mundo. Estados
Unidos produce más esfalerita que cualquier otro país y se encuentra en
grandes yacimientos en muchos otros lugares del mundo.
Pirita + Calcopirita + Limonita + Calcita +Roca: Esta contenía más
pirita y calcopirita de color amarillo metálico y en menor proporción
limonita de color amarillento a pardo negruzco y calcita de color blanco
lechoso.
Puesto 3: OXIDOS E HIDROXIDOS
MAGNETITA: Su lustre es metálico, es de color negro; su dureza es de
6, su exfoliación es pobre, su raya es negra, su peso específico es de
5.15. Su fórmula es Fe3O4; es mena común del hierro y es un potente
imán.
HEMATITES: Su lustre es metálico, es de color negro; su dureza va de
5.5 y 6.5, su exfoliación es pobre, su raya es roja, su peso específico es
de 5.26. Su fórmula es Fe2O3; es la mena más importante del hierro,
empleado como pigmento y como polvo para pulir.
Limonita + Malaquita + Calcita: Posee mayor cantidad de malaquita de
color verde y en menor cantidad se presenta la calcita blanco y la
limonita como café claro.
Puesto 4: CARBONATOS
CALCITA: Su lustre es vítreo, es de color blanco; su dureza es de 3, su
exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso específico es de 2.72.
Su fórmula es CaCO3; es usada en la fabricación de instrumentos
ópticos , en la construcción, metalurgia, en fertilizantes, en litografía,
preparación de soda cáustica, cloruro de calcio.
MALAQUITA: Su lustre es mate, es de color verde brillante; su dureza
es de 3.5, su exfoliación es pobre, su raya es verde pálida, su peso
específico está entre 3.9 y 4.03. Su fórmula es Cu2CO3 (OH)2; la azurita
y la malaquita han sido usadas como pigmentos; cuando se muelen, la
azurita toma un color azul verdoso y la malaquita un verde intenso.
Ambos minerales tienen un delicado brillo vidrioso y cuando se pulen
convenientemente son muy decorativos.
ARAGONITO: Su lustre es vítreo, es de color blanco con algunas
impurezas; su dureza es de 3.5 a 4, su exfoliación es imperfecta, su raya
es blanca, su peso específico es de 2.95. Su fórmula es CaCO3; es
usado en la joyería en forma de perlas y nácar.
MAGNESITA: Su lustre es vítreo, es de color blanco gris; su dureza es
de 3.5 a 5, su exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso
específico es de 3. Su fórmula es MgCO3; es usado en la fabricación de
ladrillos, refractarios para hornos y refractarios de aseo y cemento. Es
fuente de magnesio para productos químicos.
SIDERITA: Su lustre es vítreo, es de color pardo; su dureza es de 3.5,
su exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso específico es de
3.8. Su fórmula es FeCO3; cuando se calienta adquiere un magnetismo
fuerte. La siderita se ha extraído desde hace mucho tiempo como mena
importante de hierro en Inglaterra, Escocia, Alemania y Austria.
Puesto 5: SULFATOS
BARITA: Su lustre es vítreo, es incoloro a blanco; su dureza es de 3, su
exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso específico es de 4.5.
Su fórmula es BaSO4; es usada en la preparación de pozos petroleros
como material pesante en los lodos de perforación.
YESO: Su lustre es vítreo, es incoloro a blanco; su dureza es de 2, su
exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso específico es de 2.32.
Su fórmula es CaSO4.2H2O; es usado en la producción de escayola,
mezclado con arcilla como fertilizante; sin calcinar como retardador de
cemento.
Puesto 6: FOSFATOS
APATITO + ORTOCLASA: Su lustre es vítreo o subresinoso, es verde
azuloso; su dureza es de 5, su exfoliación es pobre, su raya es blanca,
su peso específico está entre 3.15 y 3.2. Su fórmula es Ca5(F, Cl, OH)
(PO4)3; se usaba frecuentemente como fertilizante, pero ha sido
sustituido por roca fosfática.
Puesto 7: SILICATOS
7.1. Nesosilicatos
OLIVINO: Su lustre es vítreo, es de color verde; su dureza es de 6.5, su
exfoliación es pobre, su raya es blanca, su peso específico está entre
3.27 y 4.37. Su fórmula es (Mg, Fe)2SiO4, es usado como arena
refractaria para la industria de fundición.
7.2. Sorosilicatos
EPIDOTA: Su lustre es vítreo, es de color verde amarillento; su dureza
está entre 6 y 7, su exfoliación es perfecta, su raya es gris, su peso
específico está entre 3.35 y 3.45. Su fórmula es Ca2FeAl2(Si2O7)(SiO4)
(OH); es usada en joyería como piedra preciosa.
7.3. Ciclosilicatos
BERILO: Su lustre es vítreo, es de color verde amarillento; su dureza es
de 7.5, su exfoliación es pobre, su raya es blanca, su peso específico
está entre 2.7 y 2.8. Su fórmula es Be3Al2(Si6O18); es usado como gema,
en la industria aeronáutica, nuclear y medicina.
TURMALINA: Color negro, con un brillo vítreo, dureza de 7 a 7.5,
peso especifico 3 3.25 con una exfoliación muy pobre, con un
habito tubular alargados y cristaliza en el sistema romboédrico.
7.4. Inosilicatos
PIROXENOS: Roca ígnea, estos cristales son negros contienen
silicatos. Los minerales de piroxeno cristalizan en los sistemas
ortorrómbico o monoclínico y exhiben exfoliación prismática.
Químicamente, contienen calcio, magnesio, hierro o metales alcalinos
como sodio y litio.
ANFIBOLES: Los minerales de este último grupo cristalizan en el
sistema ortorrómbico, monoclínico y triclínico, pero los cristales de las
distintas clases tienen formas similares. Químicamente, los anfíboles
son silicatos que contienen los mismos tipos de elementos que los
piroxenos pero también contienen grupos hidroxilo (OH). Los anfíboles
importantes son la hornblenda, la antofilita y la tremolita.
7.5. Filosilicatos
MUSCOVITA: Su lustre es vítreo perlado, es incoloro; su dureza es de
2.5, su exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso específico
está entre 2.76 y 3.1. Su fórmula es KAl2(AlSi3O10)(OH)2; se usa como
aislante en la fabricación de aparatos eléctricos, en especial de válvulas
electrónicas. Los residuos de mica, que se obtienen de la fabricación de
láminas, se usan como lubricante mezclándolos con aceites, y también
como material ignífugo.
BIOTITA: Su lustre es vítreo perlado, es de color negro; su dureza es de
2.5, su exfoliación es perfecta, su raya es blanca a gris, su peso
específico está entre 2.8 y 3.2. Su fórmula es K(Mg,Fe)(AlSi3O10)(OH)2.
MINERALES DE SERPENTINA: Su lustre es vítreo ceroso, es de color
verde; su dureza es de 2.5, su exfoliación es pobre, su raya es blanca,
su peso específico está entre 2.2 y 2.65. Su fórmula es Mg6(Si4O10)
(OH)8; es usado en la ornamentación.
7.6. Tectosilicatos
CUARZO: Su lustre es vítreo, es de color blanco a incoloro; su dureza
es de 7, su raya es blanca, su peso específico es 2.65. Su fórmula es
SiO2; es usado en aparatos ópticos, en la industria cerámica y del vidrio,
en aparatos industriales, en la pintura, en la construcción y
pavimentación.
ORTOCLASA: Su lustre es vítreo, es de color rosado; su dureza es de
6, su exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso específico es de
2.57. Su fórmula es KAlSi3O8; se usa en la fabricación de porcelana, al
fundirse sirva como cemento.
PLAGIOCLASA: Su lustre es vítreo, es de color rosado; su dureza es de
6, su exfoliación es perfecta, su raya es blanca, su peso específico está
entre 2.62 y 2.76. Su fórmula es NaAlSi3O8.
ÖPALO: Su lustre es vítreo, es incoloro; su dureza es de 6, su
exfoliación es pobre, su raya es blanca, su peso específico está entre
1.9 y 2.2. Su fórmula es SiO2.H2O; es usado en joyería.
XILOPALO: Son troncos y ramas de árboles opalinizados, de frágil
fractura, teniendo diversos colores sus bandas, amarillo claro, pardo
amarillento, pardo rojizo, negro, a veces se alternan blancas con negras.