Arena Cuarzosa

Rocas y minerales industriales de la Repblica de Cuba.-

NDICE PG.

ARENA CUARZOSA ------------------------------------------------------------------------ 1

GENERALIDADES----------------------------------------------------------------------------- 1

LOCALIZACIN------------------------------------------------------------------------------- 1

CARACTERSTICAS GEOLGICAS -------------------------------------------------------------- 2

COMPOSICIN QUMICA --------------------------------------------------------------------- 3

COMPOSICIN MINERALGICA --------------------------------------------------------------- 3

USOS EN LA INDUSTRIA NACIONAL ----------------------------------------------------------- 4

NOMBRE COMERCIAL------------------------------------------------------------------------- 4

RECURSOS----------------------------------------------------------------------------------- 4

EXPLOTACIN ------------------------------------------------------------------------------- 4

APLICACIONES REPORTADAS EN LA LITERATURA ---------------------------------------------- 5

REQUERIMIENTOS TCNICOS SEGN EL USO -------------------------------------------------- 5

NORMA ATBIAV-BRASIL PARA LA FABRICACIN DE VIDRIOS -------------------------------------------------5

METODOLOGA DE EVALUACIN -------------------------------------------------------------- 8

BIBLIOGRAFA ------------------------------------------------------------------------------- 9

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Rocas y minerales industriales de la Repblica de Cuba.- 1


Arena cuarzosa

Generalidades

La arena rica en cuarzo y la arenisca son las principales fuentes de arena silcea industrial existente en todo el mundo. En Cuba sus depsitos son de origen sedimentario y se asocian a formaciones fluviomarinas indiferenciadas de edad cuaternaria (Q), relacionados con terrazas marinas o playas fsiles. Estn bien clasificadas, de grano medio fino, forman capas con espesor til estable de ms de 10 metros y pueden contener como impurezas arcillas y humus. Tambin se asocian a depsitos aluvio deluviales (QIII-IV) hallndose en llanuras costeras y valles fluviales formando lentes alargados

con espesor menor de 5 m y extensin irregular con frecuentes cambios litofaciales y mala seleccin granulomtrica. La arena que conforma las formaciones tpicamente arenosas ms antiguas (N2-QIII) se relacionan con terrazas costeras emergidas y playas fsiles. Tienen grano fino grueso, formando extensas capas o lentes alargados con caractersticas estructurales variables, desde las propias de los tipos aluviales hasta las de los bancos marinos fsiles o sus transiciones; su espesor til se complica por la variacin de los contenidos de conglomerados polimcticos y arcillas.

Localizacin

Los principales depsitos de arena cuarzosa son ms abundantes en el Occidente del pas, en la provincia de Pinar del Ro se localizan la mayor parte de estos con 10 yacimientos evaluados, siendo los ms conocidos los de Santa Teresa, Corts y Bailn. 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 Spritus se localiza el yacimiento Trinidad, nico con reservas probadas y probables en el pas y en Camagey el yacimiento Penzacola. Dentro de los depsitos grandes se destaca entre los de mayor importancia el yacimiento Santa Teresa, el cual se ubica en la provincia de Pinar del Ro, 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 rea, enmarcada dentro de la hoja cartogrfica nmero 3382-II.

La distribucin por sus escalas de los depsitos estudiados en el pas (segn INFOYAC1), es como sigue:

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


Tabla N 1 Depsitos de arena cuarzosa estudiados

Escala Provincias

Grandes Medianos Pequeos Manifestaciones Puntos IntersPinar del Ro 3 5 6 6 1Isla de la Juventud 4 3 6 7Cienfuegos 1 Villa Clara 3 1Sancti Spritus 1 1 Ciego de vila 4 Camagey 1 1 1 5 4Cantidad Total 4 11 11 25 13

Caractersticas geolgicas

La arena cuarzosa tiene una gnesis sedimentaria clstica (mecnica) y se asocia a los depsitos fluvio marinos, relacionndose con terrazas marinas o playas fsiles. Tambin se asocia a depsitos aluviales deluviales, encontrndose en llanuras costeras y valles fluviales. A continuacin se describe el yacimiento Santa Teresa, el cual est constituido por depsitos de origen sedimentario aluvial del Cuaternario, con arena de granulometra fina a media, de color blanco en la capa superior y pardo en la capa inferior, tomndose como lmite entre ambas capas la presencia de un horizonte de arena de color amarillo. Geolgicamente presenta las caractersticas de un depsito aluvial marino, constituido por capas superpuestas: Una superior de arena blanca y otra inferior de arena parda con presencia eventual de material turbceo; hacia el piso hay presencia de arena arcillosa algo gravosa. En sentido general, el depsito est conformado por capas de arena de yacencia horizontal o subhorizontal de poco espesor, las cuales fueron clasificadas desde el punto de vista qumico y litolgico en arena especial, arena tipo 1, tipo 2, tipo 3, tipo 4.

Figura N 1 Corte geolgico esquemtico del yacimiento de arena cuarzosa Santa Teresa



Composicin qumica Tabla N 2 Rango de variacin porcentual de los contenidos de los principales componentes de la arena cuarzosa en todos los depsitos del pas

Componentes Mnimo MximoSiO2 75,11 99,64Al2O3 3,6 6,54PPI 0,03 4,69MgO 0,27 2,20Fe2O3 0,019 3,59SO3 0,1 0,7TiO2 0,026 0,07CaO 0,03 0,09K2O 0,005 0,033Na2O 0,003 0,015Cr2O3 0,0002 0,00026

La composicin qumica del yacimiento Santa Teresa es la siguiente:

Tabla N 3 Composicin qumica del yacimiento Santa Teresa

Contenido, %. Tipo arena SiO2 Fe2O3 TiO2 Al2 O3

Retenido (0,1 0,636)

Arena blanca 99,50 0,012 0,040 0,075 89,05 Arena parda 99,26 0,031 0,057 0,179 82,80 Arena amarilla 99,40 0,139 0,200 0,205 80,79

Composicin mineralgica

La arena de este yacimiento es de composicin monomineral formada prioritariamente por granos de cuarzo de alta pureza, slo se detectan patinas de materia orgnica y hierro, las cuales recubren los granos de cuarzo; la forma de los granos es por lo general angulosa. La composicin mineralgica del yacimiento Santa Teresa es:

Tabla N 4 Composicin mineralgica del yacimiento Santa Teresa

Elemento Mnimo, % Mximo, %Hidrxido de Hierro 0,91 4,1Cuarzo 58,0 90,0Feldespato Potsico 10,0 20,0Plagioclasa 8,0 25,0

Tabla N 5 Valores promedios cuantitativos de los minerales del yacimiento Sta. Teresa

Componente PromedioArcillas 14,88 %Estaurolita 783,53 g/tRutilo 38,15 g/tIlmenita 52,29 g/tDistena 829,32 g/tTurmalina 180,64 g/t



Usos en la industria nacional

La arena cuarzosa se utiliza para diferentes objetivos econmicos en las industrias del pas, algunos de los cuales son:

Cemento blanco. Cermica blanca y tcnica. Fundiciones para moldes. Produccin de vidrio.

Nombre comercial

Arena slice.

Recursos

Segn su tamao los depsitos de arena cuarzosa se dividen, segn la NC-09 Cartografa geolgica simbolizacin parte 4: Smbolos recursos minerales, en:

Tamao 106 (millones) Materia prima o Mineral Usos U. M. Grande Mediano PequeoArena cuarzosa Fuente de SiO2, vidrio, cemento t > 5 5 1 1 0,3

Tabla N 6 Clasificacin de los recursos de arena cuarzosa por provincia, segn su tamao

Tamao de los recursos N Provincia

Grandes Medianos Pequeos 1 Pinar del Ro X 2 Isla de la Juventud X 3 Sancti Spritus X 4 Camagey X 5 Total pas X

Explotacin

Existen 17 yacimientos de arena cuarzosa en explotacin: 10 de produccin continua y 7 de forma parcial, de los cuales, en correspondencia con sus dimensiones, 3 son grandes, 6 medianos, 6 pequeos y 2 son manifestaciones, ubicndose en las provincias de Pinar del Ro, S. Spritus, Villa Clara, Camagey y en el municipio de Isla de la Juventud, siendo la provincia de Pinar del Ro la de mayor volumen con 11 yacimientos en explotacin.

Figura N 2 Vista de la cantera del yacimiento de arena cuarzosa Buenavista



El mtodo de explotacin empleado en todos los yacimientos es a cielo abierto, en correspondencia con la yacencia superficial de los mismos.

Slo 6 de estos yacimientos estn concesionados: dos en Camagey, igual nmero en la Isla de la Juventud, uno en Pinar del Ro y uno en Guantnamo, para las Empresas de Materiales de Construccin, Cemento y Cermica.

Aplicaciones reportadas en la literatura

Internacionalmente se tienen en cuenta algunas normas acerca de la utilizacin especfica de la arena de cuarzo para la fabricacin de determinados productos:

De acuerdo con sus caractersticas esta arena puede ser destinada a las industrias del vidrio, las partculas finas de cuarzo de la arena cuarzosa o silcea son usadas como abrasivo para pulimentar superficies metlicas (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 cermicas especiales, en morteros, mezclas de hormign, y para fracturacin hidrulica; para este ltimo objetivo deben poseer alto grado de redondez y, lo ms importante, el tamao de la partcula 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 (tamao 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 orgnica, tambin pudiera utilizarse como rido natural y de trituracin.

Requerimientos tcnicos segn el uso

En la evaluacin de la arena del yacimiento Santa Teresa para usos pticos y tcnicos especiales los parmetros fueron: Para la arena blanca SiO2 99,50 % mnimo, Fe2O3 0,012 % mximo y para la arena amarilla SiO2 95,00 % mnimo y mximo del Fe2O3 es 0,30 %.

A continuacin se muestran algunas normas de evaluacin segn los diferentes usos:

NORMA ATBIAV-BRASIL PARA LA FABRICACIN DE VIDRIOS Tabla N 8 Requerimientos de la arena cuarzosa segn la norma ATBIAV - Brasil

Componentes Tipo A Tipo B Tipo C Tipo DSiO2 mnimo 99,50 9,50 99,40 99,00Al2O3 mximo 0,20 0,20 0,30 0,50Fe2O3 mximo 0,002 0,015 0,03 0,15TiO2 mximo 0,02 0,02 0,03 0,05Cr2O3 mximo 0,0002 0,0003 0,0005 0,0005PPI 0,10 0,20 0,20 0,30

Tipo A: Vidrios especiales (pticos, oftlmicos y otros).

Tipo B: Vidrios incoloros alta calidad (cristales, frascos y artculos 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).



Tabla N 9 Clasificacin de la arena cuarzosa en tipos de calidad

Tipo de arena Caractersticas Destino

Arena cuarzosa blanca

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

Fabricacin de vidrios

Arena cuarzosa amarilla

Contenido mximo de Fe2O3 de 0,150 %, con destino a la fabricacin de vidrios semi blancos y mbar, producciones metalrgicas

Como arena de moldeo, hormign celular (siphorex), industria del mrmol para el corte, producciones de silicatos de sodio y cermicas

Arena cuarzosa amarilla secada

Fabricacin de piezas no ferrosas y de hierro fundido, como arena de moldeo

Arena cuarzosa amarilla Contenido de Fe2O3 mximo 0,25 %

Produccin de cemento como corrector de xido de silicio

Arena cuarzosa amarilla Contenido de Fe2O3 mximo 0,85 %

Fundamentalmente como materia prima en mezcla de moldeo en la industria siderrgica y como material de construccin

Arena cuarzosa natural Fundamentalmente como material de construccin

Arena cuarzosa griscea Se obtiene en planta Con destino a la fabricacin de hormign

Tabla N 10 Composicin qumica de arena cuarzosa beneficiada para la industria del vidrio (CSN 722102)

Clases de calidad Elementos TS 40 TS 30 TS 25 TS 21 KS 20 TS 15

SiO2 % mnimo 98,5 99,0 99,0 99,0 99,2 99,3Fe2O3 % mximo 0,040 0,030 0,025 0,021 0,020 0,015TiO2 % mximo 0,15 0,15 0,15 0,10 0,10 0,05Al2O3 % mximo 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2

Tabla N 11 ndice de calidad de la arena segn su composicin qumica

ndice calidad (%) Elemento A B C D E F G

SiO2 mn. 99,30 98,00 98,00 97,50 96,00 95,00 98,00Fe2O3 mx. 0,030 0,15 0,15 0,25 0,85 - -Al2O3 mx. 0,30 0,60 - - - - -TiO2 mx. 0,05 0,10 - - - - -Ca2O3 mx. 0,0006 - - - - - -PPI mx. 0,30 0,40 - - - - -



MgO mx. - - - - 0,10 - -CaO mx. - - - - 0,10 - -Arcilla - - - - 2,00 1,00 1,00Color blanco amarillo amarillo amarillo amarillo amarillo gris

Tabla N 12 Composicin granulomtrica para la industria del vidrio (CSN 722102).

Contenido de la fraccin (%) Fraccin en mm TS 40 TS 30-TS 25 TS 21 KS 20 TS 15

< 0,100 (1) mx. 1,5 mx. l,5 mx. l,5 mx. 1,5 mx. 1,50,100 0,315 mn. 90,0 mn. 93,0 mn. 94,0 mx. 5,0 mn. 84,00,315 0,500 mn. 90,0 mn. 93,0 mn. 94,0 mn. 85,0 mn. 84,00,500 0,630 mn. 90,0 mn. 93,0 mn. 94,0 mn. 85,0 mn. 14,00,630 0,800 mx. 8,0 mx. 5,0 mx. 5,0 mn.85,0 mx. 1,00,800 1,00 mx. 8,0 mx. 5,0 mx. 5,0 mx.10,0 01,00 1,25 mx. 0,2 mx. 0,2 0 mx. 0,2 0> 1,25 (2) 0 0 0 0 0

Elementos perjudiciales: xidos de: Fe2 O3, Ti O2, Al2 O3, granos de los minerales pesados que contienen Cr2O3, CoO, NiO, etc.

Tabla N 13 ndice de calidad segn composicin granulomtrica

ndice de calidad (%) Fracciones y Tamices A B C D E F G

< 5 mm - - - 97 mn. - - ->1 mm 0,9 mx. 0,5 mx. 0,5

mx.- - - -

0,6 mm

2,0 mx. 3,0 mx. 3,0 mx.

- 4,0 mx.

- -

0,1 mm

90 mn. 85 mn. 85 mn. - 85 mn. - -



Pasado Tamiz 0,149

- - - - - 2-20 10-30

Pasado Tamiz 200

- - - - - 20 mx.

5 mx.

Tabla N 14 Norma britnica para la fabricacin de vidrios

Productos % SiO2 Mnimo % Fe2O3 MximoEnvases incoloros 99,80 0,03Envases coloreados 97,00 0,25Vajillas de Mesas 99,60 0,010Borosilicatos 99,60 0,010Cristal de Plomo 99,60 0,010Vidrio Plano Incoloro 99,00 0,010Vidrio ptico y Oftalmolgico 99,70 0,013Fibras aislantes 94,45 0,30

Metodologa de evaluacin

Los mtodos empleados en la prospeccin exploracin de estos yacimientos son los laboreos mineros (trincheras) y la perforacin 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 documentacin y el muestreo deben centrar su atencin en la coloracin de la arena, granulometra, contenido de materia orgnica, hierro, contenido de arcillas, etc.

Ensayos e indicadores cualitativos para la evaluacin de la arena:

Bsicos: Analisis granulomtrico.

Complementarios: Cantidad de materia prima arcillosa y determinacin mineralgica (RTG2 y ATD3), contenido de humus, anlisis qumico para SiO2, Fe2O3, Al2O3, TiO2, lcalis, CaO, MgO, SO3, PPI, partculas planas y alargadas.

Especiales: Humedad natural, peso especfico y volumtrico, resistencia a la compresin, refractariedad, permeabilidad del cuerpo hmedo a los gases, horneado a 1.410 C, calcinacin a 800 C.

La arena de estos yacimientos requieren de beneficio, lo cual se realiza con las operaciones de lavado y clasificacin granulomtrica, 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 construccin. Evaluacin tecnolgica.

NRIB-336. 1981 Yacimientos de minerales no metlicos. Muestras.

NRIB-875. 1986 Yacimientos de arena y grava para la construccin.

2 RTG Rango Termo Gravimtrico. 3 ATD Anlisis Trmico Diferencial.

Rocas y minerales industriales de la Repblica de Cuba.-


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Prospeccin geolgica.

NC 645. 2008.

NC 648. 2009.

Bibliografa

BATISTA GONZLEZ, R., SOSA ZAYAS, D., GONZLEZ RODRGUEZ, E. M., GONZLEZ ACOSTA, V. Y OTROS: Sistema Informativo para los recursos minerales de Cuba. INFOYAC, Instituto de Geologa y Paleontologa, La Habana, 2001.

CASTRO, O. Y SALINAS, A.: Informe T.T.P. Base de Datos Yacimiento de Arena Cuarzosa Santa Teresa, Pinar del Ro, Inv. 5300, ONRM, 2001.

CASTRO, O. Y SALINAS, A.: TTP Base de Datos y Reclculo de los Recursos Arena Cuarzosa en los Yacimientos San Ubaldo, Bailn y Corts; Pinar del Ro, Inv. 5331, ONRM, 2002.

HERRERA, J.: Proyecto de Exploracin 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 NACIONAL DE RECURSOS MINERALES: Balance Nacional de Recursos y Reservas, 2008.

SAINZ SMITH, J.M.: Actualizacin y Clculo de los Recursos del Coto Minero y Extremo Norte del Bloque II, Arena Cuarzosa, Buenavista, Inv. 3913, ONRM, 1990.

SALINAS, A., DAZ CARMONA, A.: Reclculo de los Recursos Arena Cuarzosa, Yacimiento Santa Teresa, Prov. Pinar del Ro, Inv. 5330, ONRM, 2002.

Arena cuarzosaGeneralidadesLocalizacinCaractersticas geolgicasComposicin qumicaComposicin mineralgicaUsos en la industria nacionalNombre comercialRecursosExplotacinAplicaciones reportadas en la literaturaRequerimientos tcnicos segn el usoNorma ATBIAV-Brasil para la fabricacin de vidrios

Metodologa de evaluacinBibliografa

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