Avances en la caracterización de arcillas para procesos metalúrgicos mediante DRX: Determinación experimental de nuevos factores de intensidad mineral

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En GRUPO CASTRO MINERALS sabemos que identificar y cuantificar con precisión las arcillas presentes en una muestra es fundamental para anticipar su comportamiento en los procesos metalúrgicos, donde pueden influir en etapas como la molienda, la flotación, el espesamiento y la filtración.

A través de MINERALOGICA, nuestra empresa especializada en geometalurgia y servicios de laboratorio mineralógico, ponemos a disposición de la industria minera tecnología avanzada y experiencia especializada para generar información mineralógica confiable, orientada a una mejor comprensión de los minerales y a una toma de decisiones más eficiente.

En esta 2da edición de nuestro NEWSLETTER técnico, profundizaremos en la caracterización de arcillas mediante difracción de rayos X (DRX), uno de los análisis más complejos de la mineralogía aplicada debido a su estructura laminar y a su tamaño de partícula, que distorsionan la señal y dificultan su semicuantificación.

Asimismo, exploraremos cómo el cálculo experimental del MIF (Mineral Intensity Factor) con radiación de Co, adaptado a las condiciones analíticas de nuestro laboratorio y al contexto geológico chileno, nos permitió ampliar nuestra capacidad de análisis a nueve especies de arcillas y avanzar hacia un estándar técnico más alto.

Nuestro objetivo es ofrecer una mirada técnica y práctica sobre este desarrollo: por qué las arcillas son un desafío analítico, cómo lo abordamos y qué resultados obtuvimos, aportando información de mayor precisión para la geometalurgia y para la comprensión del comportamiento de las muestras en los procesos mineros.

De la teoría a la práctica: Elevando el estándar en la caracterización de arcillas mediante el cálculo experimental del MIF

Las arcillas son aluminosilicatos hidratados de estructura laminar y tamaño inferior a 2 µm. Son uno de los minerales más complejos de analizar mediante difracción de rayos X (DRX). Debido a su pequeño tamaño y su estructura laminar, que favorece la orientación preferencial, su respuesta frente a los rayos X produce señales distorsionadas: peaks más anchos, asimétricos e intensidades alteradas. Esto significa que la intensidad de los peaks no necesariamente representa de manera directa la proporción del mineral en la muestra, por lo que, para una correcta semicuantificación, es necesario aplicar un factor de corrección llamado MIF (Mineral Intensity Factor).

Figura 1. Imágenes SEM de alta resolución mediante haz de electrones secundarios.

Figura 2. Estructura laminar de las arcillas: 1:1 (caolinita) y 2:1 (ilita, montmorillonita). La distancia basal d(001), medida por DRX, permite diferenciarlas.

La importancia de una correcta caracterización mineralógica de arcillas

Las arcillas pueden tener una influencia significativa en el comportamiento de los materiales durante los procesos metalúrgicos, especialmente cuando se encuentran en proporciones relevantes. En operaciones como molienda, flotación, espesamiento y filtración, una presencia elevada de arcillas puede afectar la eficiencia de los procesos y dificultar la separación de los minerales de interés. Por ejemplo, pueden aumentar la viscosidad de las pulpas, generar problemas de sedimentación o recubrimiento de lamas, modificando su comportamiento durante la flotación.

Esto quiere decir que un análisis que subestime o sobreestime la proporción de una determinada arcilla puede llevar a una interpretación incorrecta de las características de la muestra y de su comportamiento. Es aquí donde mejorar la precisión analítica es fundamental para la correcta identificación y semi cuantificación de estos minerales.

Problemática actual y oportunidad de mejora técnica

La principal limitación que enfrentamos es que los valores de MIF estandarizados y publicados en la literatura científica internacional han sido determinados principalmente utilizando difractómetros que operan con radiación de Cu. Sin embargo, en el contexto geológico y minero de Chile, donde es frecuente analizar muestras con contenidos elevados de Fe, la radiación de Cu puede generar una alta fluorescencia de fondo. Por esta razón, la radiación de Co se ha establecido como una alternativa ampliamente utilizada en los laboratorios de mineralogía aplicada en Chile.

Aquí surge una brecha metodológica importante, ya que se vuelve necesario que los laboratorios que trabajan con radiación de Co cuenten con valores de MIF adecuados a sus propias condiciones de análisis. No solo porque estos no están disponibles en la literatura científica, sino porque estos coeficientes son sensibles a múltiples variables como la preparación de la muestra, las condiciones operacionales, el difractómetro y portamuestras utilizados.

El desafío: cómo lo abordamos y qué obtuvimos

Para resolver esta limitación, aplicamos una metodología basada en los trabajos de Moore & Reynolds (1997) y Srodon et al. (2001), preparando mezclas de arcilla pura con corindón como mineral de referencia, a diferentes proporciones. Las muestras de arcilla pura fueron obtenidas desde The Clay Minerals Society (CMS), en Estados Unidos, asegurando el uso de estándares de calidad para el desarrollo experimental.

Cada una de estas mezclas fue analizada mediante DRX bajo los distintos tratamientos físico-térmicos: aire, glicolado y calcinaciones a 400 °C y 550 °C. Esto permitió evaluar el comportamiento de cada especie frente a los diferentes tratamientos y determinar experimentalmente sus MIF bajo nuestro contexto analítico real. Esta metodología fue aplicada para caolinita, ilita, Ca-montmorillonita, Na-montmorillonita, rectorita, pirofilita, clorita, vermiculita e ilita-esmectita (70/30 mixedlayer).

El desarrollo de este desafío nos permitió ampliar nuestra capacidad analítica a un mayor número de arcillas, sin embargo, su verdadero valor radica en el salto técnico y operativo logrado. Este proyecto representa un avance hacia un estándar técnico más alto y una mayor autonomía metodológica para nuestro laboratorio, además de establecer una base para continuar incorporando nuevas especies minerales y desarrollando futuras calibraciones. En conjunto, estos avances permiten entregar resultados mineralógicos más precisos, completos y representativos, generando información de mayor calidad para la interpretación de las muestras y para la comprensión de su comportamiento en los procesos metalúrgicos.

Conozca nuestras capacidades

En MINERALOGICA, ponemos nuestra experiencia, conocimiento y tecnología de vanguardia al servicio de la industria minera, desarrollando soluciones de caracterización mineralógica y geometalurgia que responden a los desafíos de cada proyecto.

Contamos con capacidades analíticas de última generación que integran difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM-EDS) y microscopía óptica automatizada con inteligencia artificial. Esta combinación de tecnologías nos permite abordar la caracterización de minerales desde distintas perspectivas, obteniendo información detallada sobre su composición, estructura, distribución y asociaciones mineralógica

Nuestro compromiso con la excelencia analítica se refleja en el desarrollo experimental de valores de MIF con radiación de Co, ajustados a las condiciones reales de nuestro laboratorio y al contexto geológico chileno. Esto nos permitió ampliar nuestra capacidad de semicuantificación a nueve especies de arcillas, avanzar hacia un estándar técnico más alto y establecer una base para incorporar nuevas especies y futuras calibraciones. De esta manera, buscamos entregar resultados más precisos, completos y representativos, que se traduzcan en información de alto valor para la toma de decisiones geometalúrgicas y metalúrgicas.

Cada proyecto es abordado de manera personalizada, combinando tecnología, experiencia especializada y conocimiento de los procesos mineros para entregar resultados confiables y soluciones alineadas con los requerimientos de nuestros clientes.

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