APLICACIÓN DE MINERALES EN BASE A SU DUREZA

Ricardo Cabascango, Asistente técnico de Laboratorios IIGE

Los minerales son sustancias naturales de origen inorgánico, por lo general sólidos, que poseen una composición química definida, una estructura cristalina y homogénea, y superficies planas en su mayoría. Los minerales se forman de manera natural y no por efecto de la actividad humana.

Los minerales son parte de los suelos, en los cuales se encuentra el 45 % de su composición, estos componentes minerales constituyen la mayor parte de la estructura de un suelo. En orden de abundancia, los elementos más comunes encontrados son: O oxigeno> Si silicio > Al aluminio > Fe hierro> C carbono > Ca calcio > K potasio> Na sodio > Mg magnesio > Ti titanio.

Los suelos se pueden clasificar en primarios, tales como limos y arenas y secundarios, como arcillas. (Poseen estructuras compuestas por cationes y aniones, unidas mediante enlaces químicos. La unión de varias unidades estructurales da lugar a los minerales tal y como los conocemos, mismos que pudieron haberse formado por solidificación, sublimación o precipitación.

Además, un mineral viene definido por una serie de propiedades físicas, químicas y electromagnéticas mecánicas, como se observa en la Tabla 1.

Tabla 1: Propiedades físicas, químicas y electromagnéticas mecánicas [1].

La dureza, es una de las propiedades físicas que se utiliza para la identificación y reconocimiento de minerales. En sí, la dureza es la característica que mide la resistencia que ofrece una superficie lisa a la abrasión. En el caso de los minerales, la dureza es la resistencia a que su superficie sea rayada o penetrada [1].

En la sociedad en la que vivimos, estamos acostumbrados a utilizar un sin fin de productos, de los cuales generalmente no conocemos su origen minero. Por ejemplo, los ladrillos y el cemento de nuestras casas, los cristales de las ventanas, los azulejos, todos ellos están fabricados íntegramente con productos de origen minerales. Pero también, la pintura contiene aglutinantes minerales como cal apagada, yeso o pigmentos como dolomía y otros aditivos como mica o barita. El papel, aunque el componente principal es de origen vegetal (celulosa), para su fabricación se emplean minerales industriales como talco, caolín, carbonato cálcico y dióxido de titanio, principalmente. Los neumáticos, en pequeñas cantidades pueden contener caolín, talco, carbonato cálcico, azufres vulcanizados, sílice y óxido de titanio. En productos farmacéuticos, se utilizan carbonatos, caolín que intervienen frecuentemente como excipientes inertes de los principios activos; también, se utiliza talco, óxido de titanio. En alimentos, se utiliza sal para conservas, turba para filtrado de licores, cal para obtención de azúcar a partir de remolacha, arcillas especiales para filtrado de bebidas.

Así también, la caliza explotada para fabricación de cal y de cemento los cuales pueden usarse para la fabricación de materiales de construcción, el talco, el yeso, productos refractarios que son resistentes para trabajos de altas temperaturas, conservantes como la sal e incluso el diamante es utilizado en herramientas de corte utilizadas en la industria para Agujerar rocas, hormigón y materiales pétreos.

[3].

Resulta muy llamativo comprobar la variedad de productos de uso cotidiano que están fabricados con minerales industriales. En realidad, todo lo que no es de metal, madera, plástico o roca ornamental o también conocida como piedra natural, las cuales son extraídas y elaboradas por el hombre para ser utilizadas como material de construcción con dos fines: estético y otro de calidad, no es considerado una roca con minerales que pueden ser extraídos como minerales industriales [3].

Veamos algunos ejemplos de minerales utilizados en las industrias y sus durezas en la escala de Mohs:

La escala de dureza de Mohs es una de las formas más antiguas de la medición de la dureza que fue ideada por el mineralogista alemán Friedrich Mohs en 1812. El ensayo de dureza de Mohs implica observar si una superficie de un material puede ser rayada por otra sustancia o material conocido con una dureza definida.

Es una de las pruebas más importantes para la identificación de muestras de minerales.

Esta prueba compara la resistencia de un mineral a ser rayado por diez minerales de referencia conocidos como la escala de dureza de Mohs, por eso se dice que es una prueba relativa.

Cerámica: Los sanitarios de porcelana incluyen principalmente lavabos, inodoros, tanques y platos de ducha e incluso vajillas que utilizamos diariamente en nuestra vida cotidiana. Estos productos están fabricados principalmente de materiales como arcilla con una dureza de 0.5-1, caolín que presenta una dureza 2, cuarzo con una dureza 7 y feldespato que tiene una dureza de 6 a 6.5. Después de la preparación de todos estos minerales, que pasan por una serie de procesos, obtenemos el producto final como la vajilla, sanitarios y más, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Arcilla y productos cerámicos [3].

Oro: El oro históricamente ha tenido un valor significativo en todo el mundo, esto se debe a su escasa cantidad y alta demanda; por ello, es uno de los metales de mayor importancia. Hoy en día, el 78 % de la extracción anual de este metal se usa en la fabricación de joyas.

El oro cuenta con una dureza de 2.5- 3 en la escala de Mohs, por lo que su modo de empleo se asocia en mayor parte a la joyería. Por su diversidad de adaptación y detalle se pueden fundir en forma de anillos, collares y pulseras. Los artesanos han aprendido a realizar aleaciones de oro con otros metales como el cobre con dureza 3, plata con una dureza 2.5-3 y platino con dureza 4.3 en la escala de Mohs, lo que aumenta la durabilidad de los productos y joyas realizadas en oro; así como también, que tomen colores y características únicas, como se observa en la figura 2.

Figura 2: Diferentes colores del oro en joyería [5].

Diamante: En la escala de Mohs, el diamante tiene una calificación de 10, en la cual, 10 es la dureza más alta en la escala de los minerales. Es el mineral más fuerte y duro conocido por el hombre. Por lo cual es considerado como el mineral más valioso y costoso. Debido a su escases y belleza, es usado en la industria de la joyería. Hoy en día el diamante es un excelente abrasivo, por lo que se emplea principalmente para perforar pozos petroleros y todo tipo de piedras; además, para lijado y pulido. Con ellos se fabrican herramientas como brocas, sierras, troqueles, cortadoras de vidrio [6]. Este precioso y costoso mineral también es empleado en la industria de la medicina para la fabricación de pequeñas herramientas para odontología y cirugía sobre todo a partir de la fabricación del diamante sintético con características idénticas al natural [7].

Según el Banco Central del Ecuador (BCE), en el país entre enero y noviembre de 2020, la exportación de productos mineros alcanzó un valor de USD 810 millones, reflejando un crecimiento del 206 % comparado con el mismo periodo del 2019. En este contexto, hasta noviembre de 2020, los minerales representaron el 4,40 % de las exportaciones totales del país como se puede visualizar en la Figura 3 [2].

Figura 3: Minerales de Exportación

En conclusión, en el mundo moderno, ya sea en nuestra casa, en nuestra ciudad, en nuestro colegio, en nuestro trabajo, en la mayoría de las industrias, los minerales son imprescindibles, y sin ellos, la sociedad del bienestar en la que vivimos no sería posible. Es primordial aprender a valorarlos y comprender que es necesario extraerlos para poder utilizarlos. Sin los minerales y las rocas industriales, no es posible el desarrollo y, una sociedad moderna, debe saberlo y asumirlo con responsabilidad.

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Referencias Bibliográficas

[1]

H. Moreno Ramon y S. Ibáñez Asensio, «La Escala de Mohs Dureza de los Minerales,» Universidad Politécnica de Valencia, vol. 1, nº 1, p. 7, 2010.

[2]

M. D. E. Y. R. N. N. RENOVABLES, «MINISTERIO DE ENERGÍA Y RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES,» 15 01 2021. [En línea]. Available: www.recursosyenergia.gob.ec. [Último acceso: 10 01 2022].

[3]

J. d. C. y. Leon, «Los minerales industriales,» Sociedad de Investigación y Explotación Minera de Castilla y León, vol. 1, nº 1, p. 24, 2007.

[4]

C. G. S.A, «GALA,» 24 01 2018. [En línea]. Available: www.gala.es. [Último acceso: 18 01 2022].

[5]

P. Aurora, «Mineria del Oro,» Mineria en linea, vol. 1, nº 1, p. 15, 2015.

[6]

B. C. O. LINE, «BLOG COSMOS ON LINE,» 01 01 2018. [En línea]. Available: cosmos.com.mx/blog/las-aplicaciones-industriales-del-diamante/. [Último acceso: 19 01 2022].

[7]

U. P. D. CATALUÑA, «GEOMUSEU,» 06 08 2018. [En línea]. Available: geomuseu.upc.edu/index.php/es/el-diamante-y-sus-utilidades/. [Último acceso: 19 01 2022].