Introducción
⌅En Peña, Aróstegui y Ortiz (2023)Peña
A. R. E., Aróstegui M.& Ortiz Paradelo M. 2023. “El mineral
laterítico, fuente potencial de materia prima para la industria de
componentes electrónicos”. INFOMIN, Vol. 15 (enero-diciembre) E-ISSN:
1992-4194. Disponible en: <http://www.infomin.co.cu>.
se expone el conjunto de aplicaciones de los óxidos de Fe, Mn, Al y Cr
cuando están acompañados con trazas de los minerales críticos (Hendriwardani & Ramdoo, 2024Hendriwardani
M. & Ramdoo I. (s.f.). Minerales Críticos: Datos básicos
(iisd.org). Intergovernmental Forum on Mining, Mineral, Metals and
Sustainable Development. Disponible en: <https://www.iisd.org/system/files/2023-09/critical-minerals-primer-es>, [Consultado: Julio 28, 2024].
)
del grupo de las tierras raras (ETR) y los platinoides (EGP). Estos
óxidos se encuentran de forma natural en los yacimientos de Ni y Co del
oriente cubano, acompañados de los ETR y EGP (Proenza et al., 1998aProenza
J, Melgarejo J. C, Gervilla F, Lavaut W & Rodríguez G. 1998.
“Cromititas podiformes en la faja ofiolítica Mayarí- Baracoa, Cuba”.
Acta Geológica Hispánica (33):153-177. Disponible en <https://revistes.ub.edu/index.php/ActaGeologica/article/view/4632/5952>, [Consultado: Junio 20, 2024].
; 2007bProenza
J.A., Galí S., Labrador M., Melgarejo J.C., Tauler E., Rojas-Purón A.,
Muñoz G. N., Orozco M. G., Rodríguez V. A., Blanco M. J.A., Pérez M. N.,
Marrero N.& Lavaut W.2007. Nuevos datos sobre los minerales
portadores de Ni y Co en los perfiles lateríticos de Cuba oriental. II
Congreso de Minería (MINERIA´2007). III Simposio Geología, Exploración y
Explotación de las Lateritas Niquelíferas. Segunda Convención Cubana de
Ciencias de la Tierra, GEOCIENCIAS´2007: La Habana, 20-23 de Marzo.
[CD-ROM], MIN2-02. ISBN: 978-959-7117-16-2. Disponible en: <http://www.redciencia.cu/geobiblio/geobiblio.html#L>
; 2010cProenza
J A, Roque R. J, Labrador M., Galí S, Tauler E, Tamara G, Lewis J
F& Longo F. 2010. “Mineralizaciones de Co en los Depósitos
Lateríticos de Ni Tipo Óxido y Silicato Hidratado”. Macla Nº 13.
Septiembre ’10. Revista de la Sociedad Española de Mineralogía:179-180.
Disponible en: <https://www.semineral.es/websem/PdfServlet?mod=archivos&subMod=publicaciones&archivo=Macla13_179.pdf> [Consultado: Julio 26,2024].
; 2011dProenza
J, Roque R. J, Labrador M, Galí S & Tauler E. 2011. Caracterización
Composicional y Estructural de los Minerales de Mn-Ni-Co en los
Perfiles Lateríticos de Níquel Tipo Óxido. IX Congreso Cubano de
Geología, GEOLOGIA´2011. Depósitos Metálicos Mineralogía y Petrología.
GEO4-O8. IV Convención Cubana de Ciencias de la Tierra, CD-ROM: La
Habana, 4 al 8 de abril, ISBN: 978-959-7117-30-8. Disponible en: http://www.redciencia.cu/geobiblio/geobiblio.html#L
; Aiglsperger, 2015Aiglsperger
T. H. 2015. Mineralogy and Geochemistry of the platinum Group elements
(PGE), rare earth elements (REE) and scandium in Nickel laterites. Tesis
doctoral. Octubre, Barcelona: Universidad de Barcelona, Depártamento de
Cristalografia, Mineralogía y Depósitos Minerales. Facultad de
Geología.
), pero no se conoce con precisión como estos elementos acompañan a los óxidos y las fracciones de tamaño donde se encuentran.
Los
yacimientos lateríticos tienen su génesis en un complejo proceso de
meteorización de las rocas ultrabásicas. Se genera un producto residual
(PRM) tan complejo como el propio proceso. En el perfil se diferencian
varios horizontes por propiedades, no todos los autores interpretan de
igual forma estas diferencias (Lavaut, 2007aLavaut
C. W. 2007. Situación Actual del Sistema de Prospección Geológica de
Lateritas en Cuba. CD, Memorias de la II Convención Cubana de Ciencias
de la Tierra. MIN2-027: ISBN: 978-959-7117-16-2. La Habana. Disponible
en: <http://www.redciencia.cu/geobiblio/geobiblio.html#L>,
, 2018bLavaut
C. W. A. 2018. “Geological Classification for the Rocks of Weathering”.
Petroleum Science and Engineering, Vol. 2 (No. 1): 1-6, DOI: 10.11648/j.pse.20180201.11. Disponible en: <http://www.sciencepublishinggroup.com/j/pse>, [Febrero 20,2024]
; Elias, 2001Elias
M. (2001). Nickel laterite deposits - geological overview, resources
and exploitation. In: Giant ore deposits: Characteristic, genesis an
exploration. CDES Special Publication 4, Center for ore deposits
research. University of Tasmania. pp 205220. Disponible en: https://www.researchgate.net/profile/Mick-Elias/publication/281422746_Nickel_laterite_deposits_-_geological_overview_resources_and_exploitation/links/56ef5c0d08ae4b8b5e756d6d/Nickel-laterite-deposits-geological-overview-resources-and-exploitation.pdf.>, [Consultado: Marzo 3, 2024].
),
su orden es sólo un modelo que se cumple con la misma aleatoriedad del
proceso de formación, lo más frecuente es que estos horizontes, se
entremezclen y combinen de diferentes formas (Muñoz et al., 2015Muñoz
Gómez, J. N., Rodríguez Infante, A., & Barea Pérez, I. 2015.
“Variabilidad de los perfiles lateríticos en los yacimientos
ferroniquelíferos de Moa”. Minería y Geología, Vol. 31(2): 21-33.
Disponible en: <https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=223539558002>
).
La investigación se desarrolló con el objetivo de precisar, la presencia de ETR y EGP en los óxidos de los yacimientos lateríticos del oriente cubano y las fracciones de tamaño en las cuales aparecen.
Se parte de la hipótesis de que los minerales críticos están presentes en estos yacimientos y que el análisis en muestras de diferentes materiales definirá las fracciones y los tipos que contienen óxidos acompañados de ETR y EGP.
Fueron elegidos testigos de muestras tecnológicas por
la amplia variedad de comportamientos sustanciales y mineralógicos que
ellas aportan. La cual es producto de su génesis, descrita en informes
geológicos y en otras investigaciones (Agurenko et al.,1973Agurenko
N., Kereselidre V., Kaslikov G., Gerasimov E. & Schulzenko V. 1973.
Informe sobre la exploración geológica del yacimiento punta gorda.
Archivo Técnico de la Empresa del Níquel Comandante Ernesto Che Guevara.
Moa. 391 pp.
; Aleojin et al., 1977Aleojin V. et al.
1977. Sobre los resultados de los trabajos de exploración geológica
detallada y orientativa realizada en el yacimiento “Punta Gorda” en los
años 1973 -1976, La Habana, Cuba. Inventario 2874. Oficina Nacional de
Recursos Minerales.
; Garí, 2002Garí
P. A. 2002. Informe Geológico de la exploración detallada del
yacimiento Yagrumaje Norte, Archivo técnico: UEB Mina de la ECG, 100 p.
; Garí et al., 2003Garí
P. A. et al. 2003. Informe Geológico Final Exploración Detallada del
Yacimiento Yagrumaje Norte por la Red 23.57 m x 23.57 m en los bloques
0858, 0859, 0958, 0959, 0759, 0860, 0857 y 0957, Archivo técnico : UEB
Mina de la ECG. 41p.
; Lavaut et al., 2007Lavaut
C. W. 2007. Situación Actual del Sistema de Prospección Geológica de
Lateritas en Cuba. CD, Memorias de la II Convención Cubana de Ciencias
de la Tierra. MIN2-027: ISBN: 978-959-7117-16-2. La Habana. Disponible
en: <http://www.redciencia.cu/geobiblio/geobiblio.html#L>,
),
es el residual de la meteorización de rocas ultrabásicas, una argamasa
heterogénea de minerales. Esta composición ha justificado el empleo de
herramientas avanzadas de la matemática para el diseño de las muestras
tecnológicas (Peña y Palanco, 2013) y para elegir entre los testigos
proporcionados, las muestras de la investigación (Legrá & Cala, 2019Legrá García I. & Cala Cardero Y. 2019. Evaluación mineralógica de las colas negras de Nicaro. Trabajo Temático Productivo 1711 (IGP). Proyecto 600202, Moa, Cuba: Biblioteca CEDINIQ e IGP.
).
Materiales y métodos
⌅Selección de muestras representativas
⌅Las
muestras se recolectaron de los testigos obtenidos en muestras
tecnológicas (MT) de los últimos 10 años, de yacimientos lateríticos del
oriente cubano. Las MT fueron diseñadas con métodos que aseguran la
representatividad en proporciones de sus minerales (Peña & Sam, 2013Peña
A. R. E. & Sam P. C. 2013. “Optimización del Muestreo Tecnológico
en Yacimientos Lateríticos Cubanos”. Ciencias de la Tierra y Espacio.
Vol. 14(No.1). Disponible en: <http://www.iga.cu/Publicaciones/revista/index.htm >
; Legrá & Cala, 2019Legrá García I. & Cala Cardero Y. 2019. Evaluación mineralógica de las colas negras de Nicaro. Trabajo Temático Productivo 1711 (IGP). Proyecto 600202, Moa, Cuba: Biblioteca CEDINIQ e IGP.
).
Se
eligió un conjunto de 181 muestras, con una buena conservación, entre
más de 400 testigos, pertenecientes a los tipos de la clasificación
propuesta en Peña y Vera (2013)Peña
A. R. E. & Vera S. L. O. 2013. “Identificación de clases patrones
para la modelación matemática en yacimientos de cubanos níquel”.
Ciencias de la Tierra y Espacio. Vol. 14 (No. 2), ISSN: 1729-3790.
Disponible en: <http://www.iga.cu/Publicaciones/revista/index.htm>
.
Esta se compone de once clases, y dos subclases por cada cada una, se
subdividen según sea la ley de corte establecida, a las 22 subclases se
le denominó tipos del comportamiento geoquímico (TCG) (Fernández, 2021).
Tienen correspondencia con la clasificación tecnológica de las menas (Agurenko et al., 1973Agurenko
N., Kereselidre V., Kaslikov G., Gerasimov E. & Schulzenko V. 1973.
Informe sobre la exploración geológica del yacimiento punta gorda.
Archivo Técnico de la Empresa del Níquel Comandante Ernesto Che Guevara.
Moa. 391 pp.
) y la establecida en la terminología cubana para el perfil de meteorización (Lavaut, 2003; 2018Lavaut
C. W. A. 2018. “Geological Classification for the Rocks of Weathering”.
Petroleum Science and Engineering, Vol. 2 (No. 1): 1-6, DOI: 10.11648/j.pse.20180201.11. Disponible en: <http://www.sciencepublishinggroup.com/j/pse>, [Febrero 20,2024]
). Se conocen las propiedades químicas, físicas y mineralógicas (Peña et al.,
2017). Para optimizar el número de muestras por TCG se reclasificaron
los 181 testigos, se asumió el criterio de máxima inercia y máxima
entropía (Crivisqui & Droesbeke, 1993Crivisqui,
E. & J.J. Droesbeke.1993. Le concept mathématique de distance et la
comparaison des éléments d'un tableau de données. Cultures et Sociétés.
pp. 17-32. Disponible en: http://www.ulb.ac.be/assoc/presta/Cursos/cursos.html>, [Consultado: Febrero16, 2006].
; Crivisqui, 2006 a, b y c) lo que garantiza el mayor aporte de información con las muestras elegidas (Peña, 2015).
Preparación de las muestras
⌅Los análisis químicos y físicos requieren una preparación específica de las muestras, ya que los ETR y EGP se supone que se encuentran en las fracciones más densas y finas. Se emplearon dos tipos de separación, la primera por elutriación hídrica, esta separa el material en partículas con diferentes densidades y tamaños mediante un fluido en movimiento y la segunda por centrifugación con el empleo de un equipo Knelson, ambos realizan una separación densogranulométrica.
La muestra se homogeneiza por el método de cono y anillo, se divide con el cuarteador de Young para reducirla hasta obtener cuatro muestras de un kg (ver fig. 1), se codifican de forma conveniente, una parte se envía al laboratorio para realizarle análisis químicos. Otras se emplean en la separación densogranulométrica. A estas últimas se le realiza el proceso de separación y se utiliza la fase más densa en cada caso para la búsqueda de tierras raras y platinoides.
Separación densogranulométrica
⌅Separación con el elutriador
⌅Consiste
en una cámara vertical de sedimentación, formada por uno o más tubos
verticales o torres en serie, dentro de los cuales pasa un fluido
ascendente, en este caso de agua, una masa de sólidos que desciende a
contracorriente con una velocidad definida por la rapidez del flujo y el
área de la sección transversal del tubo. Las partículas grandes, con
velocidad terminal o de Stoke, superior a la velocidad del flujo
ascendente, descienden y son recolectadas en el fondo de la cámara (Sam, Gresesqui y Miranda, 2010Sam
P. C. M, Gresesqui M. W & Miranda L. J. 2010. Tecnología para
Minerales Lateríticos. Etapa 02. Estudio de la clasificación,
sedimentación y reología a escala de laboratorio. Proyecto 600134:
Biblioteca CEDINIQ, FA1/00573, FA1/00633, 41 p.
). Las
partículas pequeñas con menor velocidad terminal, son arrastradas por el
flujo hacia la parte superior. El tamaño de las partículas separadas
varía con la velocidad del flujo. Se separaron dos fracciones, la fina
se extrae por la parte superior y la arena por el fondo.
El concentrador Knelson
⌅Es
un separador centrífugo de trampilla, compacto, con un lecho fluidizado
activo para capturar minerales pesados. Actúa sobre las partículas con
una fuerza centrífuga que alcanza hasta 60 veces la gravedad, atrapa las
partículas más densas en una serie de anillos, las partículas de baja
densidad son expulsadas. La suspensión de alimentación se introduce a
través de un tubo de alimentación estacionario en el cono de
concentrado. Cuando llega al fondo del cono, la fuerza centrífuga la
empuja hacia afuera y hacia arriba por la pared. El agua de fluidización
se introduce a través de una serie de orificios de fluidización. La
suspensión llena cada anillo hasta su capacidad para crear un lecho de
concentración, el agua de fluidización inyectada en los anillos se
controla para lograr una fluidización óptima, e impedir la compactación
del lecho. Las partículas de alta gravedad específica son capturadas y
retenidas en el cono concentrador. Cuando se completa el ciclo, los
concentrados se empujan desde el cono hacia la colada. Este
procedimiento automatizado se logra en menos de 2 min (911METALLURGY CORP 911metallurgy corp. Disponible en: https://www.911metallurgist.com/knelson-concentrator>, [Consultado: Mayo 25,2022].
,).
Métodos de análisis químicos, físicos y mineralógicos
⌅Se analizaron características mineralógicas, químicas y físicas del PRM que conforma los yacimientos lateríticos. El estudio mineralógico se realizó mediante técnicas de microscopía óptica integral, DRX y MR. Se tuvieron en cuenta los resultados de trabajos previos desarrollados (Peña et al., 2017; Peña et al., 2018).
La DRX mide la difracción de los Rayos X al proyectarse sobre la cara de los cristales de las fases mineralógicas (Kittel, 1996Kittel, C.1996. Introducción al estado sólido, 7th ed. New York: Wiley, 27-50p.
). El análisis mineralógico se realizó en un difractómetro X'PERT3 de PANalytical, instalado en el Centro de Investigaciones del Níquel
(CEDINIQ), mediante el método de polvo, los difractogramas se obtuvieron
con medición en modo continuo y registro angular desde 4,0042 º hasta
79,9962 º; barrido tipo Gonio en [°2θ]; distancia de paso en °2θ de
0,0080; tiempo de medición en cada posición angular de 26.4 segundos;
radiación de Cu y filtro de níquel; la diferencia de potencial es de 40
kV; corriente de 30 mA; la longitud del espécimen fue de 10 mm; la
temperatura ambiente (25ºC); se empleó el software Origin (v. 8, W.)
para la conversión intensidades relativas vs. dispersión angular (2θ) en
difractogramas. La calibración del equipo se chequea con patrón externo
de silicio. El análisis cualitativo de fases se realiza el programa
XPert-HighScore de Panalytical.
El análisis de la composición química se realizó con espectroscopia de plasma inductivamente acoplado (ICP), en el Laboratorio Central de Minerales “Isaac del Corral (LACEMI)
La definición del tamaño de partículas se realizó en el Centro
de Investigaciones para la Industria Minero Metalúrgica (CIPIMM)
mediante la técnica de difracción láser, la cual mide las distribuciones
de tamaño de partícula a partir de la variación angular de la
intensidad de la luz dispersada, cuando un rayo láser pasa a través de
una muestra de partículas dispersas. Las partículas grandes dispersan la
luz en ángulos pequeños en relación con el rayo láser y las partículas
pequeñas dispersan la luz en ángulos grandes. Luego se analizan los
datos de la intensidad de dispersión angular para calcular el tamaño de
las partículas responsables de crear el patrón de dispersión, se utiliza
la teoría Mie de la dispersión de luz (Mishchenko et al., 2002Mishchenko
M, Travis L. & Lacis A. 2002. Scattering, Absorption, and Emission
of Light by Small Particles. Cambridge University Press.
). El tamaño de la partícula se registra como un diámetro de esfera equivalente al volumen (Martínez, 2006Martínez
P. J. A. 2000. Determinación de tamaños de partícula mediante la
dispersión angular de la luz. Tesis de Maestría, La Habana, Cuba:
Universidad de La Habana.
). Se usó el analizador Horiba LA-950V2, que permite medir el tamaño de las partículas en el rango de los
a
.
Los resultados del análisis se exponen en dos gráficos y una tabla que
devuelve el software del equipo, uno de los gráficos es la densidad
distribución por tamaños de las partículas y el otro es la distribución
acumulativa.
Métodos de interpretación de los resultados
⌅Se explicó que las muestras para los análisis mineralógicos se prepararon por dos vías, el análisis se le realiza a ambos tipos de muestras contrastando los análisis químicos con los resultados de las técnicas mineralógicas empleadas. El análisis cruzado de métodos permitió identificar las fases mineralógicas correspondientes a los TCG de cada muestra (fig. 2).
Los contrastes cruzados de las 22 muestras en los tres métodos empleados pueden ser engorrosos sin herramientas automáticas, por ello se crearon macros que contabilizan la correspondencia. Los análisis químicos se comparan con la composición de las fases mineralógicas por muestras. La aparición de las fases en los métodos cualitativos se compara con patrones obtenidos del Webmineral (2022). y se crea una tabla con la composición mineralógica mayoritaria, la cual se resume por TCG en una tabla dinámica. Este procesamiento se realizó en Excel incluyendo la programación de las subrutinas en el sistema de Macros de M. S. Office.
Se realizaron 22 muestras de análisis mineralógico clásico y con microscopía Ramans; 44 muestras por DRX y una muestra en Microscopía Electrónica. Se analizó el tamaño de partículas a 22 muestras.
Preparación y procesamiento de los datos
⌅La
base de datos se formó a partir de los análisis químicos y
mineralógicos, compuesta de varias tablas normalizadas por el código de
las muestras que permiten generar una tabla única para el análisis
estadístico. Se empleó el análisis de componentes principales (ACP) (Crivisqui & Droesbeke, 1993Crivisqui,
E. & J.J. Droesbeke.1993. Le concept mathématique de distance et la
comparaison des éléments d'un tableau de données. Cultures et Sociétés.
pp. 17-32. Disponible en: http://www.ulb.ac.be/assoc/presta/Cursos/cursos.html>, [Consultado: Febrero16, 2006].
;
Crivisqui, 2006a; García-Álvarez & Fuente, 2011; Chávez et al.,
2015) y el de correspondencia múltiple (ACM) (Crivisqui, 2006b), ya que
se cuenta con tablas de variables cualitativas.
Se emplea el software Spad (V. 5.6), este devuelve un gráfico de correlaciones que toma la forma de un círculo de radio unitario, en el cual cada variable está representada por un vector. Se grafica el plano factorial que acumula el mayor porcentaje de información. Las mejores representadas se muestran en el gráfico con una longitud cercana o igual al extremo del círculo y recíprocamente, las de menor longitud están mal representadas en ese plano factorial. La correlación se lee en el ángulo formado entre los vectores, los ángulos más agudos muestran correlaciones positivas; los llanos o cercanos a este, negativas y los rectos o cercanos a él, muestran independencia. Esto permite mostrar de una forma rápida el estado de las correlaciones entre las variables y su aporte de información al fenómeno o proceso estudiado. Para obtener el valor numérico de las correlaciones se necesita leer la matriz de correlación.
El análisis de correspondencias múltiples (ACM) es una técnica multivariante que permite resumir y profundizar en la información que aportan una serie de variables cualitativas acerca de un conjunto de individuos. En relación a los individuos, y a través de su adscripción o no a las categorías de las diferentes variables, detecta las similitudes que existen entre ellos. En cuanto a las variables, indaga en las relaciones existentes entre sus categorías, relaciones derivadas de la manera en la que los individuos se adscriben a unas u otras.
Uno de los principales aportes del ACM es proyectar nubes de puntos con toda la información disponible, pero de imposible visualización por pertenecer a espacios de dimensión mayor que tres, en espacios de dimensión menor que sí sean visualizables, con la menor pérdida de información posible. Una proyección, para que sea visualizable, deberá estar hecha sobre un espacio plano o una representación 3D. Por simplicidad, las que se utilizan habitualmente son las bidimensionales y su análisis se realiza a través de representaciones gráficas. Esto se hace tanto por individuos, como por categorías en la nube que aglutina la información. Se trata de una técnica de reducción de la dimensión al igual que el ACP, que permite la visualización de la información disponible en los datos analizados, mediante proyecciones sobre planos determinados por los ejes o dimensiones que recogen la mayor cantidad de información.
El tratamiento de datos de diferentes tipos (cualitativos y cuantitativos) implica una complejidad adicional en el procesamiento e interpretación de los datos. Para lograr mitigar lo complejo del análisis, se procesarán los datos en diferentes escenarios para valorar las relaciones conjuntas y las particulares de los análisis. Esto permitirá asociar la presencia de los ETR y EGP en las fases mineralógicas reportadas en el análisis óptico tradicional (dadas en %) y con técnicas de avanzada (DRX, Ramans y MEB) que solo expresan la presencia de una u otra fase, generan de esta forma variables cualitativas. Las asociaciones que se establecen repetitivas confirman la presencia de las fases en la muestra y las asociaciones de los diferentes elementos químicos a las fases hablan de su composición, de esta forma se pueden aplicar las técnicas de análisis cruzado (fig. 2).
Resultados y discusión
⌅Resultados analíticos
⌅La composición de las primeras muestras seleccionadas que se expone en las figs. 3 - 5 y la tabla 1. El resultado correspondiente del análisis mineralógico óptico integral clásico, se expone en la fig. 7. Este análisis se completó con técnicas de difracción de rayos X (DRX) y microscopía Ramans, se exponen en las tablas 2 y 3. Las muestras concentradas con el Knelson presentaron la composición elemental que se exponen en las figs. 5 - 7.
| Muestras | Ce | Dy | Nd | Sc | Sm | Y | Yb | Pt | Pd |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 37 | 47,44 | 1,27 | 7,08 | 54,2 | 2,7 | 5,35 | 1,94 | 0 | 0 |
| 103 | 11,96 | 0 | 6,18 | 54,6 | 3,28 | 6,59 | 1,57 | 0 | 13,5 |
| 176 | 7,76 | 0 | 4,94 | 45,8 | 2,37 | 5,45 | 1,06 | 0 | 0 |
| 223 | 25,87 | 0 | 5,41 | 57,7 | 3,63 | 6,85 | 1,86 | 0 | 10,6 |
| 21 | 6,64 | 1,13 | 7,33 | 36,9 | 3,67 | 9,71 | 1,13 | 0 | 11 |
| 84 | 24,11 | 1,12 | 8,52 | 71 | 3,99 | 8,96 | 2,46 | 0 | 16 |
| 21 | 20,71 | 0 | 5,84 | 71,7 | 4,17 | 5,5 | 2,24 | 0 | 0 |
| 221 | 7,32 | 0 | 5,34 | 37,5 | 2,52 | 6,34 | 0,97 | 0 | 0 |
| 18 | 4,68 | 0 | 2,29 | 33 | 1,88 | 4,38 | 0,51 | 0 | 8,28 |
| 71 | 42,26 | 3,95 | 17,5 | 80,8 | 5,91 | 16,27 | 3,97 | 0 | 4,43 |
| 193 | 28,02 | 1,06 | 8,69 | 63,2 | 3,17 | 8,13 | 2,13 | 0 | 15,5 |
| 11 | 23,69 | 2,37 | 13,8 | 74,1 | 5,16 | 18,87 | 3,19 | 6,48 | 11,6 |
| 160 | 15,79 | 1,25 | 9,3 | 63,1 | 3,8 | 11,15 | 2,3 | 0 | 0,73 |
| 199 | 10,74 | 1,62 | 8,44 | 60,7 | 3 | 16,66 | 2,14 | 0 | 0 |
| 208 | 31,82 | 1,63 | 7,23 | 81 | 3,2 | 8,07 | 2,51 | 0 | 0 |
| 30 | 22,87 | 0 | 6,11 | 69,8 | 2,22 | 6,3 | 2,07 | 0 | 12 |
| 156 | 8,72 | 0 | 5,29 | 47,4 | 2,51 | 6,84 | 1,43 | 4,19 | 4,1 |
| 4 | 30,11 | 0 | 5,84 | 78,5 | 3,76 | 5,23 | 2,49 | 0 | 4,43 |
| 6 | 8,43 | 0 | 4,39 | 48,4 | 3,3 | 4,46 | 1,17 | 0 | 0 |
| 73 | 44,64 | 1,95 | 10,2 | 79,8 | 4,52 | 10,98 | 3,35 | 0 | 0 |
| 138 | 17,52 | 1,44 | 6,2 | 81 | 3,04 | 8,27 | 3,3 | 1,36 | 10,9 |
| 37 | 35,49 | 0 | 1,82 | 70,2 | 2,23 | 1,68 | 2,05 | 0 | 0 |
| Clarke | 66,5 | 5,2 | 41,5 | 22 | 7,05 | 33 | 3,2 | ||
| Mínimo | 4,68 | 0 | 1,82 | 33 | 1,88 | 1,68 | 0,51 | 0 | 0 |
| Máximo | 47,44 | 3,95 | 17,5 | 81 | 5,91 | 18,87 | 3,97 | 6,48 | 16 |
| Promedio | 21,66 | 0,85 | 7,17 | 61,8 | 3,365 | 8,275 | 2,084 | 0,547 | 5,59 |
| Mediana | 21,79 | 0,53 | 6,19 | 63,1 | 3,24 | 6,84 | 2,1 | 0 | 4,27 |
| Óxidos e Hidróxidos de Fe en % | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TCG | Goethita | Hematita | Magnetita | Cromatita | Cochromite | Nichromite | Trevorite | Espinela | Maghemita | Magnesioferrita | Chromita | Magnesiocromita | Titanomagnetita | Magnetita | Ferroan | |
| Saprolitas | 1_0 | 2,3 | 2,6 | 3,2 | 4,3 | 4,2 | 4,2 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,0 | 3,4 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 |
| 1_1 | 20,9 | 23,1 | 19,4 | 21,7 | 25,0 | 20,8 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | 20,0 | 17,2 | 21,7 | 26,1 | 26,1 | 21,7 | |
| 2_2 | 2,3 | 2,6 | 3,2 | 4,3 | 4,2 | 4,2 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,0 | 3,4 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | |
| 3_0 | 2,3 | 2,6 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 4,2 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 4,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | |
| 3_3 | 2,3 | 2,6 | 3,2 | 4,3 | 4,2 | 4,2 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,0 | 3,4 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | |
| 4_4 | 2,3 | 2,6 | 3,2 | 4,3 | 4,2 | 4,2 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,0 | 3,4 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | |
| Limonitas | 5_5 | 9,3 | 10,3 | 12,9 | 4,3 | 4,2 | 4,2 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 8,0 | 13,8 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 |
| 6_0 | 9,3 | 7,7 | 9,7 | 4,3 | 4,2 | 4,2 | 8,7 | 8,7 | 4,3 | 8,0 | 6,9 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | 4,3 | |
| 6_6 | 11,6 | 12,8 | 16,1 | 21,7 | 20,8 | 20,8 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | 20,0 | 17,2 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | 21,7 | |
| 7_0 | 4,7 | 2,6 | 0,0 | 0,0 | 4,2 | 4,2 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | |
| 7_7 | 9,3 | 10,3 | 12,9 | 17,4 | 16,7 | 16,7 | 17,4 | 17,4 | 17,4 | 16,0 | 13,8 | 17,4 | 17,4 | 17,4 | 17,4 | |
| 8_0 | 18,6 | 15,4 | 9,7 | 13,0 | 8,3 | 8,3 | 8,7 | 8,7 | 13,0 | 8,0 | 13,8 | 13,0 | 8,7 | 8,7 | 13,0 | |
| 11_0 | 4,7 | 5,1 | 6,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 3,4 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | |
| Total | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | |
| Óxido e Hidróxidos de Al | Óxidos, hidróxidos y silicatos de Mn | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TCG | % Aluminocromita | % Clinocrysotilo | % Bayerita | % Aluminio cromita | % Gibbsite | % Bementita | % Birnessita | |
| Saprolitas | 1_0 | 4,35 | 4,55 | 4,17 | 4,17 | 3,03 | 4,35 | 4,17 |
| 1_1 | 21,74 | 22,73 | 20,83 | 29,17 | 15,15 | 21,74 | 20,83 | |
| 2_2 | 4,35 | 4,55 | 4,17 | 4,17 | 3,03 | 4,35 | 4,17 | |
| 3_0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 4,35 | 0,00 | |
| 3_3 | 4,35 | 4,55 | 4,17 | 4,17 | 3,03 | 4,35 | 4,17 | |
| 4_4 | 4,35 | 4,55 | 4,17 | 4,17 | 3,03 | 4,35 | 4,17 | |
| Limonitas | 5_5 | 4,35 | 4,55 | 4,17 | 4,17 | 12,12 | 4,35 | 4,17 |
| 6_0 | 4,35 | 4,55 | 4,17 | 4,17 | 6,06 | 4,35 | 4,17 | |
| 6_6 | 21,74 | 22,73 | 20,83 | 20,83 | 15,15 | 21,74 | 20,83 | |
| 7_0 | 4,35 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |
| 7_7 | 17,39 | 18,18 | 16,67 | 16,67 | 12,12 | 17,39 | 16,67 | |
| 8_0 | 8,70 | 9,09 | 12,50 | 8,33 | 21,21 | 8,70 | 8,33 | |
| 11_0 | 0,00 | 0,00 | 4,17 | 0,00 | 6,06 | 0,00 | 8,33 | |
| Total | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
Resultados granulométricos
⌅El análisis granulométrico se expone en la fig. 8.
Resultados del análisis de tamaño de partículas
⌅El análisis de la distribución de tamaño de partículas (DTP) permitió conocer la distribución en los intervalos del material concentrado en el Knelson. La DTP se expone en la tabla 4, los colores en las celdas simulan un gráfico de barras y en la última columna se expone una minigráfica de línea. Dos muestras no se pudieron medir. La fracción predominante es la más fina, las cuatro muestras excepcionales se analizaron por separado, se ajustan a otros intervalos de tamaño y se exponen en la fig. 10. Son saprolitas, dos del TCG 1_1 y dos de 2_2 y 3_3 todas constituyen menas serpentiníticas de balance (SB) para los procesos extractivos de Ni, este comportamiento es típico en estos TCG pero no en toda la SB.
| Intervalo de tamaño | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | ||
| TCG* | [0; 60] µm | (60; 120] µm | (120; 180] µm | (180; 240] µm | (240; 2050]µm | |
| Saprolitas | 1_0 | 71,75 | 19,84 | 5,70 | 2,18 | 0,53 |
| 1_1 | 72,64 | 9,20 | 6,00 | 4,06 | 8,10 | |
| 2_2 | 45,88 | 14,17 | 5,98 | 4,51 | 29,46 | |
| 3_0 | 43,00 | 11,01 | 1,71 | 0,40 | 43,89 | |
| 3_3 | 5,27 | 3,29 | 2,33 | 2,44 | 86,68 | |
| Lateritas | 5_5 | 45,53 | 24,79 | 9,35 | 3,47 | 16,87 |
| 6_0 | 87,29 | 12,00 | 0,71 | 0,00 | 0,00 | |
| 6_6 | 68,07 | 18,13 | 5,97 | 2,60 | 5,24 | |
| 7_7 | 67,09 | 14,99 | 5,37 | 3,14 | 9,41 | |
| 8_0 | 77,98 | 15,07 | 4,57 | 1,73 | 0,66 | |
| Total | 64,10 | 14,02 | 5,17 | 2,79 | 13,92 | |
TCG. Tipos del comportamiento geoquímico
Análisis de resultados
⌅En Peña et al., (2023)Peña
A. R. E., Aróstegui M.& Ortiz Paradelo M. 2023. “El mineral
laterítico, fuente potencial de materia prima para la industria de
componentes electrónicos”. INFOMIN, Vol. 15 (enero-diciembre) E-ISSN:
1992-4194. Disponible en: <http://www.infomin.co.cu>.
se concluye que los compuestos más empleados en la fabricación de
electrodos para supercondensadores y baterías de altas tecnologías
tienen las siguientes formas:
- FexOy ( );
- γ-Fe2O3;
- Fe(OH)x, ( );
- FeO(OH)·nH2O;
- γ-Fe3+O(OH)
- NdMe0,5Mn0,5O3 donde Me = Co, Ni, Cu;
- α-(Co+Ni)(OH)2 NH2O (óxidos binarios)
- RuO2;
- IrO2;
En los últimos tres óxidos del listado se consideran ideales para la fabricación de los componentes mencionados, por ser caros y difíciles de obtener se busca la sustitución del Ru, el Ir y el V por otros metales de transición como Co y Ni, o se emplean los primeros seis dopados con ETR, EGP o ambos.
La búsqueda se centró en los elementos y compuestos similares a los seis primeros óxidos relacionados, a partir de los análisis químicos y mineralógicos realizados a las muestras del PRM.
El análisis de componentes principales (ACP) de las variables cuantitativas expuestas en el punto anterior, se muestra en la fig.11. Se distinguen tres grupos fundamentales de variables directamente correlacionadas y un cuarto grupo poco significativo, estos se asocian al primer y segundo eje factorial. Los resultados se interpretan por escenarios de interés. El primero comprende los óxidos de Fe que se asocian a los primeros relacionados en el primer párrafo de este acápite y el segundo los óxidos de Mn que es el sexto en la lista. Los otros no se tendrán en cuenta porque no se obtienen de forma natural en los YLOC.
Aquí indica correlación directa, indica correlación inversa y indica que hay una tendencia a correlacionarse de forma directa, esta flecha en sentido contrario indica tendencia inversa de correlacionarse. La “k” en los elementos del gráfico indica que es la fracción concentrada por Knelson.
Análisis de las variables asociadas a los óxidos de Fe
⌅El centro del primer grupo de correlación es el hierro y es inverso al segundo grupo. Las correlaciones del Fe: ; b) ; c) ; otras correlaciones dentro del grupo d) . Correlaciones colaterales con variables externas al grupo e) . Las tendencias son f) ; g) . Con variables externas al grupo h)
Las correlaciones de mayor interés en este grupo se observan entre el Fe, el escandio y el iterbio de las muestras separadas por Knelson. El Fe en estas muestras se encuentra en formas de óxidos según se observa en el análisis mineralógico que se expone en la fig. 7 y la tabla 2
El escandio y el iterbio se suponen unidos a estos óxidos,
también a la cromita. El primero supera su Clark más de tres veces, no
sucede lo mismo con el iterbio, sólo 1,2 veces (ver tabla 2). Estas correlaciones confirman las fases y grupos mineralógicos que se han reportado en la literatura especializada (Rojas et al., 2005; Agyei et al., 2009 a y b; Ageyi & Beyris, 2011Ageyi
G. P. & Beyris M. E. 2011. Modelación de la distribución fraccional
magnética de la mena oxidada niquelífera de Cuba. Minería y Geología.
Vol. 27(No. 4): 40-63, ISSN: 1993 8012. Disponible en: <https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/download/271/pdf/781 >, [Consultado: Mayo 5, 2014].
; Aiglsperger et al., 2016Aiglsperger
T., Proenza J. A., Lewis J. F., Labrador M., Svojtka M., Rojas P. A.,
Longo F. & Ďurišová J. 2016. Critical metals (REE, Sc, PGE) in Ni
laterites from Cuba and the Dominican Republic. Ore Geology Reviews.
73:127-147. Disponible en: <www.elsevier.com/locate/oregeorev>, [Consultado: Julio7, 2023].
; Peña et al., 2017Peña
A. R. E; Cala C. Y; Capote F. N; Casanova G. A; Toledo S. C. A; Milia
G. I. & Lisabet S. E. 2017. “Caracterización mineralógica de
tipologías del comportamiento geoquímico de las lateritas del oriente
cubano”. Revista Ciencias de la Tierra y el Espacio. La Habana,
Vol.18(Nº.1, enero-junio):12-23, ISSN: 1729-3790. Disponible en: <http://www.iga.cu/Publicaciones/revista/index.htm>
; Peña et al., 2018; Peña et al., 2020).
Los óxidos de cromo y aluminio forman parte de la misma mezcla de materiales donde el Fe es predominante (Laterítas), propio de la génesis de estos yacimientos, de ahí su alta correlación. De la tabla 3 se puede concluir que los óxidos de Fe están presentes en las muestras de laterítas en más de un 60 %, mientras que en las saprolitas no superan el 50 %
Las propiedades que los ETR le imprimen a los
óxidos de Fe se exponen en varios artículos, donde se afirma que estos
óxidos dopados con cualquiera de los ETR pueden ser empleados en la
fabricación de componentes electrónicos, fundamentalmente de electrodos
para baterías de Ni-Cd y de ion Li, condensadores y supercondensadores
(Martín & Chamorro, 2010; Calles, 2009; Montalvo, 2020; Guzmán,
2020). Las aplicaciones y todo lo relacionado con el empleo de los
óxidos relacionados en la industria electrónica y todo el conocimiento
sobre estos óxidos en los YLOC hasta el momento de esta investigación se
han compilado en (Peña et al., 2023Peña
A. R. E., Aróstegui M.& Ortiz Paradelo M. 2023. “El mineral
laterítico, fuente potencial de materia prima para la industria de
componentes electrónicos”. INFOMIN, Vol. 15 (enero-diciembre) E-ISSN:
1992-4194. Disponible en: <http://www.infomin.co.cu>.
).
Las muestras que superan el Clarke de Yb pertenecen a los TCG, 1_1, 11_0 (Saprolíticos), 5_5, 7_7, 6_0, 8_0 (Lateríticos). Todas las muestra superan el Clarke de Sc, estas pertenecen a los TCG, 1_0, 1_1, 2_2, 3_0, 3_3, 4_4, 11_0 (Saprolíticos); 5_5, 6_0, 6_6, 7_0, 7_7, 8_0 (Lateríticos).
La relación de los óxidos de Fe, Al y Mn con la
granulometría del MRM se exponen en algunos trabajos relacionados con el
beneficio del mineral laterítico (Hernández et al., 2000 y Hernández et al., 2017) y en otros donde se investiga la composición mineralógica de los YLOC (Rojas, 1998; Peña, Cala; Capote, et al. 2017Peña
A. R. E; Cala C. Y; Capote F. N; Casanova G. A; Toledo S. C. A; Milia
G. I. & Lisabet S. E. 2017. “Caracterización mineralógica de
tipologías del comportamiento geoquímico de las lateritas del oriente
cubano”. Revista Ciencias de la Tierra y el Espacio. La Habana,
Vol.18(Nº.1, enero-junio):12-23, ISSN: 1729-3790. Disponible en: <http://www.iga.cu/Publicaciones/revista/index.htm>
).
Se conoce que la Goethita está presente en todo el perfil, pero en la
fracción menor de 45 μk se concentra junto a otros óxidos de Fe.
En las muestras estudiadas, la limonita tiene tendencia a correlacionarse con el tamaño de partículas más fino, fig. 9 y 11), más del 60 % (14 muestras) superan el 50 % de la masa en esta fracción, cerca del 20 % (5 muestras) entre 40 % y 50 % y cerca de un 14 % (3 muestras) con menos del 15 %. Lo que asegura que esa fracción es mayoritaria en estos yacimientos, se deduce que los óxidos dopados con escandio e iterbio y es posible con otros metales de los EGP o ETR, pueden ser separados en estas fracciones.
En el ACP (fig. 11) que algunos elementos cambian la intensidad de la correlación cuando el material se ha separado por vía densogranulométrica. Un caso de interés particular es la correlación del Fe con el iterbio, en el material antes de la separación por Knelson la correlación marca solo una tendencia, mientras que en el material concentrado se logra una correlación significativa, que aumenta un 39 % en diferencia relativa. Una situación inversa sucede con el Mn y el iterbio, disminuye relativamente un 13 %. El Sc refuerza su correlación en un 37 % con el Fe, un 27 % con el Al2O3 y un 46 % con Cr2O3. Estas evidencias estadísticas abren la posibilidad del beneficio de los materiales por la vía de la separación densogranulométrica, para ser empleados en la obtención de materiales para la industria electrónica.
En el segundo grupo no aporta una información orientada al objetivo que se persigue, por lo que no se analiza y se pasa al escenario generado en el tercer grupo asociados a los óxidos de Mn.
Análisis de las variables asociadas a los óxidos de Mn
⌅El escenario asociado al tercer grupo de correlación, el Mn centra las correlaciones y tendencias del grupo, se observa en la fig. 11 que la correlación de este elemento es a) ; b) ; c) . Se muestran otras correlaciones dentro del grupo c) ; d) ; e) ; f) . Existen correlaciones colaterales con variables externas al grupo g) ; Las tendencias son h) ; I) ; j) (fracción granulométrica); k) ; L) ; M)
Las variables de poca representatividad en el grupo contemplan los tamaños de partículas
,
,
y la fracción granulométrica F. El grupo es independiente del primero y
del segundo. En este grupo aumentaron los ETR que correlacionan con el
Mn, con el Co y las otras variables. Lo que indica su presencia en este
tipo de material en la zona, de transición ferruginosa y la saprolítica,
la génesis de este fenómeno se explica en los trabajos ya referenciados
de autores como (Rojas & Orozco, 1998; Muñoz et al. 2005Muñoz
G. J. N, Orozco M. G. A, Rojas P. A & Cruz O. I. 2005. Mineralogía
de las menas lateríticas del yacimiento Punta Gorda. I Congreso de
Minera MINERIA´2005, II Simposio Geología, Exploración y Explotación de
las Lateritas Niquelíferas, MIN2-6. I convención Cubana de Ciencias de
la Tierra: La Habana, Cuba [CD-ROM], ISBN: 959-7117-03-7. Disponible en:
<http://www.redciencia.cu/geobiblio/geobiblio.html#L>
; Proenza et al., 2011Proenza
J, Roque R. J, Labrador M, Galí S & Tauler E. 2011. Caracterización
Composicional y Estructural de los Minerales de Mn-Ni-Co en los
Perfiles Lateríticos de Níquel Tipo Óxido. IX Congreso Cubano de
Geología, GEOLOGIA´2011. Depósitos Metálicos Mineralogía y Petrología.
GEO4-O8. IV Convención Cubana de Ciencias de la Tierra, CD-ROM: La
Habana, 4 al 8 de abril, ISBN: 978-959-7117-30-8. Disponible en: http://www.redciencia.cu/geobiblio/geobiblio.html#L
; Aiglsperger, 2015Aiglsperger
T. H. 2015. Mineralogy and Geochemistry of the platinum Group elements
(PGE), rare earth elements (REE) and scandium in Nickel laterites. Tesis
doctoral. Octubre, Barcelona: Universidad de Barcelona, Depártamento de
Cristalografia, Mineralogía y Depósitos Minerales. Facultad de
Geología.
; Aiglsperger et al., 2016Aiglsperger
T., Proenza J. A., Lewis J. F., Labrador M., Svojtka M., Rojas P. A.,
Longo F. & Ďurišová J. 2016. Critical metals (REE, Sc, PGE) in Ni
laterites from Cuba and the Dominican Republic. Ore Geology Reviews.
73:127-147. Disponible en: <www.elsevier.com/locate/oregeorev>, [Consultado: Julio7, 2023].
; Putzolu et al., 2021Putzolu
F., Santoro L., Porto C., Mondillo N., Machado M., Saar De Almeida B.,
Bastos A.& Herrington R. 2021. “The Influence of the Magmatic to
Postmagmatic Evolution of the Parent Rock on the Co Deportment in
Lateritic Systems: The Example of the Santa Fé-Ni-Co Deposit”, Brazil.
Economic Geology, Vol. XXX (Nº XX):21-25, ISSN: 0361-0128, DOI:10.5382/econgeo.4819. Disponible en: < http://www.redciencia.cu/geobiblio/geobiblio.html#L>.
).
La relación de variación entre el material crudo, sin procesar con el k-Nelson y el concentrado no siempre es positiva para Mn y el Co con los ETR. En la correlación se logra un aumento del 27 %. Sin embargo con el manganeso se reduce en un 5 %. Así se puede analizar el resto de las variables, pero esto indica que la separación densogranulométrica es una vía para obtener estos óxidos a partir del material laterítico. Se puede emprender un estudio con el objetivo de definir un circuito de beneficio y obtención de materiales especiales. Las muestras asociadas a estos materiales son aquellas que poseen un mayor valor de manganeso y pertenecen a los TCG 1_1 (Saprolita), 5_5 y 6_6 (Lateritas), que forman parte de las menas niquelíferas de alto contenido de Níquel y Cobalto, su uso fundamental es la producción de Ni y Co, se deben evaluar económicamente las variantes de empleo para la diversificación del uso de estos recursos. Otros escenarios de correlación, obtenidos en el ACP, no se analizan porque no contienen información importante para los objetivos.
Conclusiones
⌅Se definió que el Sc y el Yb dopan a los óxidos de Fe, el Yb en menor proporción que el Sc. El escandio está presente en todos los tipos del comportamiento geoquímico, el Yb estará presente solo en seis. Las correlaciones muestran que los óxidos de Mn contendrán Y, Dy, Nd y Ce; los óxidos de Fe y Mn aparecen en tres de los tipos del comportamiento geoquímico uno saprolítico y dos laterítico, se asocian a los tamaños más finos de las partículas, obtenidas por separación densogranulométrica.