Introducción
⌅El
caolín es una de las materias primas minerales más utilizadas en la
industria cerámica, del papel, pinturas, plásticos, recubrimientos,
polímeros, caucho y productos cosméticos y farmacéuticos, en los que se
requieren materiales blancos, químicamente inertes y térmicamente
estables (Popescu et al., 2024Popescu, A., Ionescu, M. and Marinescu, L. (2024) ‘‘Extraction of pure alumina from kaolin: a review’’, European Journal of Materials Science and Engineering, 9(3), pp. 191-20, DOI: http://doi.org/10.36868/ejmse.2024.09.03.191.
).
Desde el punto de vista mineralógico, se trata de una arcilla dominada
por caolinita, un filosilicato, cuya estructura laminar le confiere
propiedades particulares de refractariedad, limitada capacidad de
hinchamiento y un comportamiento reológico específico (Hernández et al., 2019Hernández,
A.N., Aja, R. & Cordero, J. 2019. Producción de sulfato de aluminio
y materiales de valor agregado al caolín. Informe final, Código 602055,
La Habana: Centro de Investigaciones para la Industria Minero
Metalúrgica (CIPIMM).
). Estas características
diferencian al caolín de otras arcillas más expansivas, como las
esmectitas, y condicionan su papel en las formulaciones industriales,
especialmente en productos de cerámica blanca y papeles de alto valor
añadido (Popescu et al., 2024Popescu, A., Ionescu, M. and Marinescu, L. (2024) ‘‘Extraction of pure alumina from kaolin: a review’’, European Journal of Materials Science and Engineering, 9(3), pp. 191-20, DOI: http://doi.org/10.36868/ejmse.2024.09.03.191.
).
Además
de la composición química y el color, el desempeño tecnológico del
caolín depende de un conjunto de propiedades físicas y reológicas, entre
las que destacan la distribución granulométrica, el área superficial
específica, la viscosidad de las suspensiones, la capacidad de
dispersión y la plasticidad de las masas plásticas (Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
; León et al., 2025León, A., Pérez, D. & Smith, J. 2025. ‘‘Rheology modifying reagents for clay-rich mineral suspensions’’, Minerals Engineering, 215, 108123.
).
La plasticidad resulta particularmente relevante en aplicaciones donde
el material debe ser conformado antes de su consolidación por secado,
cocción o reacción química, como ocurre en la fabricación de porcelanas,
sanitarios y otros productos cerámicos, donde se requiere un equilibrio
entre trabajabilidad, resistencia al secado y estabilidad dimensional (Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
; Zhang et al., 2024Zhang, Q., Li, Y. &Thompson, A. 2024. ‘‘Origins of complexity in the rheology of soft Earth suspensions’’, Nature Communications, 15: 7234.
).
En
procesos hidrometalúrgicos, como el blanqueo o la purificación de
caolín mediante lixiviación, la plasticidad influye de forma indirecta
pero significativa en la reología de las pulpas, la dispersión de
partículas y la eficiencia de la transferencia de masa (Popescu et al., 2024Popescu, A., Ionescu, M. and Marinescu, L. (2024) ‘‘Extraction of pure alumina from kaolin: a review’’, European Journal of Materials Science and Engineering, 9(3), pp. 191-20, DOI: http://doi.org/10.36868/ejmse.2024.09.03.191.
; Liu et al., 2023Liu,
Y., Chen, X. & Zhao, H. 202. ‘‘Preparation, characterization and
kinetic studies of mesoporous silica from thermally activated
kaolinite’’, Heliyon, 9(4), e15123.
). La
interacción entre la estructura laminar, el tamaño de partícula y el
medio alcalino puede favorecer la formación de suspensiones muy viscosas
o de lechos poco permeables, lo que condiciona la cinética de
disolución y la eficiencia global de los procesos de lixiviación, tanto
en sistemas agitados como en lechos permeables (León et al., 2025León, A., Pérez, D. & Smith, J. 2025. ‘‘Rheology modifying reagents for clay-rich mineral suspensions’’, Minerals Engineering, 215, 108123.
; Wang et al., 2016Wang, X., Li, J. & Zhou, Q. 2016. ‘‘Dissolution of kaolinite through an alkali-acid leaching process’’, Hydrometallurgy, 163: 100-109, DOI: http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.04.010
).
Cuba cuenta con un potencial
significativo de caolines de diversa mineralogía, principalmente
caolinita (40-80%) acompañada de cuarzo, feldespatos, micas y óxidos de
hierro, distribuidos en múltiples yacimientos que reflejan distintos
contextos geológicos (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
).
Los más relevantes se concentran en la Isla de la Juventud, donde la
alteración de tufitas y lavas volcánicas ha generado caolines con alta
plasticidad (IP 15-25), una fracción <2 μm superior al 50-60% y color
cocido blanco-crema, ideales para cerámica sanitaria, loza fina y
cemento blanco (Rodríguez & Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
).
En el occidente continental destacan los depósitos de Mantua, Arroyos
de Mantua, Dumañuecos y Cerro Caisimú para cerámica roja estructural,
mientras que en el centro y oriente se localizan los yacimientos La Loma
(Sancti Spíritus), Yaguajay (Ciego de Ávila) y Cayo Guam (Holguín),
aptos para puzolanas calcinadas y procesos de purificación química (Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
Estos recursos han permitido desarrollar una industria cerámica
nacional que sustituye parcialmente importaciones, con planta
procesadora única en Río del Callejón, Isla de la Juventud. La
caracterización tecnológica ha confirmado su versatilidad: los caolines
de Isla de la Juventud aportan plasticidad y blancura para sanitarios y
loza, los de Mantua-Caisimú funcionan en cerámica roja, y los de La
Loma/Yaguajay se emplean calcinados como puzolanas en cemento Portland (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
Estudios
hidrometalúrgicos recientes han validado su purificación mediante
lixiviación ácida inversa en Cayo Guam, con eliminación de Fe superior
al 98%, y blanqueo químico para papel y pigmentos, abriendo
posibilidades para la extracción de alúmina, la síntesis de sílice
mesoporosa y la producción de materiales funcionales a partir de
residuos rojos (Cabo de Villa-Figueira et al., 2017Cabo
de Villa-Figueira, S., Palacios-Rodríguez, A. & Garrido-Rodríguez,
M. 2017. ‘‘Lixiviación ácida inversa en la eliminación de hierro de la
arcilla caolinítica de Cayo Guam, Moa, Cuba’’, Minería y Geología, 33(2):191-203.
).
Sin embargo, la alta plasticidad de los caolines cubanos, ventajosa
para la conformación cerámica, genera desafíos en la lixiviación
alcalina, al favorecer la formación de aglomerados, el incremento de la
viscosidad de las pulpas y la compactación de los lechos, con la
consecuente disminución de la eficiencia del proceso. Por ello, resulta
necesario profundizar en la influencia de la plasticidad sobre la
cinética de disolución y la transferencia de masa durante la lixiviación
alcalina de la sílice amorfa obtenida de la lixiviación ácida del
metacaolín (Cabo de Villa-Figueira et al., 2017Cabo
de Villa-Figueira, S., Palacios-Rodríguez, A. & Garrido-Rodríguez,
M. 2017. ‘‘Lixiviación ácida inversa en la eliminación de hierro de la
arcilla caolinítica de Cayo Guam, Moa, Cuba’’, Minería y Geología, 33(2):191-203.
; León et al., 2025León, A., Pérez, D. & Smith, J. 2025. ‘‘Rheology modifying reagents for clay-rich mineral suspensions’’, Minerals Engineering, 215, 108123.
).
El
objetivo de este trabajo es analizar con profundidad la plasticidad del
caolín, los factores que la gobiernan y sus implicaciones en
aplicaciones hidrometalúrgicas, con énfasis en el comportamiento de
caolines de alta plasticidad como los de origen volcánico y
volcanosedimentario descritos en regiones tropicales (Rodríguez & Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
; Zhang et al., 2024Zhang, Q., Li, Y. &Thompson, A. 2024. ‘‘Origins of complexity in the rheology of soft Earth suspensions’’, Nature Communications, 15: 7234.
).
Se discute, además, el efecto de la plasticidad en la lixiviación con
sosa cáustica de la sílice amorfa obtenida de la lixiviación ácida del
metacaolín, y se proponen criterios generales de acondicionamiento del
material en función de su uso final, incorporando resultados recientes
sobre reología de suspensiones arcillosas, extracción de alúmina y
estrategias de dispersión y control de granulometría (León et al., 2025León, A., Pérez, D. & Smith, J. 2025. ‘‘Rheology modifying reagents for clay-rich mineral suspensions’’, Minerals Engineering, 215, 108123.
; Liu et al., 2023Liu,
Y., Chen, X. & Zhao, H. 202. ‘‘Preparation, characterization and
kinetic studies of mesoporous silica from thermally activated
kaolinite’’, Heliyon, 9(4), e15123.
; Popescu et al., 2024Popescu, A., Ionescu, M. and Marinescu, L. (2024) ‘‘Extraction of pure alumina from kaolin: a review’’, European Journal of Materials Science and Engineering, 9(3), pp. 191-20, DOI: http://doi.org/10.36868/ejmse.2024.09.03.191.
).
Materiales y Métodos
⌅Diseño de la revisión
⌅El
presente trabajo se desarrolló como una revisión bibliográfica de
alcance temático, orientada a identificar, seleccionar y sintetizar
evidencia relacionada con la plasticidad del caolín, su efecto sobre la
reología y la transferencia de masa, y la lixiviación alcalina del
residuo sólido rico en sílice amorfa obtenido tras la lixiviación ácida
del metacaolín. El proceso de búsqueda y selección se estructuró
conforme a los principios de transparencia, trazabilidad y
reproducibilidad establecidos para revisiones sistemáticas y de alcance,
con énfasis en la identificación de fuentes, eliminación de duplicados,
cribado por título y resumen, y lectura crítica a texto completo (Page et al., 2021Page,
M.J., McKenzie, J.E., Bossuyt, P.M., Boutron, I., Hoffmann, T.C. &
Mulrow, C.D. 2021. ‘‘The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for
reporting systematic reviews’’, BMJ, 372, n71, DOI: http://doi.org/10.1136/bmj.n71.
; Peters et al., 2015Peters,
M.D.J., Godfrey, C.M., Khalil, H., McInerney, P., Parker, D. &
Soares, C.B. 2015. ‘‘Guidance for conducting systematic scoping
reviews’’, International Journal of Evidence-Based Healthcare, 13(3): 141-146.
; Tricco et al., 2018Tricco,
A.C., Lillie, E., Zarin, W., O’Brien, K.K., Colquhoun, H., Levac, D.,
Moher, D., Peters, M.D.J., Horsley, T., Weeks, L. & Hempel, S. 2018.
‘‘PRISMA extension for scoping reviews (PRISMA-ScR): checklist and
explanation’’, Annals of Internal Medicine, 169(7): 467-473.
).
Procesamiento y análisis
⌅Cuerpo documental
⌅El
cuerpo documental estuvo integrado por artículos científicos
originales, artículos de revisión, informes y documentos técnicos de
organismos internacionales, publicaciones de entidades académicas y
centros de investigación, así como estudios de caso nacionales
vinculados con las propiedades físicas y reológicas del caolín, la
permeabilidad de sistemas arcillosos y el aprovechamiento de residuos
silíceos mediante lixiviación alcalina. Se priorizaron publicaciones de
los últimos diez años, con especial énfasis en los últimos cinco años,
sin excluir referencias seminales indispensables para el sustento
conceptual y metodológico de la revisión (Haddaway et al., 2015Haddaway,
N.R., Woodcock, P., Macura, B. & Collins, A. 2015. ‘‘Making
literature reviews more reliable through application of lessons from
systematic reviews’’, DOI: http://doi.org/10.1111/cobi.12541Conservation Biology, 29(6):1596-1605.
; Tricco et al., 2018Tricco,
A.C., Lillie, E., Zarin, W., O’Brien, K.K., Colquhoun, H., Levac, D.,
Moher, D., Peters, M.D.J., Horsley, T., Weeks, L. & Hempel, S. 2018.
‘‘PRISMA extension for scoping reviews (PRISMA-ScR): checklist and
explanation’’, Annals of Internal Medicine, 169(7): 467-473.
).
Bases de datos consultadas
⌅La
búsqueda se realizó en bases de datos especializadas de literatura
científica y técnica, así como en repositorios institucionales
latinoamericanos y documentales de centros de investigación en minería y
procesamiento de minerales, con el propósito de incorporar estudios de
caso nacionales y documentos de acceso abierto (Haddaway et al., 2015Haddaway,
N.R., Woodcock, P., Macura, B. & Collins, A. 2015. ‘‘Making
literature reviews more reliable through application of lessons from
systematic reviews’’, DOI: http://doi.org/10.1111/cobi.12541Conservation Biology, 29(6):1596-1605.
; Higgins et al., 2024Higgins,
J.P.T., Thomas, J., Chandler, J., Cumpston, M., Li, T. & Page, M.J.
2024. ‘‘Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions
version 6.5’’ (updated August 2024). Cochrane. Disponible: https://www.cochrane.org/handbook, [Consultado: enero 10, 2026].
).
Estrategia de búsqueda y procesamiento
⌅La
estrategia de búsqueda se construyó mediante combinaciones de
descriptores en español e inglés, entre ellos “kaolin”, “clay”,
“plasticity”, “rheology/reología”, “permeability”, “mass transfer”,
“amorphous silica”, “alkaline leaching” y “acid leaching residue”,
empleando operadores booleanos y filtros temporales para delimitar el
período 2016-2025. La búsqueda inicial, sin excluir duplicados, arrojó
1,212 registros. Tras la depuración bibliográfica se eliminaron los
duplicados, obteniéndose 618 documentos distintos. Posteriormente, el
cribado por título y resumen redujo el conjunto a 304 registros aptos
para lectura a texto completo. Finalmente, se seleccionaron 30
documentos para la síntesis cualitativa, los cuales se integraron en la
discusión y en el análisis comparativo como base para la interpretación
de resultados (Page et al., 2021Page,
M.J., McKenzie, J.E., Bossuyt, P.M., Boutron, I., Hoffmann, T.C. &
Mulrow, C.D. 2021. ‘‘The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for
reporting systematic reviews’’, BMJ, 372, n71, DOI: http://doi.org/10.1136/bmj.n71.
; Higgins et al., 2024Higgins,
J.P.T., Thomas, J., Chandler, J., Cumpston, M., Li, T. & Page, M.J.
2024. ‘‘Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions
version 6.5’’ (updated August 2024). Cochrane. Disponible: https://www.cochrane.org/handbook, [Consultado: enero 10, 2026].
).
Criterios de elegibilidad e inclusión
⌅Los
criterios de elegibilidad se definieron antes del cribado, siguiendo
recomendaciones para revisiones de alcance y narrativas (Peters et al., 2015Peters,
M.D.J., Godfrey, C.M., Khalil, H., McInerney, P., Parker, D. &
Soares, C.B. 2015. ‘‘Guidance for conducting systematic scoping
reviews’’, International Journal of Evidence-Based Healthcare, 13(3): 141-146.
; Tricco et al., 2018Tricco,
A.C., Lillie, E., Zarin, W., O’Brien, K.K., Colquhoun, H., Levac, D.,
Moher, D., Peters, M.D.J., Horsley, T., Weeks, L. & Hempel, S. 2018.
‘‘PRISMA extension for scoping reviews (PRISMA-ScR): checklist and
explanation’’, Annals of Internal Medicine, 169(7): 467-473.
).
Se incluyeron documentos que abordaran plasticidad, reología o
permeabilidad de caolines, arcillas o residuos caoliníticos; presentaran
información sobre lixiviación ácida previa y lixiviación alcalina de
residuos sólidos ricos en sílice amorfa; aportaran datos experimentales,
rangos operativos, condiciones de lixiviación o análisis comparativos; y
estuvieran publicados en revistas científicas, informes técnicos o
repositorios con trazabilidad y accesibilidad suficientes.
Se
excluyeron documentos sin relación directa con la temática, resúmenes
sin texto completo, duplicados y estudios con descripción metodológica
insuficiente o sin datos verificables, de acuerdo con criterios de
calidad metodológica aplicables a revisiones de literatura (Higgins et al., 2024Higgins,
J.P.T., Thomas, J., Chandler, J., Cumpston, M., Li, T. & Page, M.J.
2024. ‘‘Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions
version 6.5’’ (updated August 2024). Cochrane. Disponible: https://www.cochrane.org/handbook, [Consultado: enero 10, 2026].
).
Procesamiento y síntesis de la información
⌅Los
30 documentos seleccionados se organizaron en categorías analíticas:
reología y plasticidad, permeabilidad y transferencia de masa,
lixiviación alcalina del residuo silíceo y condiciones óptimas de
operación. El procesamiento se realizó con herramientas de gestión
bibliográfica y hojas de cálculo de exel para registrar y ordenar las
variables cuantitativas y las condiciones experimentales de cada
estudio. La información cualitativa se integró en el texto de la
revisión, mientras que la cuantitativa se empleó como soporte para la
comparación entre estudios y la discusión de resultados, siguiendo
principios de síntesis de evidencia propios de las revisiones de alcance
(Peters et al., 2015Peters,
M.D.J., Godfrey, C.M., Khalil, H., McInerney, P., Parker, D. &
Soares, C.B. 2015. ‘‘Guidance for conducting systematic scoping
reviews’’, International Journal of Evidence-Based Healthcare, 13(3): 141-146.
; Tricco et al., 2018Tricco,
A.C., Lillie, E., Zarin, W., O’Brien, K.K., Colquhoun, H., Levac, D.,
Moher, D., Peters, M.D.J., Horsley, T., Weeks, L. & Hempel, S. 2018.
‘‘PRISMA extension for scoping reviews (PRISMA-ScR): checklist and
explanation’’, Annals of Internal Medicine, 169(7): 467-473.
).
La revisión bibliográfica final quedó conformada por 30 referencias, de las cuales 12 corresponden al período 2021-2026, lo que representa el 40.0% del total, y 24 se ubicó en el rango 2016-2026, equivalente al 80.0%. En cuanto a la tipología documental, predomino los artículos científicos con 28 referencias (93.3%), seguidos por 1 informe técnico (3.3%) y 1 manual metodológico o libro de referencia (3.3%). Este perfil bibliográfico reflejó una base documental sólidamente sustentada en fuentes académicas revisadas por pares, con una participación limitada de documentos no periódicos, lo que refuerzo la solidez científica y metodológica de la contribución.
Resultados y Discusión
⌅Concepto de plasticidad en sistemas arcillosos
⌅En
tecnología de arcillas, la plasticidad se entiende como la capacidad de
una masa finamente dividida y humedecida de deformarse bajo un esfuerzo
aplicado sin agrietarse y de conservar la forma adquirida una vez
retirado dicho esfuerzo (Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
; Zhang et al., 2024Zhang, Q., Li, Y. &Thompson, A. 2024. ‘‘Origins of complexity in the rheology of soft Earth suspensions’’, Nature Communications, 15: 7234.
).
Esta propiedad depende del contenido de agua y del arreglo
microestructural de las partículas, y suele evaluarse mediante los
límites de Atterberg y el índice de plasticidad, parámetros que permiten
comparar el comportamiento de distintos materiales arcillosos y estimar
su aptitud para aplicaciones cerámicas o geotécnicas (Bustamante et al., 2016Bustamante,
M.O., Rojas, N.R. & Quitian Chila, G.R. 2016. ‘‘Efecto del material
fino en la reología de suspensiones de caolín’’, DYNA, 83(195):105-111, DOI: http://doi.org/10.15446/dyna.v83n195.48855.
; Ríos Ramos y Balmori Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
).
Desde
una perspectiva microscópica, la plasticidad está gobernada por la
interacción entre partículas laminares de arcilla, las películas de agua
adsorbida, las fuerzas electrostáticas y de Van der Waals, así como por
la presencia de iones y materia orgánica en el sistema (Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
; Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
).
Cuando predominan partículas finas y de alta relación de aspecto, la
superficie específica aumenta y se favorece la formación de redes
cohesivas, lo que conduce a valores más altos de plasticidad y a un
comportamiento reológico más marcado de tipo no newtoniano (Zhang et al., 2024Zhang, Q., Li, Y. &Thompson, A. 2024. ‘‘Origins of complexity in the rheology of soft Earth suspensions’’, Nature Communications, 15: 7234.
; Ríos Ramos y Balmori Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
).
En este contexto, los aditivos dispersantes y otros reagentes
modificadores de la reología pueden alterar significativamente la
respuesta del sistema, especialmente en suspensiones de caolín
pre-dispersas (Sjöberg et al., 2023Sjöberg,
D., Andersson, M. & Larsson, K. 2023. ‘‘Synergistic effects of
surfactants and polymers on the rheology of pre-dispersed kaolin
suspensions’’, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 667, 131302.
; Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
).
En
el caso del caolín, la estructura de la caolinita y su baja capacidad
de intercambio catiónico suelen asociarse con plasticidades inferiores a
las observadas en arcillas esmectíticas. No obstante, muchos caolines
industriales presentan una plasticidad baja a moderada suficiente para
conferir cohesión y moldeabilidad a las pastas cerámicas (Popescu et al., 2024Popescu, A., Ionescu, M. and Marinescu, L. (2024) ‘‘Extraction of pure alumina from kaolin: a review’’, European Journal of Materials Science and Engineering, 9(3), pp. 191-20, DOI: http://doi.org/10.36868/ejmse.2024.09.03.191.
; Hernández et al., 2019Hernández,
A.N., Aja, R. & Cordero, J. 2019. Producción de sulfato de aluminio
y materiales de valor agregado al caolín. Informe final, Código 602055,
La Habana: Centro de Investigaciones para la Industria Minero
Metalúrgica (CIPIMM).
). Esta plasticidad puede
incrementarse mediante una adecuada selección granulométrica, la mezcla
con arcillas de mayor plasticidad o el empleo de aditivos y dispersantes
que modifiquen la estructura de la suspensión (Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
; Sjöberg, Andersson y Larsson, 2023Sjöberg,
D., Andersson, M. & Larsson, K. 2023. ‘‘Synergistic effects of
surfactants and polymers on the rheology of pre-dispersed kaolin
suspensions’’, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 667, 131302.
).
Estructura y mineralogía del caolín
⌅La
caolinita está formada por el apilamiento de una lámina tetraédrica de
sílice y una lámina octaédrica de alúmina, organizadas en una estructura
característica del grupo de los caolines. Estas láminas se mantienen
unidas por enlaces de hidrógeno y fuerzas electrostáticas moderadas,
dando lugar a partículas de morfología laminar, generalmente
micrométricas o submicrométricas, con baja capacidad de intercambio
catiónico y escaso hinchamiento en comparación con otros minerales
arcillosos (González y Ruiz, 2006González, J. & Ruiz, M.D. 2006. ‘‘Bleaching of kaolins and clays by chlorination of iron and titanium’’, Applied Clay Science, 33(3-4): 219-229, DOI: http://doi.org/10.1016/j.clay.2006.04.006.
; Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
).
Los
depósitos de caolín suelen contener, además de caolinita, cuarzo,
feldespatos, micas, óxidos e hidróxidos de hierro, materia orgánica y,
en algunos casos, otros minerales arcillosos. La proporción y naturaleza
de estas fases acompañantes influyen de manera decisiva en el color, la
refractariedad, el comportamiento reológico y la necesidad de
operaciones de purificación como flotación, separación magnética o
lixiviación química (Hernández et al., 2019Hernández,
A.N., Aja, R. & Cordero, J. 2019. Producción de sulfato de aluminio
y materiales de valor agregado al caolín. Informe final, Código 602055,
La Habana: Centro de Investigaciones para la Industria Minero
Metalúrgica (CIPIMM).
; González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Popescu, Ionescu and Marinescu, 2024Popescu, A., Ionescu, M. and Marinescu, L. (2024) ‘‘Extraction of pure alumina from kaolin: a review’’, European Journal of Materials Science and Engineering, 9(3), pp. 191-20, DOI: http://doi.org/10.36868/ejmse.2024.09.03.191.
).
Desde
el punto de vista genético, se distinguen caolines primarios, formados
in situ por meteorización o alteración hidrotermal de rocas
feldespáticas, y caolines secundarios, transportados y redepositados en
ambientes sedimentarios; los segundos suelen ser más finos y mejor
clasificados granulométricamente, lo que favorece una plasticidad más
elevada y un comportamiento cerámico más favorable en ciertas
aplicaciones (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
En materiales de alto interés tecnológico, la eliminación de impurezas
férricas puede ser decisiva para alcanzar la blancura requerida, y
procesos como el blanqueo por cloruración han sido utilizados para
mejorar la calidad de caolines y arcillas (González y Ruiz, 2006González, J. & Ruiz, M.D. 2006. ‘‘Bleaching of kaolins and clays by chlorination of iron and titanium’’, Applied Clay Science, 33(3-4): 219-229, DOI: http://doi.org/10.1016/j.clay.2006.04.006.
).
La
relevancia tecnológica de esta mineralogía se confirma en los caolines
cubanos, donde la combinación de caolinita con fases acompañantes y
variaciones en textura y granulometría condiciona tanto su
comportamiento cerámico como su aptitud para usos industriales de mayor
valor agregado (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Rodríguez y Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
; Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
En particular, los caolines volcánicos de la Isla de la Juventud
muestran rasgos mineralógicos y geoquímicos que explican su interés en
aplicaciones cerámicas y de purificación, mientras que los materiales
del centro y oriente del país presentan características tecnológicas que
los hacen útiles en otros esquemas de aprovechamiento industrial (Rodríguez y Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
; Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
Relación entre textura y plasticidad
⌅La
granulometría y la morfología de las partículas controlan en gran
medida la plasticidad del caolín, al regular el número de contactos
entre láminas y la forma en que se organiza la microestructura en pastas
y suspensiones (Bustamante et al., 2016Bustamante,
M.O., Rojas, N.R. & Quitian Chila, G.R. 2016. ‘‘Efecto del material
fino en la reología de suspensiones de caolín’’, DYNA, 83(195):105-111, DOI: http://doi.org/10.15446/dyna.v83n195.48855.
; Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
).
Partículas más finas y de mayor relación de aspecto favorecen una red
de enlaces físicos y electrostáticos más densa, lo que se traduce en una
mayor cohesión de la masa y, por tanto, en una plasticidad más elevada.
En cambio, una distribución granulométrica mejor graduada suele
favorecer un empaquetamiento más compacto y una mejor trabajabilidad (Ríos-Ramos & Balmori-Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
; Zhang et al., 2024Zhang, Q., Li, Y. &Thompson, A. 2024. ‘‘Origins of complexity in the rheology of soft Earth suspensions’’, Nature Communications, 15: 7234.
).
La
presencia de agregados y aglomerados también desempeña un papel
importante. Aunque las partículas primarias sean muy finas, la
existencia de agregados rígidos de mayor tamaño reduce el área
superficial efectiva y puede disminuir la plasticidad aparente si no se
aplican operaciones adecuadas de molienda y dispersión antes del
conformado o de los tratamientos hidrometalúrgicos (Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
; Sjöberg et al., 2023Sjöberg,
D., Andersson, M. & Larsson, K. 2023. ‘‘Synergistic effects of
surfactants and polymers on the rheology of pre-dispersed kaolin
suspensions’’, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 667, 131302.
).
En suspensiones concentradas de arcillas, la ruptura de aglomerados, el
estado de dispersión y la estabilización electrostática mediante
aditivos determinan la respuesta reológica observada y, en consecuencia,
la trabajabilidad de las masas plásticas (Laurencio et al., 2023Laurencio,
H.L., Retirado, Y. & Torres, E. 2023. ‘‘Efecto de la concentración
de sólidos en la reología de las hidromezclas de arcillas cerámicas en
el proceso de lavado’’, Minería y Geología, 39(1):30-43. Epub 31 March 2023. Disponible: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1993-80122023000100030&lng=es&tlng=es, [Consultado: enero 10, 2026].
; Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
).
En
el caso de los caolines cubanos, la fracción fina, la textura y la
mineralogía refuerzan esta relación entre granulometría y plasticidad,
especialmente en depósitos de origen volcánico y volcanosedimentario
donde la caolinita domina sobre otras fases y el material muestra una
respuesta tecnológica favorable para conformado cerámico (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Rodríguez & Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
; Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
Esta combinación explica por qué algunos caolines locales presentan un
comportamiento más cohesivo y una mayor sensibilidad al contenido de
agua, lo que también influye en su manejo industrial y en su respuesta
durante la lixiviación alcalina (Rodríguez-Suárez et al., 2017Rodríguez
Suárez, L., Hernández-Flores, A. & Rodríguez Acosta, C. 2017.
‘‘Diversificación del uso industrial del yacimiento Río del Callejón:
obtención de sulfato de aluminio para tratamiento de agua’’, Minería y Geología, 33(2):177-190.
; Wang et al., 2016Wang, X., Li, J. & Zhou, Q. 2016. ‘‘Dissolution of kaolinite through an alkali-acid leaching process’’, Hydrometallurgy, 163: 100-109, DOI: http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.04.010
).
Caolines cubanos: origen y características relevantes
⌅En
Cuba se han identificado caolines de alta plasticidad asociados a
unidades volcánicas y volcanosedimentarias del occidente y del
archipiélago cubano (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Rodríguez y Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
).
En la Isla de la Juventud, en particular en los yacimientos Santa Elena
y Río Callejón, se han descrito cuerpos caoliníticos desarrollados a
expensas de tufitas y lavas ácidas alteradas, con espesores métricos y
textura fina, en los que la fracción menor de 2 μm puede superar el
50-60% (Rodríguez y Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
).
Este predominio de partículas laminares submicrométricas, junto con la
baja proporción de cuarzo grueso y otras fases rígidas, explica los
valores elevados de índice de plasticidad observados en estos materiales
y justifica su comparación con algunas ball clays empleadas internacionalmente en cerámica sanitaria (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
En
el occidente y centro del país también se describen caolines asociados a
la alteración de rocas volcánicas y volcanosedimentarias, como los del
yacimiento La Loma, donde la caolinita domina claramente sobre las fases
acompañantes (Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
).
En los materiales de mayor interés tecnológico se combinan una fracción
arcilla muy fina, contenidos moderados de cuarzo y feldespatos
finamente divididos y bajos niveles de óxidos de hierro y materia
orgánica, lo que favorece colores de cocción claros y una buena aptitud
para la conformación cerámica (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Rodríguez y Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
).
Este conjunto de rasgos permite formular cuerpos cerámicos blancos o
crema clara con una sola arcilla nacional o con mezclas donde el caolín
local aporta una fracción importante de la plasticidad requerida (Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
; Rodríguez Suárez et al., 2017Rodríguez
Suárez, L., Hernández-Flores, A. & Rodríguez Acosta, C. 2017.
‘‘Diversificación del uso industrial del yacimiento Río del Callejón:
obtención de sulfato de aluminio para tratamiento de agua’’, Minería y Geología, 33(2):177-190.
).
En
términos reológicos, los caolines cubanos de alta plasticidad presentan
límites de Atterberg relativamente elevados, con índices de plasticidad
que en muchos casos igualan o superan los de algunas ball clays importadas. Asimismo, sus barbotinas exhiben comportamientos no
newtonianos marcados, con tixotropía y resistencia inicial al corte,
especialmente a altas concentraciones de sólidos, lo que exige un
control cuidadoso de la dispersión y del contenido de agua (Bustamante et al., 2016Bustamante,
M.O., Rojas, N.R. & Quitian Chila, G.R. 2016. ‘‘Efecto del material
fino en la reología de suspensiones de caolín’’, DYNA, 83(195):105-111, DOI: http://doi.org/10.15446/dyna.v83n195.48855.
; Ríos-Ramos y Balmori-Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
). A ello se suma una tendencia acentuada a la formación de agregados y “pellets”
durante el humedecimiento cuando no se aplican condiciones adecuadas de
molienda y dispersión, fenómeno que repercute tanto en la conformación
cerámica como en la lixiviación (Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
; Sjöberg et al., 2023Sjöberg,
D., Andersson, M. & Larsson, K. 2023. ‘‘Synergistic effects of
surfactants and polymers on the rheology of pre-dispersed kaolin
suspensions’’, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 667, 131302.
).
Desde
el punto de vista químico, la mayoría de los caolines de mayor interés
cerámico en Cuba presenta contenidos relativamente bajos de Fe2O3,
aunque el hierro suele estar distribuido en formas finamente
diseminadas, como óxidos o hidróxidos nanométricos en bordes de láminas o
recubrimientos. Por ello, en aplicaciones de alta exigencia, como papel
de alta blancura o porcelana sanitaria de gama alta, se requiere
blanqueo químico o beneficiado físico-químico (González y Ruiz, 2006González, J. & Ruiz, M.D. 2006. ‘‘Bleaching of kaolins and clays by chlorination of iron and titanium’’, Applied Clay Science, 33(3-4): 219-229, DOI: http://doi.org/10.1016/j.clay.2006.04.006.
; Hernández et al., 2019Hernández,
A.N., Aja, R. & Cordero, J. 2019. Producción de sulfato de aluminio
y materiales de valor agregado al caolín. Informe final, Código 602055,
La Habana: Centro de Investigaciones para la Industria Minero
Metalúrgica (CIPIMM).
). En este contexto, la
plasticidad elevada tiene un doble efecto: favorece la conformación de
piezas cerámicas, pero complica el diseño de circuitos de lixiviación al
promover la compactación de lechos y el aumento de viscosidad en pulpas
concentradas (Al Tabbaa y Wood, 1987Al Tabbaa, A. & Wood, D.M. 1987. ‘‘Some measurements of the permeability of kaolin’’, Géotechnique, 37(4): 499-503, DOI: http://doi.org/10.1680/geot.1987.37.4.499.
; Mir y Sachar, 2022Mir, F.J. & Sachar, A. 2022. ‘‘Permeability Behavior of Sand-Kaolin Mixtures through Laboratory Tests’’, International Journal of Innovative Research in Computer Science & Technology, 10(3): 219-227, DOI: http://doi.org/10.55524/ijircst.2022.10.3.37.
; Wang et al., 2016Wang, X., Li, J. & Zhou, Q. 2016. ‘‘Dissolution of kaolinite through an alkali-acid leaching process’’, Hydrometallurgy, 163: 100-109, DOI: http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.04.010
).
Metodología general para estudiar plasticidad y lixiviación
⌅La
evaluación de la plasticidad del caolín y de su comportamiento frente a
la lixiviación alcalina requiere integrar la caracterización textural y
reológica con la respuesta del material durante el tratamiento con sosa
cáustica. En los materiales derivados del metacaolín, la etapa alcalina
se aplica al sólido enriquecido en sílice amorfa generado tras la
lixiviación ácida, cuya reactividad depende de su accesibilidad
estructural, del grado de desagregación y de las condiciones
operacionales impuestas al sistema (Kong et al., 2024Kong,
D., Gao, Y., Song, S. and Jiang, R. (2024) ‘‘Kinetics and Mechanism of
SiO2 Extraction from Acid-Leached Coal Gangue Residue by Alkaline
Hydrothermal Treatment’’, Materials, 17(17), 4168, DOI: http://doi.org/10.3390/ma17174168.
; Mejía de Gutiérrez et al., 2025Mejía-de
Gutiérrez, R., Villaquirán-Caicedo, M. & Gordillo-Suárez, M. 2025.
‘‘Obtención de silicatos alcalinos a partir de un residuo
agroindustrial’’, Revista UIS Ingenierías, 24(4), pp. 65-80, DOI: http://doi.org/10.18273/revuin.v24n4-2025005.
; Liu et al., 2023Liu,
Y., Chen, X. & Zhao, H. 202. ‘‘Preparation, characterization and
kinetic studies of mesoporous silica from thermally activated
kaolinite’’, Heliyon, 9(4), e15123.
).
Caracterización de la plasticidad
⌅La
plasticidad del caolín puede determinarse mediante ensayos de límites
de Atterberg, que permiten obtener el límite líquido, el límite plástico
y el índice de plasticidad, parámetros útiles para comparar muestras y
establecer su comportamiento tecnológico (Bustamante et al., 2016Bustamante,
M.O., Rojas, N.R. & Quitian Chila, G.R. 2016. ‘‘Efecto del material
fino en la reología de suspensiones de caolín’’, DYNA, 83(195):105-111, DOI: http://doi.org/10.15446/dyna.v83n195.48855.
).
De forma complementaria, los ensayos de conformado por extrusión,
prensado o colada permiten valorar la trabajabilidad del material, su
resistencia al agrietamiento y su estabilidad dimensional durante el
secado y la manipulación industrial (Ríos Ramos y Balmori Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
).
A ello se suman los ensayos reológicos de barbotinas, en los que la
viscosidad aparente, el esfuerzo cortante y la variación frente a la
velocidad de cizalla permiten identificar fenómenos de floculación,
tixotropía o comportamiento tipo Bingham, estrechamente vinculados con
la organización interna de la suspensión (Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
; Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
).
La
integración de estos métodos permite clasificar los caolines en rangos
de plasticidad baja, moderada o alta, y relacionar dichos rangos con
variables de proceso como la concentración de sólidos admisible, el
régimen de agitación o la permeabilidad de lechos y granulados (Laurencio et al., 2023Laurencio,
H.L., Retirado, Y. & Torres, E. 2023. ‘‘Efecto de la concentración
de sólidos en la reología de las hidromezclas de arcillas cerámicas en
el proceso de lavado’’, Minería y Geología, 39(1):30-43. Epub 31 March 2023. Disponible: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1993-80122023000100030&lng=es&tlng=es, [Consultado: enero 10, 2026].
; Al-Tabbaa y Wood, 1987Al Tabbaa, A. & Wood, D.M. 1987. ‘‘Some measurements of the permeability of kaolin’’, Géotechnique, 37(4): 499-503, DOI: http://doi.org/10.1680/geot.1987.37.4.499.
).
En materiales de alta plasticidad, la cohesión interparticular y la
formación de redes estructuradas suelen traducirse en viscosidades más
elevadas y en una menor facilidad de flujo, lo que condiciona el
acondicionamiento previo requerido antes de la lixiviación (Leiva eet al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
; Ríos Ramos y Balmori Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
).
Ensayos de lixiviación con sosa cáustica
⌅Para
estudiar la influencia de la plasticidad en la lixiviación con NaOH,
pueden considerarse dos modalidades principales: lixiviación en pulpa,
desarrollada en tanque agitado, y lixiviación en columna o pila, basada
en percolación (Kong et al., 2024Kong,
D., Gao, Y., Song, S. and Jiang, R. (2024) ‘‘Kinetics and Mechanism of
SiO2 Extraction from Acid-Leached Coal Gangue Residue by Alkaline
Hydrothermal Treatment’’, Materials, 17(17), 4168, DOI: http://doi.org/10.3390/ma17174168.
; Al Sagheer et al., 2024Al
Sagheer, N.A., Aboulfotouh, G., Abdelsalam, N.F. & Hashem, F.S.
2024. ‘‘Extraction of silicon oxide from the partially dealuminated
metakaolin residue of the kaolin-based aluminum sulfate manufacturing
process’’, Egyptian Journal of Petroleum, 33(4), DOI: http://doi.org/10.62593/2090-2468.1051
). En el primer caso, el sólido silíceo amorfo
procedente de la lixiviación ácida del metacaolín se seca, tritura y
muele hasta una granulometría definida, y posteriormente se suspende en
una solución de NaOH de concentración conocida, bajo condiciones
controladas de temperatura, tiempo de contacto y relación
sólido-líquido. Durante el ensayo se monitorean la viscosidad de la
pulpa, la estabilidad de la suspensión y la concentración de especies
disueltas a lo largo del tiempo, con el fin de relacionar la respuesta
reológica con la velocidad de disolución y el rendimiento del proceso (Kong et al., 2024Kong,
D., Gao, Y., Song, S. and Jiang, R. (2024) ‘‘Kinetics and Mechanism of
SiO2 Extraction from Acid-Leached Coal Gangue Residue by Alkaline
Hydrothermal Treatment’’, Materials, 17(17), 4168, DOI: http://doi.org/10.3390/ma17174168.
; Mejía de Gutiérrez et al., 2025Mejía-de
Gutiérrez, R., Villaquirán-Caicedo, M. & Gordillo-Suárez, M. 2025.
‘‘Obtención de silicatos alcalinos a partir de un residuo
agroindustrial’’, Revista UIS Ingenierías, 24(4), pp. 65-80, DOI: http://doi.org/10.18273/revuin.v24n4-2025005.
).
En
sistemas de este tipo, la textura y el grado de aglomeración del
material influyen en el aumento de viscosidad y en la aparición de
comportamientos no newtonianos que dificultan la agitación homogénea y
la transferencia de masa (Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
; Ríos Ramos y Balmori Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
).
En el caso de la lixiviación en columna, el sólido se granula o se
dispone como un lecho poroso a través del cual percola la solución de
NaOH, registrándose caudales, tiempos de residencia y concentraciones de
salida; en este contexto, la compactación del material y su estado de
dispersión condicionan la permeabilidad del lecho, la pérdida de carga y
la formación de canales preferenciales de flujo, variables críticas
para la eficiencia de la extracción (Mir y Sachar, 2022Mir, F.J. & Sachar, A. 2022. ‘‘Permeability Behavior of Sand-Kaolin Mixtures through Laboratory Tests’’, International Journal of Innovative Research in Computer Science & Technology, 10(3): 219-227, DOI: http://doi.org/10.55524/ijircst.2022.10.3.37.
; Al Tabbaa y Wood, 1987Al Tabbaa, A. & Wood, D.M. 1987. ‘‘Some measurements of the permeability of kaolin’’, Géotechnique, 37(4): 499-503, DOI: http://doi.org/10.1680/geot.1987.37.4.499.
).
La integración de la información textural, reológica y de lixiviación
permite establecer estrategias de acondicionamiento específicas para
materiales con distinta plasticidad, optimizando el compromiso entre
trabajabilidad, permeabilidad y rendimiento metalúrgico (Laurencio et al., 2023Laurencio,
H.L., Retirado, Y. & Torres, E. 2023. ‘‘Efecto de la concentración
de sólidos en la reología de las hidromezclas de arcillas cerámicas en
el proceso de lavado’’, Minería y Geología, 39(1):30-43. Epub 31 March 2023. Disponible: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1993-80122023000100030&lng=es&tlng=es, [Consultado: enero 10, 2026].
; Mejía de Gutiérrez et al., 2025Mejía-de
Gutiérrez, R., Villaquirán-Caicedo, M. & Gordillo-Suárez, M. 2025.
‘‘Obtención de silicatos alcalinos a partir de un residuo
agroindustrial’’, Revista UIS Ingenierías, 24(4), pp. 65-80, DOI: http://doi.org/10.18273/revuin.v24n4-2025005.
; Al Sagheer et al., 2024Al
Sagheer, N.A., Aboulfotouh, G., Abdelsalam, N.F. & Hashem, F.S.
2024. ‘‘Extraction of silicon oxide from the partially dealuminated
metakaolin residue of the kaolin-based aluminum sulfate manufacturing
process’’, Egyptian Journal of Petroleum, 33(4), DOI: http://doi.org/10.62593/2090-2468.1051
).
La lixiviación alcalina sobre el sólido
enriquecido en sílice amorfa procedente de la lixiviación ácida del
metacaolín constituye una ruta eficiente para la disolución de la fase
silícea remanente y la obtención de soluciones de silicato de sodio o
productos silíceos de interés tecnológico. La eficiencia del proceso
depende de la accesibilidad estructural del residuo y de variables
operacionales como la concentración de NaOH, la temperatura, la relación
sólido-líquido y el tiempo de contacto, factores que gobiernan la
cinética de disolución y el rendimiento global del sistema (Kong et al., 2024Kong,
D., Gao, Y., Song, S. and Jiang, R. (2024) ‘‘Kinetics and Mechanism of
SiO2 Extraction from Acid-Leached Coal Gangue Residue by Alkaline
Hydrothermal Treatment’’, Materials, 17(17), 4168, DOI: http://doi.org/10.3390/ma17174168.
; Al-Sagheer et al., 2024Al
Sagheer, N.A., Aboulfotouh, G., Abdelsalam, N.F. & Hashem, F.S.
2024. ‘‘Extraction of silicon oxide from the partially dealuminated
metakaolin residue of the kaolin-based aluminum sulfate manufacturing
process’’, Egyptian Journal of Petroleum, 33(4), DOI: http://doi.org/10.62593/2090-2468.1051
; Wang et al., 2016Wang, X., Li, J. & Zhou, Q. 2016. ‘‘Dissolution of kaolinite through an alkali-acid leaching process’’, Hydrometallurgy, 163: 100-109, DOI: http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.04.010
).
La evidencia reciente indica
que, cuando el residuo presenta una fase silícea suficientemente
accesible, la lixiviación alcalina puede alcanzar extracciones cercanas
al 90% bajo concentraciones de 4-5 mol/L de NaOH, relaciones
sólido-líquido entre 1:4 y 1:5, y tiempos de reacción de 2 a 4 h, con
temperaturas en el intervalo de 75 a 180 °C según la naturaleza del
sólido y el régimen de operación (Kong et al., 2024Kong,
D., Gao, Y., Song, S. and Jiang, R. (2024) ‘‘Kinetics and Mechanism of
SiO2 Extraction from Acid-Leached Coal Gangue Residue by Alkaline
Hydrothermal Treatment’’, Materials, 17(17), 4168, DOI: http://doi.org/10.3390/ma17174168.
; Al-Sagheer et al., 2024Al
Sagheer, N.A., Aboulfotouh, G., Abdelsalam, N.F. & Hashem, F.S.
2024. ‘‘Extraction of silicon oxide from the partially dealuminated
metakaolin residue of the kaolin-based aluminum sulfate manufacturing
process’’, Egyptian Journal of Petroleum, 33(4), DOI: http://doi.org/10.62593/2090-2468.1051
; Mejía-de Gutiérrez et al., 2025Mejía-de
Gutiérrez, R., Villaquirán-Caicedo, M. & Gordillo-Suárez, M. 2025.
‘‘Obtención de silicatos alcalinos a partir de un residuo
agroindustrial’’, Revista UIS Ingenierías, 24(4), pp. 65-80, DOI: http://doi.org/10.18273/revuin.v24n4-2025005.
).
En trabajos recientes sobre la obtención de silicatos alcalinos a
partir de residuos ricos en sílice amorfa, la optimización de las
relaciones NaOH/SiO2 y H2O/SiO2, junto con la temperatura y el tiempo,
permitió obtener soluciones aptas para su uso posterior en sílice
precipitada y geopolímeros (Mejía-de Gutiérrez et al., 2025Mejía-de
Gutiérrez, R., Villaquirán-Caicedo, M. & Gordillo-Suárez, M. 2025.
‘‘Obtención de silicatos alcalinos a partir de un residuo
agroindustrial’’, Revista UIS Ingenierías, 24(4), pp. 65-80, DOI: http://doi.org/10.18273/revuin.v24n4-2025005.
).
Estos
resultados muestran que el desempeño del proceso no depende solo de la
composición química del residuo, sino también de su microestructura,
porosidad y grado de desagregación. En materiales más compactos o con
elevada cohesión interna, la difusión del reactivo y la renovación
interfacial se convierten en factores limitantes, por lo que el
acondicionamiento físico previo adquiere un papel determinante en el
rendimiento global del tratamiento (Kong et al., 2024Kong,
D., Gao, Y., Song, S. and Jiang, R. (2024) ‘‘Kinetics and Mechanism of
SiO2 Extraction from Acid-Leached Coal Gangue Residue by Alkaline
Hydrothermal Treatment’’, Materials, 17(17), 4168, DOI: http://doi.org/10.3390/ma17174168.
; Al Sagheer et al., 2024Al
Sagheer, N.A., Aboulfotouh, G., Abdelsalam, N.F. & Hashem, F.S.
2024. ‘‘Extraction of silicon oxide from the partially dealuminated
metakaolin residue of the kaolin-based aluminum sulfate manufacturing
process’’, Egyptian Journal of Petroleum, 33(4), DOI: http://doi.org/10.62593/2090-2468.1051
; Liu et al., 2023Liu,
Y., Chen, X. & Zhao, H. 202. ‘‘Preparation, characterization and
kinetic studies of mesoporous silica from thermally activated
kaolinite’’, Heliyon, 9(4), e15123.
).
Influencia de la plasticidad sobre la reología
⌅La
plasticidad del caolín se manifiesta de forma clara en la respuesta
reológica de sus suspensiones, especialmente cuando aumenta la fracción
de finos y la concentración de sólidos. Bustamante et al. (2016)Bustamante,
M.O., Rojas, N.R. & Quitian Chila, G.R. 2016. ‘‘Efecto del material
fino en la reología de suspensiones de caolín’’, DYNA, 83(195):105-111, DOI: http://doi.org/10.15446/dyna.v83n195.48855.
mostraron que contenidos de finos cercanos al 40% tienden a reducir la
viscosidad, mientras que proporciones superiores al 60% la incrementan
de manera apreciable, lo que evidencia la influencia decisiva de la
granulometría sobre las interacciones interparticulares y la estabilidad
estructural de la suspensión. En concordancia con ello, estudios
recientes sobre hidromezclas de arcillas cerámicas han demostrado que el
aumento de la concentración de sólidos eleva la viscosidad y refuerza
el carácter no newtoniano del sistema, con efectos directos sobre su
manejo hidrodinámico (Laurencio et al., 2023Laurencio,
H.L., Retirado, Y. & Torres, E. 2023. ‘‘Efecto de la concentración
de sólidos en la reología de las hidromezclas de arcillas cerámicas en
el proceso de lavado’’, Minería y Geología, 39(1):30-43. Epub 31 March 2023. Disponible: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1993-80122023000100030&lng=es&tlng=es, [Consultado: enero 10, 2026].
).
En
suspensiones de caolín y alúmina preparadas con distintos contenidos de
sólidos, tipo de agua y aditivos dispersantes, se ha reportado un
incremento de viscosidad de hasta 1000 veces al pasar de 10% a 20-30% de
sólidos, acompañado por un comportamiento pseudoplástico inicial y una
transición a dilatancia a 100 s⁻¹ (Ríos Ramos y Balmori Ramírez, 2024Ríos Ramos, A. & Balmori Ramírez, H. 2024. ‘‘Reología de suspensiones de caolín y alúmina: dispersante y calidad hídrica’’, Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial 5): 96-102, DOI: http://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial5.13707.
).
Este resultado confirma que la plasticidad no solo incrementa la
viscosidad aparente, sino que modifica la forma de la curva reológica y
la respuesta del sistema frente a la cizalla. En términos operativos,
materiales con mayor plasticidad requieren una mayor energía de
agitación y un control más estricto de la dispersión para sostener
condiciones de proceso estables (Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
; Sjöberg et al., 2023Sjöberg,
D., Andersson, M. & Larsson, K. 2023. ‘‘Synergistic effects of
surfactants and polymers on the rheology of pre-dispersed kaolin
suspensions’’, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 667, 131302.
).
Transferencia de masa y permeabilidad
⌅La
plasticidad elevada también incide sobre la transferencia de masa al
favorecer la compactación de los lechos y reducir la permeabilidad del
sistema. En caolines con altos índices de plasticidad, la abundancia de
partículas finas y la tendencia a la floculación generan estructuras más
densas, con menor porosidad interconectada y, por tanto, con menor
facilidad para el flujo de la solución lixiviante (Al Tabbaa y Wood, 1987Al Tabbaa, A. & Wood, D.M. 1987. ‘‘Some measurements of the permeability of kaolin’’, Géotechnique, 37(4): 499-503, DOI: http://doi.org/10.1680/geot.1987.37.4.499.
; Mir y Sachar, 2022Mir, F.J. & Sachar, A. 2022. ‘‘Permeability Behavior of Sand-Kaolin Mixtures through Laboratory Tests’’, International Journal of Innovative Research in Computer Science & Technology, 10(3): 219-227, DOI: http://doi.org/10.55524/ijircst.2022.10.3.37.
).
Aunque la literatura reciente sobre caolín ofrece menos estudios
cuantitativos de permeabilidad que de reología, la evidencia disponible
permite establecer que el incremento de finos disminuye el flujo a
través del medio y limita la renovación de la interfase sólido-líquido (Mir y Sachar, 2022Mir, F.J. & Sachar, A. 2022. ‘‘Permeability Behavior of Sand-Kaolin Mixtures through Laboratory Tests’’, International Journal of Innovative Research in Computer Science & Technology, 10(3): 219-227, DOI: http://doi.org/10.55524/ijircst.2022.10.3.37.
; Al Tabbaa y Wood, 1987Al Tabbaa, A. & Wood, D.M. 1987. ‘‘Some measurements of the permeability of kaolin’’, Géotechnique, 37(4): 499-503, DOI: http://doi.org/10.1680/geot.1987.37.4.499.
).
Esta
situación es particularmente importante en procesos de lixiviación por
percolación, donde la eficiencia depende de que el reactivo penetre
homogéneamente en el lecho. En términos operativos, la reducción de la
permeabilidad implica menores velocidades de transporte del reactivo,
mayor probabilidad de zonas localmente poco accesibles y, en
consecuencia, una disolución menos uniforme. Por ello, la plasticidad
debe entenderse como una variable que afecta simultáneamente la
trabajabilidad de la suspensión y la eficiencia de transferencia de masa
(AlTabbaa y Wood, 1987Al Tabbaa, A. & Wood, D.M. 1987. ‘‘Some measurements of the permeability of kaolin’’, Géotechnique, 37(4): 499-503, DOI: http://doi.org/10.1680/geot.1987.37.4.499.
; Mir y Sachar, 2022Mir, F.J. & Sachar, A. 2022. ‘‘Permeability Behavior of Sand-Kaolin Mixtures through Laboratory Tests’’, International Journal of Innovative Research in Computer Science & Technology, 10(3): 219-227, DOI: http://doi.org/10.55524/ijircst.2022.10.3.37.
).
Implicaciones tecnológicas
⌅En
conjunto, la evidencia revisada confirma que la plasticidad debe
considerarse un parámetro de diseño en la valorización de caolines y de
sus residuos de lixiviación. En sistemas con mayor fracción de finos,
los límites de Atterberg elevados se asocian con un incremento de la
viscosidad y una dispersión más difícil, lo que exige un
acondicionamiento previo más riguroso; al mismo tiempo, la compactación
reduce la permeabilidad y puede limitar la eficiencia de la
transferencia de masa (Bustamante et al., 2016Bustamante,
M.O., Rojas, N.R. & Quitian Chila, G.R. 2016. ‘‘Efecto del material
fino en la reología de suspensiones de caolín’’, DYNA, 83(195):105-111, DOI: http://doi.org/10.15446/dyna.v83n195.48855.
; Laurencio et al., 2023Laurencio,
H.L., Retirado, Y. & Torres, E. 2023. ‘‘Efecto de la concentración
de sólidos en la reología de las hidromezclas de arcillas cerámicas en
el proceso de lavado’’, Minería y Geología, 39(1):30-43. Epub 31 March 2023. Disponible: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1993-80122023000100030&lng=es&tlng=es, [Consultado: enero 10, 2026].
; Al Tabbaa y Wood, 1987Al Tabbaa, A. & Wood, D.M. 1987. ‘‘Some measurements of the permeability of kaolin’’, Géotechnique, 37(4): 499-503, DOI: http://doi.org/10.1680/geot.1987.37.4.499.
).
Por su parte, la lixiviación alcalina del residuo silíceo se beneficia
de una alimentación desagregada, bien dispersa y tratada bajo
condiciones de NaOH, temperatura y relación sólido-líquido que
favorezcan la disolución de la fase reactiva (Kong et al., 2024Kong,
D., Gao, Y., Song, S. and Jiang, R. (2024) ‘‘Kinetics and Mechanism of
SiO2 Extraction from Acid-Leached Coal Gangue Residue by Alkaline
Hydrothermal Treatment’’, Materials, 17(17), 4168, DOI: http://doi.org/10.3390/ma17174168.
; Mejía de Gutiérrez et al., 2025Mejía-de
Gutiérrez, R., Villaquirán-Caicedo, M. & Gordillo-Suárez, M. 2025.
‘‘Obtención de silicatos alcalinos a partir de un residuo
agroindustrial’’, Revista UIS Ingenierías, 24(4), pp. 65-80, DOI: http://doi.org/10.18273/revuin.v24n4-2025005.
; Al Sagheer et al., 2024Al
Sagheer, N.A., Aboulfotouh, G., Abdelsalam, N.F. & Hashem, F.S.
2024. ‘‘Extraction of silicon oxide from the partially dealuminated
metakaolin residue of the kaolin-based aluminum sulfate manufacturing
process’’, Egyptian Journal of Petroleum, 33(4), DOI: http://doi.org/10.62593/2090-2468.1051
).
En consecuencia, la relación entre
plasticidad, límites de Atterberg, reología y lixiviación explica por
qué materiales de composición similar pueden exhibir desempeños muy
distintos durante el procesamiento hidrometalúrgico (Kim et al., 2022Kim,
H., Zhang, L. & Chen, Y. 2022. ‘‘Understanding the rheology of
kaolinite clay suspensions using steady shear and oscillatory
measurements’’, Journal of Rheology, 66(5): 987-1005.
; Leiva et al., 2025Leiva,
W., Toro, N., Robles, P., Quezada, G.R., Salazar, I., Flores-Badillo,
J. & Jeldres, R.I. 2025. ‘‘Rheology Modifying Reagents for Clay-Rich
Mineral Suspensions: A Review’’, Polymers, 17(17), 2427, DOI: http://doi.org/10.3390/polym17172427.
; Liu et al., 2023Liu,
Y., Chen, X. & Zhao, H. 202. ‘‘Preparation, characterization and
kinetic studies of mesoporous silica from thermally activated
kaolinite’’, Heliyon, 9(4), e15123.
; Zhang et al., 2024Zhang, Q., Li, Y. &Thompson, A. 2024. ‘‘Origins of complexity in the rheology of soft Earth suspensions’’, Nature Communications, 15: 7234.
).
Esta interpretación permite no solo comprender mejor el comportamiento
de los caolines cubanos de alta plasticidad, sino también establecer
criterios prácticos para su acondicionamiento y valorización industrial (González et al., 2017González,
J., Pérez, R. & Díaz, L. 2017. ‘‘Caracterización mineralógica y
tecnológica de caolines de origen volcánico en el occidente de Cuba’’, Revista Cubana de Geociencias, 34(2):45-62.
; Rodríguez y Martín, 2019Rodríguez,
L. &Martín, Y. 2019. ‘‘Geoquímica y mineralogía de un depósito de
caolín volcánico en la Isla de la Juventud, Cuba’’, Journal of Iberian Geology, 45(3): 375-392.
; Pérez et al., 2020Pérez,
R., Martínez, E. & Herrera, A. 2020. ‘‘Caolines derivados de rocas
félsicas en el centro y oriente de Cuba: génesis y propiedades
tecnológicas’’, Boletín de la Sociedad Geológica de Cuba, 26(1):15-32.
; Rodríguez- Suárez et al., 2017Rodríguez
Suárez, L., Hernández-Flores, A. & Rodríguez Acosta, C. 2017.
‘‘Diversificación del uso industrial del yacimiento Río del Callejón:
obtención de sulfato de aluminio para tratamiento de agua’’, Minería y Geología, 33(2):177-190.
).
Conclusiones
⌅- La plasticidad del caolín está fuertemente condicionada por la fracción de finos, la mineralogía y la morfología laminar de la caolinita, y se refleja directamente en su comportamiento reológico.
- En suspensiones de caolín y alúmina, el aumento de sólidos de 10% a 20-30% puede incrementar la viscosidad hasta 1000 veces, lo que confirma la alta sensibilidad del sistema a la concentración de finos.
- La elevada plasticidad reduce la permeabilidad y limita la transferencia de masa, especialmente en procesos de lixiviación por percolación.
- En los caolines cubanos de mayor interés tecnológico, la fracción menor de 2 μm supera el 50-60% y los índices de plasticidad alcanzan valores de 15 a 25, lo que explica su alta aptitud cerámica y sus desafíos en el procesamiento hidrometalúrgico.
- La lixiviación alcalina del residuo silíceo amorfo puede alcanzar extracciones cercanas al 90% bajo condiciones de 4-5 mol/L de NaOH, relaciones sólido-líquido de 1:4 a 1:5, tiempos de 2 a 4 h y temperaturas entre 75 y 180 °C.
- En conjunto, la plasticidad debe considerarse un parámetro de diseño clave para la valorización cerámica de los caolines y el aprovechamiento de sus residuos.
Recomendaciones
⌅Se recomienda profundizar en la caracterización mineralógica, textural y reológica de los caolines, así como en el estudio de las condiciones operacionales de lixiviación alcalina, con el fin de optimizar su aprovechamiento cerámico e hidrometalúrgico. Asimismo, resulta pertinente evaluar estrategias de acondicionamiento físico del material y analizar con mayor detalle la relación entre plasticidad, permeabilidad y transferencia de masa en sistemas arcillosos de alta plasticidad.