Vermiculita

Vermiculita
General
Categoría	Filosilicatos
Fórmula (unidad repetitiva)	(Mg,Fe 2+ ,Fe 3+ ) 3 [(Al,Si) 4 O 10 ](OH) 2 ·4H 2 O
Símbolo IMA	Vrm [1]
Clasificación de Strunz	9.CE.50
Sistema cristalino	Monoclínico
Clase de cristal	Prismático (2/m) (mismo símbolo HM )
Grupo espacial	C2/m
Celda unitaria	a = 5,24 Å, b = 9,17 Å c = 28,6 Å; β = 94,6°; Z = 2
Identificación
Color	Incoloro, blanco, amarillo, verde, marrón, negro.
Hábito de cristal	Desde grandes placas cristalinas hasta partículas del tamaño de arcilla; lamelares a escamosas.
Escisión	Perfecto en {001}
Tenacidad	Flexible
Dureza en la escala de Mohs	1,5–2
Lustre	Grasoso o vítreo (perlado en los planos de clivaje)
Racha	De color blanco o amarillento, translúcido, brillante, de color marrón claro o verdoso, en algunos casos. Por ejemplo, la vermuculita de Palabora.
Diafanidad	Translúcido
Peso específico	2,4–2,7 (0,065–0,130 cuando se exfolia)
Propiedades ópticas	Biaxial (−)
Índice de refracción	n α = 1,525 – 1,561 n β = 1,545 – 1,581 n γ = 1,545 – 1,581
Birrefringencia	δ = 0,020
Pleocroísmo	X en tonos más pálidos que Y y Z
Referencias	[2] [3] [4]

La vermiculita es un mineral filosilicato hidratado que sufre una importante expansión cuando se calienta. La exfoliación se produce cuando el mineral se calienta lo suficiente; los hornos comerciales pueden producir este efecto de forma rutinaria. La vermiculita se forma por la erosión o alteración hidrotermal de la biotita o la flogopita . ^[3] Existen grandes minas comerciales de vermiculita en Estados Unidos , Rusia , Sudáfrica , China y Brasil .

La vermiculita fue descrita por primera vez en 1824 en un hallazgo en Millbury, Massachusetts . Su nombre proviene del latín vermiculare , "criar gusanos", por la forma en que se exfolia cuando se calienta. ^{[5] [3]}

Generalmente se presenta como un producto de alteración en el contacto entre rocas félsicas y máficas o ultramáficas como piroxenitas y dunitas . También se presenta en carbonatitas y calizas metamorfoseadas ricas en magnesio . Las fases minerales asociadas incluyen: corindón , apatita , serpentina y talco . Se presenta intercalado con clorita , biotita y flogopita. ^[2]

La vermiculita es una arcilla con una proporción de 2:1 , es decir, tiene dos láminas tetraédricas por cada una octaédrica . Es una arcilla de expansión limitada con una capacidad de contracción-dilatación media . La vermiculita tiene una alta capacidad de intercambio catiónico (CIC) de 100 a 150 meq /100 g. Las arcillas de vermiculita son micas meteorizadas en las que los iones de potasio entre las láminas moleculares son reemplazados por iones de magnesio y hierro .

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Este proceso implica mezclar vermiculita exfoliada con agentes aglutinantes inorgánicos como silicato de sodio , cemento (cantidades específicas) y otros compuestos, como los que contienen potasio, ^{[ aclaración necesaria ]} para producir una mezcla "humedecida con tierra". Luego, este material se prensa hidráulicamente en un molde para darle forma y luego se cura con calor a temperaturas de hasta 180 °C durante hasta 24 horas, según el grosor de la pieza moldeada. Estas piezas pueden soportar temperaturas de servicio de hasta 1150 °C y se utilizan a menudo en la industria de fundición de aluminio como aislamiento de respaldo detrás del cátodo de carbono en las celdas de crisol que contienen la mezcla fundida de criolita y alúmina. Las formas y placas moldeadas se utilizan en:

• Chimeneas abiertas
• Aislamiento de alta temperatura o refractario
• Paneles acústicos
• Ignifugación de acero estructural y tuberías

Se añade vermiculita exfoliada a una suspensión de silicato de calcio . Luego, se deshidrata mediante presión o mediante uno de los procesos Fourdriner/Magnani/Hatschek para formar una placa plana que luego se cura con calor bajo presión (normalmente de 10 a 15 bares) durante períodos de hasta 24 horas.

Los grados más finos de vermiculita exfoliada se utilizan en los forros de freno , principalmente para el mercado automotriz. Las propiedades de la vermiculita que la convierten en una opción adecuada para su uso en forros de freno incluyen su resistencia térmica, la facilidad de adición a otras materias primas para lograr una mezcla homogénea y sus características de forma y superficie. ^{[ cita requerida ]}

La vermiculita exfoliada (normalmente los grados más finos) se puede añadir en el lugar al cemento Portland y otros áridos, coadyuvantes reológicos y agua para producir soleras de hormigón para techos y pisos que sean ligeras y aislantes. En muchos casos, las soleras para techos a base de vermiculita se utilizan junto con otros materiales aislantes, como placas de poliestireno , para formar un sistema de techado completo. También se puede utilizar un aglutinante bituminoso con vermiculita exfoliada para producir una solera para techo seca y ligera que tenga las ventajas de una baja conductividad térmica, un bajo contenido de humedad y facilidad de colocación (vertiéndola desde la bolsa y luego apisonándola). ^{[ cita requerida ]}

La vermiculita exfoliada se combina con otros materiales como turba o corteza de pino compostada para producir un medio de cultivo sin tierra para el horticultor profesional y para el jardinero doméstico. Estas mezclas promueven un crecimiento más rápido de las raíces y dan un anclaje rápido a las raíces jóvenes. La mezcla ayuda a retener el aire, el fertilizante y la humedad, liberándolos a medida que la planta los necesita. ^[6] Estas mezclas fueron desarrolladas por primera vez por Boodley y Sheldrake. La vermiculita exfoliada también se utiliza como medio de cultivo para hidroponía . ^{[ cita requerida ]}

La vermiculita, sola o mezclada con tierra o turba, se utiliza para germinar las semillas ; se requiere muy poco riego. Cuando se utiliza vermiculita sola, las plántulas deben alimentarse con una solución de fertilizante débil cuando aparecen las primeras hojas verdaderas, por ejemplo, con una cucharadita de fertilizante soluble 5-10-5 por galón estadounidense de agua (proporción 1:768), que se aumenta gradualmente a una cucharada (proporción 1:256) al trasplantar. ^[7]

Vierta vermiculita alrededor de los bulbos colocados en el recipiente. Si se extraen los grupos, se dejan secar al sol durante unas horas y luego se colocan en cajas de cartón o cestas de celemín y se cubren con vermiculita. El poder de absorción de la vermiculita actúa como un regulador que evita el moho y las fluctuaciones de humedad durante el período de almacenamiento. No absorbe la humedad del interior de los tubérculos almacenados, pero sí absorbe el agua libre del exterior, lo que evita la putrefacción durante el almacenamiento.

Cuando el suelo nativo es pesado o pegajoso, se recomienda mezclar suavemente vermiculita como acondicionador del suelo (hasta la mitad del volumen del suelo). Esto crea canales de aire y permite que la mezcla de tierra respire. Mezclar vermiculita en jardines de flores y vegetales o en plantas en macetas proporcionará el aire necesario para mantener un crecimiento vigoroso de las plantas. Cuando los suelos son arenosos, mezclar vermiculita con el suelo permitirá que este retenga el agua y el aire necesarios para el crecimiento.

La vermiculita exfoliada tratada con un repelente de agua se utiliza para rellenar los poros y cavidades de la construcción de mampostería y bloques huecos para mejorar las clasificaciones de resistencia al fuego (por ejemplo, los diseños de paredes y particiones de Underwriters Laboratories), el aislamiento térmico y el rendimiento acústico. La vermiculita expandida también se ha utilizado como aislamiento térmico en los áticos y paredes de las casas y en calentadores de agua, cajas fuertes contra incendios, estufas, hornos y refrigeradores. ^[8]

La vermiculita exfoliada se puede combinar con cementos con alto contenido de alúmina (también conocida como aluminato de calcio ) y otros agregados como pizarra expandida , arcilla y pizarra o silicato de sodio para producir hormigones y morteros refractarios/aislantes. En los primeros días de su uso, estos productos se mezclaban en el lugar de instalación o muy cerca de él. Esto sigue siendo así en algunas circunstancias limitadas; sin embargo, se está haciendo un uso cada vez mayor de mezclas patentadas premezcladas. Las mezclas que contienen vermiculita se utilizan en áreas donde la resistencia y la resistencia a la corrosión/abrasión son de importancia secundaria, siendo el factor más importante el rendimiento de aislamiento del revestimiento refractario en el lugar . Estas mezclas se utilizan en industrias que incluyen hierro/acero, cemento y procesamiento de hidrocarburos.

La vermiculita se utiliza como aditivo para placas de yeso ignífugas .

Las dispersiones de vermiculita son típicamente vermiculita deslaminada química o físicamente muy finamente en un medio fluido. Estas dispersiones se pueden utilizar para hacer láminas de "papel" de vermiculita vertiéndolas sobre un trozo de plástico liso de baja energía superficial y dejándolas secar. La lámina resultante se puede despegar del plástico. Los usos finales típicos de las dispersiones de vermiculita incluyen la inclusión en recubrimientos o aglutinantes de alta temperatura para materiales de construcción, juntas, papeles/textiles especiales, recubrimiento resistente a la oxidación sobre compuestos a base de carbono y como recubrimientos de barrera para películas.

La capacidad de intercambio catiónico (hasta 1.000 miliequivalentes por kg) de la vermiculita permite su uso en procesos de purificación de fluidos para aguas residuales, procesamiento químico y control de la contaminación del aire en minas y de los gases en procesos industriales. Además de sus propiedades de intercambio iónico, la vermiculita exfoliada puede retener líquidos dentro de los huecos interlaminares de las partículas individuales, así como entre las propias partículas.

• Como material de embalaje, valorado por su alta capacidad de absorción.
• Como sustrato para diversos animales y/o medio para la incubación de huevos .
• Como agregado liviano para yeso , compuestos de concreto patentados , mortero cortafuegos y protección contra incendios con pulverización cementicia: la vermiculita exfoliada se utiliza en yesos de construcción generales aplicados a mano y con pulverización para mejorar la cobertura, la facilidad de manejo, la adhesión a una amplia variedad de sustratos, la resistencia al fuego y la resistencia al astillado/agrietamiento/contracción.
• Como componente del relleno interior de las almohadillas cortafuegos , junto con grafito .
• Como portador para manipulación en seco y liberación lenta de productos químicos agrícolas.
• Como recubrimiento en caliente : tanto la vermiculita exfoliada como la cruda se han utilizado para el recubrimiento en caliente en la industria del acero. Cuando se vierte sobre metal fundido, la vermiculita cruda se exfolia inmediatamente y forma una capa aislante, lo que permite que el material se transporte al siguiente proceso de producción sin perder demasiado calor.
• Se utiliza para permitir el enfriamiento lento de piezas calientes en el soplado de vidrio , el trabajo con lámparas , la siderurgia y la fabricación de cuentas de vidrio .
• Se utiliza en piscinas enterradas para proporcionar una base lisa: se pueden combinar grados más finos de vermiculita exfoliada con cemento Portland en el lugar o en una premezcla de fábrica para proporcionar una base para los revestimientos de vinilo de las piscinas. Estas mezclas se bombean en el lugar utilizando una bomba de rotor y estator o se vierten a mano.
• Se utiliza en calentadores de manos comerciales .
• Se utiliza en cocinas AGA como aislante.
• Se utiliza en el almacenamiento de explosivos como mitigante de explosiones.
• Se utiliza para absorber líquidos peligrosos para su eliminación sólida.
• Se utiliza en chimeneas de gas para simular brasas.
• Se utiliza como parte de un sustrato para el cultivo de hongos .

En 2014, Sudáfrica, Brasil, Estados Unidos y China fueron los principales productores de vermiculita extraída, concentrada y sin exfoliar, con una participación mundial de alrededor del 90%. La producción de Sudáfrica está disminuyendo, mientras que la de Brasil está aumentando significativamente.

Si bien algunos procesadores y exfoliadores de vermiculita se especializan y venden sus productos patentados en una amplia variedad de industrias, otros tienen productos finales más variados y con requisitos técnicos menos estrictos. Algunos exfoliadores de vermiculita también se mezclan con perlita , que es más económica . Los exfoliadores de vermiculita cuentan con una asociación comercial internacional llamada The Vermiculite Association, que representa los intereses de la industria e intercambia información.

Aunque no toda la vermiculita contiene amianto , hasta principios de los años 1990 se fabricaron algunos productos con vermiculita que contenía amianto. ^[9] En la actualidad, las minas de vermiculita de todo el mundo se someten a pruebas periódicas para detectarla y se supone que venden productos que no contienen amianto. La antigua mina de vermiculita de Libby (Montana ) sí contenía amianto tremolita , además de winchita y richterita (ambos anfíboles fibrosos ); de hecho, se formó bajo tierra a través de los mismos procesos geológicos que los contaminantes.

La vermiculita pura no contiene amianto y no es tóxica. La vermiculita impura puede contener, además de amianto, también pequeñas cantidades de diópsido o restos de minerales precursores como la biotita o la flogopita .

La mina de vermiculita más grande y antigua de los Estados Unidos comenzó a explotarse en la década de 1920 en Libby, Montana , y la vermiculita se vendía con el nombre comercial de Zonolite. La marca Zonolite y la mina fueron adquiridas por WR Grace and Company en 1963. Las operaciones mineras en el sitio de Libby se detuvieron en 1990 como respuesta a la contaminación por amianto. Mientras estuvo en funcionamiento, la mina de Libby puede haber producido el 80% del suministro mundial de vermiculita. ^[10]

El gobierno de los Estados Unidos estima que se utilizó vermiculita en más de 35 millones de hogares, pero no recomienda su eliminación. No obstante, las casas o estructuras que contienen vermiculita o aislamiento de vermiculita que datan de antes de mediados de la década de 1990 (y especialmente aquellas que se sabe que contienen la marca "Zonolite") pueden contener amianto y, por lo tanto, pueden representar un problema de salud.

Un artículo publicado en The Salt Lake Tribune el 3 de diciembre de 2006 informó que se había descubierto que la vermiculita y la zonolita contenían amianto, lo que había provocado cánceres como los encontrados en casos relacionados con el amianto. El artículo afirmaba que WR Grace and Company y otros habían encubierto los riesgos para la salud asociados con la vermiculita y que la EPA había remediado varios sitios en el Valle del Lago Salado cuando se demostró que estaban contaminados con amianto. WR Grace and Company ha negado enérgicamente estas acusaciones. ^[11]

El depósito de vermiculita de la mina de Libby, Montana, estaba (y está) muy contaminado con amianto. ^[12] Numerosas personas estuvieron expuestas a sabiendas ^[13] al polvo nocivo de vermiculita que contenía amianto. Desafortunadamente, la mina había estado en funcionamiento desde la década de 1920 y los controles ambientales e industriales eran prácticamente inexistentes hasta que la mina fue adquirida por WR Grace and Company en 1963. Sin embargo, a pesar de conocer los riesgos para la salud humana, la empresa minera siguió operando allí hasta 1990. En consecuencia, muchos de los antiguos mineros y residentes de Libby se han visto afectados y siguen sufriendo problemas de salud. Más de 400 personas en la ciudad han muerto por enfermedades relacionadas con el asbesto debido a la contaminación de la minería de vermiculita de la cercana montaña Zonolite, donde se encontró que las muestras de suelo estaban cargadas con tremolita fibrosa (conocida por ser una forma muy peligrosa de asbesto), y muchas otras personas que aislaron sus hogares con Zonolite han sucumbido a enfermedades relacionadas con el asbesto, la mayoría de las cuales nunca trabajaron en entornos donde el asbesto fuera un problema. ^[14]

Después de que un artículo del Seattle Post-Intelligencer de 1999 afirmara que las enfermedades relacionadas con el amianto eran comunes en la ciudad, la EPA, en respuesta a la presión política, hizo de la limpieza del sitio una prioridad y calificó a Libby como el peor caso de exposición comunitaria a una sustancia tóxica en la historia de los EE. UU. ^{[15] [16]} La EPA ha gastado $120 millones del dinero Superfund en la limpieza. ^[16] En octubre de 2006, WR Grace and Company intentó apelar las multas ($54,5 millones) que les impuso la EPA, pero la Corte Suprema rechazó la apelación. ^[17] El gobierno de los Estados Unidos presentó cargos penales contra varios ex ejecutivos y gerentes de la mina por supuestamente ignorar y encubrir los riesgos para la salud de los empleados. ^[17] También fueron acusados ​​de fraude electrónico y de obstruir los esfuerzos de limpieza del gobierno. A la fecha de la acusación, se había identificado a unos 1.200 residentes del área de Libby que sufrían algún tipo de anomalía relacionada con el amianto. ^[18] El caso terminó con absoluciones el 8 de mayo de 2009. ^{[19] [20] [21]} El 17 de junio de 2009, la EPA emitió una emergencia de salud pública en Libby y sus alrededores, lo que permitió a las agencias federales proporcionar fondos para la atención médica y para la eliminación del aislamiento contaminado de las casas afectadas. ^[22]

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• La Asociación de Vermiculita
• Sección de vermiculita del Servicio Geológico de Estados Unidos
• Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos
• Petición de auto de certiorari ante la Corte Suprema de los Estados Unidos (27 de abril de 2006)