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70 bajos y se precipita a potenciales altos. Es decir que el Mn 2+ se oxida con facilidad a Mn 4+ cuando las soluciones de la meteorización se ponen en contacto con el oxígeno atmosférico o con el que está disuelto en las aguas de los lagos o en las marítimas superficiales, no obstante los compuestos de Mn 2+ en solución son más estables que los de Fe 2+ . Es muy probable que al principio el manganeso tetravalente (Mn 4+ ) permanezca en soluciones en forma de hidróxido coloidal, estabilizado probablemente por coloides orgánicos [125]. En condiciones favorables, el Mn se precipita en forma de Mn(OH)4 o de MnO2 finamente dividido, el último debido a la sinéresis (exudación de agua). En los sedimentos de óxidos, el Fe y el Mn están más o menos separados el uno del otro, lo cual se debe, en parte, a que la afinidad del Mn por el oxígeno es menor que la del Fe. Por tanto, el hierro ferroso (Fe 2+ ) se oxida en seguida al estado férrico (Fe 3+ ) con precipitación de Fe(OH)3, mientras el Mn 2+ puede seguir otro rumbo. Esto se debe a que el Mn 2+ presenta el orbital 3d semilleno (d 5 ), que es más estable que el 3d 6 del Fe 2+ . El Fe(OH)3 es una base débil, mientras que el Mn(OH)4 presenta un carácter ácido débil. Por tanto, el hidrosol de Fe(OH)3 está cargado positivamente, y el de Mn(OH)4 negativamente. Esta diferencia en las propiedades eléctricas de los hidróxidos coloidales es la causa esencial de la formación de depósitos de Mn pobres o carentes de Fe. Cuando una solución coloidal que contiene hidróxidos de Fe 3+ y Mn 4+ se ponen en contacto con un electrolito, la separación de ambos metales empieza por la coagulación de la mayor parte del hidróxido mangánico, mientras que todo o casi todo el Fe se queda en solución [99, 135]. Por todas estas razones es que la descomposición de las rocas ricas en manganeso da lugar a la formación de óxidos e hidróxidos de este elemento, que ulteriormente son enriquecidos y acumulados en yacimientos. En Cuba este proceso se verifica en la zona de oxidación próxima a la superficie [136-138]. Los óxidos de manganeso (Mn2O3, Mn3O4 y MnO2) constituyen las menas más importantes y en Cuba están constituidas fundamentalmente por los minerales pirolusita, todorokita y parcialmente la hausmanita, aunque se conoce la presencia de otros 12 minerales más distribuidos en los diferentes yacimientos (véase Figura 2.7): braunita, manganita, romaneshita, criptomelano, ranceita, neotocita, bementita, orientita, inesita, piedmontita, wad y rodonita [139]. El componente oxidado del manganeso más importante de estos yacimientos es el dióxido de manganeso (MnO2, 63,2% Mn) en forma de pirolusita (60-63% Mn), manganomelana MnO2 (≈58% Mn), todorokita (Mn 2+ , Ca, Na) (Mn3 4+ O7)(2-3H2O) (54-60% Mn), entre otros. En la mayoría de los yacimientos con perspectivas industriales, en la zona oriental de Cuba (véase Figura 2.7), estos minerales presentan estructuras fuera de lo común, por lo que ha sido objeto de estudio de varios investigadores incluyendo su mineralogía [102, 136-138, 140-142]. En Cuba los yacimientos con interés especialmente económico son aquellos cuyos minerales principales son todorokita y la pirolusita. La todorokita se ha descrito por algunos autores como
71 silomelanos (x.MnO.MnO2.nH2O) de imprecisa fórmula [136, 141], aunque otros la han propuesto como (Mn 4+ Mn 2+ )8(O,OH)16·2H2O (Japón y Cuba) [100, 141, 143], basándose en caracterizaciones precisas [139, 141, 144]. En el silomelano el contenido de MnO2 oscila entre 60-80 %, el de MnO entre 8-25 % y el de H2O, 4-6 %. En el Centro de Investigaciones de Soldadura de UCLV, para el desarrollo de consumibles de soldadura, se ha utilizado el mineral de manganeso del yacimiento Margarita de Cambute, el cual ha sido comercializado por la Empresa Geológica de Oriente como pirolusita. Tabla 2.13: Valores del análisis químico de muestras del yacimiento Margarita de Cambute con los reportados en la literatura Straczek, Frondel, Margarita de Cambute Óxidos MM 1960 [145] 1960 [141] Concentrado comercial Muestra seleccionada Fracción Pesada m-% m-% m-% mole m-% mole m-% mole MnO2 87 68,46 69,57 76,86 0,8834 68,8 0,7908 70,53 0,8107 MnO 71 10,7 11,65 0 0,0000 9,58 0,1349 11,21 0,1579 MgO 40 3,22 3,25 0,32 0,0080 1,05 0,0263 0,31 0,0078 CaO 56 2,13 2,3 2 0,0357 3,23 0,0577 2,26 0,0404 Na2O 62 1,14 1,14 0 0,89 0,0144 1,33 0,0215 K2O 94 0,75 0,35 0 0,78 0,0083 0,85 0,0090 SrO 104 0,13 0,05 0 0 0 BaO 153 0,4 0,19 0 0,61 0,0040 0,71 0,0046 CoO 75 0,18 0,05 0 0 0 NiO 75 0 0,05 0 0 0 CuO 80 0,44 0,01 0 0 0 MoO3 144 0 0,05 0 0 0 SiO2 60 0,41 0,27 7,9 0,1433 1,47 0,0245 0,15 0,0025 Al2O3 102 0,19 0 2,06 0,0202 0 0,15 0,0015 Fe2O3 160 0,07 0 1,16 0,0073 2,24 0,0140 0,99 0,0062 R2O3 0 0 0,26 0 0 0 SO3 80 0 0,14 0 0 0 H2O+ 18 10,99 10,5 9,38 0,4933 10,22 0,5678 10,8 0,6000 H2O- 18 0 0 0 0,7 0,0389 0,5 0,0278 CO2 44 0 0 0 0 0 P 32 0 0 0,10 0,0034 0 0 Total 99,21 99,83 99,78 99,57 99,79 A este concentrado mineral se le realizó una caracterización química, roentgenofásica y por análisis térmico. A continuación se expone una síntesis de la caracterización del concentrado mineral de manganeso.
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