Cinética de disolución de minerales

Cinética del proceso de disolución de los minerales en diferentes condiciones experimentales.
Alvarez E., P.González, Fagundo J.R., V.Ferrera y G. Benítez
Centro Nacional de Investigaciones Científicas
Ciudad de La Habana, Cuba

RESUMEN
Se realizaron experimentos de simulación en el laboratorio utilizando rocas carbonatadas, que
contienen minerales calcita y dolomita en diferentes proporciones,con el objetivo de estudiar el
proceso de adquisición de la composición química de las aguas naturales que discurren en un acuífero
kárstico. Se encontraron relaciones matemáticas entre la concentración iónica y la conductividad
eléctrica que permiten controlar la composición química de dichas aguas mediante mediciones de
conductímetros portátiles. Utilizando el sistema de programas SIMUCIN secalcularon las constantes
cinéticas y se validaron los modelos mediante simulación matemática.

ABSTRACT
Different simulation experiments using carbonated rocks, which contain calcite and dolomite minerals
in different proportions, were developed. The principal objective was to study the chemical
composition acquisition process of the natural waters which drain in a karstic acquifer. The
mathematicalrelationships between the ionic concentration and electric conductivity to control this
composition were obtained.

Using the software system SIMUCIN the kinetic constants were

calculated.

INTRODUCCION
La variación en el tiempo de los componentes de las reacciones químicas se han estudiado sobre la
base de la caracterización matemática de los sistemas cinéticos tanto simples como complejos.Esto
brinda la posibilidad de implementar modelos físicos que describan estos procesos mediante leyes
determinísticas, donde los datos experimentales se pueden tratar e interpretar sobre la base de tales
modelos y no simplemente a partir del comportamiento aleatorio a través de las herramientas de la
Estadística.

Las bases teóricas que fundamentan el proceso de disolución de los minerales por lasaguas naturales,
se han desarrollado por diferentes investigadores. (Hutchinson, 1957; Roques, 1962, 1969, 1973;
Garrels y Christ, 1965; Stumm y Morgan, 1970; Sjoberg 1976, 1984)
En este proceso cinético, la velocidad de disolución del mineral depende de su composición en la
roca. (Fagundo, 1990) La concentración de los principales iones que resultan de este proceso se
incrementa en el tiempo,siguiendo una función exponencial. Una función matemática similar presenta
la conductividad eléctrica.
El objetivo planteado en este trabajo fue estudiar el modo en que las aguas adquieren su composición
química en el proceso de interacción de estas con las rocas del material acuífero, así como que es
posible controlar esta composición química mediante relaciones matemáticas entre la concentracióniónica y la conductividad eléctrica. Con este fin se empleó el sistema de programas SIMUCIN. (Alvarez
et al, 1992; Fagundo et al, 1992)

MATERIALES Y METODOS
Fue simulado en el laboratorio el proceso de disolución de los carbonatos (calcita y dolomita) en
condiciones de sistema abierto y cerrado respecto al CO2. Estas rocas procedentes de diferentes
terrenos carbonatados, con constitución,características físicas

y edad geológica distintas fueron

caracterizadas mediante métodos físicos y químicos.
En cada experimento se mide, al inicio del mismo, la temperatura, el pH y la conductividad eléctrica.
En estas condiciones se llevan acabo dos tipos de experimentos. Uno en el que se toman muestras
durante la reacción de disolución a diferentes tiempos, a las que se le hacen los análisis químicoscorrespondientes para determinar la concentración de los iones bicarbonato, calcio y magnesio (con lo
que se crean los ficheros Rel), y a partir de esta información, se determinansus relaciones matemáticas
con la conductividad eléctrica; y un segundo experimento en el cual se mide la variación de la
conductividad eléctrica y el pH en el tiempo (y se crean los ficheros Cinet).

Utilizando el...