Minería y Geología

Interpretación paleoambiental de depósitos del límite Cretácico/Paleógeno (K/Pg) en Sierra del Rosario, Cuba occidental

La formación Cacarajícara constituye uno de los depósitos de origen catastrófico asociados al límite Cretácico/Paleógeno en Cuba occidental. Con la finalidad de contribuir al esclarecimiento de las condiciones de deposición de los materiales evidencia tras el impacto del asteroide de Chicxulub a finales del Cretácico, en este artículo se precisan las características sedimentológicas de los materiales presentes en tres afloramientos poco conocidos de la referida formación. Se aplicaron varios métodos: revisión bibliográfica, trabajo de campo y descripción megascópica de rocas, que incluye el análisis petrográfico y micropaleontológico de sus componentes. Como resultado se obtiene una aproximación más precisa a las condiciones de deposición de estos materiales tras el impacto y su implicación con los eventos geológicos posteriores, revelando con determinado acierto una interpretación de las condiciones paleoambientales existentes a partir del estudio de los procesos sedimentarios advertidos.

One of catastrophic origin deposits associated with the Cretaceous / Paleogene limit in Western Cuba is the Cacarajícara formation. The sedimentological characteristics of the materials present in three no very visible outcrops of the mentioned formation are specified in the article with the purpose of clarifying the deposition of materials, after the impact of the Chicxulub asteroid at the end of the Cretaceous. Several methods were applied: bibliographic review, field work and megascopic description of rocks, which includes the petrographic and micropaleontological analysis of its components. As a result, a more exact approximation to the deposition conditions of these materials after the impact was obtained and its relation with the geological events, which revealed an interpretation of the existing palaeoenvironmental conditions from the study of the sedimentary processes.

Comportamiento probabilístico espacial de la composición sustancial en yacimientos lateríticos del oriente cubano

Con el propósito de determinar el comportamiento probabilístico espacial de los principales elementos químicos en los yacimientos lateríticos cubanos, los contenidos de Ni, Fe y Co se analizaron en relación a su ajuste a seis distribuciones estadísticas (normal, normal logarítmica, Erlang, exponencial, gaussiana inversa y Chi cuadrada) en ocho direcciones en el plano horizontal y en cada intervalo de muestreo en el plano vertical; utilizando para ello los softwares Statgraphics y Statistica. El análisis se realizó en dos yacimientos a los que previamente se les habían construido elipsoides de autocorrelación, fundamentadas en variogramas direccionales calculados en un ángulo de 45º. El procesamiento estadístico de las muestras agrupadas en los ocho sectores direccionales a intervalos de un metro de profundidad demostró que ninguno de los tres componentes sustanciales se puede considerar que se ajusta a las distribuciones propuestas, ya que solamente en unos pocos sectores direccionales, en uno solo de los yacimientos, de forma discontinua y para un solo elemento (Ni), existe ajuste a la distribución normal. Esto demuestra diversidad de comportamientos para los componentes sustanciales, como prueba, además, de un comportamiento caótico de los mismos, por lo que se desaconseja en estos tipos de yacimientos el empleo de modelos de estimación que exijan el ajuste de los datos a una distribución probabilística específica, para una o más variables que reflejen los componentes sustanciales.

The aim of this study is to determine the spatial probabilistic behavior of the main chemical elements in the Cuban lateritic deposits. The contents of Ni, Fe and Co were analyzed related to their adjustment to six statistical distributions (normal, logarithmic normal, Erlang, exponential, Gaussian Reverse and Chi square) on the horizontal plane, in eight directions and on the vertical plane, in each sampling interval, using the Statgraphics and Statistic softwares. The analysis was carried out in two sites to which previously autocorrelation ellipsoids based on directional variograms calculated at an angle of 45º had been constructed. Based on the statistical processing, we can say that none of the three components are considered fit the proposed distributions and there is adjustment to the normal distribution only in one of the deposits and for a single element, (Ni). A diversity of performance for substantial components is evident so, for one or more variables that reflect the substantial components, the use of estimating models that require adjusting data to a specific probabilistic distribution is not advised in this type of deposits.

Evaluación hidroquímica de las aguas del río Cayo Guam, Moa, Cuba

La cuenca hidrográfica del río Cayo Guam es afectada por la actividad antrópica. Se realizó un estudio para evaluar, desde el punto de vista hidroquímico, la calidad de las aguas del río. A todo lo largo del cauce del río, en puntos anteriores a las fuentes contaminantes y posteriores a estas, se tomaron trece muestras en total. Los valores de las determinaciones químicas, físicas y bacteriológicas de las muestras se contrastaron con las normas cubanas vigentes para el control de las aguas terrestres. Se pudo establecer que la principal fuente de contaminación de las aguas es la exploración y explotación de distintos yacimientos (lateríticos, de cromitas, de áridos) en el cauce del río. Desde el punto de vista físico, las aguas resultaron ser débilmente básicas, hidrocarbonadas-magnésicas del tipo I y por su dureza, aguas blandas con muy bajos contenidos de calcio debido a la litología de la zona; su coloración está por encima de lo permisible en algunos puntos de muestreo. Se detectó asimismo la presencia de nitritos que evidencian contaminación por albañales cercanos; revelándose, además, contaminación bacteriológica en el punto de mayor concentración de nitritos. Aunque los valores de contaminación no son alarmantes, algunos elementos están por encima de las normas.

The watershed of the Cayo Guam River is affected by the anthropogenic activity. The purpose of this study is to evaluate the quality of waters of the river from Hydrochemical point of view. It has been taken 13 samples in total around the river bed and in different points subsequent and previous to the polluted sources. To control terrestrial waters, the values of bacteriological, physical and chemical determinations were verified taking into consideration the regulations in force. It was concluded that the main source of water pollution is the exploration and exploitation of different deposits (lateritic, chromite, aggregate) on the riverbed. From the physical point of view, the waters turned out to be weakly basic, hydrocarbon-magnesium type I and soft waters because of its hardness and low calcium contents due to the lithology of the area; its coloration exceeds what is permissible in some sampling points. The presence of nitrites that show contamination by nearby sewers was also detected; showing bacteriological contamination at the point of higher concentration of nitrites. Although the pollution values are not alarming, some elements are above the norms.

Caracterización geomecánica de las rocas ornamentales del yacimiento Bottichino I, provincia de Granma

El objetivo del trabajo fue caracterizar, desde el punto de vista geomecánico, las calizas marmóreas del yacimiento Bottichino I para actualizar los parámetros del sistema de explotación. Se determinaron los parámetros de la clasificación geomecánica de Bieniawski (1989) así como las características del agrietamiento, obtenidas del levantamiento geológico de campo y procesadas con el software DIP V.5. Posteriormente se modeló la actualización topográfica del yacimiento y se realizó la representación espacial de los principales sistemas de grietas en los tres frente de explotación, usando el software GEMCOM 6.5. Como resultado se obtuvo la representación espacial en 3D de los bloques de calizas marmóreas y las direcciones principales de las grietas, identificando tres familias de grietas predominantes, con tamaños de bloques naturales de medio a grande; el macizo rocoso clasificó como de buena calidad. Con los parámetros geomecánicos determinados se definen las direcciones de avance de los frentes de explotación y mejora la recuperación de los monolitos al tener un mayor grado de conocimiento de la estructura del macizo.

The purpose of this study is to characterize the marmored limestone of Bottichino I deposit from the geomechanical point of view in order to update the parameters of the exploitation system. The parameters of the geomechanical classification of Bieniawski (1989) were determined as well as the cracking characteristics, obtained from the geological field survey and processed with the DIP V.5 software. Subsequently, the topographic updating of the deposit was modeled and the spatial representation of the main cracking systems in the three exploitation fronts was made, using the GEMCOM 6.5 software. As a result, the 3D spatial representation of marmored limestone blocks and the main directions of the cracks was obtained, identifying 3 families of predominant cracks, with natural block sizes from medium to large; the rock mass classified as good quality. Advancing directions of the mining front were defined by the determined geomechanical parameters and the recovery of monoliths was also bettered up when having a greater knowledge of the solid structure.

Estudio termodinámico de concreciones ferruginosas del yacimiento Moa occidental para su uso siderúrgico

Las concreciones ferruginosas (escombros lateríticos) constituyen pasivos ambientales de la industria del níquel en Moa. Este artículo reporta el estudio termodinámico de muestras de concreciones del yacimiento Moa Occidental (Zona A) utilizadas en la descarburización del acero ACI HK40 producido en un horno de arco eléctrico. Las muestras de las fracciones granulométricas seleccionadas fueron caracterizadas utilizando técnicas de Fluorescencia de rayos x y Difracción de rayos x. Los resultados evidenciaron la presencia mayoritaria de fases mineralógicas de hierro como maghemita y goethita, en correspondencia con los contenidos de óxido de hierro(III). El estudio termodinámico se centró en las reacciones que pueden ocurrir en el baño metálico cuando es añadido el material al horno. Se pronosticó así que entre los 1573 K y 1973 K no es posible la reacción de descarburización con los óxidos de silicio, aluminio y manganeso contenidos en los escombros, los que pasan a formar parte de las escorias; mientras que el óxido de hierro(II), producto de la reducción del óxido de hierro(III) en la interfase metal - escoria, actúa como oxidante del carbono y de otras impurezas en el baño metálico fundido. Las pruebas experimentales desarrolladas a escala industrial corroboraron los pronósticos del estudio termodinámico y demostraron la posibilidad de utilizar de estas concreciones las partículas mayores de 2 mm como oxidantes durante la etapa de descarburización del acero ACI HK-40, sin afectar la composición química exigida para la aleación.

Ferruginous concretions or lateritic debris are environmental liabilities of the nickel industry in Moa. This article states the thermodynamic study of samples concretions of Moa occidental deposit (Zone A), used in decarbonizing ACI HK40 steel produced in an electric arc furnace. The samples of granulometric fractions were characterized by using fluorescence X-ray techniques and X-ray diffraction. The results reveal the existence of mineralogical iron phases such as maghemite and goethite, in correspondence to contents of iron oxide (III). The thermodynamic study focused on the reactions that can occur in the metallic bath when the material is added to the furnace. It was predicted that between the 1 573 K and 1 973 K the decarburization reaction is not possible with the silicon, manganese and aluminum oxides contained in the debris, which become part of the slag; while iron oxide (II), works as an oxidant of carbon and other impurities on the molten metal bath. The experimental tests were developed at industrial scale and thermodynamic study forecasts were corroborated and the possibility of using particles larger than 2 mm as oxidants during the decarburization stage of ACI HK-40 steel, without affecting the chemical composition required for the alloy.

Caracterización preliminar del depósito mineral Cajálbana para fines metalúrgicos

En esta investigación se determinan, de modo preliminar, las principales características físicas, químicas y mineralógicas del depósito mineral Cajálbana localizado en la provincia de Pinar del Río. Se analizaron ocho compósitos obtenidos a partir de 470 muestras procedentes de 80 pozos verticales. Por el método de Plasma Inductivamente Acoplado (ICP) se realizaron determinaciones químicas de los elementos siguientes: Fe, Ni, Co, Mn, Si, Al, Mg y Cr. Estas determinaciones, de conjunto con la cartografía de perfiles a través del métodogeofísico de Georadar (GPR), los itinerarios de mapeo geológico y los análisis mineralógicos y de susceptibilidad magnética, permiten establecer para el depósito el predominio de las peridotitas piroxénicas (minerales de hierro, níquel y cromo) y clasificarlo como del tipo laterítico-saprolítico, perspectivo para ser procesado por la industria minero metalúrgica cubana.

The main chemical, mineralogical and physical characteristics of Cajálbana mineral deposit located in Pinar del Río province - Cuba, are preliminary determined in this research. Eight composites obtained from 470 samples from 80 vertical wells were analyzed. By means of the Inductively Coupled Plasma (ICP) method, chemical determinations were made of the following elements: Fe, Ni, Co, Mn, Si, Al, Mg and Cr. With the mapping profiles by using Georadar (GPR) geophysical method, the geological mapping itineraries and the magnetic and mineralogical susceptibility analysis and these determinations allowed to establish the predominance of pyroxene peridotites for the deposit (iron, nickel and chromium minerals) and classify it as lateritic-saprolitical to be processed by the Cuban metallurgical mining industry.

Empleo de escorias de horno cuchara y de cenizas de paja de arroz como componentes de un fundente para recargue por soldadura

El trabajo aborda el empleo de escorias blancas del afino del acero y de cenizas de paja de arroz como componentes de un fundente aglomerado aleado, para recargue duro por soldadura con arco sumergido. A partir de la composición media de las escorias se definió su ubicación en el diagrama de estado CaO-SiO2-MgO, así como la adición de SiO2 requerida para provocar un desplazamiento hacia una región de mejores propiedades de la matriz del fundente. El incremento de SiO2 se realizó por adición de ceniza de la combustión de paja de arroz. A la matriz del fundente se le incorporó un sistema de aleación Cr-Mn-C. Se elaboraron dos fundentes, uno con 20 % de silicato de sodio y el otro con 30 %. Los fundentes se caracterizaron en cuanto a particulares morfométricas y de resistencia de los granos y propiedades de los depósitos (geometría, composición química y microestructura). Se concluye que las escorias blancas de acería, con adiciones de ceniza de paja de arroz, son adecuadas para la conformación de la matriz de un fundente de recargue, y que la adición de 30 % de silicato posibilita mayor resistencia de los granos, menor dilución y una mayor transferencia de los elementos de aleación al depósito. La microestructura, representada por alta presencia de martensita y austenita residual, es apropiada para recubrir piezas que trabajan expuestas al desgaste abrasivo.

The work addresses the use of rice straw ash and white slag from steel refining as components of an agglomerated flux, for weld overlay by Submerged Arc Welding. Its location in the CaO-SiO2-MgO state diagram as well as the addition of SiO2 required to cause a displacement towards a region of better properties of the flux matrix was defined from the average composition of the slags. The increasing of SiO2 was made by the addition of ash from the combustion of rice straw. A Cr-Mn-C alloy system was incorporated into the flux matrix. Two fluxes were elaborated, one with 20% sodium silicate and the other one with 30%. The fluxes were characterized in terms of morphometric characteristics and resistance of the grains, and properties of the deposits (microstructure, geometry, and chemical composition). It was concluded that white slag from steel works, with addition of rice straw ash, are suitable for shaping the matrix of an overlay flux, and that the addition of 30% of silicate allows greater grain strength, less dilution and a greater transfer of alloying elements to the tank. The microstructure, represented by the high presence of martensite and residual austenite, is suitable for covering pieces exposed to abrasive wear.

Predicción de la resistencia térmica de las incrustaciones en los enfriadores de ácido sulfhídrico

Las incrustaciones en los intercambiadores de calor provocan el incremento de la resistencia al intercambio térmico, con la subsiguiente pérdida de eficiencia. Aunque su análisis ha sido expuesto en estudios precedentes, los modelos matemáticos disponibles no identifican todas las formas y mecanismos de ensuciamiento. Esta investigación propuso dos modelos de predicción de la resistencia térmica de las incrustaciones en un sistema de enfriadores de ácido sulfhídrico en explotación. Los valores de las variables independientes y de respuesta que caracterizan el proceso se obtuvieron a través del método de experimentación pasiva. Con el modelo de regresión múltiple se lograron correlaciones de 98,07 % y 97,23 % (para el intercambio de calor tubos-coraza y la interacción coraza-chaqueta, respectivamente), comparadas con 99,63 % y 99,03 % para la red neuronal artificial. Los resultados confirman la validez de ambas técnicas como herramientas confiables de pronóstico, siendo la red neuronal el mejor predictor.

Heat exchangers’ fouling causes increased resistance to thermal exchange, with subsequent efficiency loss. Although related analysis has been exposed in previous studies, the available mathematical models do not consider all forms and mechanisms of deposition of unwanted material. This investigation proposed two models for prediction of the fouling thermal resistance in a system of hydrogen sulphide gas coolers under operations. The values for independent and response variables inherent to the process were obtained by applying the passive experimentation method. Correlations of 98,07 % and 97,23 % were achieved from the multivariable regression model (for the tubeside-shellside heat exchange and the shellside-jacket interaction, respectively), as compared to 99,63 and 99,03 % for the artificial neural network. The results confirm the validity of both techniques as reliable forecasting tools, with the neural network being the best predictor.

Contaminantesatmosféricos procedentes de centrales azucareros de la provincia de Holguín

La introducción de bioeléctricas con bagazo como combustible pudiera contribuir a la solución de la contaminación atmosférica. Como precedente para la futura evaluación de las bioeléctricas este estudio estima el SO2, los NOx y el material particulado (MP) emitidos por generadores de vapor de centrales azucareros de la provincia de Holguín, a través de factores de emisión. Se obtuvieron valores de emisión inferiores a los de termoeléctricas y grupos electrógenos, pero varios órdenes superior a los de los generadores de vapor convencionales que emplean hidrocarburos como combustible. La verificación de las emisiones con las emisiones máximas admisiblesde la NC/TS 803: 2010, para la categoría de fuentes existentes, comprueba que se superan los máximos legales para el MP y los NOx de todas las chimeneas. No obstante, para el SO2 ninguna de las emisiones sobrepasa el valor fijado.

The introduction of bioelectric stations with bagasse as fuel could contribute to the solution of air pollution. This study estimates the SO2, NOx and particulate matter (PM) emitted by steam generators by sugar mills of Holguín province as a precedent for future evaluation of bioelectric plants. Lower emission values than those emitted by thermoelectric plants and power generators were obtained, but several higher sequences than those of conventional steam generators using hydrocarbons as fuel. It was concluded that verifying the emissions with the maximum admissible of NC / TS 803: 2010, for the category of existing sources showed that the legal maximums for MP and NOx of all chimneys are higher. However, none of the emissions exceeds the value set for SO2.