La scoperta e l'uso delle argille risale al 30, 000 anni fa, rendendo le argille uno dei materiali più antichi utilizzati nella società. Le argille sono materiali naturali che sono stati usati per la prima volta per fare la ceramica e ora sono usati abbondantemente nella produzione di beni, compresa la ceramica, cosmetici e materiali da costruzione. Anche le argille giocano un ruolo importante nel "terroir, " le caratteristiche che un vino sviluppa in base al luogo di coltivazione delle uve.

L'argilla ha proprietà uniche utili in settori che vanno dalla produzione all'edilizia. Ma queste proprietà possono anche rappresentare una sfida nella gestione dei rifiuti delle miniere.

Le argille e i minerali argillosi sono minuscole particelle con una struttura piastriforme unica di dimensioni inferiori a due micron (per confronto, lo spessore medio di una ciocca di capelli umani è di circa 70 micron). Le piccole dimensioni dei minerali argillosi e la loro struttura distinta conferiscono loro proprietà uniche, e diversi tipi di minerali argillosi possono presentare caratteristiche diverse.

Proprietà delle argille

Esistono quattro gruppi principali di minerali argillosi:caolinite, illite, vermiculite e smectite.

Argille smectite per esempio, hanno la maggiore capacità di gonfiarsi, spesso espandendo più volte il loro volume iniziale. argilla bentonitica, uno smectite, può gonfiarsi fino a 18 volte il suo volume iniziale portando acqua nel suo intercalare, la distanza tra due strati di argilla. Questa proprietà lo rende utile come assorbente per fuoriuscite, ma significa anche che è molto difficile rimuovere l'acqua dall'argilla nei processi di disidratazione, come nel caso della gestione dei rifiuti in miniera.

In contrasto, caolino, o caolino, non si gonfia e ha una bassa permeabilità, rendendolo preferibile per la produzione di porcellana o per migliorare la stampabilità della carta.

Le argille sviluppano anche plasticità quando sono bagnate, dando loro la capacità di allungarsi senza rompersi o strapparsi, una proprietà fondamentale per la scultura in ceramica. I processi di essiccazione e cottura fanno sì che le molecole d'acqua fuoriescano tra i fogli di argilla, e modificando irreversibilmente la struttura chimica delle argille, trasformando il pezzo in un pezzo di ceramica duro e duraturo.

Argilla e vino

I proprietari dei vigneti utilizzano la loro conoscenza del contenuto di argilla nel terreno per aiutarli a prendere decisioni sull'impianto e l'irrigazione in modo che possano migliorare la qualità del vino che producono. La composizione del suolo nei vigneti influenza i livelli di drenaggio e l'assorbimento di minerali e sostanze nutritive per le radici. I terreni sabbiosi sono ottimi per il drenaggio, e argille, che hanno una carica netta negativa, aiutano a trattenere i nutrienti caricati positivamente tra cui il calcio, magnesio e potassio.

Anche le argille trattengono abbastanza bene l'acqua, che può essere utile nei climi secchi per mantenere il terreno più fresco e umido. Alcune varietà di vite producono i migliori risultati in un particolare tipo di terreno. Per esempio, i terreni argillosi tendono a produrre vini rossi decisi e muscolosi come il sangiovese e il merlot e vini bianchi come lo chardonnay.

Argilla nei miei rifiuti

Mentre le argille possono essere materiali preziosi in alcuni processi industriali, possono anche causare problemi nella gestione dei rifiuti in miniera. Per esempio, sterili sabbie bituminose, prodotti dall'estrazione superficiale di sabbie bituminose, costituiti da una miscela di acqua, sabbia, particelle fini, argille e bitume residuo.

Questi sterili sono immagazzinati in stagni, dove le sabbie più pesanti si depositano rapidamente sul fondo e le particelle fini e le argille rimangono sospese. La natura amante dell'acqua delle argille significa che molta acqua è intrappolata negli sterili, rendendo molto impegnativo il consolidamento e la successiva bonifica.

A partire dal 2018, ci sono più di 1,2 trilioni di litri di sterili liquidi accumulati in questi stagni in Alberta.

Questo problema degli sterili fluidi non è esclusivo delle sabbie bituminose in quanto tutte le forme di estrazione mineraria, come il rame, potassa e diamante:producono sterili. Mentre la produzione globale di minerali e metalli continua ad aumentare, così fa la produzione di sterili.

I metodi di misurazione dell'argilla diventeranno sempre più importanti per monitorare e ottimizzare le strategie di gestione degli sterili.

Metodi di trattamento

Molte soluzioni per il trattamento degli sterili modificano le proprietà dell'argilla per accelerare la disidratazione e il consolidamento, e quindi la comprensione delle argille presenti è fondamentale affinché qualsiasi metodo di trattamento funzioni.

Le argille possono essere caratterizzate in base alla dimensione delle particelle, tipo minerale, superficie, capacità di scambio cationico, plasticità e comportamento del flusso. In un ambiente di laboratorio utilizzato da decenni nell'industria delle sabbie bituminose, il colorante blu di metilene può aiutare a determinare alcune di queste importanti proprietà.

Il Northern Alberta Institute of Technology ei suoi partner stanno sviluppando un analizzatore di argilla automatizzato basato sul metodo dell'indice del blu di metilene che renderebbe possibile la misurazione dell'argilla sul campo. Ciò ottimizzerebbe i processi di trattamento, traducendosi in un risparmio sui costi e in una più rapida bonifica degli stagni di sterili.

Dall'aiutare a creare sterili recuperabili alla produzione di una bottiglia di vino di qualità, i progressi nella misurazione dell'argilla possono portare molti vantaggi economici e ambientali.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.