Cromita es un cristalino mineral compuesta principalmente de hierro (II) óxido y de cromo (III) de óxido de compuestos. Puede estar representado por la fórmula química de FeCr 2 O 4 . Es un mineral de óxido perteneciente al grupo de la espinela . El elemento magnesio puede sustituir al hierro en cantidades variables, ya que forma una solución sólida con magnesiocromita (MgCr 2 O 4 ). [5] También puede ocurrir una sustitución del elemento aluminio , lo que lleva ahercinita (FeAl 2 O 4 ). [6] En la actualidad, la cromita se extrae especialmente para fabricar acero inoxidable mediante la producción de ferrocromo (FeCr), que es una aleación de hierro y cromo. [7]
Cromita | |
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General | |
Categoría | Minerales de óxido Grupo espinela Grupo estructural espinela |
Fórmula (unidad de repetición) | (Fe, Mg) Cr 2 O 4 |
Clasificación de Strunz | 4.BB.05 |
Sistema de cristal | Isometrico |
Clase de cristal | Hexoctaédrico (m 3 m) Símbolo HM : (4 / m 3 2 / m) |
Grupo espacial | F d 3 m |
Celda unitaria | a = 8,344 Å; Z = 8 |
Identificación | |
Color | Negro a negro pardusco; marrón a negro pardusco en bordes delgados con luz transmitida |
Hábito de cristal | Octaédrico raro; masivo a granular |
Hermanamiento | Ley de espinela en {Ill} |
Escote | Ninguno, la separación puede desarrollarse a lo largo de {III} |
Fractura | Desigual |
Tenacidad | Frágil |
Escala de Mohs de dureza | 5.5 |
Lustre | Resinoso, grasiento, metálico, submetálico, opaco |
Racha | marrón |
Diafanidad | Translúcido a opaco |
Gravedad específica | 4.5–4.8 |
Propiedades ópticas | Isotrópico |
Índice de refracción | n = 2,08-2,16 |
Otras características | Débilmente magnético |
Referencias | [1] [2] [3] [4] |
Los granos de cromita se encuentran comúnmente en grandes intrusiones ígneas máficas como Bushveld en Sudáfrica e India. La cromita es de color negro hierro con un brillo metálico , una veta marrón oscuro y una dureza en la escala de Mohs de 5,5. [8]
El cromo extraído de la cromita tiene muchos beneficios en lo que respecta a sus usos y aplicaciones. El uso de cromo en procesos antropogénicos puede generar considerables impactos en la salud y el medio ambiente en todo el mundo. [9]
Propiedades
Los minerales de cromita se encuentran principalmente en intrusiones ígneas máficas-ultramáficas y, a veces, también se encuentran en rocas metamórficas . Los minerales de cromita se encuentran en formaciones estratificadas que pueden tener cientos de kilómetros de largo y unos pocos metros de espesor. [10] La cromita también es común en los meteoritos de hierro y se forma en asociación con silicatos y minerales de troilita . [11]
Estructura cristalina
La composición química de la cromita se puede representar como FeCr 2 O 4 , con el hierro en el estado de oxidación +2 y el cromo en el estado de oxidación +3. [4] La cromita, cuando se presenta como mineral o en forma masiva, se forma como agregados granulares finos. La estructura del mineral puede verse como laminar, con roturas a lo largo de los planos de debilidad. La cromita también se puede presentar en una sección delgada. Los granos que se ven en secciones delgadas están diseminados con cristales euédricos a subédricos . [12]
La cromita contiene Mg, hierro ferroso [Fe (II)], Al y trazas de Ti. [4] La cromita puede transformarse en diferentes minerales según las cantidades de cada elemento en el mineral. Cuando la cromita varía en composición, provoca un comportamiento de transformación térmica. [13]
La cromita es parte del grupo de la espinela , lo que significa que puede formar una serie completa de soluciones sólidas con otros miembros del mismo grupo. Estos incluyen minerales como la quenmingita (FeCr 2 O 4 ), xieita (FeCr 2 O 4 ), magnesiocromita (MgCr 2 O 4 ) y magnetita (Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 ). La quemmingita y la xieita son polimorfos de la cromita, mientras que la magnesiocromita y la magnetita son isoestructurales con la cromita. [4]
Tamaño y morfología de los cristales
La cromita se presenta como cristales masivos y granulares y muy raramente como cristales octaédricos . El hermanamiento de este mineral ocurre en el plano {III} como lo describe la ley de la espinela . [4]
Los granos de minerales son generalmente de tamaño pequeño. Sin embargo, se han encontrado granos de cromita de hasta 3 cm. Se ve que estos granos se cristalizan en el líquido del cuerpo de un meteorito donde hay bajas cantidades de cromo y oxígeno. Los granos grandes están asociados con condiciones sobresaturadas estables vistas desde el cuerpo del meteorito. [11]
Reacciones
La cromita es un mineral importante que ayuda a determinar las condiciones en que se forman las rocas. Puede tener reacciones con varios gases como el CO y el CO 2 . La reacción entre estos gases y los granos sólidos de cromita da como resultado la reducción de la cromita y permite la formación de aleaciones de hierro y cromo . También podría haber una formación de carburos metálicos a partir de la interacción con la cromita y los gases. [14]
Se ve que la cromita se forma temprano en el proceso de cristalización . Esto permite que la cromita sea resistente a los efectos de alteración de las altas temperaturas y presiones observadas en la serie metamórfica . Es capaz de progresar inalterado a través de la serie metamórfica . Se observa que otros minerales con menor resistencia se alteran en esta serie a minerales como la serpentina , la biotita y el granate . [15]
Distribución de depósitos
La cromita se encuentra como lentes ortocumuladas de cromitita en peridotita del manto de la Tierra . También ocurre en rocas intrusivas ultramáficas estratificadas . [16] Además, se encuentra en rocas metamórficas como algunas serpentinitas . Los depósitos minerales de cromita se forman a medida que se diferencia el magmático temprano. Se asocia comúnmente con olivino , magnetita , serpentina y corindón . [17] El vasto Complejo Ígneo Bushveld de Sudáfrica es un cuerpo ígneo de grandes capas de máficas a ultramáficas con algunas capas que consisten en un 90% de cromita, lo que hace que el tipo de roca rara, la cromitita. [18] El Complejo Ígneo Stillwater en Montana también contiene cromita significativa. [2]
La cromita se encuentra en grandes cantidades y está disponible para la minería comercial. Los minerales de cromita se encuentran en 2 depósitos principales, que son depósitos estratiformes y depósitos podiformes. Los depósitos estratiformes en intrusiones estratificadas son la principal fuente de recursos de cromita y se ven en países como Sudáfrica , Canadá , Finlandia y Madagascar . Los recursos de cromita de los depósitos podiformes se encuentran principalmente en Kazajstán , Turquía y Albania . Zimbabwe es el único país que puede obtener recursos de cromita tanto de depósitos estratiformes como podiformes. [19]
Depósitos estratiformes
Los depósitos estratiformes se forman como grandes cuerpos en forma de láminas, generalmente formados en capas máficas a complejos ígneos ultramáficos . Este tipo de depósito se utiliza para obtener el 98% de las reservas mundiales de cromita. [20]
Los depósitos estratiformes suelen tener una edad precámbrica y se encuentran en cratones . Las provincias ígneas máficas a ultramáficas en las que se forman estos depósitos probablemente se intruyeron en la corteza continental , que puede haber contenido granitos o gneises . Las formas de estas intrusiones se describen como tabulares o en forma de embudo. Las intrusiones tabulares se colocaron en forma de umbrales con las capas de estas intrusiones paralelas. Se pueden ver ejemplos de estas intrusiones tabulares en el Complejo Ígneo de Stillwater y el Río Bird . Se ve que las intrusiones en forma de embudo se inclinan hacia el centro de la intrusión. Esto le da a las capas en esta intrusión una formación sinclinal . Se pueden ver ejemplos de este tipo de intrusión en el Complejo Ígneo Bushveld y el Gran Dique . [20]
La cromita se puede ver en depósitos estratiformes como múltiples capas que consisten en cromitita . Los espesores de estas capas oscilan entre 1 cm y 1 m. Las profundidades laterales pueden alcanzar longitudes de 70 km. La cromitita es la roca principal en estas capas, con un 50-95% de cromita y el resto compuesto de olivino , ortopiroxeno , plagioclasa , clinopiroxeno y los diversos productos de alteración de estos minerales. Una indicación de agua en el magma está determinada por la presencia de mica marrón . [20]
Depósitos podiformes
Se observan depósitos podiformes dentro de las secuencias de ofiolitas . La estratigrafía de la secuencia ofiolítica es sedimentos de los océanos profundos, lavas almohadilladas , diques laminados , gabros y tectonitas ultramáficas . [20]
Estos depósitos se encuentran en rocas ultramáficas, sobre todo en tectonitas. Se puede observar que la abundancia de depósitos podiformes aumenta hacia la parte superior de las tectonitas. [20]
Los depósitos podiformes son de forma irregular. "Pod" es un término dado por los geólogos para expresar la morfología incierta de este depósito. Este depósito muestra una foliación que es paralela a la foliación de la roca hospedante. Los depósitos podiformes se describen como discordantes, subconcordantes y concordantes. La cromita en los depósitos podiformes se forma como granos anédricos . Los minerales que se observan en este tipo de depósito tienen una textura nodular y son nódulos poco compactos con un tamaño de entre 5 y 20 mm. Otros minerales que se ven en los depósitos podiformes son olivino , ortopiroxeno , clinopiroxeno , pargasita , Na-mica , albita y jadeíta . [20]
Impactos en la salud y el medio ambiente
El cromo extraído de la cromita se ha utilizado en procesos antropogénicos en las últimas décadas, lo que ha generado importantes problemas de salud y medioambientales en todo el mundo. Cuando el cromo está en forma trivalente (Cr (III)), es una parte crucial de una dieta balanceada animal y humana. Sin embargo, su defecto provocará una alteración del metabolismo de los lípidos y la glucosa en animales y seres humanos. Por otro lado, cuando el cromo está en su forma hexavalente (Cr (VI)), es un carcinógeno altamente tóxico y si lo ingiere un animal o un ser humano puede causar la muerte. [21]
Efectos en la salud
Cuando se extrae el mineral de cromita , está destinado a la producción de ferrocromo y produce un concentrado de cromita con una alta proporción de cromo a hierro. [22] También se puede triturar y procesar. El concentrado de cromita, cuando se combina con un reductor como carbón o coque y un horno de alta temperatura puede producir ferrocromo . El ferrocromo es un tipo de ferroaleación que es una aleación entre cromo y hierro. Esta ferroaleación, así como el concentrado de cromita, pueden introducir varios efectos sobre la salud. La introducción de un enfoque de control definitivo y distintas técnicas de mitigación puede brindar importancia relacionada con la seguridad de la salud humana. [23]
Cuando el mineral de cromita está expuesto a las condiciones de la superficie, puede ocurrir erosión y oxidación . El elemento cromo es más abundante en la cromita en forma de trivalente (Cr-III). Cuando el mineral de cromita se expone a condiciones aéreas, el Cr-III se puede convertir en Cr-VI , que es el estado hexavalente del cromo. El Cr-VI se produce a partir de Cr-III mediante molienda en seco o trituración del mineral. Esto se debe a la humedad del proceso de molienda, así como a la atmósfera en la que se lleva a cabo la molienda. Un ambiente húmedo y una atmósfera no oxigenada son las condiciones ideales para producir menos Cr-VI, mientras que se sabe que lo contrario crea más Cr-VI. [24]
Se observa que la producción de ferrocromo emite contaminantes al aire como óxidos de nitrógeno , óxidos de carbono y óxidos de azufre , así como partículas de polvo con una alta concentración de metales pesados como cromo , zinc , plomo , níquel y cadmio . Durante la fundición a alta temperatura del mineral de cromita para producir ferrocromo , el Cr-III se convierte en Cr-VI. Al igual que con el mineral de cromita, el ferrocromo se muele y, por lo tanto, produce Cr-VI. Por tanto, el Cr-VI se introduce en el polvo cuando se produce el ferrocromo . Esto introduce riesgos para la salud como el potencial de inhalación y la lixiviación de toxinas al medio ambiente. La exposición humana al cromo es por ingestión, contacto con la piel e inhalación. El cromo III y VI se acumularán en los tejidos de humanos y animales. La excreción de este tipo de cromo del cuerpo tiende a ser muy lenta, lo que significa que se pueden observar concentraciones elevadas de cromo décadas más tarde en los tejidos humanos. [24]
Efectos ambientales
La extracción de cromo, cromo y ferrocóomas pueden afectar tóxicamente el medio ambiente. [24] La extracción de cromita es necesaria cuando se trata de la producción de materias primas económicas . [25]
Como resultado de la lixiviación de los suelos y la descarga explícita de las actividades industriales, la erosión de las rocas que contienen cromo entrará en la columna de agua. La ruta de absorción de cromo en las plantas todavía es ambigua, pero debido a que es un elemento no esencial, el cromo no tendrá un mecanismo distinto para esa absorción que sea independiente de la especiación del cromo. [26] Los estudios de plantas han demostrado que los efectos tóxicos del cromo en las plantas incluyen cosas como marchitez, hojas estrechas, crecimiento retardado o reducido, una disminución en la producción de clorofila , daño a las membranas radiculares, sistemas radiculares pequeños, muerte y muchos más. [24] La estructura del cromo es similar a otros elementos esenciales, lo que significa que puede afectar la nutrición mineral de las plantas. [26]
Durante las actividades industriales y la producción, los sedimentos, el agua, el suelo y el aire se contaminan y se contaminan con cromo. El cromo hexavalente tiene impactos negativos en la ecología del suelo porque disminuye la presencia, función y diversidad de microorganismos del suelo. [24] Las concentraciones de cromo en el suelo se diversifican dependiendo de las diferentes composiciones de los sedimentos y las rocas de las que está hecho el suelo. El cromo presente en el suelo es una mezcla de Cr (VI) y Cr (III). [26] Ciertos tipos de cromo como el cromo-VI tienen la capacidad de pasar a las células de los organismos. Las partículas de polvo de las operaciones industriales y las aguas residuales industriales contaminan y contaminan las aguas superficiales, subterráneas y los suelos. [24]
En ambientes acuáticos, el cromo podría experimentar cosas como disolución [ desambiguación necesaria ] , sorción , precipitación , oxidación , reducción y desorción . [26] En los ecosistemas acuáticos, el cromo se bioacumula en invertebrados, plantas acuáticas, peces y algas. Estos efectos tóxicos operarán de manera diferente porque cosas como el sexo, el tamaño y la etapa de desarrollo de un organismo pueden variar. Cosas como la temperatura del agua, su alcalinidad, salinidad, pH y otros contaminantes también afectarán estos efectos tóxicos en los organismos. [24]
Las pruebas de toxicología realizadas en laboratorios en ratas y ratones proporcionan información sobre las dosis de cromo en los alimentos o el agua que producen problemas de salud en los mamíferos, como daño reproductivo, crecimiento y supervivencia reducidos, cambios de comportamiento y cáncer. [24]
El cromo es fundamental para la buena salud, ya que cantidades suficientes deberían ayudar con la intolerancia a la glucosa en los seres humanos. [27] Los estudios demostraron que los suplementos de cromo pueden ser beneficiosos para las personas con resistencia a la insulina y diabetes tipo dos . El cromo reduce los niveles de glucosa y mejora la sensibilidad a la insulina. Algunos estudios también mostraron que el cromo puede ayudar con el síndrome de ovario poliquístico (SOP). [28] Las fuentes dietéticas excelentes incluyen cosas como germen de trigo, brócoli, vísceras y hongos. [27]
Aplicaciones
La cromita se puede utilizar como material refractario , ya que tiene una alta estabilidad térmica . [29] El cromo extraído de la cromita se utiliza en el cromado y la aleación para la producción de superaleaciones resistentes a la corrosión , nicromo y acero inoxidable . El cromo se utiliza como pigmento para vidrio, esmaltes y pinturas, y como agente oxidante para curtir cuero. [30] También se utiliza a veces como piedra preciosa . [31]
Generalmente conocido como cromo, es un metal industrial muy esencial. Es duro y resistente a la corrosión. Esto se usa para cosas como lotes no ferrosos, la producción de acero inoxidable, productos químicos que procesan el cuero y la creación de pigmentos. El acero inoxidable generalmente contiene alrededor del 18 por ciento de cromo. El cromo del acero inoxidable es el material que se endurece y lo hace resistente a la corrosión. [27]
Muchos diseños de automóviles, como las decoraciones, están cromados. Las superaleaciones que contienen cromo permiten que los motores a reacción funcionen bajo una tensión muy alta, en un entorno químicamente oxidante y en situaciones de alta temperatura. [27]
Pigmentación de gres porcelánico
Las baldosas de porcelana se producen a menudo con muchos colores y pigmentaciones diferentes . El contribuyente habitual al color en gres porcelánico de cocción rápida es el negro (Fe, Cr)
2O
3pigmento, que es bastante caro y es sintético . La cromita natural permite una alternativa de pigmentación inorgánica y económica a la costosa (Fe, Cr)
2O
3y permite que la microestructura y las propiedades mecánicas de las baldosas no se alteren o modifiquen sustancialmente cuando se introducen. [32]
Galería de muestras de minerales de cromita
Cristal de cromita octaédrico del Freetown Layered Complex en Sierra Leona , África (tamaño: 1,3 x 1,2 x 1,2 cm)
Muestra de cromita bajo un microscopio petrográfico en luz polarizada simple (PPL)
Granos de cromita con granos de calcita blanca
Óxido verde de cromo de Baltimore , Maryland
Cristales de cromita grandes y equidistantes de Hangha, distrito de Kenema , provincia oriental, Sierra Leona
Ver también
- Anillo de fuego (norte de Ontario)
- Potencial de reducción
- Aleación de acero
Referencias
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enlaces externos
- Minerals.net
- Información de USGS.