La wollastonita es un mineral de inosilicato de calcio ( Ca Si O 3 ) que puede contener pequeñas cantidades de hierro , magnesio y manganeso en sustitución del calcio. Suele ser de color blanco. Se forma cuando la piedra caliza impura o la dolomita se someten a altas temperaturas y presiones, lo que a veces ocurre en presencia de fluidos que contienen sílice como en skarns [5] o en contacto con rocas metamórficas . Los minerales asociados incluyen granates , vesuvianita , diópsido , tremolita , epidota , plagioclasa feldespato , piroxeno y calcita . Lleva el nombre del químico y mineralogista inglés William Hyde Wollaston (1766-1828).
Wollastonita | |
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General | |
Categoría | Mineral de inosilicato |
Fórmula (unidad de repetición) | Silicato de calcio, CaSiO 3 |
Clasificación de Strunz | 9.DG.05 |
Sistema de cristal | Triclínico Monoclínica politipo existe |
Clase de cristal | Pinacoidal ( 1 ) (mismo símbolo HM ) |
Grupo espacial | P 1 (politipo 1A) |
Celda unitaria | a = 7,925 Å , b = 7,32 Å, c = 7,065 Å; α = 90,055 °, β = 95,217 °, γ = 103,42 °; Z = 6 |
Identificación | |
Masa de fórmula | 116,159 g / mol |
Color | Blanco, incoloro o gris |
Hábito de cristal | Raras como cristales tabulares, comúnmente masivos en agregados lamelares, radiantes, compactos y fibrosos. |
Hermanamiento | Común |
Escote | Perfecto en dos direcciones a casi 90 ° |
Fractura | Astillado a desigual |
Escala de Mohs de dureza | 4.5 a 5.0 |
Lustre | Vítreo o mate a nacarado en superficies de escote |
Racha | blanco |
Diafanidad | Transparente a translúcido |
Gravedad específica | 2.86–3.09 |
Propiedades ópticas | Biaxial (-) |
Índice de refracción | n α = 1,616–1,640 n β = 1,628–1,650 n γ = 1,631–1,653 |
Birrefringencia | δ = 0.015 máximo |
Ángulo de 2V | Medido: 36 ° a 60 ° |
Punto de fusion | 1540 ° C |
Solubilidad | Soluble en HCl, insoluble en agua |
Otras características | Calor de formación (@ 298): -89.61kJ Energía libre de Gibbs: 41.78kJ |
Referencias | [1] [2] [3] [4] |
Algunas de las propiedades que hacen que la wollastonita sea tan útil son su alto brillo y coloración blanca, baja absorción de humedad y aceite y bajo contenido volátil. La wollastonita se utiliza principalmente en cerámica, productos de fricción (frenos y embragues), fabricación de metales, masilla de pintura y plásticos.
A pesar de su similitud química con el espectro de composición del grupo de minerales piroxeno , donde la sustitución del calcio por magnesio y hierro termina con diópsido y hedenbergita respectivamente, es estructuralmente muy diferente, con un tercer tetraedro de SiO 4 [6] en la cadena enlazada (como opuesto a dos en los piroxenos).
Tendencias de producción
Los datos de producción mundial de wollastonita no están disponibles para muchos países y los que están disponibles con frecuencia tienen entre 2 y 3 años. La producción mundial estimada de mineral de wollastonita cruda estuvo en el rango de 700.000 a 720.000 toneladas en 2016. Se estimó que las reservas mundiales de wollastonita superaron los 100 millones de toneladas. Sin embargo, todavía no se han estudiado muchos depósitos grandes.
Se han identificado grandes depósitos de wollastonita en China , Finlandia , India , México y Estados Unidos . Se han identificado depósitos más pequeños, pero significativos, en Canadá , Chile , Kenia , Namibia , Sudáfrica , España , Sudán , Tayikistán , Turquía y Uzbekistán . [7]
En 2016, los principales productores fueron China (425.000 t), India (185.000 t), Estados Unidos (información retenida por motivos comerciales pero que se indica en tercer lugar), México (67.000 t) y Finlandia (16.000). [7]
En los Estados Unidos, la wollastonita se extrae en Willsboro, Nueva York y Gouverneur, Nueva York . Los depósitos también se han extraído comercialmente en el noroeste de México . [8]
El precio de la wollastonita en bruto varió en 2008 entre 80 y 500 dólares EE.UU. por tonelada, según el país y el tamaño y la forma de las partículas de polvo. [8]
Usos
La wollastonita tiene importancia industrial en todo el mundo. Se utiliza en muchas industrias, principalmente por fábricas de azulejos que lo han incorporado a la fabricación de cerámica para mejorar muchos parámetros de rendimiento, y esto se debe a sus propiedades fundentes, ausencia de componentes volátiles, blancura y forma de partícula acicular. [9]
En cerámicas, la wollastonita disminuye la contracción y la generación de gas durante la cocción , aumenta la fuerza en verde y cocida, mantiene el brillo durante la cocción, permite una cocción rápida y reduce el agrietamiento, el agrietamiento y los defectos de esmalte.
La wollastonita se utiliza en un cemento anunciado en 2019 que "reduce la huella de carbono general en el hormigón prefabricado en un 70%". [10]
En aplicaciones metalúrgicas, la wollastonita sirve como fundente para soldadura, fuente de óxido de calcio, acondicionador de escoria y para proteger la superficie del metal fundido durante la colada continua de acero.
Como aditivo en la pintura, mejora la durabilidad de la película de pintura, actúa como amortiguador de pH , mejora su resistencia a la intemperie, reduce el brillo, reduce el consumo de pigmentos y actúa como agente mateante y suspensor.
En los plásticos, la wollastonita mejora la resistencia a la tracción y a la flexión , reduce el consumo de resina y mejora la estabilidad térmica y dimensional a temperaturas elevadas. Los tratamientos superficiales se utilizan para mejorar la adherencia entre la wollastonita y los polímeros a los que se añade.
Como sustituto del asbesto en baldosas, productos de fricción, tableros y paneles aislantes, pintura, plásticos y productos para techos, la wollastonita es resistente al ataque químico, inerte, estable a altas temperaturas y mejora la resistencia a la flexión y a la tracción. [8] En algunas industrias, se utiliza en diferentes porcentajes de impurezas, como su uso como fabricante de aislamiento de lana mineral o como material de construcción ornamental. [11]
Se estimó que las aplicaciones de plásticos y caucho representaron entre el 25% y el 35% de las ventas en Estados Unidos en 2009, seguidas de las cerámicas con entre el 20% y el 25%; pintura, 10% a 15%; aplicaciones metalúrgicas, 10% a 15%; productos de fricción, del 10% al 15%; y varios, del 10% al 15%. Las aplicaciones cerámicas probablemente representan del 30% al 40% de las ventas de wollastonita en todo el mundo, seguidas de los polímeros (plásticos y caucho) con el 30% al 35% de las ventas y la pintura con el 10% al 15% de las ventas. Las ventas restantes fueron para construcción, productos de fricción y aplicaciones metalúrgicas.
La wollastonita se ha estudiado para la mineralización de carbono para el almacenamiento de dióxido de carbono . Es uno de los silicatos de reacción más rápida, pero puede tener altos costos asociados con el almacenamiento de carbono. [12]
Sustitutos
La naturaleza acicular de muchos productos de wollastonita le permite competir con otros materiales aciculares, como fibra cerámica, fibra de vidrio, fibra de acero y varias fibras orgánicas, como aramida , polietileno , polipropileno y politetrafluoroetileno en productos donde se mejoran la estabilidad dimensional, Se buscan módulo de flexión y deflexión por calor.
La wollastonita también compite con varios minerales o rocas no fibrosas, como caolín , mica y talco , que se agregan a los plásticos para aumentar la resistencia a la flexión, y minerales como barita, carbonato de calcio, yeso y talco, que imparten estabilidad dimensional a los plásticos.
En cerámica, la wollastonita compite con carbonatos, feldespato , cal y sílice como fuente de calcio y silicio. Su uso en cerámica depende de la formulación del cuerpo cerámico y del método de cocción. [7]
Composición
En un CaSiO 3 puro , cada componente forma casi la mitad del mineral en peso: 48,3% de CaO y 51,7% de SiO 2 . En algunos casos, pequeñas cantidades de hierro (Fe) y manganeso (Mn) y cantidades menores de magnesio (Mg) sustituyen al calcio (Ca) en la fórmula mineral ( p . Ej. , Rodonita ). [11] La wollastonita puede formar una serie de soluciones sólidas en el sistema CaSiO 3 -FeSiO 3 , o síntesis hidrotermal de fases en el sistema MnSiO 3 -CaSiO 3 . [9]
Ocurrencia geológica
La wollastonita generalmente se presenta como un componente común de una piedra caliza impura metamorfoseada térmicamente, también podría ocurrir cuando el silicio se debe a un metamorfismo en sedimentos calcáreos alterados por contacto, o a contaminación en la roca ígnea invasora. En la mayoría de estos casos, es el resultado de la siguiente reacción entre la calcita y la sílice con la pérdida de dióxido de carbono: [9]
- CaCO 3 + SiO 2 → CaSiO 3 + CO 2
La wollastonita también se puede producir en una reacción de difusión en skarn , se desarrolla cuando la piedra caliza dentro de una arenisca es metamorfoseada por un dique , lo que resulta en la formación de wollastonita en la arenisca como resultado de la migración de Ca. [9]
Estructura
La wollastonita cristaliza triclínicamente en el grupo espacial P 1 con las constantes de red a = 7,94 Å , b = 7,32 Å, c = 7,07 Å; α = 90,03 °, β = 95,37 °, γ = 103,43 ° y seis unidades de fórmula por celda unitaria . [13] La wollastonita se clasificó una vez estructuralmente entre el grupo piroxeno, porque ambos grupos tienen una proporción de Si: O = 1: 3. En 1931, Warren y Biscoe demostraron que la estructura cristalina de la wollastonita difiere de los minerales del grupo piroxeno, y clasificaron este mineral dentro de un grupo conocido como piroxenoides. [9] Se ha demostrado que las cadenas de piroxenoides están más retorcidas que las del grupo piroxeno y exhiben una distancia de repetición más larga. La estructura de la wollastonita contiene cadenas infinitas de tetraedros [SiO 4 ] que comparten vértices comunes y corren paralelos al eje b . El motivo de la cadena en la wollastonita se repite después de tres tetraedros, mientras que en los piroxenos solo se necesitan dos. La distancia de repetición en las cadenas de wollastonita es 7.32 Å e igual a la longitud del eje b cristalográfico .
El CaSiO 3 fundido , mantiene una estructura local tetraédrica de SiO 4 , a temperaturas de hasta 2000 ˚C. [14] La coordinación Ca-O del vecino más cercano disminuye de 6.0 (2) en el vidrio a temperatura ambiente a 5.0 (2) en el líquido de 1700 ˚C, coincidiendo con un número creciente de vecinos Ca-O más largos. [15] [16]
Propiedades fisicas y opticas
La wollastonita se presenta como masas de cristales en láminas, los monocristales pueden mostrar una forma de partícula acicular y generalmente exhibe un color blanco, pero a veces crema, gris o verde muy pálido.
La veta de la wollastonita es blanca, su dureza de Mohs es de 4.5–5 y su gravedad específica es de 2.87–3.09. Hay más de un plano de escisión para él, hay una escisión perfecta en {100}, buenas escisiones en {001} y { 1 02}, y una escisión imperfecta en {101}. Es común que la wollastonita tenga un eje gemelo [010], un plano de composición (100) y rara vez tenga un eje gemelo [001]. El brillo suele ser de vítreo a perlado. El punto de fusión de la wollastonita es de aproximadamente 1540 C.
Ver también
- Enstatita - Piroxeno: silicato de magnesio-hierro con MgSiO 3 y Fesio 3 finales miembros
- Rodonita - Inosilicato de manganeso de cadena simple (MnSiO 3 )
- Lista de minerales
- Lista de minerales con nombres de personas
Referencias
Este artículo incorpora material de dominio público del documento del Servicio Geológico de Estados Unidos : "Wollastonita" .
- ^ Wollastonita , Mindat
- ^ Wollastonita , Webmineral
- ^ Wollastonita , Manual de mineralogía
- ^ Mineralogista estadounidense, V. 79, págs. 134-144, 1994
- ^ Whitley, Sean; Halama, Ralf; Gertisser, Ralf; Preece, Katie; Deegan, Frances M .; Troll, Valentin R. (18 de octubre de 2020). "Efectos magmáticos y metastomáticos de la interacción magma-carbonato registrados en xenolitos de silicato de calcio del volcán Merapi (Indonesia)" . Revista de Petrología . 61 (4). doi : 10.1093 / petrology / egaa048 . ISSN 0022-3530 .
- ^ William Alexander Deer; Robert Andrew Howie; J. Zussman (1992). Una introducción a los minerales formadores de rocas . Longman Scientific & Technical. ISBN 978-0-470-21809-9.
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- ↑ a b c Robert L. Virta Wollastonite , USGS 2009 Minerals Yearbook (octubre de 2010)
- ^ a b c d e Ciervos, Howie y Zussman. Minerales formadores de rocas; Silicatos monocatenarios , vol. 2A, segunda edición, Londres, The Geological Society, 1997.
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- ^ a b Andrews, RW Wollastonita . Londres, Oficina de Papelería de Su Majestad, 1970.
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enlaces externos
- Hoja de MSDS de la Universidad de Oxford