La cromita es un mineral cristalino compuesto principalmente de óxido de hierro (II) y compuestos de óxido de cromo (III) . Puede representarse por la fórmula química de FeCr 2 O 4 . Es un mineral de óxido que pertenece al grupo de las espinelas . El elemento magnesio puede sustituir al hierro en cantidades variables, ya que forma una solución sólida con magnesiocromita (MgCr 2 O 4 ). [6] También puede producirse una sustitución del elemento aluminio , lo que da lugar a la hercinita (FeAl 2 O 4 ). [7] En la actualidad, la cromita se extrae particularmente para fabricar acero inoxidable a través de la producción de ferrocromo (FeCr), que es una aleación de hierro y cromo. [8]
Los granos de cromita se encuentran comúnmente en grandes intrusiones ígneas máficas como Bushveld en Sudáfrica y la India. La cromita es de color negro hierro con un brillo metálico , una veta marrón oscura y una dureza en la escala de Mohs de 5,5. [9]
Los minerales de cromita se encuentran principalmente en intrusiones ígneas máficas-ultramáficas y también se encuentran a veces en rocas metamórficas . Los minerales de cromita se presentan en formaciones estratificadas que pueden tener cientos de kilómetros de largo y unos pocos metros de espesor. [10] La cromita también es común en meteoritos de hierro y se forma en asociación con silicatos y minerales de troilita . [11]
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. [5] La bauxita, cuando se presenta como un mineral , o en forma masiva, se forma como agregados granulares finos. La estructura del mineral se puede ver como laminar, con roturas a lo largo de los planos de debilidad. La cromita también se puede presentar en una sección delgada. Los granos vistos en secciones delgadas están diseminados con cristales que son euédricos a subédricos . [12]
La cromita contiene Mg, hierro ferroso [Fe(II)], Al y trazas de Ti. [5] La cromita puede transformarse en diferentes minerales según las cantidades de cada elemento en el mineral. La cromita es parte del grupo de las espinelas , lo que significa que puede formar una serie completa de soluciones sólidas con otros miembros del mismo grupo. Estos incluyen minerales como la chenmingita (FeCr2O4 ) , la xieíta (FeCr2O4 ) , la magnesiocromita (MgCr2O4 ) y la magnetita (Fe2 + Fe3 + 2O4 ). La chenmingita y la xieíta son polimorfos de la cromita, mientras que la magnesiocromita y la magnetita son isoestructurales con la cromita . [5]
La cromita se presenta en forma de cristales masivos y granulares y muy raramente en forma de cristales octaédricos . La macla de este mineral se produce en el plano {III}, como lo describe la ley de la espinela . [5]
Los granos de minerales son generalmente de tamaño pequeño. Sin embargo, se han encontrado granos de cromita de hasta 3 cm. Se observa que estos granos cristalizan a partir del líquido de un cuerpo de meteorito donde hay bajas cantidades de cromo y oxígeno. Los granos grandes están asociados con condiciones de sobresaturación estables observadas en el cuerpo del meteorito. [11]
La cromita es un mineral importante que ayuda a determinar las condiciones en las que se forman las rocas. Puede reaccionar con diversos gases, como el CO y el CO2 . 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 formarse carburos metálicos a partir de la interacción con la cromita y los gases. [13]
Se observa que la cromita se forma al principio del proceso de cristalización , lo que le permite ser resistente a los efectos de alteración de las altas temperaturas y presiones que se observan en la serie metamórfica y puede progresar a través de la serie metamórfica sin sufrir alteraciones. Se observa que otros minerales con menor resistencia se alteran en esta serie y se convierten en minerales como la serpentina , la biotita y el granate . [14]
La cromita se encuentra en forma de lentes ortocumuladas en la peridotita del manto terrestre . También se encuentra en rocas intrusivas ultramáficas estratificadas. [ 15 ] Además, se encuentra en rocas metamórficas como algunas serpentinitas . Los depósitos minerales de cromita se forman a medida que se diferencian magmáticamente tempranos. Se asocia comúnmente con olivino , magnetita , serpentina y corindón . [16] El vasto complejo ígneo Bushveld de Sudáfrica es un gran cuerpo ígneo máfico a ultramáfico estratificado con algunas capas que consisten en un 90% de cromita, formando el raro tipo de roca cromitita (cf. cromita el mineral y cromitita, una roca que contiene cromita). [17] El complejo ígneo Stillwater en Montana también contiene cromita significativa. [3]
La cromita adecuada para la minería comercial se encuentra en solo un puñado de depósitos muy importantes. Hay dos tipos principales de depósitos de cromita: depósitos estratiformes y depósitos podiformes. Los depósitos estratiformes en intrusiones en capas son la principal fuente de recursos de cromita y se encuentran en Sudáfrica , Canadá , Finlandia y Madagascar . Los recursos de cromita de depósitos podiformes se encuentran principalmente en Kazajstán , Turquía y Albania . Zimbabue es el único país que contiene reservas notables de cromita tanto en depósitos estratiformes como podiformes. [18]
Los depósitos estratiformes se forman como grandes cuerpos laminares, generalmente en complejos ígneos estratificados máficos a ultramáficos . Este tipo de depósito se utiliza para obtener el 98% de las reservas mundiales de cromita. [19]
Los depósitos estratiformes se observan típicamente como de edad Precámbrica y se encuentran en cratones . Las provincias ígneas máficas a ultramáficas en las que se forman estos depósitos probablemente se introdujeron 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 la estratificación de estas intrusiones siendo paralelas. Se pueden ver ejemplos de estas intrusiones tabulares en el Complejo Ígneo Stillwater y Bird River . Se ve que las intrusiones en forma de embudo se inclinan hacia el centro de la intrusión. Esto le da a las capas de esta intrusión una formación sinclinal . Se pueden ver ejemplos de este tipo de intrusión en el Complejo Ígneo Bushveld y el Gran Dique . [19]
La cromita se puede ver en depósitos estratiformes como capas múltiples que consisten en cromitita . Los espesores de estas capas varían 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 ella formada por 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 . [19]
Se observan depósitos podiformes dentro de las secuencias ofiolíticas . La estratigrafía de la secuencia ofiolítica está formada por sedimentos de aguas profundas, lavas almohadilladas , diques laminares , gabros y tectonitas ultramáficas . [19]
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. [19]
Los depósitos podiformes tienen 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 anfitriona. Los depósitos podiformes se describen como discordantes, subconcordantes y concordantes. La cromita en depósitos podiformes se forma como granos anhedral . Los minerales que se ven en este tipo de depósito tienen textura nodular y son nódulos sueltos con un rango de tamaño de 5 a 20 mm. Otros minerales que se ven en depósitos podiformes son olivino , ortopiroxeno , clinopiroxeno , pargasita , Na-mica , albita y jadeíta . [19]
El cromo extraído de la cromita se utiliza a gran escala en muchas industrias, incluidas la metalurgia, la galvanoplastia, las pinturas, el curtido y la producción de papel. La contaminación ambiental con cromo hexavalente es una preocupación importante para la salud y el medio ambiente. El cromo es más estable en su forma trivalente (Cr(III)), que se encuentra en compuestos estables como los minerales naturales. El Cr(III) es un nutriente esencial, necesario para el metabolismo de los lípidos y la glucosa en animales y seres humanos. Por el contrario, la segunda forma más estable, el cromo hexavalente (Cr(VI)), se produce generalmente a través de la actividad humana y rara vez se ve en la naturaleza (como en la crocoíta ), y es un carcinógeno altamente tóxico que puede matar animales y seres humanos si se ingiere en grandes dosis. [20]
Efectos sobre la salud
Cuando se extrae el mineral de cromita , se destina a la producción de ferrocromo y se obtiene un concentrado de cromita con una alta proporción de cromo y hierro. [21] 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 el cromo y el hierro. Esta ferroaleación, así como el concentrado de cromita , pueden producir diversos efectos sobre la salud. La introducción de un enfoque de control definitivo y técnicas de mitigación diferenciadas puede ser importante en relación con la seguridad de la salud humana. [22]
Cuando el mineral de cromita se expone a las condiciones de la superficie, puede producirse 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 las condiciones de la superficie, el Cr-III se puede convertir en Cr-VI , que es el estado hexavalente del cromo. El Cr-VI se produce a partir del 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 entorno húmedo y una atmósfera no oxigenada son condiciones ideales para producir menos Cr-VI, mientras que se sabe que lo opuesto crea más Cr-VI. [23]
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 lo 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 la ingestión, el contacto con la piel y la 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 ver concentraciones elevadas de cromo décadas después en los tejidos humanos. [23]
Efectos ambientales
La extracción de cromita y la producción de cromo y ferrocromo pueden tener efectos tóxicos sobre el medio ambiente. [23] La extracción de cromita es necesaria para la producción de productos básicos económicos . [24]
Como resultado de la lixiviación de los suelos y de la descarga explícita de las actividades industriales, la erosión de las rocas que contienen cromo entrará en la columna de agua. La vía de absorción del cromo en las plantas todavía es ambigua, pero debido a que es un elemento no esencial, el cromo no tendrá un mecanismo distintivo para esa absorción que sea independiente de la especiación del cromo. [25] Los estudios sobre plantas han demostrado que los efectos tóxicos del cromo en las plantas incluyen cosas como marchitamiento, hojas estrechas, crecimiento retrasado o reducido, disminución de la producción de clorofila , daño a las membranas de las raíces, sistemas radiculares pequeños, muerte y muchos más. [23] La estructura del cromo es similar a la de otros elementos esenciales, lo que significa que puede afectar la nutrición mineral de las plantas. [25]
Durante las actividades industriales y la producción, elementos como los sedimentos, el agua, el suelo y el aire se contaminan con cromo. El cromo hexavalente tiene efectos negativos en la ecología del suelo porque disminuye la presencia, la función y la diversidad de microorganismos del suelo. [23] Las concentraciones de cromo en el suelo se diversifican según las diferentes composiciones de los sedimentos y las rocas que lo componen. El cromo presente en el suelo es una mezcla de Cr(VI) y Cr(III). [25] 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 las aguas superficiales, las aguas subterráneas y los suelos. [23]
En ambientes acuáticos, el cromo puede experimentar efectos como disolución , sorción , precipitación , oxidación , reducción y desorción . [25] En los ecosistemas acuáticos, el cromo se bioacumula en invertebrados, plantas acuáticas, peces y algas. Estos efectos tóxicos funcionarán de manera diferente porque factores como el sexo, el tamaño y la etapa de desarrollo de un organismo pueden variar. Factores como la temperatura del agua, su alcalinidad, salinidad, pH y otros contaminantes también afectarán estos efectos tóxicos en los organismos. [23]
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La cromita se puede utilizar como material refractario debido a su alta estabilidad térmica . [26] 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 pintura, y como agente oxidante para curtir cuero. [27] También se utiliza a veces como piedra preciosa . [28]
Generalmente conocido como cromo, es un metal industrial muy esencial. Es duro y resistente a la corrosión. Se utiliza para cosas como aleaciones no ferrosas, la producción de acero inoxidable, productos químicos que procesan el cuero y la creación de pigmentos. El acero inoxidable suele contener alrededor del 18 por ciento de cromo. El cromo en el acero inoxidable es el material que se endurece y lo hace resistente a la corrosión. [29]
La mayoría de los acabados brillantes de los automóviles están cromados. Las superaleaciones que contienen cromo permiten que los motores a reacción funcionen bajo mucha tensión, en un entorno químicamente oxidante y en situaciones de alta temperatura. [29]
Las baldosas de porcelana suelen producirse con muchos colores y pigmentaciones diferentes . El contribuyente habitual al color en las baldosas de porcelana de cocción rápida es el negro (Fe,Cr)
2Oh
3El pigmento, que es bastante caro y es sintético , permite una alternativa de pigmentación inorgánica y económica al costoso (Fe,Cr).
2Oh
3y permite que la microestructura y las propiedades mecánicas de las baldosas no se alteren ni modifiquen sustancialmente al introducirlas. [30]
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