La fosforita , roca fosfórica o roca fosfórica es una roca sedimentaria no detrítica que contiene altas cantidades de minerales fosfatados . El contenido de fosfato de la fosforita (o calidad de la roca fosfórica) varía mucho, desde el 4 % [1] hasta el 20 % de pentóxido de fósforo (P 2 O 5 ). La roca de fosfato comercializada se enriquece ("beneficia") hasta al menos un 28%, a menudo más del 30% , de P2O5 . Esto se produce mediante lavado, cribado, descalcificado, separación magnética o flotación. [1] En comparación, el contenido medio de fósforo de las rocas sedimentarias es inferior al 0,2%. [2]
El fosfato está presente como fluorapatita Ca 5 (PO 4 ) 3 F típicamente en masas criptocristalinas (tamaños de grano < 1 μm) denominadas depósitos de apatita sedimentaria de colofano de origen incierto. [2] También está presente como hidroxiapatita Ca 5 (PO 4 ) 3 OH o Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , que a menudo se disuelve en huesos y dientes de vertebrados, mientras que la fluorapatita puede originarse en venas hidrotermales . Otras fuentes también incluyen minerales de fosfato disueltos químicamente de rocas ígneas y metamórficas . Los depósitos de fosforita suelen aparecer en extensas capas, que cubren acumulativamente decenas de miles de kilómetros cuadrados de la corteza terrestre . [3]
Las calizas y lutitas son rocas comunes que contienen fosfatos. [4] Las rocas sedimentarias ricas en fosfato pueden presentarse en lechos de color marrón oscuro a negro, que van desde láminas del tamaño de un centímetro hasta lechos de varios metros de espesor. Aunque estos lechos gruesos pueden existir, rara vez están compuestos únicamente de rocas sedimentarias fosfatadas. Las rocas sedimentarias fosfatadas comúnmente están acompañadas o intercaladas con lutitas , pedernales , piedra caliza, dolomitas y, a veces, arenisca . [4] Estas capas contienen las mismas texturas y estructuras que las calizas de grano fino y pueden representar reemplazos diagenéticos de minerales carbonatados por fosfatos. [2] También pueden estar compuestos de peloides, ooides, fósiles y clastos que están compuestos de apatita. Hay algunas fosforitas que son muy pequeñas y no tienen texturas granulares distintivas. Esto significa que sus texturas son similares a la del colofano, o textura fina similar a la micrita . Los granos fosfatados pueden ir acompañados de materia orgánica , minerales arcillosos , granos detríticos del tamaño de limos y pirita . Normalmente se encuentran fosforitas peloidales o granuladas; mientras que las fosforitas oolíticas no son comunes. [4]
Las fosforitas se conocen en formaciones de hierro en bandas del Proterozoico en Australia , pero son más comunes en sedimentos Paleozoicos y Cenozoicos . La Formación Pérmica Phosphoria del oeste de los Estados Unidos representa unos 15 millones de años de sedimentación. Alcanza un espesor de 420 metros y cubre una superficie de 350.000 km 2 . [2] Las fosforitas extraídas comercialmente se encuentran en Francia , Bélgica , España , Marruecos , Túnez , Arabia Saudita [5] y Argelia . En Estados Unidos se han extraído fosforitas en Florida , Tennessee , Wyoming , Utah , Idaho y Kansas . [6]
(1) Prístino: Los fosfatos que se encuentran en condiciones prístinas no han sufrido bioturbación . En otras palabras, la palabra prístino se utiliza cuando los sedimentos fosfatados, los estromatolitos fosfatados y los terrenos duros de fosfato no han sido alterados. [7]
(2) Condensados: Las partículas, láminas y lechos fosfatados se consideran condensados cuando han sido concentrados. A esto contribuyen los procesos de extracción y reelaboración de partículas fosfatadas o bioturbación. [7]
(3) Alóctona: Partículas fosfatadas que fueron movidas por flujos turbulentos o impulsados por la gravedad y depositadas por estos flujos. [7]
La mayor acumulación de fósforo se encuentra principalmente en el fondo del océano. La acumulación de fósforo se produce por precipitación atmosférica, polvo, escorrentía glacial, actividad cósmica, actividad volcánica hidrotermal subterránea y deposición de material orgánico. La principal entrada de fósforo disuelto proviene de la erosión continental, llevada por los ríos al océano. [8] Luego es procesado tanto por microorganismos como por macroorganismos. El plancton de diatomeas, el fitoplancton y el zooplancton procesan y disuelven el fósforo en el agua. Los huesos y dientes de ciertos peces (por ejemplo, las anchoas) absorben fósforo y luego se depositan y entierran en el sedimento del océano . [9]
Dependiendo del pH y los niveles de salinidad del agua del océano, la materia orgánica se descompondrá, liberando fósforo de los sedimentos en cuencas poco profundas. Las bacterias y las enzimas disuelven la materia orgánica en la interfaz agua-fondo, devolviendo así el fósforo al comienzo de su ciclo biogénico. La mineralización de la materia orgánica también puede provocar la liberación de fósforo al agua del océano. [9]
Se sabe que los fosfatos se depositan en una amplia gama de entornos de depósito . Normalmente los fosfatos se depositan en entornos marinos muy poco profundos, cercanos a la costa o de baja energía. Esto incluye ambientes como zonas supramareales, zonas litorales o intermareales y, lo más importante, estuarinos. [9] Actualmente, las zonas de afloramiento oceánico provocan la formación de fosfatos. Esto se debe al flujo constante de fosfato traído desde el gran depósito oceánico profundo (ver más abajo). Este ciclo permite el crecimiento continuo de los organismos. [7]
Zonas supramareales: Los ambientes supramareales forman parte del sistema de llanuras mareales donde la presencia de oleaje fuerte es inexistente. Los sistemas de mareas planas se crean a lo largo de costas abiertas y entornos con energía de olas relativamente baja. También pueden desarrollarse en costas de alta energía detrás de islas barrera, donde están protegidas de la acción de las olas de alta energía. Dentro del sistema de llanuras mareales, la zona supramareal se encuentra en un nivel de marea muy alto. Sin embargo, puede verse inundado por mareas extremas y atravesado por canales de marea. Este también está expuesto subaéricamente, pero las mareas vivas lo inundan dos veces al mes. [10]
Ambientes litorales/zonas intermareales: las zonas intermareales también forman parte del sistema de llanuras de marea. La zona intermareal se ubica dentro de los niveles medios de marea alta y baja. Está sujeto a cambios de marea, lo que significa que está expuesto subaéricamente una o dos veces al día. No está expuesto el tiempo suficiente para retener la vegetación. La zona contiene tanto sedimentación en suspensión como carga de lecho. [10]
Ambientes estuarinos : Los ambientes estuarinos, o estuarios, se ubican en las partes bajas de los ríos que desembocan en mar abierto. Dado que se encuentran en la sección del sistema de valles inundados que da al mar, reciben sedimentos de fuentes tanto marinas como fluviales. Estos contienen facies que se ven afectadas por procesos fluviales de mareas y olas. Se considera que un estuario se extiende desde el límite terrestre de las facies de marea hasta el límite marino de las facies costeras. Las fosforitas a menudo se depositan en fiordos dentro de ambientes estuarinos. Estos son estuarios con constricciones de umbral poco profundas. Durante el aumento del nivel del mar en el Holoceno, los estuarios de los fiordos se formaron por el ahogamiento de valles en forma de U erosionados por los glaciares. [10]
La aparición más común de fosforitas está relacionada con fuertes afloramientos marinos de sedimentos. El afloramiento es causado por corrientes de aguas profundas que llegan a las superficies costeras donde puede ocurrir una gran deposición de fosforitas. Este tipo de entorno es la razón principal por la que las fosforitas se asocian comúnmente con la sílice y el pedernal. Los estuarios también se conocen como “trampa” de fósforo. Esto se debe a que los estuarios costeros contienen una alta productividad de fósforo procedente de pastos de marisma y algas bentónicas que permiten un intercambio equilibrado entre organismos vivos y muertos. [11]
Los depósitos que contienen fosfato en cantidad y concentración que sean económicos de extraer como mineral por su contenido de fosfato no son particularmente comunes. Las dos fuentes principales de fosfato son el guano , formado a partir de excrementos de aves o murciélagos , y las rocas que contienen concentraciones del mineral de fosfato de calcio, apatita .
En 2006 [actualizar], Estados Unidos es el principal productor y exportador mundial de fertilizantes fosfatados y representa alrededor del 37% de las exportaciones mundiales de P 2 O 5 . [13] En diciembre de 2018 [actualizar], el recurso económico total demostrado de fosfato de roca en el mundo es de 70 gigatoneladas , [14] que se produce principalmente como fosforitas marinas sedimentarias . [15]
En 2012 [actualizar], China , Estados Unidos y Marruecos son los mayores mineros de roca fosfórica del mundo, con una producción de 77 megatoneladas , 29,4 Mt y 26,8 Mt (incluidos 2,5 Mt en el Sahara de Marruecos) respectivamente en 2012, mientras que la producción global alcanzó 195 Mt. monte [16] Se cree que en la India hay casi 260 millones de toneladas de roca fosfórica. [17] Otros países con una producción importante son Brasil , Rusia , Jordania y Túnez . Históricamente, se obtuvieron grandes cantidades de fosfatos de depósitos en islas pequeñas como la Isla de Navidad y Nauru , pero estas fuentes ahora están en gran medida agotadas.
El mineral de fosfato se extrae y se beneficia para convertirlo en roca de fosfato. El beneficio del mineral de fosfato es un proceso que incluye lavado, flotación y calcinación. [1] La flotación por espuma se utiliza para concentrar el mineral extraído en roca de fosfato. El mineral extraído se tritura y se lava, creando una lechada; esta lechada de mineral luego se trata con ácidos grasos para hacer que el fosfato de calcio se vuelva hidrofóbico .
Esta roca de fosfato luego se solubiliza para producir ácido fosfórico de proceso húmedo o se funde para producir fósforo elemental . El ácido fosfórico se hace reaccionar con roca fosfórica para producir el fertilizante superfosfato triple o con amoníaco anhidro para producir fertilizantes de fosfato de amonio . El fósforo elemental es la base del ácido fosfórico apto para hornos, el pentasulfuro de fósforo, el pentóxido de fósforo y el tricloruro de fósforo . [ cita necesaria ]
Aproximadamente el 90% de la producción de roca de fosfato se utiliza para fertilizantes y suplementos alimentarios para animales y el resto para productos químicos industriales. [1] Además, el fósforo procedente de la roca de fosfato también se utiliza en conservantes de alimentos, harinas para hornear, productos farmacéuticos, agentes anticorrosivos, cosméticos, fungicidas, insecticidas, detergentes, cerámica, tratamiento de agua y metalurgia. [15]
Para su uso en la industria de fertilizantes químicos , la roca de fosfato beneficiada debe concentrarse a niveles de al menos un 28 % de pentóxido de fósforo (P 2 O 5 ), aunque la mayoría de los grados de roca de fosfato comercializados son del 30 % o más. [1]
También debe tener cantidades razonables de carbonato de calcio (5%) y <4% de óxidos de hierro y aluminio combinados . [ cita necesaria ] En todo el mundo, los recursos de mineral de alta ley están disminuyendo y el uso de mineral de menor ley puede volverse más atractivo. [1]
La roca de fosfato beneficiada también se comercializa y acepta como una alternativa "orgánica" al fertilizante de fosfato "químico" que se ha concentrado aún más a partir de él, porque se percibe como más "natural". Según un informe de la FAO, puede ser más sostenible aplicar fosfato de roca como fertilizante en determinados tipos de suelo y países, aunque tiene muchos inconvenientes. Según el informe, puede tener una mayor sostenibilidad en comparación con los fertilizantes más concentrados debido a los menores costos de fabricación y la posibilidad de adquisición local del mineral refinado. [1]
Los elementos de tierras raras se encuentran dentro de las fosforitas. Con la creciente demanda de la tecnología moderna, está adquiriendo cada vez más importancia un método diferente para encontrar elementos de tierras raras, independientemente de China. Con rendimientos mayores que los de los depósitos en China, las fosforitas ofrecen un nuevo recurso ubicado dentro de los EE. UU. que probablemente conduciría a la independencia de la influencia de países fuera de los EE. UU. [18]
