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 blanco. Se forma cuando la piedra caliza o dolomita impura se somete a altas temperaturas y presiones, lo que a veces ocurre en presencia de fluidos que contienen sílice como en los skarns [7] o en contacto con rocas metamórficas . Los minerales asociados incluyen granates , vesuvianita , diópsido , tremolita , epidota , feldespato plagioclasa , piroxeno y calcita . Lleva el nombre del químico y mineralogista inglés William Hyde Wollaston (1766-1828).
A pesar de su similitud química con el espectro compositivo del grupo de minerales piroxeno, donde la sustitución de calcio por magnesio (Mg) y hierro (Fe) termina con diópsido y hedenbergita respectivamente, es estructuralmente muy diferente, con un tercer SiO4-4tetraedro [8] en la cadena unida (a diferencia de dos en los piroxenos).
La producción mundial estimada de mineral de wollastonita en bruto fue de 1.200.000 toneladas en 2021. Se estima que las reservas mundiales de wollastonita superan los 100 millones de toneladas, aunque algunos depósitos existentes no han sido estudiados.
Los principales productores de wollastonita son China, India, Estados Unidos, México y Finlandia. [9]
En los Estados Unidos, la wollastonita se extrae en Willsboro, Nueva York (el primer laboratorio para la investigación local de wollastonita fue en Essex, Nueva York, por Koert Burnham en la década de 1940. El edificio del laboratorio original todavía existe como edificio residencial y comercial) y Gouverneur, Nueva York . También se han explotado depósitos comercialmente en el noroeste de México . [10]
El precio de la wollastonita en bruto en 2008 osciló entre 80 y 500 dólares EE.UU. por tonelada, dependiendo del país y del tamaño y forma de las partículas de polvo. [10]
La wollastonita se encuentra entre los silicatos de reacción más rápida, pero puede tener altos costos asociados con el almacenamiento de carbono. [11] La adición de wollastonita al suelo estimula la mineralización de carbono orgánico. [12]
La wollastonita tiene importancia industrial en la fabricación de cerámica como aditivo. [13]
En cerámica, la wollastonita disminuye la contracción y la evolución de gas durante la cocción , aumenta la resistencia en verde y en la cocción, mantiene el brillo durante la cocción, permite una cocción rápida y reduce el agrietamiento, el agrietamiento y los defectos de vidriado. [ cita necesaria ]
La wollastonita puede servir como sustituto del amianto en baldosas, productos de fricción, tableros y paneles aislantes, pintura, plásticos y productos para techos. Al igual que el asbesto, la wollastonita es resistente al ataque químico, estable a altas temperaturas y mejora la resistencia a la flexión y a la tracción en los compuestos. [10] En algunas industrias, la wollastonita se utiliza en diferentes porcentajes de impurezas, como su uso como fabricante de aislamiento de lana mineral o como material de construcción ornamental. [14] La wollastonita se utiliza en un cemento anunciado en 2019 que "reduce la huella de carbono general en los prefabricados de hormigón en un 70%". [15]
La wollastonita ha sido estudiada para la mineralización de carbono para el almacenamiento de dióxido de carbono (CO 2 ) según la siguiente reacción: [16]
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. [ cita necesaria ]
Como aditivo en la pintura, la wollastonita mejora la durabilidad de la película de pintura, actúa como tampón de pH , mejora su resistencia a la intemperie, reduce el brillo, reduce el consumo de pigmentos y actúa como agente mateante y de suspensión. [ cita necesaria ]
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. Se utilizan tratamientos superficiales para mejorar la adhesión entre la wollastonita y los polímeros a los que se añade. [ cita necesaria ]
Se estimó que las aplicaciones de plástico y caucho representaron entre el 25% y el 35% de las ventas en Estados Unidos en 2009, seguidas por la cerámica, con entre el 20% y el 25%; pintura, del 10% al 15%; aplicaciones metalúrgicas, del 10% al 15%; productos de fricción, del 10% al 15%; y varios, del 10% al 15%. Las aplicaciones cerámicas probablemente representan entre el 30% y el 40% de las ventas de wollastonita en todo el mundo, seguidas por los polímeros (plásticos y caucho) con entre el 30% y el 35% de las ventas, y las pinturas con entre el 10% y el 15% de las ventas. Las ventas restantes fueron para construcción, productos de fricción y aplicaciones metalúrgicas. [ cita necesaria ]
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 las mejoras en la estabilidad dimensional, Se buscan el módulo de flexión y la deflexión térmica.
La wollastonita también compite con varios minerales o rocas no fibrosos, como el caolín , la mica y el talco , que se añaden a los plásticos para aumentar la resistencia a la flexión, y minerales como la barita, el carbonato de calcio, el yeso y el 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. [9]
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 ). [14] 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 . [13]
La wollastonita generalmente se presenta como un constituyente común de una piedra caliza impura metamorfoseada térmicamente , también podría ocurrir cuando el silicio se debe al metamorfismo en contacto con sedimentos calcáreos alterados, o a la contaminación en la roca ígnea invasora . En la mayoría de estos casos es el resultado de la siguiente reacción entre calcita y sílice con pérdida de dióxido de carbono : [13]
La wollastonita también se puede producir en una reacción de difusión en skarn , que 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 hacia afuera de Ca. [13]
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 fórmula por celda unitaria . [17] La wollastonita alguna vez estuvo clasificada 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 la de los minerales del grupo de los piroxenos, y clasificaron este mineral dentro de un grupo conocido como piroxenoides. [13] 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 infinitas cadenas 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 sólo se necesitan dos. La distancia de repetición en las cadenas de wollastonita es 7,32 Å y es 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. [18] 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 a 1700 °C, coincidiendo con un número creciente de vecinos Ca-O más largos. [19] [20]
Este artículo incorpora material de dominio público de Wollastonita. Encuesta geológica de los Estados Unidos .
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