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PUBLICACIONES DEL INSTITUTO GEOLGICO Y MINERO DE ESPAA

Serie: RECURSOS MINERALES N. 4

Monografa sobre recursos minerales de cobalto en Espaa

Javier Rubio Navas

Instituto Geolgico y Minero de Espaa

MINISTERIO DE CIENCIA Y TECNOLOGA

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MONOGRAFA SOBRE

RECURSOS MINERALES

DE COBALTO EN ESPAA

Autor:

Javier Rubio Navas

IGME. Madrid, 2003

Instituto Geolgico y Minero de Espaa

MINISTERIO DE CIENCIA Y TECNOLOGA

Serie: RECURSOS MINERALES, N 4

Queda prohibida, salvo excepcin prevista en la ley, cualquier forma de reproduccin, distribucin, comunicacin pblica y transformacin en este trabajo sin contar con la autorizacin de los titulares de propiedad intelectual. La infraccin de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual (Art. 270 y siguientes del Cdigo Penal). El Centro Espaol de Derechos Reprogrficos (CEDRO) vela por el respeto de los citados derechos.

El INSTITUTO GEOLGICO Y MINERO DE ESPAA (IGME) manifiesta su reconocimiento a los autores de publicaciones, Entidades y Organismos citados en la presente monografa. Asimismo, agradece explcitamente a D. Jess Gmez de las Heras Gandullo, D. Juan Locutura Ruprez y Da. Carmen Marchn Sanz, de la Direccin de Recursos Minerales y Geoambiente del IGME, a Da. Isabel Rbano Gutirrez y D. ngel Paradas Herrero, del Museo Geominero del IGME, y al Dr. D. Jos Antonio Esp Rodrguez, de la ETS de Ingenieros de Minas de Madrid (UPM) cuantas aportaciones, comentarios y sugerencias han contribuido eficazmente a hacer posible la elaboracin de este trabajo.

Instituto Geolgico y Minero de Espaa c/ Ros Rosas, 23. 28003 Madrid Tel.: +34 91 349 57 00 Fax: +34 91 349 62 16 / +34 91 349 58 34 Web: http:// www.igme.es

ISBN: 84-7840-475-9 NIPO: 405-03-013-9

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Diseo de portada: J. Rubio Navas

Temas:

1 Minerales de cobalto: Roselita

2 Historia: Smbolo del cobalto en la alquimia 3 Uso tradicional: Vidrio azul al cobalto (vitral Gtico) 4 Aplicacin actual: Aleaciones para industria aeronutica

RUBIO NAVAS, Javier Monografa sobre recursos minerales de cobalto en Espaa / Javier Rubio Navas. Madrid: Instituto Geolgico y Minero de Espaa, 2003. 215 pp.; il. col.; bibliografa. (Serie: Recursos Minerales; 3) ISBN: 84-7840-475-9 NIPO: 405-03-013-9

Cobalto substancia. Recurso minero. Inventario. Dato econmico. Espaa.

5PRESENTACIN

La Monografa sobre Recursos Minerales de Cobalto en Espaa se incorpora a las publicaci-ones de carcter tcnico del IGME, concernientes a substancias minerales objeto de beneficiominero en nuestro pas. Las menas minerales de cobalto son catalogadas por los pasesindustrializados como materias primas de inters estratgico debido, entre otros aspectos, a suescasez como recurso global, demanda industrial estable, elevado valor aadido de losmanufacturados y bajo margen en cuanto a uso de substitutivos.

El cobalto tiene, como metal, una amplia presencia en determinados sectores de produccin,como los de las aleaciones, superaleaciones o aceros especiales; igualmente interviene en laqumica de base como componente necesario para la obtencin de una variada gama decompuestos orgnicos e inorgnicos. En consecuencia, los campos de aplicacin del cobaltose extienden tanto a las industrias de manufactura de bienes de equipo, mquinas-herramienta, automocin, vidrio, piezas cermicas, pigmentos, pinturas, lacas o plsticos, comoa los de tecnologa avanzada para produccin de radioistopos, circuitos electrnicos, bateraselctricas, catalizadores, turbinas, reactores u otros componentes especficos empleados porla aeronutica e industria aerospacial.

Las primeras referencias acerca del hallazgo de indicios de mineralizaciones de cobalto enEspaa sealan al siglo XVIII. A lo largo del siglo siguiente el beneficio de varios criaderos deminerales de cobalto permiti la obtencin de partidas anuales de concentrados, hasta ciertopunto significativas, dada la caracterstica escasez de esta clase de mineralizacin. La extrac-cin de sulfuros, sulfoarseniuros, xidos o hidrxidos de cobalto se mantuvo hasta el ltimotercio del siglo XX; la Estadstica Minera de Espaa dej de registrar produccin de concentra-dos de mineral de cobalto a finales de la dcada de los ochenta. No obstante, han proseguidolas prospecciones mineras centradas en estos recursos, como muestra el desarrollo en lapasada dcada de proyectos de investigacin en dos reas con indicios, en el centro ysuroeste de Espaa, a cargo de empresas de reconocida experiencia internacional en estaminera. En el presente, las necesidades del consumo nacional de cobalto vienen siendocubiertas mediante la importacin de productos manufacturados, semielaborados, chatarras yotros residuos de procedencia industrial.

Emilio Custodio GimenaDirector General del

Instituto Geolgico y Minero de Espaa

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7RESUMEN

La Monografa sobre recursos minerales de cobalto en Espaa se encuadra en la lnea detrabajos de investigacin programados y realizados por la Direccin de Recursos Mineral-es, Riesgos Geolgicos y Geoambiente del IGME. Su objetivo es la actualizacin deconocimientos sobre los indicios de mineralizaciones de cobalto en Espaa, incluyendoreferencias previas sobre la caracterizacin, fuentes de obtencin y aprovechamientoindustrial de esta materia prima de inters estratgico.

La Monografa se presenta en formato CD-ROM. Sus contenidos se han agrupado en trespartes. En la primera se define la caracterizacin del metal cobalto, sus propiedadesqumicas, fsicas y de distribucin geoqumica; asimismo, se describen las aplicacionesindustriales y las menas minerales que constituyen su fuente de obtencin industrial. En lasegunda parte, se recogen aspectos de la minera mundial del cobalto, incluyendo la tipolo-ga de sus yacimientos, mtodos de explotacin y procesado de menas, recursos y reserva-s, produccin, precios y mercado internacional. La tercera parte del presente trabajo secentra en las mineralizaciones de cobalto reconocidas en Espaa, comenzando con larecopilacin de informacin disponible acerca de los relativamente recientes trabajos deprospeccin minera de esta substancia en Espaa, y siguiendo con el inventario de losindicios minerales y la historia las actividades de minera extractiva, hoy interrumpidas.Finalmente, como anexo se incluye un cuadro resumen de la minera mundial del cobalto enlos ltimos aos, y la resea de las fuentes bibliogrficas consultadas.

ABSTRACTThis monograph about the Spanish cobalt mineral resources falls within the research worksplanned and carried out by the Mineral Resources and Environmental Geology Division of theGeological Survey of Spain (IGME). Its objective is to update the knowledge about theSpanish cobalt mineral occurrences, including former references on the characterisation,sources and industrial use of this raw material of strategic interest.

The work, presented in CD-ROM format, is divided in three parts. The first part deals withcobalt metal, featuring its chemical, physical and geochemical distribution characteristics. Cobaltindustrial uses and source minerals are also described. The second part refers to the extractiveindustry, production and market of cobalt, including aspects regarding the world typology of itsdeposits, exploitation methods and mineral processing, resources, reserves, production,market and prices. The third part deals with cobalt occurrences known in Spain, including arevision of the mineral occurrences inventory, extractive industry -today abandoned!-, and themost recent research works carried out for this resource. The monograph is completed with anannex, which summarises the cobalt world mining activity in the last few years, and lastly a listof the bibliographic sources used.

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NDICE GENERAL

PRESENTACIN ................................................................................................................................. 5

RESUMEN / ABSTRACT ..................................................................................................................... 7

PRIMERA PARTE: CARACTERIZACIN DEL COBALTO ......................................... 15

1. ASPECTOS GENERALES ........................................................................................................... 17 1.1. REVISIN HISTRICA ......................................................................................................... 18 1.2.. CARACTERIZACIN DEL ELEMENTO COBALTO ............................................................. 23

1.2.1. PROPIEDADES QUMICAS ....................................................................................... 23 1.2.2. PROPIEDADES FSICAS ........................................................................................... 25

1.3. DISTRIBUCIN GEOQUMICA ............................................................................................ 27 1.3.1. AMBIENTES GNEO Y METAMRFICO ................................................................... 27 1.3.2. AMBIENTE SEDIMENTARIO ..................................................................................... 28 1.3.3. CONTENIDO EN LAS AGUAS SUPERFICIALES ..................................................... 30 1.3.4. PRESENCIA EN LA BIOSFERA ................................................................................ 30

1.3.4.1. INCIDENCIA MEDIOAMBIENTAL DEL COBALTO ...................................... 31 1.4. APLICACIONES INDUSTRIALES Y OTROS USOS DEL COBALTO ................................. 33

1.4.1. EMPLEO DEL METAL COBALTO Y SUS ALEACIONES ......................................... 34 1.4.1.1. EMPLEO DEL COBALTO EN TECNOLOGAS AVANZADAS ................... 39

1.4.2. LOS COMPUESTOS QUMICOS DE COBALTO Y SUS APLICACIONES .............. 42 1.4.3. RECICLADO DE RESIDUOS INDUSTRIALES CON COBALTO .............................. 46

1.5. ESPECIES MINERALES CON COBALTO ........................................................................... 48 1.5.1. RESEA MINERALGICA ........................................................................................ 51

SEGUNDA PARTE: INDUSTRIA MINERA, PRODUCCIN Y MERCADO ............ 83

2. YACIMIENTOS MINERALES Y BENEFICIO MINERO ............................................................... 85 2.1. TIPOLOGA DE YACIMIENTOS ....................................................................................... 85

2.1.1. DEPSITOS ORTOMAGMTICOS ...................................................................... 86 2.1.2. DEPSITOS HIDROTERMALES Y METASOMTICOS ...................................... 86 2.1.3. DEPSITOS DE AMBIENTE SEDIMENTARIO ..................................................... 87

2.1.3.1. DEPSITOS ESTRATIFORMES VOLCANO-SEDIMENTARIOS .......... 87 2.1.3.2. DEPSITOS LATERTICOS ................................................................... 87 2.1.3.3. DEPSITOS DE CONCENTRACIN RESIDUAL .................................. 89 2.1.3.4. DEPSITOS POLIMETLICOS SUBMARINOS .................................... 89

2.2. EXPLOTACIN Y PROCESADO DE MENAS DE COBALTO ......................................... 96 2.2.1. MINERA DE LOS DEPSITOS DEL MBITO CONTINENTAL ........................... 96 2.2.2. MINERA DE LOS DEPSITOS POLIMETLICOS SUBMARINOS ..................... 97 2.2.3. PROCESOS DE TRATAMIENTO PARA LA OBTENCIN

DE CONCENTRADOS DE COBALTO ................................................................. 99 2.3. RECURSOS Y RESERVAS MUNDIALES ...................................................................... 110

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3. PRODUCCIN Y MERCADO MUNDIAL .................................................................................. 112 3.1. INTERS ESTRATGICO DEL COBALTO ........................................................................ 112 3.2. PRODUCCIN MUNDIAL ................................................................................................... 113 3.3. COMERCIO MUNDIAL. EXPORTACIN E IMPORTACIN POR PASES ...................... 123 3.4. EVOLUCIN HISTRICA DE PRECIOS Y PRODUCCIN DE COBALTO ...................... 139

TERCERA PARTE: EL COBALTO EN ESPAA .............................................. 147

4. ANTECEDENTES MINEROS SOBRE EL COBALTO EN ESPAA ....................................... 149

5. PROSPECCIONES RELATIVAS A RECURSOS MINERALES DE COBALTO ...................... 153 5.1. PROSPECCIN EN LOS YACIMIENTOS DE MANGANESO

DE BOLAOS DE CALATRAVA (CIUDAD REAL) ............................................................ 153 5.2. PROSPECCIONES EN LA FAJA PIRTICA DEL SUROESTE .......................................... 159 5.2.1. INVESTIGACIN SOBRE INDICIOS DE COBALTO EN ZONAS DE

ALTERACIN HIDROTERMAL DE TIPO STOCKWORK ............................................. 161

6. INVENTARIO DE INDICIOS MINERALES Y LABORES MINERAS ........................................ 162 6.1. COMUNIDAD DE ANDALUCA .......................................................................................... 162 6.2. COMUNIDAD DE ARAGN ................................................................................................ 177 6.3. PRINCIPADO DE ASTURIAS ............................................................................................. 181 6.4. COMUNIDAD DE CANTABRIA .......................................................................................... 184 6.5. COMUNIDAD DE CASTILLA Y LEN ................................................................................ 184 6.6. COMUNIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA ........................................................................ 188 6.7. COMUNIDAD DE CATALUA............................................................................................. 188 6.8. COMUNIDAD DE EXTREMADURA ................................................................................... 191 6.9. COMUNIDAD DE GALICIA ................................................................................................. 194 6.10. REGIN DE MURCIA ........................................................................................................ 195 6.11. COMUNIDAD DE NAVARRA............................................................................................. 196 6.12. COMUNIDAD VALENCIANA ............................................................................................. 196

7. COMERCIO EXTERIOR Y CONSUMO DE COBALTO EN ESPAA ...................................... 198

8. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 207

ANEXO: PRINCIPALES EXPLOTACIONES Y PROYECTOS MINEROS MUNDIALES DE EXPLOTACIN DE COBALTO ........................................................ 209

BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................. 217

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NDICE DE TABLAS

1. Propiedades atmicas ................................................................................................... 23 2. Principales istopos artificiales....................................................................................... 24 3. Propiedades fsicas ....................................................................................................... 26 4. Contenido geoqumico de cobalto en la litosfera........................................................... 27 5. Comparacin entre contenidos geoqumicos ................................................................ 28 6. Contenido geoqumico en suelos .................................................................................. 29 7. Porcentajes de consumo de cobalto por sectores de aplicacin................................... 33 8. Compuestos qumicos de cobalto.................................................................................. 43 9. Principales menas minerales de cobalto ....................................................................... 48 10. Especies minerales con cobalto .................................................................................. 49 11. Relacin de minerales de cobalto del Museo Geominero (IGME) .............................. 77 12. Tipologas de depsitos minerales de cobalto ............................................................ 85 13. Reservas y recursos mundiales de cobalto (Ao 1994) ........................................... 111 14. Reservas y recursos mundiales de cobalto (Aos 2000 y 2003) .............................. 111 15. Produccin en la Unin Europea de cobalto y otros metales (Aos 1991-95) ......... 112 16. Produccin minera mundial de cobalto (Aos 1991-2000) ....................................... 114 17. Produccin minera por pases (Aos 1998-2000) .................................................... 115 18. Produccin minera por pases (Aos 1985-2000) .................................................... 117 19. Produccin de cobalto metal (Aos 1985-2000) ....................................................... 120 20. Exportacin por pases (Aos 1985-2000) ............................................................... 123 21. Importacin por pases (Aos 1985-2000) ............................................................... 130 22. Produccin de refinados por empresas asociadas al CDI (Aos 1994-2000) .......... 143 23. Tonelaje de exportacin de refinados (procedencia diversa) y ventas

de fondos de reservas de DLA, de EEUU (Aos 1994-2000) ................................. 144 24. Especies minerales de cobalto reconocidas en yacimientos de la Faja Pirtica........ 162 25. Contenidos geoqumico en cobalto en yacimientos de la Faja Pirtica...................... 163 26. Evolucin del comercio exterior de cobalto (Aos 1985-2000) ................................ 198 27. Comercio exterior por pases (Ao 2000) ................................................................. 199 28. Comercio exterior por pases (Ao 2001) ................................................................. 200 29. Reparto porcentual de productos importados de cobalto (Aos 1990-1995) ........... 202 30. Relacin de empresas importadoras de productos con cobalto................................ 205

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NDICE DE FIGURAS

1. Distribucin mundial de reservas y depsitos de cobalto............................................ 21 2. Esquema de situacin de la Zona Clarion-Clipperton ................................................. 92 3. Distribucin de depsitos submarinos de ndulos polimetlicos ............................... 93 4. Sistema para la extraccin de ndulos de manganeso .............................................. 98 5. Diagrama de flujo del proceso de lixiviacin Sherritt-Gordon..................................... 102 6. Produccin minera mundial de cobalto (Aos 1991-2000) ........................................ 114 7. Pases productores y produccin minera (Aos 1998 -2000) .................................... 116 8. Evolucin histrica de la produccin y precios del cobalto (Aos 1950-1990) .......... 140 9. Evolucin reciente de los precios (Aos 1989-2000) ................................................ 141 10. Principales localizaciones de indicios minerales de cobalto en Espaa .................. 153 11. Mineralizaciones de manganeso en Bolaos de Calatrava (Ciudad Real) .............. 156 12. Diagrama diseado por ENADIMSA en 1987 para el tratamiento de minerales

de Mn-Ni-Co de Bolsos de Calatrava (Ciudad Real) .............................................. 158 13. Esquema geolgico-minero de la Faja Pirtica Ibrica ............................................. 159 14. Evolucin del comercio exterior de cobalto (Aos 1985-1999) ............................... 201 15. Importaciones espaolas de cobalto en bruto y manufacturados (Ao 1994) ......... 203 16. Importaciones espaolas de xidos e hidrxidos de cobalto (Aos 2000-01) ......... 204

MONOGRAFA SOBRE RECURSOS DE COBALTO EN ESPAA 7

EJEMPLARES DE ESPECIES MINERALES DE COBALTOCOLECCIN DEL MUSEO GEOMINERO (IGME)

Linneta 65

Eskutterudita 66

Esmaltina 67

Cloantita 68

Safflorita 69

Cobaltina 70

Esferocobaltina/Cobaltocalcita 71

Asbolana 72

Heterogenita 73

Eritrina 74

Tirolita 75

Roselita 76

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PPPRRRIIIMMMEEERRRAAA PPPAAARRRTTTEEE:::

CCCAAARRRAAACCCTTTEEERRRIIIZZZAAACCCIIINNN DDDEEELLL CCCOOOBBBAAALLLTTTOOO

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1. ASPECTOS GENERALES

El cobalto no se encuentra como metal nativo en la Tierra a excepcin del que se presenta, en cantidades mnimas, en fases metlicas de los meteoritos. Su contenido geoqumico en las rocas y minerales de la litosfera ha sido establecido en 20 ppm (partes por milln o g/t). Como elemento qumico simple el cobalto se integra en las combinaciones que dan lugar a unas setenta especies minerales.

Casi en su totalidad la produccin mundial de metal cobalto procede, primariamente, del tratamiento de menas minerales; un pequeo porcentaje de esta produccin deriva del reciclado de componentes industriales o productos previamente manufacturados con cobalto. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que son excepcionales los depsitos minerales con leyes de inters econmico en cobalto, y por ello que la recuperacin de este escaso metal suele tener carcter subsidiario respecto a procesos de concentracin industrial de otros metales a los que se asocia en la naturaleza, como son el cobre, nquel, cromo, plata, oro, uranio, etc. En consecuencia el cobalto es considerado habitualmente un subproducto o coproducto de los diversos procesos minero-metalrgicos.

En cuanto a la localizacin geogrfica de los mayores depsitos mundiales de minerales de cobalto, destaca en primer lugar el Cinturn Cuprfero Centroafricano, en el mbito de la Repblica Democrtica del Congo, Zambia, Zimbabwe y Uganda, donde existe una gran densidad de explotaciones de cobre-cobalto. Australia, Botswana, Brasil, Canad, China, Cuba, Filipinas, Indonesia, Marruecos, Nueva Caledonia, Rusia y Sudfrica concentran el resto de yacimientos cobaltferos representativos. El panorama del actual mercado internacional del cobalto se completa con la presencia de otros pases, como Blgica, Estados Unidos, Francia, Finlandia, Japn o Noruega, carentes o con baja produccin propia de concentrado mineral, que mantienen lugar destacado en cuanto a produccin de manufacturados del cobalto.

Como opcin de futuro aprovechamiento de recursos de cobalto deben considerarse los contenidos en fondos ocenicos, en los conocidos como depsitos de ndulos de manganeso y costras de cobalto. En estos depsitos de precipitados polimetlicos se encuentran asociados metales preciosos, cobalto y otros metales valiosos; en reas locales de los grandes fondos marinos se han llegado a reconocer concentraciones de hasta el 2,5% en Co. No obstante, aunque han sido probados con xito diversos procedimientos para desarrollar la minera submarina, el aprovechamiento de tales recursos metlicos sigue enfrentndose a problemas no slo tcnicos, sino tambin jurisdiccionales y medioambientales.

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1.1. REVISIN HISTRICA

Es hecho comprobado el empleo de substancias minerales de cobalto en la elaboracin de objetos de vidrio y cermica en las antiguas culturas de Mesopotamia. Tambin se encuentran esmaltes vidriados azules con base de cobalto en el arte funerario del antiguo Egipto, unos 1 300 aos antes de Cristo, como elementos decorativos equiparables al tambin usado lapislzuli 1, mineral semiprecioso entonces extrado en zonas montaosas de Persia. El empleo de mineral de cobalto como ingrediente en las artesanas del vidrio y la cermica se registra igualmente en la poca romana, a partir de Adriano (Perrault, R., 1946). Tambin en China se desarrollaron estos usos del cobalto, elaborndose esmaltes adecuados a la elevada temperatura de coccin requerida para la porcelana; un ejemplo notable fue el denominado Azul Mohammedan, habitual en piezas cermicas del periodo Ming (1368-1644).

Durante la Edad Media se propagaron por Europa tales conocimientos, probablemente a travs de la prctica de la Alquimia. La voz germnica kobald, kobold o kobolt, cuya etimologa corresponde a imitador, tiene su origen en la minera medieval. En las minas de zonas prximas a la frontera comn entre Alemania y Francia, en las regiones de Hartz y Saxe, se designaba de este modo a ciertos espritus habitantes del subsuelo, a los que se atribua la

aparicin de minerales ponzoosos, probablemente arseniuros de nquel-cobalto, desaparicin de los filones explotados u otros maleficios (Habashi F., 1994; Mazadiego L. F. y Puche O., 1995). En el periodo de mayor florecimiento del arte civil y religioso del perodo Gtico algunos compuestos naturales de cobalto eran utilizados en la fabricacin de vidrio soplado, aadidos a la mezcla en fusin para obtener colorido azul o verde (este ltimo obtenido con mezclas de xidos de cobalto y cobre). Tales piezas de vidrio pueden contemplarse hoy en las antiguas catedrales, conservando an las cualidades originales de resistencia mecnica y transparencia. De la relevancia de este empleo de cobalto pueden dar idea los estudios analticos de vitrales, que como los de la catedral de Reims

1 Lazurita (3SiO4.AlNa.SNa2)

Smbolo alquimista

del cobalto

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(Francia) dan como resultado contenidos de xido de cobalto, respectivamente en el vidrio azul y en el verde, del 0,25% y 0,6%.

A comienzos de la Edad Moderna, durante la colonizacin del Nuevo Mundo, son exportadas las tcnicas cermicas de uso en Espaa o Portugal, incluyendo la aplicacin de pigmentos y esmaltes al cobalto; entre otros centros representativos de la cermica autctona es destacable el de Puebla (Mxico), donde a partir de patrones de artesana de Talavera de la Reina se evolucion hacia diseos propios, con una amplia difusin comercial de sus productos. En el siglo XVI se encuentran ya algunas referencias a mtodos de preparacin del zafre, con el que se preparaba el esmalte o smalt, por tostacin de mezclas de arena y xidos minerales de cobalto. Felipe Aureolo Teofrasto Bombast de Hohenheim (1493-1541), de seudnimo Paracelso, describe el laboreo de minerales de cobalto y la elaboracin de esmalte, a su vez base de productos como el ya citado lapislzuli artificial. El procedimiento ser ms detalladamente descrito en 1830 por el qumico L. F. Thenard:

En Schneberg de Sajonia, en Platten y Jochimstal de Bohemia, y en Gloknizt de Austria, se prepara por el mtodo siguiente. Despus de limpiar y escoger la vena de cobalto se quebranta, muele, acriba o lava en unos tableros (este mineral es un compuesto de cobalto, arsnico, hierro, azufre, y algunas veces de nquel, bismuto y cobre). Se escoge con el objeto de separar las sustancias extraas que tiene y enseguida se tuesta en un horno de reverbero para transubstanciar de este modo sus principios constitutivos, a saber: el azufre en gas sulfuroso que se volatiliza, el arsnico en deutxido que se sublima y condensa en la chimenea del horno, y el cobalto y el hierro en xidos que quedan en el suelo del hogar. La vena tostada se acriba otra vez y pulverizndola, se mezcla con dos o tres veces su peso de arena silcea pura, y otra tanta potasa ms o menos, y poniendo esta mezcla en crisoles a una temperatura subida, resulta al cabo de cierto tiempo un vidrio azul llamado esmalte que caliente como est, se echa en agua, y molido despus entre dos piedras y reducido a polvo ms o menos fino, constituye el lapislzuli. Para esto se pone el esmalte molido en toneles llenos de agua que se revuelve y decanta; con la particularidad que cuanto ms tiempo media entre estas dos ltimas operaciones ms fino es el lapislzuli, y por otra parte, es tanto ms azul cuanto contiene ms cobalto y menos xido de hierro...

Otros estudios publicados en el XVI se centraron en la obtencin de concentrados minerales de cobalto, las caractersticas fsicas y qumicas de los mismos, o bien las tcnicas aplicables a su reconocimiento (J. L. Bray, 1962). As, Georgius Bauer (Agrcola) cita algunos de estos minerales en su conocida obra De Re Metallica; el benedictino alemn Basilius Valentine indica

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que son fuente de substancias minerales de aspecto metlico, pero que al ser sometidas a fusin no proporcionan residuo metlico.

En el siglo XVII, en clasificaciones mineralgicas, las especies minerales de cobalto son agrupadas con las calaminas o carbonatos de cinc, bajo una denominacin genrica de cadmias. No es sino en la primera mitad del XVIII cuando tiene lugar la identificacin del carcter elemental del metal cobalto, debida al investigador sueco, mdico, qumico y mineralogista, Georg Brandt (1694-1768). Brandt, siendo jefe de ensayos de la Real Casa de la Moneda de Estocolmo, ensay entre 1735 a 1737 nuevas tcnicas de fusin a alta temperatura, consiguiendo reducir con carbn los xidos minerales de cobalto. La substancia obtenida, inalterable y de aspecto similar al acero, fue inicialmente denominada cobalt rex 2. Ms tarde el francs Lavoisier aportara nuevos datos de carcter qumico sobre el metal cobalto; Bergmann estableci en 1780 su posicin en el Sistema Peridico, e igualmente se ocuparon de definir sus propiedades Lehman, en 1762, Tassaert, en 1798, y tambin Vauquelin y Proust.

A comienzos del XIX la explotacin de minerales de cobalto se restringa a un reducido nmero de depsitos, ubicados en localidades de Alemania y Noruega, pero su prospeccin experiment un fuerte impulso a partir de la segunda mitad del siglo, favorecida por el desarrollo industrial europeo y americano y, ms directamente, por el crecimiento de la demanda de aceros y aleaciones. Como referencia puede citarse que la produccin siderrgica mundial, que en 1890 era de unos veintisiete millones de toneladas, hacia 1899 duplicara dicha cifra. En 1874 fueron puestos en explotacin grandes depsitos de Ni-Co, descubiertos diez aos por el francs Garnier, en Nueva Caledonia. Asimismo tuvo lugar el hallazgo de los yacimientos de plata y cobalto de la provincia canadiense de Ontario, en Cobalt, cuya minera se inici en 1908 (tras el primer ao de laboreo se obtuvieron 16 t de concentrado de cobalto). Hacia 1920 comenz la minera de cobre y cobalto en el Cinturn Cuprfero de frica Central. En el entonces Congo Belga (tras la independencia Zaire y desde 1997 Repblica Democrtica del Congo), la empresa Unin Minera del Alto Katanga estableci un considerable nmero de explotaciones centradas en la vasta regin de Shaba. Blgica se situ en el primer puesto entre los productores cobalto, seguido por Estados Unidos y Reino Unido, este ltimo contabilizando, como lder de la Commonwealth, la produccin cobaltfera de Canad, Australia, Rhodesia del Sur (Zimbawe), Rhodesia del Norte y protectorado de Nyasalandia (Zambia).

2 http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5

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FIGURA 1

DISTRIBUCIN MUNDIAL DE RESERVAS Y DEPSITOS DE COBALTO (USBM, 1985)

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LEYENDA DE LA FIGURA 1

N Nombre del yacimiento y localizacin Recursos Tipologa (t de Co contenido)

1. Cassiar Canad < 105 Magmtico 2. The Pas Canad < 105 Magmtico 3. New Qubec Canad < 105 Magmtico 4. Gasquet Mountain EEUU (*) 105 a 106 Latertico 5. Riddle EEUU 105 a 106 Latertico 6. Blackbird EEUU 105 a 106 Sedimentario 7. Kawishiwi EEUU < 105 Magmtico 8. Thunder Bay EEUU < 105 Magmtico 9. Sudbury EEUU < 105 Magmtico

10. Cobalt Canad < 105 Hidrotermal 11. Fredericktown EEUU < 105 Hidrotermal 12. Exmibal Guatemala < 105 Latertico 13. 3 yacimientos minerales Cuba > 106 Latertico 14. Falcondo Rep. Dominicana > 106 Latertico 15. Marcona Per < 105 Hidrotermal 16. Tocantins Brasil > 105 Latertico 17. Pechenga Rusia < 105 Magmtico 18. Outokumpu Finlandia < 105 Magmtico 19. Norilsk Rusia > 105 Magmtico 20. Urales centrales Rusia < 105 Latertico 21. Urales meridionales Rusia < 105 Latertico 22. Khuvo-Aksinks Rusia > 105 Hidrotermal 23. Jinchuan (y otras prov.) China < 105 Magmtico 24. Bou Azzer Marruecos > 105 Hidrotermal 25. 2 yacimientos minerales Ex-Yugoslavia (**) < 105 Latertico 26. 2 yacimientos minerales Grecia 105 a 106 Latertico 27. Sukhinda India < 105 Latertico 28. Bawdwin Myanmar < 105 Hidrotermal 29. Kilembe Uganda < 105 Sedimentario 30. Buhinda Burundi 105 a 106 Latertico 31. 9 yacimientos minerales Zaire (R. Dem. Congo) > 105 Sedimentario 32. 5 yacimientos minerales Zambia 105 a 106 Sedimentario 33. 4 yacimientos minerales Zimbabwe 105 a 106 Magmtico 34. Selebe Pikwe Botswana < 105 Magmtico 35. Bushveld Sudfrica > 105 Magmtico 36. Surigao Filipinas 105 a 106 Latertico 37. Grag Island Indonesia 105 a 106 Latertico 38. 3 depsitos Australia < 105 Magmtico 39. Queensland Australia < 105 Latertico 40. 7 yacimientos minerales Nueva Caledonia 105 a 106 Latertico

(* ): En 1985 se citaban 22 yacimientos con produccin de cobalto en EEUU. (** ): En Macedonia y Serbia. Fuente: USBM (1985).

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1.2. CARACTERIZACIN DEL ELEMENTO COBALTO

1.2.1. PROPIEDADES QUMICAS

El cobalto es un elemento de transicin del Sistema Peridico (grupo VIII B), con nmero atmico 27 y peso atmico prximo a 58,94. Su nmero de coordinacin habitual es el 6, aunque admita otros valores. Comnmente presenta estados de oxidacin +3 y +2, aunque tambin +4 y +1 (este ltimo slo cuando se forman complejos nitroxilo o carbonilo). El radio inico es similar al del Mg2+, Mn4+, Fe2+, Fe3+, Ni2+ o Zn2+ lo que favorece el que llegue a remplazar a estos cationes en las estructuras minerales. El cobalto no se puede obtener por mtodos qumicos de sntesis.

TABLA 1 PROPIEDADES ATMICAS

Nmero atmico Peso atmico (g/mol) Volumen atmico (cm3/mol) Radio atmico () Radio covalente () Radio del in Co ++ () Radio del in Co +++ () Potencial de ionizacin (ev) Configuracin electrnica Propiedades cido/base Abundancia isotpica relativa

27 58,9332

6,77 1,25

1,157 0,82 0,65 7,86

[Ar] 3d7 4s2 Anftero

Co59 (99,8 %); Co57 (0,2 %)

Fuentes: J. A. Babor y J. Ibarz (1959). http://galilei.iespana.es (2002). http://www.goodfellow.com (2002).

Qumicamente puede considerarse un elemento inerte por su gran estabilidad frente a la alteracin provocada por el agua o el aire hmedo a temperatura ambiente. El polvo de metal cobalto es soluble en los cidos sulfrico, clorhdrico o ntrico diluidos, y slo dbilmente atacable por los hidrxidos amnico o sdico. Es reactivo frente a los elementos halgenos dando haluros de cobalto, y frente al xido de carbono formando carburo de cobalto (Co2C) a temperatura superior a 225 C. El metal cobalto tiene baja actividad qumica ante el nitrgeno, aunque es posible obtener nitruros de cobalto en presencia de amoniaco y a temperaturas elevadas. De gran inters industrial es la capacidad del cobalto

24

para formar aleaciones intermetlicas con hierro, aluminio, cromo, molibdeno, estao, vanadio, wolframio, cinc u otros metales, e incluso con no metales o productos cermicos.

En los minerales petrogrficos el cobalto se presenta mayoritariamente como istopo natural de peso atmico 59 (Co59) y slo en pequea proporcin como istopo de peso atmico 57 (Co57). Los diversos radioistopos artificiales de cobalto, cuyos pesos atmicos varan entre 50 y 70, se obtienen a elevado costo por irradiacin de metal cobalto de mxima pureza en reactor nuclear.

TABLA 2 PRINCIPALES ISTOPOS ARTIFICIALES

ISTOPO MASA ATMICA VIDA MEDIAPROCESO DE

DESINTEGRACIN SPIN NUCLEAR MOMENTO NUCLEAR

MAGNTICO Co55 54,942003 17,53 h. EC a Fe55 7/2 4,822

Co56 55,939844 77,30 d. EC a Fe56 4 3,85

Co57 56,936296 271,8 d. EC a Fe57 7/2 4,72

Co58 57,935757 70,88 d. EC a Fe58 2 4,04

Co60 59,933822 5,271 a. - a Ni60 5 3,799 Co61 60,932479 1,650 h. - a Ni61 7/2 - Co62 61,93405 13,90 m. - a Ni62 2 -

El radioistopo artificial de cobalto de peso atmico 60 (Co60) tiene diversas aplicaciones en los campos de la medicina nuclear y el equipamiento industrial. Es un istopo emisor de radiaciones gamma, con intensidades de 1,17 y 1,33 megalectrn-voltios y vida media de 5,3 aos. Se emplea, como fuente ionizante y trazador, en el registro de defectos en materiales opacos a la observacin por otros mtodos, as como en la medida del flujo, volumen, densidad o niveles de fluidos. Tambin se emplea en el sector agropecuario, en especial en tratamientos para la conservacin de productos alimentarios que se disponen dentro de cmaras de ionizacin o bien en el propio lugar de almacenaje, en el campo de accin de la fuente radiactiva cuya funcin es la eliminacin de bacterias, hongos, mohos, parsitos, insectos, etc., sin alterar la calidad de los productos irradiados.

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1.2.2. PROPIEDADES FSICAS

El cobalto es un metal denso y de dureza elevada. Su aspecto superficial es similar al del nquel o acero, con lustre metlico y color gris acerado o plateado. Sus puntos de fusin y ebullicin son, respectivamente, de 1 493 C y 5 500 C. Es un metal ferromagntico, con valor de permeabilidad aproximadamente un 65 % la del hierro. El alto punto de Curie del cobalto hace que mantenga su imantacin permanente, incluso por encima de los 1 120 C. Por determinadas cualidades fsicas es fcil de mecanizar, y asimismo admite la soldadura y la forja, sin necesidad de tratamientos previos.

El metal adopta dos estados alotrpicos, o fases y , tambin designados en particular en la terminologa anglosajona, respectivamente, como estados cph y fcc. El trnsito entre ambos estados se produce al sobrepasar la temperatura de 400 C, o en funcin de una presencia de impurezas, en el intervalo de 400 C a 417 C. El cobalto en estado cph tiene estructura cristalogrfica hexagonal, con empaquetamiento compacto, siendo sus parmetros reticulares: a = 0,2501 nm y c = 0,4066 nm. El cobalto en fase fcc se caracteriza por su estructura cbica centrada en las caras, con un solo parmetro reticular: a = 0,3544 nm.

Entre las propiedades fsicas diferenciales se pueden citar la mayor resistencia a la oxidacin del cobalto cph (menor que la del nquel, pero comparable a la del circonio, titanio, acero o berilo). El cobalto fcc adquiere costras superficiales de oxidacin, que proporcionan resistencia al agrietamiento, tras la aplicacin de tratamientos trmicos como la coccin.

TEMPERATURAS DE FORMACIN DE CAPAS DE OXIDACIN EN METAL COBALTO NO ALEADO

A temperatura inferior a 300 C se forma una sola capa superficial de Co2O3 .

Entre 300 C y 900 C se forman dos capas de oxidacin superpuestas, una superficial de Co3O4 y otra ms profunda de CoO.

A temperatura superior a 900 C las dos capas citadas conservan caractersticas texturales pero cambian de composicin ambas a CoO.

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TABLA 3 PROPIEDADES FSICAS

CARACTERSTICAS MECNICAS

Densidad, a 20 C (g/cm3)

Dureza (pirmide de diamante Vickers) A 20 C A 300 C A 600 C A 900 C

Resistencia mecnica (Co del 99,9 %, Mpa) e Tensin Campo de tensin Compresin Campo compresivo

Mdulo de Young (Gpa) d Relacin de Poisson

8,70

99,9% Co 99,98% Co*

225 253 141 145 62 43 22 17

moldeado sin alear sinterizado 237 255 679 138 193 302 841 808 291 387

211 0,32

CARACTERSTICAS TRMICAS

Temperatura de transformacin (C) Calor de transformacin (J/g) a Punto de fusin (C) Calor latente de fusin (J/g) a Punto de ebullicin (C) Calor latente de vaporizacin (J/g) a Calor especfico, J/(g .C) a :

De 15 a 100 En fusin

Coeficiente de expansin trmica, por cada C: - cph a temperatura ambiente - fcc al cambio de temperatura

Conductividad trmica b a temperatura ambiente W/(m.K) Absorcin trmica de neutrones (tomo Bohr)

417 251

1493 259,4 3550 6276

0,442 0,560

12,5 14,2

69,16 34,8

CARACTERSTICAS ELCTRICAS Y MAGNTICAS

Resistividad elctrica, a 20 C ( Ohm cm) Temperatura Curie (C) Induccin de saturacin c, (4Is), (T) c Permeabilidad : inicial (0) mxima (

m)

Induccin residual c (T) Fuerza coercitiva (A/m)

6,34 1121

1,870 68

245 0,490

708

Fuente: Kirk-Othmer, 1984. a : Conversin J --> Cal: divisin por 4,184. Co*: Zona refinada. b : Conductividad = 27,6% (International Annealed Copper Standard).

c : Conversin de T a gauss: multiplicacin por 10 000 e : Conversin de Mpa a psi: multiplicacin por 145

d : Conversin de Gpa a psi: multiplicacin por 145 000

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1.3. DISTRIBUCIN GEOQUMICA

El anlisis de los meteoritos ha permitido deducir la existencia, en el sistema solar, de una proporcin de 2 250 tomos de cobalto por cada milln de tomos de silicio 3. En la Tierra, el comportamiento geoqumico del cobalto presente en la litosfera superior corresponde al de un elemento calcfilo, por su estrecha relacin con rocas silicatadas y con el azufre. El porcentaje medio de cobalto en rocas y minerales de la corteza terrestre es muy bajo, del orden del 0,0025%, comparativamente prximo al del nquel que se sita en el 0,0080%.

1.3.1. AMBIENTES GNEO Y METAMRFICO

La incorporacin de los cationes de cobalto a la red de los minerales petrogrficos se produce en etapas tempranas de la diferenciacin magmtica, coincidente con la cristalizacin del olivino, piroxenos o anfboles. Durante la diferenciacin el cobalto se removiliza simultneamente con el nquel, aunque progresivamente se va incrementando la relacin Co/Ni debido a la mayor movilidad relativa del primero; prueba de ello es el frecuente enriquecimiento en cobalto en fases hidrotermales.

TABLA 4 CONTENIDO GEOQUMICO DE COBALTO EN LA LITOSFERA (ppm)*

AUTOR DE REFERENCIA

CORTEZA CONTINENTAL

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS METAMRFICAS

ROCAS GRANTICAS

SUELOS

Taylor (1964) 25 1,0

Vinogradov (1962) 18 5,1

Wedepohl (1971) 31

Taylor (1966) 20

Eade y Fahrig (1971) 12

Shaw et al. (1976) 12

Shackette et al. (1971) 10

Mitchell (1964) < 2 - 80 (*) ppm: partes por milln, o g/t Fuente: Regional Geochemical Atlas. Great Glen. British Geological Survey, 1987.

3 E. Anders (1989).

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La proporcin de cobalto decrece con la basicidad de las rocas, alcanzando valores relativamente menores en las de tipo grantico y gnisico (de 1 a 10 ppm de Co), o en las gabroideas y baslticas (de 30 a 50 ppm de Co); los mayores valores relativos se registran en las rocas mficas y ultramficas (de 100 a 300 ppm de Co).

TABLA 5 COMPARACIN ENTRE CONTENIDOS GEOQUMICOS

Rocas gneas % (en peso)

Depsitos minerales % (en peso)

Co 0,001 1 - 11 Al 8,13 27 - 29

Fe 5,01 30 - 60 Mg 2,09 - Ti 0,63 2,5 - 25

Mn 0,10 45 - 55 Ni 0,020 1,5 - 3 Va 0,017 1,6 - 4,5 Cu 0,010 0,5 - 5,0 U 0,008 0,1 - 0,9 W 0,005 - Zn 0,004 10 - 30 Pb 0,002 5,0 - 10 Be 0,001 - Mo 0,0002 0,6 - 1,8 Sn 0,0004 1,5 Hg 0,00005 0,1 - 0,5 Ag 0,000002 0,04 - 0,08 Pt 0,0000005 0,001 Au 0,0000001 0,001

Fuente: Kirk-Othmer (1984).

1.3.2. AMBIENTE SEDIMENTARIO

Los sedimentos formados a partir de materiales gneos bsicos, como por ejemplo las anfibolitas o doleritas, muestran porcentajes de cobalto comparativamente mayores que los sedimentos originados partiendo de otros materiales litolgicos. La variabilidad entre amplios lmites es, no obstante, una caracterstica de los contenidos geoqumicos de cobalto en distintas tipologas de sedimentos como indican las siguientes referencias tipo: pizarras 19 ppm de Co, suelos en general 8 ppm de Co, rocas carbonatadas 2 ppm de Co, areniscas 0,3 ppm de Co.

29

El cobalto en forma de catin bivalente es transportado en solucin hasta el medio sedimentario; posteriormente, si se alcanzan condiciones fsico-qumicas para su precipitacin, es fijado junto a otros cationes, formando parte de compuestos qumicos diversos (sulfuros, silicatos, xidos hidratados o hidrxidos). La movilidad de los iones de cobalto aumenta cuando llegan a encontrase en las condiciones propias de ambientes de oxidacin, lo que explica que suelan existir concentraciones geoqumicas de cobalto superiores al fondo regional en entornos con enriquecimientos en materia orgnica, tales como los lechos de sedimentos carbonosos, zonas de turberas, etc. (con contenidos del orden de 100 ppm).

TABLA 6 CONTENIDO GEOQUMICO EN SUELOS

LOCALIZACIN DE LAS MUESTRAS LITOLOGA DE SUBSTRATO Media (Co ppm)

Mediana (Co ppm)

Finlandia (1)

N de Finlandia Zonas central y sur del pas

OOO Areniscas volcanognicas OOO Esquistos

14,5 6 14,0

Alemania (2)

Vogelsberg, Westerwald, Rhin, Frankenwald, Fichtelgebirge Sauerlad, Hunsrck, Taunus Cercanas de Biber (Spessart)

OOO Basaltos OOO Rocas gneas pobres en

slice OOO Sedimento arroyo, diabasas OOO Distrito minero de cobalto

5 1400 9 (50 percentil)

Reino Unido Great Gleen

(3)

SE de Gruinard Bay Serie Loch Maree Knoydart (Moine) Lagos Ness y Orrin, Glen Moriston, Glen Urquhart Lago Spey

OOO Leucogabros ultramficos OOO Esquistos con hornblenda OOO Pelitas

OOO Anfibolitas OOO Posibles rocas ultrabsicas

>100 -

35

30-50 > 150

Austria (4)

Macizo de Bohemia Weisemberg Granite rea central del pas

OOO Dioritas y anfibolitas OOO Fracturacin en granitos OOO Rocas ultrabsicas,

anfibolitas, tufitas, rocas intermedias

> 14

-

Referencias: (1) The Geochemical Atlas. Part 2. Geological Survey of Finland, 1992. (2) Geochemischer Atlas Bundesrepublik Deutschland. BGR, 1985. (3) Atlas geoqumico de Austria. (4) Regional Geochemical Atlas: Great Gleen. British Geological Survey, 1987.

La granulometra de un sedimento se encuentra entre los factores que pueden influir en la presencia de mayor concentracin relativa al cobalto, como se ha comprobado en casos concretos (Tabla 6); as se observa en sedimentos de tipo till, en Finlandia, con correlacin positiva entre contenidos en cobalto y fraccin de granulometra muy fina, enriquecida en

30

silicatos mficos; un comportamiento geoqumico similar se registra otros suelos mficos, como los desarrollados sobre pizarras, grauvacas y arcosas en la regin septentrional del Reino Unido (BGS, 1987).

Por lo que respecta a sedimentos marinos actuales se ha citado la posible influencia antrpica en el aumento local del contenido geoqumico de cobalto, por ejemplo en el caso de sedimentos fangosos de fondos de ras o estuarios 4.

1.3.3. CONTENIDO EN LAS AGUAS SUPERFICIALES

El catin cobalto bivalente no se hidroliza mientras que s lo hace el catin trivalente, aunque slo temporalmente debido a su fuerte carcter oxidante. En las aguas superficiales continentales el cobalto disuelto alcanza nicamente niveles de elemento traza, no superando en general contenidos de 0,2 partes por billn (ppb). Este hecho viene avalado por las referencias de campaas de hidrogeoqumica regional realizadas en Alemania5, donde las muestras con contenidos en cobalto superiores a 10 ppb slo supusieron un 0,6 % del total del muestreo, a pesar de haberse prospectado incluso zonas asiento de intensa actividad industrial. La habitual baja tasa de contenidos en cobalto disueltos en las aguas dulces naturales condiciona que la hidrogeoqumica no suela ser un mtodo adecuado para la localizacin de posibles yacimientos de minerales cobaltferos.

En el agua marina los contenidos de cobalto son incluso menores que en las aguas de ambientes continentales, citndose alrededor de 0,08 ppb en Co como valor de fondo en las aguas marinas.

1.3.4. PRESENCIA DEL COBALTO EN LA BIOSFERA

Los cationes de cobalto procedentes de la descomposicin de los minerales que contienen este elemento qumico son extremadamente poco solubles en las aguas naturales, alcanzando concentraciones tan bajas (del orden de decenas de partes por billn o ppb), que puede considerarse inexistentes los riesgos de su asimilacin por los seres vivos, vegetales o animales.

4 http://www.fomar.org/Ponecia102.htm

5 Geochemischer Atlas Bundesrepublik Deutschland (BGR, 1985).

31

El cobalto aparece contenido en el tejido animal con carcter de oligoelemento, y es an ms escaso en el tejido vegetal. En el caso de los animales superiores la mayor concentracin de cobalto se encuentra en el hgado, debido a la capacidad de esta glndula para la sntesis de cianocobalamina (o vitamina B12), de cuya molcula alrededor del 4,5% corresponde a cobalto. Esta vitamina controla el metabolismo de los cidos nucleicos, siendo un principio activo en procesos de maduracin de glbulos rojos y de generacin de mielina. Las necesidades humanas diarias de vitamina B12 han llegado a establecerse entre lmites de 6 mg (adultos) y 2 mg (nios), a los que corresponderan contenidos en cobalto de 0,27 mg y 0,09 mg, respectivamente.

Se ha establecido que los suelos donde se desarrollan pastos que sirvan de base a la alimentacin a la cabaa ganadera debern contener cobalto, en concentraciones mnimas de 0,13 a 0,30 ppm, ya que existe una correlacin entre contenidos inferiores a los citados y aparicin de enfermedades carenciales en los animales, como por ejemplo anemias o neuropatas. De hecho, con carcter preventivo, la industria agroalimentaria comercializa suplementos nutricionales de compuestos solubles de cobalto (cloruros, sulfatos, acetatos o nitratos de cobalto), o bien pastillas de xido de cobalto que una vez ingeridas facilitan una lenta asimilacin de cationes de cobalto bivalente.

1.3.4.1. INCIDENCIA MEDIOAMBIENTAL DEL COBALTO

La alteracin del medio fsico por actividades asociadas a la explotacin de recursos minerales de cobalto puede encuadrase como un riesgo comn a la obtencin de otras substancias minerales, debiendo centrarse la mayor atencin sobre el control de calidad del proceso de tratamiento y sobre los efluentes o residuos slidos generados. Las soluciones aplicables sern especficas para cada causa de contaminacin; un caso concreto reflejado en bibliografa (CESMAT, 1998), en el distrito minero cobaltfero de Bou Azzer, en Marruecos, fue la propuesta de adopcin de tcnicas hidrometalrgicas de tratamiento para minerales ricos en arseniuros de cobalto, evitando con ello la produccin de lixiviados con arseniuros qumicamente inestables, sustituidos como residuos por arseniatos frricos estables.

Son limitados los riesgos de contaminacin por cobalto en talleres metalrgicos o de mecanizacin, plantas de almacenaje o vertederos industriales. Las medidas legales en orden a la prevencin y seguridad en el trabajo hoy en da obligan, en los pases industrializados, a

32

cumplir requisitos de acondicionamiento de las instalaciones u otros entornos donde pudiera producirse la inhalacin de polvo de metal cobalto o de carburos de wolframio, y afecciones de la piel por contacto con productos qumicos de cobalto. Por otra parte, estudios experimentales realizados en 1999 en la Universidad de Lovaina6 pusieron de manifiesto ligeros efectos genotxicos sobre organismos vivos, nicamente cuando existe la accin combinada de mezclas en polvo de metal cobalto y carburos de wolframio.

Normativa internacional concerniente a posibles efectos de contaminacin medioambiental debidos a presencia de productos de cobalto

En 1998 la Agencia de Proteccin Ambiental (EPA), de EEUU, incluy en su normativa Resource Conservation and Recovery Act como residuos de riesgo el benceno y arsnico generados en procesos de catlisis de la qumica industrial. Como en los catalizadores se emplea cobalto (posiblemente reciclable), dicho metal queda sujeto a control junto a los restantes componentes durante el desmontaje, transporte, reciclado o eliminacin como residuo. Las empresas implicadas en este proceso quedan obligadas a notificar cualquier eventual dispersin accidental de tales materiales.

En el mbito de la Unin Europea se contempla igualmente legislacin al respecto, como en la Directiva 67/548/CEE del Consejo, de 27 de Junio de 1967, relativa a la aproximacin de las disposiciones legales, reglamentarias y administrativas en materia de

clasificacin, embalaje y etiquetado de las sustancias peligrosas. En esta Directiva se clasifican el cloruro y sulfato de cobalto entre las substancias designadas de categora 2, basndose en el potencial riesgo de resultar carcingeno por inhalacin (productos catalogados en las categoras 1 y 2 no admiten comercializacin directa al pblico, aunque s el uso restringido en sectores industriales debidamente homologados).

A principios de 2000 el Grupo de Trabajo para Clasificacin y Etiquetado de la U.E. consider oportuno incluir ambos compuestos en la relacin de substancias peligrosas contempladas en la Directiva Seveso II, aunque manteniendo la posibilidad de su comercializacin y uso en mbitos profesionales7.

6 The Mining Journal Ltd. 2000.

7 Directiva 76/769/EEC.

33

1.4. APLICACIONES INDUSTRIALES Y OTROS USOS DEL COBALTO

Como se expresa en la tabla siguiente la mayor demanda mundial de cobalto se genera en el sector industrial dedicado a la fabricacin de aleaciones, superaleaciones, carburos cementados y tratamiento de aceros. Segn datos referidos al ao 2000 Estados Unidos, pas a la cabeza en el consumo de cobalto, destin el 72,26% del mismo a los sectores mencionados, el 27,12% a industrias de qumica de base y sectores cermicos, y el restante 0,72% a otros sectores 8.

TABLA 7 PORCENTAJES DE CONSUMO DE COBALTO POR SECTORES DE APLICACIN 9

(*) SECTOR DE APLICACIN MATERIA PRIMA 26 % Superaleaciones Ni/Co/Fe Cobalto metal

14,3 % Herramientas de metal duro y diamante para corte, fresado o pulimentado

Polvo fino y extrafino de cobalto

7 % Metal duro y otras aleaciones Cobalto metal, polvo de cobalto, reciclados de aleaciones de cobalto

9,8 % Imanes cermicos, cintas u otros soportes para grabacin de sonido y vdeo

Cobalto metal, polvo de cobalto, reciclados de aleaciones de cobalto

12 % Productos colorantes para vidrios, esmaltes, plsticos, cermica, pinturas o tejidos

xido de cobalto y en menor medida con sulfato, hidrxido o carbonato de cobalto

9,4 % Adhesivos para gomas y neumticos; jabones, secativos para pinturas; barnices, lacas, tintas, otros productos

Compuestos qumicos de cobalto

8,5 % Catlisis industrial

(4 %) Proceso Comox Sales de cobalto (carbonato, sulfato, nitrato)

(1 %) Proceso Oxo Sales de cobalto (carbonato, sulfato, nitrato)

(3,3 %) Produccin de terileno Acetato de cobalto

(0,2 %) Otros procesos Cobalto metal, sales de cobalto

8 http://www.minerals.usgs.gov

9 http://www.cobaltdevinstitute.com

34

7,5 % Bateras o acumuladores elctricos de tipo metal-hidruro (radio, telefona celular o mvil, informtica, automocin, industria aerospacial)

Cobalto metal en polvo, hidrxido de cobalto, LiCoO2

5 % Baos electrolticos, nodos de cobalto, cobaltado superficial de cobre o acero

Sulfato de cobalto preferentemente, pero tambin carbonato e hidrxido

(*) Porcentaje respecto a produccin total de cobalto.

1.4.1. EMPLEO DEL METAL COBALTO Y SUS ALEACIONES

A la obtencin del cobalto metal se llega tras el tratamiento de menas minerales de cobalto y los consiguientes procesos metalrgicos de refinado. El metal comercial se obtiene con grados de pureza, o calidades, de 99,30%, 99,65% y 99,80%; tambin se consiguen productos de pureza superior, como la calidad del 99,9%, de elevado coste y produccin limitada, que se destina a fines de I+D. Por lo que se refiere a las calidades comerciales del metal cobalto, y salvo otras especificaciones por parte del comprador, las formas comunes de presentacin son la briqueta, lingote, granalla (granulado sin calibrar), varilla (elementos cilindriformes de 10-12 mm de longitud), ctodos (obtenidos por proceso electroltico) o el metal en polvo.

El mayor consumo de cobalto refinado se produce en la industria de manufactura de aleaciones y superaleaciones. En lneas generales, las aleaciones con cobalto ofrecen una gama de cualidades fsicas muy amplia (en funcin tambin de los restantes componentes de la aleacin y sus proporciones relativas); por ejemplo, alcanzan muy elevado grado de ductilidad las de Co-Ni-Mn-Ti o, al contrario, muy elevado grado de rigidez las de Co-Cr-Mo-W-Si.

La fusin es un mtodo comn en la fabricacin de estas aleaciones; no obstante, en actualidad se obtiene excelentes rendimientos con otros procesos de manufactura como la pulvimetalurgia, que aplica tcnicas de prensado a alta presin y en seco, de mezclas de metales en polvo y un posterior calentamiento (sin sobrepasar el punto de fusin de los distintos componentes de la aleacin).

35

Aleaciones no magnticas de cobalto

La fabricacin de aleaciones no magnticas con base de cobalto absorbe cada ao aproximadamente un 50% de la produccin minera mundial de cobalto. Son aleaciones adecuadas a condiciones de trabajo extremas ya que renen tenacidad, resistencia, dureza e inalterabilidad. Por ello, son de empleo comn en aceros resistentes al calor, la corrosin o el desgaste por rozamiento. La gama de sus aplicaciones comprende desde las herramientas de todo tipo, hilos de acero para bandas de resistencia en neumticos radiales o discos para corte y pulido de metales, hasta usos minoritarios en aleaciones para fabricacin de prtesis.

o Aleaciones binarias de cobalto con metales no frricos y con hierro

Algunas aleaciones binarias de cobalto con metales no frricos de uso ms frecuente son las Co-Ni, Cr - Co, Co-W, Co-Ta, Co-Ti, Co-V, Co-Mo o Co-P. Poseen cualidades de dureza y resistencia, en particular a la oxidacin, abrasin y corrosin provocadas por la accin de gases y sales fundidas, o bien al colapso mecnico funcin del tiempo de uso (proceso denominado fluencia). Las aleaciones del tipo Ni-Co, cuyo

contenido en cobalto vara entre el 1% y 18%, son muy utilizadas en manufactura de aceros con revestimientos resistentes y dctiles, que soportan un pulimento de grano muy fino. Las de Co-W, como la denominada Carboloy del tipo carburo cementado, o las de Co-Cr, como las Stellite patentadas por Elwood Haynes10 en 1899, se emplean en herramientas de mano, discos de sierra, taladros y tiles diversos para la mecanizacin del hierro, acero y en general materiales de gran dureza.

10 Stellite Division de Cabot Corp. comenz su produccin hacia 1920.

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Las denominadas aleaciones frricas contienen generalmente entre un 12% y un 13% de hierro. Las aleaciones frricas no requieren calentamiento para su mecanizacin y admiten bien la soldadura. Un contenido abundante de cobalto (incluso superior al 80%) modifica algunas de las propiedades del hierro; el material resultante tolera mayores esfuerzos de tensin y su lmite elstico es superior al del hierro sin alear. En otros casos la presencia del cobalto mejora parmetros fsicos, como la coercitividad magntica, la conductividad trmica o la conductividad elctrica (esta ltima alcanza valores mximos cuando la aleacin contiene porcentajes de cobalto entre 10% y 65%).

Durante la manufactura de piezas especficas es posible modular las propiedades de la aleacin en funcin del contenido en cobalto, de modo que las mismas tengan grado de tenacidad variable, en unos u otros sectores o secciones, de modo que se adecua el componente a unas determinadas condiciones finales de trabajo. Es el caso de tiles para perforacin mecnica (coronas o triconos) fabricados con aleaciones de cobalto que presentan en su exterior mayor resistencia al desgaste, rigidez en su seccin axial y flexibilidad en la zona intermedia.

o Carburos cementados (metal duro)

Las aleaciones del grupo de los carburos cementados contienen carburo de wolframio11, compuesto que confiere al material propiedades de resistencia mecnica, flexibilidad e inalterabilidad, pero tambin de fragilidad y porosidad. Las propiedades de estas aleaciones se mejoraron con procesos de fabricacin que conseguan fijar la fase carburada a una matriz de partculas metlicas (cobalto, titanio, tntalo, vanadio, niobio, etc.). El resultado es una estructura de gran resistencia mecnica, formada por los granos del componente mayoritario (lo que se denomina la fase mayor) y los restantes componentes minoritarios (fase menor) regularmente distribuidos en los espacios intergranulares. Tal modelo de estructura dificulta los posibles micro-deslizamientos dentro del material; adems pueden potenciarse determinadas cualidades de la aleacin con posteriores procesados como el de coccin o forja que produce recristalizacin intergranular de agregados de carburos, el de moldeado que proporciona mayor homogeneidad (envejece la aleacin), o el de calentamiento por etapas que facilita las uniones por soldadura.

11 Indistintamente: wolframio = tungsteno.

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Las aleaciones de carburo cementado-cobalto se preparan comnmente con cobalto sinterizado, en un proceso que comprende calentamiento a 1 375 C, humidificacin y aglutinado con las partculas de carburo de wolframio. La manufactura de carburos cementados implica costes relativamente bajos. Por su resistencia al desgaste, que supera entre 12 y 20 veces la del acero rpido, se emplean en herramientas de metal-duro para mecanizado y corte (taladros, fresas, terrajas, discos de corte, etc.). Otras ventajas se refieren a su punto de fusin, ms bajo que el de los carburos de wolframio sin base de cobalto, lo que rentabiliza el coste de la adicin de este metal.

o Superaleaciones y aleaciones multicomponentes

Las superaleaciones estn formadas bsicamente por una matriz con nquel o con nquel y otros metales, como el cobalto, y por un porcentaje menor (en torno al 7%) de otros componentes como el cromo, molibdeno, wolframio, carbono, silicio, hierro, etc. Preferentemente se incorpora a tales aleaciones el cobalto en estado alotrpico cph, aunque tambin se use el fcc.

La aportacin principal del cobalto a este tipo de aleaciones es un incremento en la resistencia frente al desgaste y la corrosin a altas temperaturas (superiores a 800C). Son por ejemplo de uso frecuente, en la industria aeronutica, en la fabricacin de labes u otros componentes de turbo-compresores para motores a reaccin, que deben resistir fatiga mecnica y oxidacin producida por gases calientes y a presin, o tambin en la construccin de turbinas de vapor o de gas con similares condiciones de trabajo (aleaciones de denominacin comercial X-40, X-45, o aleacin 31 Haynes-Stellite).

El cobalto interviene en tipos de aleaciones multicomponentes de aplicacin especfica. As, las aleaciones Vitallium (de Co-Cr) por su elasticidad e inalterabilidad se emplean en prtesis dentales, o bien las aleaciones tipo Widia12 o Stellite13 (existen alrededor de veinte tipos de estas ltimas, con contenidos entre el 3% y 15% en Co) que renen cualidades de resistencia a la corrosin, erosin, abrasin y descamacin en la superficie ("galling"). Determinadas aleaciones multicomponentes participan en las actuales pilas o bateras recargables, tal como se describe ms adelante. Existe otra modalidad de aleaciones multicomponentes, como son las comercialmente denominadas Kovar A, Fernico, Rodar y

12 Widia, derivado del alemn wie Diamant: como el diamante; tipo de aleacin creada en 1925 por Osram.

13 http://www.hightempmetals.com/hitempStellitedata.htm

http://www.reade.com/Products/Alloys/stellite.html

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Therlo, caracterizadas por un coeficiente de dilatacin similar al del vidrio y que por sus cualidades de adherencia, sellado y aislamiento permiten uniones vidrio-metal; es muy amplio su uso en dispositivos elctricos o electrnicos (tubos de vaco, rectificadores).

COMPOSICIN DE LAS ALEACIONES VITALLIUM Y STELLITE

Vitallium Stellite Co 56 - 68 % 20 % Cr 25 - 29 % 26,5 % Mo 5 - 6 % 4,5 % Ni 1,8 - 3,8 % 19 % Mn 0 - 1 % - Si 0 - 1 % 0,5 % C 0,2 - 0,3 % 0,5 % Fe - 11 % W - 9 % Va - 9 %

COMPOSICIN DE ALEACIONES SELLADORAS VIDRIOMETAL Kovar A Fernico Rodar Therlo

Co 17,3 - 17,8 % 10,0 % 16,5 - 17,5% Ni 28,7 - 29,2% 28,0 % 28,5 - 29,5 % Mn 0,5 % mx. - 0,30 % mx. Si 0,2 % mx. - - C 0,06 % mx. - - Fe % restante 54,0 %

Composicin similara la denominada

Kovar A % restante

Aleaciones magnticas de cobalto

El desarrollo experimental de aleaciones magnticas con base de cobalto se remonta a 1920,

siendo hoy materiales de uso habitual comn. Sus caractersticas ms destacadas son:

Coercitividad o capacidad magntica permanente ms elevada que la de las aleaciones magnticas basadas en sistemas Cr-W.

Punto de Curie elevado, por lo que se mantiene su magnetismo inducido incluso a altas temperaturas.

Resistividad elctrica inferior a la del hierro, lo que posibilita saturacin magntica comparativamente mayor en estas aleaciones.

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El gran margen de variacin para las distintas composiciones se aprecia en las siguientes

cifras: 5% a 35% de cobalto, 1% a 5% de cromo, 2% a 0,5% de molibdeno, 1% de carbono y,

eventualmente, hasta un 5% de wolframio y hierro. Su campo de aplicacin comprende la

fabricacin de imanes de alta intensidad de campo y de media-baja intensidad de campo. En la

manufactura de los primeros, con alto grado de imantacin permanente mantenida a las

distintas temperaturas de trabajo (imanes duros), se aplican tcnicas de endurecimiento por

precipitacin o enfriamiento, estructuras ordenadas, trabajo en fro o pulvimetalurgia (imanes de

dominio simple).

Pertenecen al grupo de las aleaciones magnticas las designadas como Alnico, cuyo

desarrollo se produjo tras la segunda Guerra Mundial; su nombre designa su composicin

bsica: Al-Ni-Co-Fe (3 35 % de Co, 14 -30 % de Ni, 6 12 % de Al y Fe residual).

Tambin son aleaciones magnticas otras con bases de Fe-Co-Mo, Co-Pt, Fe-Ni-Cu-Co y

Fe-Ni-Co-Mn.

Las aleaciones magnticas de media-baja intensidad (imanes blandos) tienen la caracterstica de permanencia de un magnetismo remanente mnimo tras cesar el campo elctrico inductor. Son, por ejemplo, las aleaciones basadas en sistemas Fe-Ni-Co o Fe-Co-V denominadas comercialmente Permendur, Supermendur, Hiperco o Perminvar, de uso especifico en pequeos motores, generadores, transformadores estticos o cintas magnticas de grabacin de imagen y sonido.

1.4.1.1. EMPLEO DEL COBALTO EN TECNOLOGAS AVANZADAS

No faltan hoy en da fuentes de informacin sobre usos recientes del cobalto metal de alta pureza u otros productos de cobalto 14. Se sealan a continuacin algunas de las aplicaciones relacionadas con sectores tecnolgicos o industriales.

Radioistopo cobalto 60

El istopo artificial de cobalto ms utilizado es el cobalto 60 (Co60), que se obtiene en reactores nucleares mediante un bombardeo de nucleidos estables de Co59 con neutrones de baja energa. El Co60 tiene, por su accin ionizante, un extenso campo de aplicaciones mdicas y sanitarias que van desde el diagnstico y teraputica de enfermedades oncolgicas (cobaltoterapia) a la desinfeccin de tiles quirrgicos y residuos o efluentes

14 http://www.advancedmaterials.umicore.com

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hospitalarios. Por medio de cmaras de ionizacin provistas de fuentes radiactivas de Co60 se tratan alimentos perecederos tanto envasados (bolsas de polietileno, latas metlicas) como a granel, a fin de retrasar su degradacin. La irradiacin con Co60 tiene otras facetas, como la conservacin de documentacin histrica, objetos artsticos, piezas arqueolgicas, etc., ya que son destruidos insectos, mohos, hongos u otros microorganismos.

La industria de plsticos usa tambin fuentes de cobalto radiactivo, cuya accin permite reforzar los enlaces moleculares de compuestos polmeros empleados en algunos de sus productos. Los equipos de registro isotpico con fuente de irradiacin de Co60 son empleados en la medicin de volmenes, por ejemplo de slidos granulados, el flujo de lquidos o la determinacin de defectos estructurales en tuberas, componentes de motores, piezas de turbinas, etc.

Bateras elctricas ligeras con ctodo de cobalto

El metal cobalto de alta pureza es uno de los componentes contenidos en algunas de las bateras ligeras de tipo metal-hidruro o similares, cuyo uso es ya generalizado en telefona, radiofona, cmaras de vdeo o fotografa.

CARACTERSTICAS TCNICAS DE BATERAS ELCTRICAS CON COBALTO

CARACTERSTICAS OBSERVACIONES Rendimiento energtico Del orden de 140 Wh/kg.

Seguridad Adecuacin a circuitos de seguridad que eviten sobrecargas, con el consiguiente riesgo de liberacin de litio metlico.

Temperatura Amplios rangos de temperaturas de trabajo. Envejecimiento Posibilidad de recarga rpida y periodo prolongado

de mantenimiento de la carga acumulada. El uso o envejecimiento provoca aumentos en su impedancia.

Esperanza de vida Como mnimo 300 ciclos de recarga-descarga (500 ciclos al 50% de su capacidad).

Costo Elevado, debido a las materias primas empleadas y la necesidad de un circuito de proteccin.

Fuente: http://www.buchmann.ca/article5-page2-spanish.asp

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En las bateras fabricadas con esta tecnologa el electrodo negativo (nodo) suele ser de carbn o grafito, figurando el cobalto como componente del electrodo positivo (ctodo), lo que supone un mejor rendimiento elctrico, comparable al que se consigue en las bateras con base de manganeso (las denominadas de espinelas sintticas), de nquel o de tierras raras. El cobalto conjuntamente con aditivos qumicos contribuye a equilibrar el balance crtico entre la densidad de energa mxima del acumulador y la mayor duracin de su capacidad de almacenamiento y vida operativa. Las tcnicas demanufactura de este tipo de bateras tambin hacen posible una tasa elevada de recuperacin por reciclado de un componente de precio elevado como el cobalto.

Superaleaciones usadas en los sectores de la aeronutica e industria aerospacial

Diversas aplicaciones de las superaleaciones con cobalto se refieren a la construccin aeronutica (componentes de fuselajes, motores de explosin o reactores), junto a otros componentes metlicos como nquel, wolframio, niobio, tntalo, etc. Actualmente se abren nuevas perspectivas de uso a este tipo de superaleaciones, as como para ciertas aleaciones cermicas con cobalto, en el campo tecnolgico de fabricacin de vehculos aerospaciales o estaciones orbitales.

Entre las aleaciones cermicas merecen lugar destacado las denominadas CERMETS, an en fase de desarrollo. Esencialmente se componen de un material cermico de base al que se anexionan partculas de determinados metales, obtenindose materiales de muy elevada tenacidad y resistentes frente a la rotura frgil 15.

Se ha ensayado el uso de metal titanio, combinado con el compuesto cermico llamado circona (ZrO2), con tolerancia de temperaturas de hasta 1 650 C; conceptualmente el cobalto puede ser otro componente para la futura produccin industrial de las aleaciones CERMETS. El empleo de estos materiales puede considerarse idneo para la fabricacin de recubrimientos de hornos de tratamiento a alta temperatura o de las cmaras de combustin de reactores. En campos industriales ms convencionales se emplean aleaciones cermicas con cobalto y tierras raras, como las de Samario (SmCo5), que son aplicadas a la produccin industrial de imanes de grandes dimensiones, ligeros y con elevada coercitividad magntica, como algunos de los empleados en equipos mineralrgicos de separacin magntica.

15 V. M. Orera (2002).

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1.4.2. LOS COMPUESTOS QUMICOS DE COBALTO Y SUS APLICACIONES

De la investigacin de propiedades de algunos compuestos qumicos de cobalto se han derivado, en el pasado, notables logros cientficos como fue el caso de las aminas de cobalto16, descubiertas por Werner en 1894, que sirvieron de base dentro de la Qumica inorgnica para el desarrollo de la denominada Teora de la coordinacin.

El consumo de cobalto en qumica industrial alcanza en la actualidad del orden de la cuarta parte del total producido de este metal. La intervencin de compuestos de cobalto es comn en procesos de catlisis para refinado del petrleo o fabricacin de productos plsticos, al igual que en la elaboracin de combustibles sintticos, lubricantes, gomas, decolorantes, oxidantes, pinturas, lacas, tintes o barnices.

Las sales de cobalto son utilizadas en fabricacin de pinturas, esmaltes, barnices, pigmentos inorgnicos o tintas, y en menor proporcin tambin los xidos y algunos compuestos orgnicos; la funcin bsica del cobalto en tales productos es acelerar el secado y el endurecimiento estable.

El pigmento conocido ya hace unos doscientos aos, denominado azul de cobalto (CoO. Al2O3), acredita esta durabilidad. Las sales se usan en el cobaltado, consistente en un revestimiento del acero por mtodos electrolticos, mejorando la resistencia a la alteracin, su pulimento y la adherencia de los esmaltes, porcelanas o pigmentos. Asimismo, las sales al igual que los xidos de cobalto son de empleo tradicional en el sector cermico, por conferir colorido y variedades cromticas.

La aplicacin de sales de cobalto en la decoloracin del vidrio verde se justifica por su efecto de neutralizacin del exceso de hierro contenido. Pero en la industria del vidrio se aprovechan generalmente ms por su accin colorante: el catin cobalto forma molculas complejas (CoO

x)

en la masa de vidrio fundido, influyendo el porcentaje de molculas respecto a masa total de vidrio sobre la capacidad filtrante que resulta. En el caso del vidrio coloreado comn son requeridos unos 280 gr de cobalto por tonelada de vidrio fundido, y se llega hasta 4,5 kg de Co por tonelada de vidrio cuando se obtiene el vidrio de gafas protectoras o de mirillas para trabajos de soldadura y hornos de fundicin.

16 Con aplicaciones actuales como la purificacin y regeneracin del oxgeno.

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TABLA 8 COMPUESTOS QUMICOS DE COBALTO

COMPUESTOS QUMICOS FRMULA (*) USOS Acetato Co(C2H3O2) 3 Catlisis Acetato tetrahidratado Co(C2H3O2)2.4H2O Secativo para lacas, barnices,

etc.; catlisis Acetilacetonato Co(C5H7O2)3 Baos electroqumicos de cobalto

y nquel Acetileno bicobalto-monocarbonilo C4H2O2Co2(CO)7 Qumica de base Aquapentamina-Co-Cl (Co(NH3)5.H2O)Cl3 Qumica de base Aluminato CoAl2O4 Aleaciones con base de cobalto Aminosulfanato trihidratado Co(NH2SO3).3H2O Baos electroqumicos Amonio-cobalto-fosfato NH4CoPO4.H2O Pigmentos cermicos; fertilizantesBario-cobalto-cianuro heptahidratado Ba3(Co(CN)6)2.7H2O Qumica de base Benzoato tetrahidratado Co(C7H5O2)2.4H2O Catlisis Boruro, mono-cobalto CoB Cermica Bromato hexahidratado Co(BrO3)2.6H2O Qumica de base Bromuro CoBr2 / CoBr3 Higrmetros; catlisis Carburo Co3C Qumica de base Carbonato Co2(CO3) Qumica de base Carbonato CoCO3

(mineral Esferocobaltina)Mena de cobalto. Uso en: catlisis; pigmentos; cermica; alimentacin animal; indicadores de temperatura

Carbonato bsico 2CoCO3.Co(OH)2.H2O Manufactura de derivados de cobalto

Carbonil, tetra-cobalto Co2(CO)8 Catlisis Carbonil, tri-cobalto Co4(CO)12 Catlisis Cianuro bihidratado Co(CN)2.2H2O Catlisis Citrato bihidratado Co3(C6H5O7)2.2H2O Elaboracin de vitaminas y

agentes teraputicos Cloruro anhidro CoCl2 Qumica de base Cloruro hexahidratado CoCl2.6H2O Tinta simptica; fundente para

refinado del magnesio; absorcin de NH3 u otros gases; electroqumica; catlisis; lubricantes slidos; mordientes (tintes); barmetros; estabilizacin de espuma de cerveza

Cobalamina; cianocobalamina (vitamina B12)

C63H88CoN14 O14P Vitaminas; compuestos nutricionales tiles para el crecimiento y antianmicos

Cobalto-cianuro tetrahidratado Co4(CN)5.4H2O Qumica de base

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COMPUESTOS QUMICOS FRMULA (*) USOS Cromato CoCrO4 Color cermico (verde) Estearato Co(C17H35CO2)2 Secativos Etilendiamina tetra-acetato bisdico CoNa2(C10H12-N2O8).H2O Soporte de componentes en

preparados medicinales Ferricianuro Co3(Fe(CN)6)2 Qumica de base Fluoruro CoF2 Qumica de base Fluoruro CoF3 Agente suministrador de flor Fluoruro bihidratado CoF2.2H2O Catlisis en reacciones

orgnicas Fluoruro de silicio bihidratado CoSiF6.2H2O Cermica Formato bihidratado Co(CHO2)2.2H2O Catlisis Fosfuro Co2P Qumica de base Hexacianuro cobalto-potsico K3Co(CN)6 Cristales individuales para

tecnologa lser Hexacianuroferrato Co2Fe(CN)6).xH2O Qumica de base Hexamina-Co-Cl Co(NH3)6Cl3 Qumica de base Hidrxido Co(OH)2 Bateras elctricas recargables,

catalizadores, pinturas, compuestos qumicos de cobalto, tintas litogrficas

Hidrxido trihidratado Co2O3.3H2O Qumica de base Iodato (inestable) Co(IO3)2 Qumica de base Iodato (estable) CoI2 Indicador de humedad Linoleato Co(C18H31O2)2 Secativos para pinturas y

barnices Litio cobaltina LiCoO2 Cermica Naftalenato hidrcido maleico Co3C4H3O2N4 Secativos para pinturas y

barnices Nitrato Co(NO3)3 Reactivo frente a disolventes

orgnicos Nitrato hexahidratado Co(NO3)2.6H2O Pigmentos; tintas simpticas;

decoracin de piedra y porcelana; tintes para pelo; complemento alimentario; preparacin de vitamina B12; catlisis.

Nitrato potsico hidratado K3Co(NO2)6.15H2O Pigmento para pinturas de agua y aceite; pinturas para vidrio y porcelana; colorante para gomas

Nitroxildicarbonilo Co(NO)(CO)2 Qumica de base Ortotitanato Co2TiO4 Qumica de base Octoato (etilhexanoato) Co(C8H15O2)2 Secativos; blanqueadores Oleato Co(C18H33O2)2 Secativos para pinturas y

barnices Ortoarseniato octahidratado Co3(AsO4)2.8H2O Colorante de pintura y vidrio;

catlisis

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COMPUESTOS QUMICOS FRMULA (*) USOS Ortoestanato Co2SnO4 Secativos para pinturas y barnices

Ortosilicato Co2SiO4 Qumica de base Oxalato CoC2O4 Indicador de temperatura; catlisis

xido CoO Decoracin de vidrio; colorante y blanqueador; secativos para pinturas y barnices; sinterizados; semiconductores

xido Co3O4 Esmaltes; semiconductores; ruedas de molino

Ortofosfato octahidratado Co3(PO4)2.8H2O Vidrios; pigmentos; esmaltes; resinas plsticas

Perclorato Co(ClO4)2 Reactivo qumico Propionato Co(CH3CH2-COO)2 Qumica de base Resinato Co(C44H52O4)2 Secativos para pinturas, esmaltes

y barnices; barnices para porcelana y cermica; productos textiles; catlisis

Seleniato bihidratado CoSe2.2H2O Qumica de base Seleniato pentahidratado CoSeO4.5H2O Qumica de base Seleniuro, mono-cobalto CoSe Qumica de base Siliciuro, di-cobalto CoSi2 Qumica de base Sucinato tetrahidratado Co(C4H4O4).4H2O Preparacin de vitaminas;

agentes teraputicos Sulfato CoSO4 Cermica Sulfato amnico hexahidratado CoSO4(NH4)2.SO4.6H2O Catlisis; baos electroqumicos Sulfoarseniato CoAsS

(mineral Cobaltina) Mena de cobalto. Uso como materia prima mineral de Co.

Sulfato heptahidratado (natural) CoSO4.7H2O (mineral Bieverita)

Mena de cobalto. Uso en: secativos para tintas; pigmentos para porcelana; vidrio; catlisis; baos electroqumicos; suplemento alimentario; bateras elctricas recargables

Sulfato hidratado Co2(SO4)3.18H2O Qumica de base Sulfuro, mono-cobalto (natural) CoS

(mineral Sicoporita) Mena de cobalto. Uso en: catlisis

Sulfato monohidratado CoSO4.H2O Secativos para tintas; pigmentos para porcelana; vidrio; catlisis; baos electroqumicos; suplemento alimentario; bateras elctricas recargables

Sulfuro o sesquisulfuro Co2S3 Qumica de base

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COMPUESTOS QUMICOS FRMULA (*) USOS Talato Varias composiciones Secativos para pinturas y

barnices Tetranitrodiamina cobaltato NH4 (Co(NH3)2(NO2)2) Qumica de base Tiocianato trihidratado Co(SCN)2.3H2O Indicadores de humedad Trietilendiamina-Co-Cl trihidratado Co(C2H4(NH2)2)3Cl3.3H2O Qumica de base Wolframato CoWO4 Barnices sensibles a la luz;

secativos para esmaltes, tintas, pinturas y barnices

Fuente: Kirk-Othmer (1984).

Mtodos analticos para el reconocimiento de cobalto

Los siguientes procedimientos analticos aplicables a la determinacin del cobalto son utilizados en investigacin relativa a ciencias de la Tierra (medioambiente, petrologa, geoqumica, mineraloga, hidrogeologa), en el campo industrial (sectores de fabricacin de aceros, aleaciones, semiconductores, bateras recargables, refractarios, productos qumicos, combustibles de fisin nuclear) o en el sector agropecuario (produccin de alimentos o fertilizantes, clasificacin de suelos de uso agrcola):

o Espectrografa de masas

o Espectrometra de emisin de plasma (ICP)

o Clorimetra y gravimetra (mediante 1-nitroso-2-nafthol) o Fotometra de llama (mediante complejo cianato) o Colorimetra (mediante tiocianato) o Cromatografa de intercambio inico (para cobalto como complejo nitroso-R-sal). o Espectrografa de rayos-X (indicada por su rapidez en el caso de muestras de aleacin,

productos en polvo o lquidos dentro de un margen de concentracin en cobalto del 10 a 60%).

1.4.3. RECICLADO DE RESIDUOS INDUSTRIALES CON COBALTO

El reciclado de componentes manufacturados con aleaciones, de chatarras de la produccin o instalaciones industriales, de automviles, etc., que contengan cobalto redunda en la conservacin medioambiental y tiene un potencial inters econmico como fuente de recuperacin de materias primas. En algunos pases supone una fuente complementaria de

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suministro de cobalto, como es el caso de Estados Unidos donde, en 1999, se recuperaron a partir de chatarras importadas 3 100 t de cobalto contenido, tonelaje equivalente al 34% del consumo nacional ese ao. En este pas y al ao siguiente la transformacin de residuos con cobalto proporcion la cifra de 2 550 t de cobalto contenido; la procedencia de los materiales reciclados se distribuy entre: Reino Unido (43 %), Francia (13 %), Alemania (11 %), Canad (10 %), Japn (6 %), Argentina (5 %) y Blgica (5 %). En otros pases industrializados, como Rusia17, se han establecido nuevas regulaciones sobre almacenaje, registro documentado y transaccin comercial de las chatarras que probablemente repercutan sobre el valor de mercado de las mismas y control de estas exportaciones.

Fuentes de cobalto recuperable por va del reciclado son bsicamente las chatarras de aleaciones, polvo derivado de la mecanizacin de las mismas, del metal cobalto, desechos de herramientas de carburo cementado, de escorias metalrgicas o de compuestos qumicos de cobalto. El reciclaje cuenta hoy con procedimientos como la fusin mediante lanza de oxgeno, que permite segregar los diferentes metales que componen la aleacin sin deterioro de las propiedades fsicas.

En algunos pases industrializados destaca el reciclado de cobalto a partir de catalizadores de industrias qumicas (petrolferas o de produccin de plsticos). Un caso reseable es el de los catalizadores de plantas qumicas dedicadas a manufactura de cido tereftlico18 y el dimetil-tereftalato, ambos productos qumicos orgnicos con un importante crecimiento de demanda en pases asiticos durante los ltimos aos.

Asimismo son potencialmente reciclables algunos tipos de escorias con cobalto derivadas de procesos metalrgicos. Aunque todava a escala experimental, se han ensayado procesos de recuperacin de cobalto basados en la aplicacin de arco de corriente continua a escoria resultante del tratamiento de menas de sulfuros metlicos, con la incorporacin previa de un agente carbonoso que facilita la reduccin; a temperaturas del orden de 1 550C las tasas de recuperacin alcanzadas parecen haber alcanzado el 80 % del cobalto contenido en la escoria.

17 http://wmc-cobalt.com

18 Compuesto aromtico polibsico (cido benceno dicarboxlico).

Acopios de chatarras

(ACERINOX, Algeciras, Cdiz)

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Tambin se citan como productos metalrgicos aprovechables las matas de sulfuros pobres en Co. En lneas generales la recuperacin del concentrado de este metal comprendera una primera fase de fusin de la mata, bajo un flujo de carbonato clcico y en un horno simple; seguidamente se aplicara lanza trmica y reduccin con carbn (a temperatura por encima de los 1 400 C); es necesaria una siguiente etapa de repeticin del proceso indicado, que se efecta en otro horno en serie; las tasas de recuperacin previstas alcanzan al 20% del cobalto contenido en la mata.

1.5. ESPECIES MINERALES CON COBALTO

El nmero de minerales menas de inters para la obtencin industria de cobalto es reducido, como queda reflejado en la Tabla 9, si bien la relacin de especies minerales con cobalto como elemento constitutivo es considerablemente mayor (Tabla 10).

TABLA 9 PRINCIPALES MENAS MINERALES DE COBALTO

MINERAL FRMULA QUMICA (*) Porcentajes de cobalto y otros elementos qumicos

% Co % Cu % S % As Heterogenita CoO. Co2O3 .6 H2O 64,1 - 57 - - - Linneta Co3S4 57,9 - 42,1 - Esferocobaltina/ Cobaltocalcita

CoCO3 49,6 - - -

Carrolita CuCo2S4 38,7 20,2 41,1 - Cobaltina CoAsS 35,5 - 19,3 45,2 Asbolana m(Co, Ni)O.MnO2 .n H2O 4 - 35 - - - Eritrina 3CoO. As2O3 .8H2O 29,5 - - 25,0 Cloantita CoAs2 28,3 - - 71,7 Esmaltita CoAs2 28,2 - - 71,8 Safflorita CoAs2 28,0 - - 72,08 Siegenita (Co, Ni)3S4 26,0 - - - Eskutterudita CoAs3 20,8 - - 79,2 Tirolita Ca(Co3, Co5)(AsO4)2(OH)4 .2H2O 35 - - - Roselita Ca2(Co, Mg)(AsO4)2.2H2O 10 - 35 - - -

Fuentes: IGME (1964) y otras. (*) Presencia minoritaria de otros cationes.

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TABLA 10 ESPECIES MINERALES CON COBALTO

Especie mineral Frmula qumica Sistema

SULFATOS1, CARBONATOS2, ARSENIATOS3, CROMATOS4, VANADATOS5, SILICATOS6, TIOCIANATOS7

Aplowita (1) (Co, Mn2+, Ni)SO4.4H2O Monoclnico Bieberita o Rhodhalosa (1)

CoSO4.7H2O Monoclnico

Cobaltoanstnita (3) Ca(Co, Cu2+)(AsO4)(OH) Rmbico Cocromita (4) (Co, Ni, Fe2+)(Cr,Al)2 O4 Cbico Comblainita (2) Ni62+Co23+(CO3)(OH)16.4H2O Trigonal Eritrina (3) 3CoO.As2O3.8H2O Monoclnico

Esferocobaltina o Cobaltocalcita (2) CoCO3 Triclnico

Forbesita (3) (Ni, Co)AsO4.4H2O Monoclnico Lavendulita (3) (Cu, Co, Ni)3(AsO4)2O4.3H2O - Lusakita (6) (Fe, Mg, Co)4Al18Si8O46(OH) -

Metakirchheimerita (3) Co(UO2)2(AsO4)2.8H2O Rmbico Moorhouseita (1) (Co, Mn2+,Ni)SO4 . 6H2O Monoclnico Nicromita (4) (5) (Ni, Co, Fe2+)(Cr3+,V3+)O4 Cbico Roselita (3) Ca2(Co, Mg)(AsO4)2.2H2O Monoclnico / Triclnico Tirolita (3) Ca (Cu5, Co3).2(AsO4)2 (OH)4.6H2O Monoclnico Julinita (7) Na2Co(SCN)2.2H2O -

SULFUROS1, ARSENIUROS2, SULFOARSENIUROS3

Alloclasa (3) Co(As, Bi)S Cbico Arsenopirita (3) Fe(Co)AsS Monoclnico Badenita (2) (Co, Ni)3(As,Bi)4 Cbico Carrollita (1) CuCo2S4; {Cu(Co, Ni)2S4} Cbico Cattierita (1) CoS2 ; {(Co, Ni)S2}; {(Ni, Co)S2} Cbico Cloantita (2) CoAs2; {(Co, Ni)As2} Cbico Cobaltina o Ferrocobaltina (3) CoAsS; {(Co, Fe)AsS} Cbico

Cobaltopentlandita (1) Co9S8 Cbico

Cobalto-pirita o (1) Cobalto-nquel-pirita

(Co, Co)S2 ; {(Co, Ni, Fe)S2} Cbico

50

Especie mineral Frmula qumica Sistema

Danaita o Vermontita (3) (Co, Fe)AsS Cbico Dzhulukulita (3) (Co, Fe)AsS - Eskutterudita (2) CoAs3; {(Co, Ni, Fe)As3} Cbico Esmaltina (2) CoAs2; {(Co, Ni)As2}; {(Co, Ni)As3} Cbico Fletcherita (1) Cu(Ni, Co)2S4 Cbico Gersdorffita (2) CoNiAs - Glaucodoto (3) (Co, Fe)AsS Cbico Glaucopirita (2) (Fe, Co)As2 Cbico Hengleinita (1) (Fe, Ni, Co)S2 Cbico Langisita (2) (Co, Ni)As Hexagonal Linneta (1) Co3S4; {Co2+Co23+ S4} Cbico Pentlandita cobaltfera (Fe,Ni,Co)9S8 Cbico Pirita cobaltfera Fe(Ni,Co)S2 Cbico Pirrotina (Fe,Ni,Co)x-1Sx Monoclnico Safflorita (2) CoAs2; {(Co, Fe)As2} Cbico Sicoporita (1) CoS Cbico Siegenita (1) (Co, Ni)3S4 Cbico Sychnodymita (1) (Cu, Ni)S.Co3S3 Cbico Villamaninita (1) (Cu, Ni, Co, Fe)S2 Cbico Willyamita (1) (Ni, Co)SbS2 Cbico

SELENIUROS1, SELENITOS2, ANTIMONIUROS3, TELERUROS4

Bornhardtita (2) CoSe4; {(Co2+,C