Características del cobalto

El cobalto es un metal blanco grisáceo con el símbolo químico Co. Como metal puro, el cobalto es duro y quebradizo. Hace una aleación fuerte con otros metales, tiene un alto punto de fusión y baja conductividad. El cobalto se emplea principalmente para producir pigmentos azules brillantes. El cobalto puro no existe en la Tierra, sino que el cobalto siempre está unido a otros elementos como compuestos que son comunes en todo el mundo. El cobalto también es un nutriente esencial para la salud animal. Los depósitos de cobalto se encuentran comúnmente en forma de los minerales enumerados en la Tabla 1.

Nombre del mineral	Fórmula química	Gravedad específica	CO %
Cattierita	CoS2	4.82 gm / cc	47 . 89
Safflorita	CoAS2	7.48 gm / cc	21 . 25
Glaucodot	CoAsS	6.22 gm / cc	26 . 76
Stutterudite	CoAs3	5.95 gm / cc	17 . 95
Cobaltita	CoAsS	6.35 gm / cc	35 . 52
Carrollita	CuCo2S4	4.83 gm / cc	28 . 56
Pentlandita	(Ni, Fe,CO)9S8	5.27 gm / cc	67 . 40
Linnaeita	CoCo2S4	4.88 gm / cc	57 . 95
Siegenita	CO3S4	4.85 gm / cc	14 . 51
Eritrina	CO3(Aso4)2 8(H2O)	3.12 gm / cc	29 . 53

Tabla 1: Minerales que contienen el elemento Cobalto

Usos del cobalto

El cobalto ha sido utilizado por los seres humanos durante miles de años. En la antigüedad, se usaba para agregar un color azul brillante a la cerámica, la joyería e incluso el vidrio. En los tiempos modernos, el cobalto se considera un "mineral crítico" en las aplicaciones metalúrgicas domésticas que sirven a las tecnologías aeroespaciales, de defensa, energéticas, electrónicas, de telecomunicaciones y de transporte (Fortier y otros, 2018). El cobalto sigue siendo un importante colorante azul fuerte, pero se utiliza principalmente en baterías recargables para productos electrónicos y vehículos eléctricos. También es un producto importante para los motores de aviones como una superaleación de metal fuerte. El cobalto tiene una variedad de otras aplicaciones en los sectores industrial, comercial y militar. Los airbags requieren cobalto durante su producción, el cobalto se utiliza en tintas y barnices como agente de secado, y en aleaciones magnéticas. Los compuestos de cobalto se pueden convertir en herramientas de corte o diamante resistentes al desgaste para la minería, la perforación, la construcción y la metalurgia. Cuando se combina con el acero, el cobalto agrega una resistencia y trabajabilidad significativas.

Geología del cobalto

El cobalto es común en la corteza terrestre, unido a otros elementos para formar una variedad de minerales. Este elemento se encuentra en concentraciones más altas cuando se incorpora a minerales (pentlandita y linnaeita) a medida que el magma o la lava se enfrían para formar rocas ígneas como la dunita, la serpentinita y el basalto. Estos se conocen como depósitos magmáticos de sulfuro de níquel-cobalto. El cobalto también se puede encontrar como depósitos estratiformes de cobre-cobalto alojados en sedimentos en rocas siliciclásticas o carbonatadas. Un tercer ejemplo de un depósito de cobalto es un depósito de laterita rico en cobalto que puede formarse a medida que la roca ultramáfica se erosiona en regolito rico en níquel y cobalto. Al igual que el manganeso, el cobalto se puede encontrar en concentraciones relativamente altas (pero no se pueden obtener fácilmente) en el fondo marino en forma de nódulos y costras precipitadas.

Sistema Mineral	Tipo de depósito	Provincias Geológicas
Meteorización química	Supergene Cobalto	Cresta Azul, Valle y Cresta
Baño de salmuera de lavabo	Sedimento alojado o reemplazo de Cu-Co	Valle y Cordillera
Quimioclina marina	Fe-Mn	Valle y Cordillera
Subducción y Rift Provincias Magmáticas	Óxido de Hierro Cobre Oro, Polimetálico S-R-V	Blue Ridge
Magmática máfica	Sulfuro	Blue Ridge
Hidrotermal Vulcanogénico / Metamórfico	Sulfuro masivo SEDEX modificado por estructura regional y metamorfismo	Blue Ridge

Tabla 2: Prospectivos sistemas minerales de cobalto, tipos de depósitos (Hofstra y Kreiner, 2020) y provincias geológicas en Virginia

El cobalto en la industria

El cobalto puro no se encuentra en la Tierra, aunque los minerales que contienen cobalto son comunes en todo el mundo. El cobalto a menudo se extrae como un subproducto del níquel y el cobre. El cobalto se extrae principalmente en Kinshasa (Congo), pero también en varios otros países, incluidos China, Rusia y Canadá. Estados Unidos mantiene un suministro de cobalto en la Reservación de Defensa Nacional y depende en un 72 por ciento de las importaciones de varios países, incluidos Noruega, Japón, China y Canadá. Dentro de los Estados Unidos, el cobalto se extrae principalmente como subproducto en Missouri y Michigan. Aunque el cobalto es un nutriente esencial para la vida, en altas concentraciones se vuelve tóxico. Las preocupaciones relacionadas con la minería de cobalto incluyen la liberación y concentración de cobalto en el aire, el suelo y los arroyos que rodean los sitios de minas y refinerías.

En Virginia, el cobalto se ha identificado históricamente como un producto secundario o terciario en muchas minas de la provincia de Blue Ridge. El cobalto descubierto en la Commonwealth está asociado con otros sulfuros o elementos metálicos como el hierro, el cobre, el arsénico y el níquel. Estos minerales de sulfuro se pueden encontrar en vetas, o distribuidos irregularmente a través de las rocas volcánicas o magmáticas metamorfoseadas.

Condado de Floyd

Existen ocurrencias de rocas mineralizadas de hierro, níquel, cobre y cobalto en el norte del condado de Floyd (Watson, 1907). Aquí, se excavaron tres prospectos a principios 20siglo. Aunque algunos de estos lugares fueron explorados de manera intermitente durante décadas, ninguno produjo cobalto a escala económica.

El prospecto Lick Fork (también conocido como Mackusick, Flat Run y John Light's Mine) fue construido en 1904, aunque se había identificado mineral relacionado con el sulfuro en este lugar antes de la Guerra Civil (Ross, 1935). Aquí, los minerales de sulfuro están alojados en rocas máficas y ultramáficas que varían en composición desde piroxeno sienita hasta gabro (Craig y Higgins, 1975). Watson estimó que el gabro portador de mineral tenía alrededor1907de 18a22 pies de ancho en el pozo principal. Estas rocas intruyen rocas metamórficas de facies de granulita de grano medio en el lado norte de la zona de falla de Fries. El prospecto Lick fue ampliado de 1904 a 1907 por la Virginia Nickel Corporation, que abrió varios pozos exploratorios y pozos que exponían zonas de sulfuro diseminadas y semimasivas. Se identificaron los minerales pirrotita, pentlandita, pirita, calcopirita, ilmenita, magnetita y violarita (un mineral de oxidación secundario de la pentlandita). Se ha informado que las muestras de violarita contienen hasta 9.7 peso por ciento de cobalto (Craig y Higgins, 1975).

En el prospecto Vest, ubicado a unas dos millas al noreste de Lick Fork, rocas intrusivas máficas similares han sufrido un metamorfismo que resulta en esquisto de clorita-tremolita dentro del gneis de biotita (Walsh-Stovall y otros, 1989). Las rocas intrusivas máficas originalmente albergaban un conjunto de minerales de sulfuro, ahora bien oxidados, que es similar al encontrado en Lick Fork. El trabajo exploratorio en 1924 incluyó un pozo vertical de 15 pies y un pozo de 75 pies de largo (Sweet y Bell, 1980; Grosh, 1949). Se perforaron cuatro pozos exploratorios en 1936y la Oficina de Minas de los Estados Unidos en 1944 (Walsh-Stovall y otros, 1989). Las muestras revelaron zonas de sulfuro escasamente diseminadas que medían hasta 5 pies de espesor y que contenían 0.28 por ciento de cobalto (Grosh, 1949). No hay registros de producción de minerales ni de Lick Creek ni de Vest (Sweet and Bell, 1908; Sweet y otros, 2016).

Un tercer prospecto de cobalto, llamado Sugar Run, fue excavado en 1902. Aproximadamente a tres millas al noreste del prospecto Vest, Sugar Run consistía en pequeños trabajos subterráneos, incluyendo un pozo y un pozo de 40 pies (Dietrich, 1959). Al igual que en los prospectos de Lick Fork y Vest, el principal producto básico de Sugar Run era el níquel en pentlandita, aunque este lugar no producía económicamente.

Condados de Carroll-Grayson

El cobalto se ha identificado dentro del distrito de sulfuro de plomo de Gossan. El distrito se extiende desde la frontera de Carolina del Norte hacia el norte a través de los condados de Grayson y Carroll, y parcialmente en los condados de Wythe y Pulaski (Stose y Stose, 1957). Los depósitos de sulfuro de interés son masivos y semimasivos ligados a estratos, y se encuentran en un estrecho cinturón de diecisiete millas de largo con tendencia noreste. La zona mineralizada estructuralmente controlada contiene vetas escalonadas que generalmente son paralelas a la foliación de las rocas hospederas metasedimentarias, que incluyen gneis de cuarzo y esquistos con unidades de anfibolita intercaladas de la Formación Ashe Neoproterozoica (gneis de Lynchburg) (Stose y Stose, 1957). Los minerales de sulfuro consisten principalmente en pirrotita con cantidades menores de pirita, calcopirita, esfalerita y galena, pero otros minerales económicos en el distrito incluyen barita, magnetita, rutilo, ilmenita, estaurolita, espessartina y cianita (Stose y Stose, 1957).

Se interpreta que las rocas hospederas en el Plomo de Gossan se depositan como secuencias de turbidita marina o flysch con depósitos singenéticos de sulfuro que fueron modificados por deformación estructural y recristalización metamórfica (Gair y Slack, 1984; Kinkel, 1962; Magee, 1968). Todas las rocas del distrito han sido plegadas y rotas por fallas de cabalgamiento, y estas fallas y cizallas relacionadas parecen haber servido como controles importantes sobre la circulación de fluidos hidrotermales y la deposición de mineral (Stose y Stose, 1957). El gossan y la limonita que se formaron en la superficie erosionada de los minerales de sulfuro se pueden rastrear por más de 60 millas que se extienden desde el condado de Floyd hacia el noreste.

El distrito de plomo de Gossan se extrajo principalmente para obtener cobre a partir de 1789. La minería para la producción se llevó a cabo por 1850 tras el descubrimiento de depósitos similares en el sureste de Tennessee en 1843 (Sweet y otros, 1989; Magee, 1968). La mina Toncray en el condado de Floyd se abrió inicialmente en una veta de pirrotita que también contenía calcopirita y grandes cantidades del mineral supergénico calcocita (Watson, 1907). A esto le siguieron desarrollos mineros en Betty Baker, Copperas Hill y en el área de lron Ridge. En 1854 había ocho minas en funcionamiento en el distrito de Gossan Lead, y durante la primera mitad de 1855 estas minas produjeron alrededor de 700 mil toneladas de mineral que contenía calcocita que promediaba el 25 por ciento de cobre (Watson, 1907). A medida que se agotaban los ricos minerales de cobre secundarios, la atención se centró en las zonas de gossan que se extrajeron en busca de hierro a partir de aproximadamente 1880. El mineral de hierro marrón se fundía localmente en varias forjas de carbón cercanas. A partir de 1905, los minerales de sulfuro ricos en pirrotita en Iron Ridge se extrajeron para producir ácido sulfúrico. Las operaciones de minería subterránea comenzaron a mediados de la década1930197 y continuaron hasta que las minas se cerraron en 1962 (Craig y otros, 1971). Henry y otros (1979) informaron que el grado promedio de los depósitos de sulfuro en el plomo de Gossan era de alrededor de 0.5 peso por ciento cobre, 0.1 peso por ciento de plomo, y 2.0 en peso, por ciento de zinc. Gair y Slack (1984) estimaron que la producción total más las reservas en el distrito a una profundidad de 984 pies era de unas 18 mil toneladas. Sobre la base de una evaluación de las opciones de preparación de minerales para minerales típicos a una profundidad de 1640 pies en las áreas de las minas Betty Baker y Lineberry, Corriveau (1956) había estimado anteriormente que las reservas (incluida la ganga) en el distrito de Gossan Lead eran de hasta 181 mil toneladas.