Características del hafnio

El elemento hafnio es un metal plateado con una alta densidad. El hafnio es un metal lustroso con el símbolo químico Hf. Cuando se expone al aire, forma una película de óxido duradera que es altamente resistente a la corrosión. El hafnio se encuentra casi siempre junto con el elemento circonio (Zr). El hafnio es un metal dúctil y, como polvo fino, es altamente inflamable. Se asocia con minerales que contienen circonio como el circón, o más raramente como el mineral hafnon (Tabla 1).

Nombre del mineral	Fórmula química	Gravedad específica	Hf%
Circón	Zr(Hf)SiO4	4.6 - 4.7 gm/cc	4 . 69
Baddeleyita	Zr(Hf)O2	5.75 gm / cc	variable
Hafnon	HfSiO2	6.97 gm / cc	58 . 45

Tabla 1: Minerales que contienen el elemento Hafnio

Usos del hafnio

El hafnio se considera un "mineral crítico" en aplicaciones metalúrgicas domésticas que sirven a las tecnologías aeroespaciales, de defensa y energéticas (Fortier y otros, 2018). Debido a sus sorprendentes similitudes con el elemento circonio, el hafnio no fue reconocido como un elemento propio hasta 1923. Es difícil separarlo del zirconio. Cuando es puro, se utiliza principalmente en la industria nuclear en barras de control para reactores nucleares. El hafnio también se utiliza como aleación metálica para mejorar la resistencia a la corrosión. El hafnio se puede utilizar como componente en microprocesadores y antorchas de plasma, y para cerámicas de alta temperatura. Al igual que su elemento compañero el circonio, el hafnio también es utilizado por los científicos para la geocronología.

 

 

 

Geología del hafnio

El hafnio a menudo se forma con el elemento circonio en rocas ígneas y metamórficas. El hafnio se origina en el enfriamiento y la cristalización del magma a medida que se mezcla con la roca circundante en la corteza terrestre, donde el hafnio es común. La roca ígnea que se forma a partir de magma de origen en el manto profundo puede tener una mayor concentración de hafnio, ya que el manto poco profundo está relativamente agotado en el elemento. Debido a que los minerales que contienen circonio y hafnio, como el circón, son altamente resistentes a la intemperie, eventualmente se erosionan de las rocas anfitrionas y pueden acumularse en otros lugares como depósitos de arena mineral pesada. Los depósitos económicos de minerales pesados se pueden encontrar en acumulaciones de sedimentos modernas, así como en antiguos depósitos de playa que pueden estar tierra adentro de las costas actuales.

Sistema Mineral	Tipo de depósito	Provincias Geológicas
Placer	Arenas minerales pesadas	Blue Ridge
Pórfido	vetas postmagmáticas de sulfuro de cuarzo en greisen; granodiorita	Blue Ridge

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

El hafnio en la industria

Al igual que el circonio, el elemento hafnio se distribuye globalmente, pero generalmente en bajas concentraciones. El hafnio generalmente existe con circonio en el mineral circón en una proporción de 50:1 (circonio a hafnio) o dentro del mineral baddeleyita en una proporción de 73:1. Se están llevando a cabo proyectos de extracción de arenas minerales pesadas en China, Australia y Siberia (USGS, 2020). Estados Unidos mantiene un suministro de hafnio en el Arsenal de Defensa Nacional y es un exportador neto. En los Estados Unidos, el hafnio se extrae en Florida y Georgia. Las preocupaciones relacionadas con la minería de circonio y hafnio incluyen la erosión de la minería a cielo abierto, la alteración del ecosistema circundante y la inhalación de polvo de circonio durante el procesamiento industrial.

En Virginia, el hafnio y el circonio provienen principalmente del mineral circón procedente de depósitos de arenas minerales pesadas. Los minerales pesados se concentraron naturalmente por la acción del viento y las olas en las dunas de playa y arena hace unos 3 a 4 millones de años durante la época del Plioceno, cuando la costa del Océano Atlántico estaba a una mayor elevación (cerca de Richmond). La antigua costa ahora está expuesta en los condados de Dinwiddie y Greensville, donde el circón se encuentra como depósitos de paleoplacer.

Condado de Hanover

Se han reportado varios prospectos históricos para el circonio y posiblemente el hafnio (de Zircon) cerca de la ciudad de Ashland en el condado de Hanover. Se identificaron muestras de arenisca ricas en ilmenita y circón en 1910 a lo largo del contacto del granito de San Petersburgo y las arenas suprayacentes de la Formación Calvert. Aunque las muestras contienen aproximadamente 30 por ciento de circón en peso, el área no fue extraída industrialmente (Watson y Hess 1913).

Condados de Dinwiddie y Greensville

En 1996, la minería y el procesamiento de arenas minerales pesadas comenzaron en el depósito de Old Hickory, ubicado en el condado de Dinwiddie. Se permitió una segunda mina (Brink) a unas 19 millas al sur en el condado de Greensville en 2008. En ambos sitios, las arenas minerales pesadas fueron extraídas por excavadoras y luego procesadas para separar cada mineral pesado (ilmenita, leucoxeno, rutilo y circón) por peso y magnetismo. Más detalles sobre la minería actual e histórica de estos depósitos se encuentran en la página web de arenas minerales pesadas.