Características del niobio

El elemento niobio es un metal plateado con una baja densidad y el símbolo químico Nb. El niobio es un metal brillante y dúctil. Es un superconductor con un alto punto de fusión. El niobio también es altamente resistente al calor y la corrosión, y generalmente no es reactivo. El niobio es un metal fuerte que casi siempre se encuentra junto con el elemento tantalio (Ta). El niobio no se produce naturalmente como un metal puro, sino que está unido a otros elementos en minerales como la columbita (Tabla 1).

Nombre del mineral	Fórmula química	Gravedad específica	Nb%
Euxenita	(Y, Ca, Ce, U, Th)(Nota, Ti, Ta)2O6	4.85 gm / cc	21 - 34
Fergusonita	YNbO4	5.05 gm / cc	37 . 8
Lueshita	NaNbO3	4.61 gm / cc	81 . 1
Latrappite	(Ca,Na)(Nota, Ti, Fe)O3	4.39 gm / cc	43 . 9
Columbita	(Fe, Mn)(Nota, Ta)2O6	5.0 gm / cc	≥ 33
Ilmenorutile	Fex(Nb,Ta)2x4Ti1- x O2	4.61 gm / cc	81 . 1
Pirocloro	(Na, Ca, Ce)2(Nb, Ti, Ta)2(O, OH,F)7	5.27 gm / cc	34.3-86.8

Tabla 1: Minerales que contienen el elemento Niobio

Usos del niobio

El elemento niobio fue descubierto en 1801, aunque a menudo se confunde con el tántalo. El niobio se considera un "mineral crítico" en aplicaciones metalúrgicas domésticas que sirven a las tecnologías aeroespaciales, de defensa y energéticas (Fortier y otros, 2018). El niobio es fundamental para la tecnología. Se utiliza principalmente en metalurgia como aleación con acero para mejorar la resistencia y la resistencia a la corrosión. Este acero se utiliza para infraestructuras de transporte y gasoductos. El niobio también es utilizado por la industria aeroespacial como aleación para producir motores y otros componentes de aviones y cohetes. La industria médica requiere niobio para producir los imanes superconductores dentro de los escáneres de resonancia magnética El niobio también es útil para la electrónica, la óptica y la industria nuclear.

Geología del niobio

El niobio a menudo se forma con el elemento tantalio en rocas ígneas como el granito o la pegmatita. El tantalio se origina a partir de la convergencia de placas tectónicas (durante la formación de montañas) o divergencia de placas (durante la formación de cuencas oceánicas). Durante estos eventos geológicos, plutones, diques y umbrales de magma se inmiscuyen en la roca circundante y se enfrían para formar granitos de grano grueso y pegmatitas. La química del magma y la roca circundante determinan en gran medida qué minerales se forman. Los minerales ricos en niobio y tantalio pueden formarse en carbonatitas (rocas ígneas ≥50 por ciento calcita o dolomita), o en granitos alcalinos y sienitas (ricos en sodio y potasio procedentes del manto profundo).

Sistema Mineral	Tipo de depósito	Provincias Geológicas
Tipo clímax	Pematita (NYF)	Piedmont
Placer	Columbita, tantalita	Llanura Costera

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

El niobio en la industria

El elemento niobio se distribuye globalmente, pero generalmente en bajas concentraciones. Estados Unidos mantiene un suministro de niobio en la Reserva de Defensa Nacional, pero depende en un 100 por ciento de las importaciones de otros países, incluidos Brasil, Canadá, Rusia y Alemania. Históricamente, el niobio solo se ha producido como un subproducto de la minería de pegmatitas para tantalio. Los depósitos ricos en pirocloro, el mineral principal de niobio, no se descubrieron hasta el 1950s. En los Estados Unidos, la minería de niobio no ha ocurrido desde 1959. Las preocupaciones relacionadas con la extracción de niobio incluyen la interrupción del ecosistema circundante y la posible radiactividad de los relaves, que pueden contener torio y uranio.

En Virginia, el niobio se encuentra principalmente dentro de los minerales columbita y pirocloro. Tales minerales son comunes en los diques de pegmatita que a menudo se han extraído para obtener otros recursos. Aunque el niobio no se ha extraído directamente en Virginia, se han identificado varios prospectos en el último siglo.

Condado de Amherst

Hay múltiples perspectivas históricas en el condado de Amherst, en particular Friar Mountain (también conocida como el tramo de John Campbell). Las pegmatitas de esta zona se trabajan desde 1874, con producción principalmente de alanita y mica (Pegau, 1932; Mitchell, 1977). Los depósitos de la Alhambra de este Monte Fraile contienen fergusonita (YNbO₄) con 48.66 por ciento Nb₂O₅ basado en análisis químicos (Mallet, 1877).

Condado de Bedford

Un dique de pegmatita lenticular en la mina Mitchell (también conocida como mina Hottinger) en el condado de Bedford ha sido trabajado para feldespato plagioclasa pertítico, alanita y cuarzo masivo desde 1928 hasta mediados de la década1930, y luego intermitentemente hasta 1965 (Pegau, 1932). Durante la operación, se excavó un pozo abierto de aproximadamente 50x450 pies y 150 pies de profundidad para exponer un dique de pegmatita dentro de la meta-argilita y esquisto de la Formación Alligator Back. En los años 1990se recuperaron pequeños cristales de columbita de esta zona y se analizaron químicamente para que contuvieran aproximadamente 46-71 por ciento de niobio (Giannini y Sweet, 1991).

Condado de Charlotte

El Crews Prospect (posiblemente también el Davis Prospect en Pegau, 1932) se encuentra justo al sureste de Madisonville en el condado de Charlotte. Aquí, se cavaron pequeños pozos a principios 20siglo para exponer un dique de pegmatita de 10pies de ancho (Formación Aaron). Principalmente, el feldespato y el cuarzo fueron de interés en este lugar, aunque también se identificaron mica y berilio. Las muestras de columbita analizadas en 1991 contienen 76.9 por ciento niobio (Giannini y Sweet, 1991).

Condado de Amelia

Cerca del Palacio de Justicia de Amelia, la conocida mina Morefield ha proporcionado cientos de toneladas de feldespato, mica, berilo y tantalita-columbita desde 1929. Cortes abiertos, pozos, zanjas, pozos y pozos de perforación exponen y exploran la pegmatita subyacente, que es un dique de al menos 1100 pies de largo por 30 pies de espesor. El niobio se encuentra dentro de los minerales columbita y tantalita en una zona de roca de pertita. Las muestras de mineral de columbita de la mina Morefield han sido recolectadas y analizadas varias veces en los años 1980, y contienen aproximadamente un 55 por ciento de niobio (Giannini y Sweet, 1991). Se ha reportado que algunos de los cristales de tantalita están bien formados y pesan hasta media libra (Lemke y otros, 1952). Aproximadamente 1de423 libras de minerales que contienen tantalio/niobio fueron extraídos de este sitio entre 1929 y 1944 (Lemke y otros, 1952).

Un par de millas al este, las minas de pegmatita de Rutherford también son de interés. Aquí, la pegmatita Amelia subyacente se ha extraído desde al menos 1873 para mica y amazonita (Giannini y Sweet, 1991; Lemke y otros, 1952). Se construyeron varios pozos y pozos abiertos y se retiró principalmente mica hasta que los sitios fueron abandonados en 1943. Aunque los trabajos subterráneos están inundados, las minas de Rutherford se abrieron más recientemente al público para la recolección de minerales hasta la década 1980. Este lugar nunca fue extraído en busca de niobio, sin embargo, los análisis químicos de las muestras de mineral de columbita de la pegmatita sugieren una composición de hasta 48.41 por ciento niobio.

También en el condado de Amelia, la mina Champion fue trabajada intensamente para obtener mica a partir de 1873. Se excavaron varios cortes y pozos abiertos para acceder a un cuerpo de pegmatita rodeado de esquisto y gneis. Entre 1913 y 1914, se extrajeron 200 mil libras de mica, parte de la cual se cortó en láminas de doce pulgadas. Aunque el sitio fue enterrado en 1984 y la mayor parte de la mica ha sido extraída de la zona, las muestras de la tantalita Amelia local tienen un 24.47 por ciento de la composición del niobio (Giannini y Sweet, 1991).

Condado de Powhatan

En el condado de Powhatan, dos minas produjeron mica a partir de la pegmatita Amelia subyacente. La mina Herbb Número 2 cerca de Flat Rock estuvo abierta durante un corto período a partir de 1944. Se informó que las muestras de tantalita y wodginita obtenidas en 1991 contenían 21.2 por ciento niobio. Las muestras de mineral de columbita del prospecto White Peak Number 2 (aproximadamente a 2 millas al suroeste de la mina Herbb No. 2 ) contienen 61.85 por ciento niobio. Se cavaron varios pozos y zanjas aquí en 1944. Aunque se extrajo una pequeña cantidad de mica, no se extrajeron otros productos.