Características del Zirconio

El elemento circonio es un metal muy fuerte pero blando y maleable. El circonio es un metal plateado brillante con el símbolo químico Zr. Es muy resistente a la corrosión y al calor. El circonio es un metal dúctil y, como polvo fino, es altamente inflamable. El circonio casi siempre se encuentra emparejado con el elemento hafnio (Hf). El circonio se asocia predominantemente con los minerales circón y baddeleyita, que son los minerales primarios del elemento (Tabla 1).

Nombre del mineral	Fórmula química	Gravedad específica	Zr %
Circón	ZrSiO4	4.6-4.7 gm/cc	43 . 14
Baddeleyita	ZrO2	5.5-6.0 gm/cc	74 . 03
Kosnarita	KZr2(PO4)3	3.2 gm / cc	36 . 02
Eudialita	Na4Ca1.5Ce0.5Fe2+0.6Mn2+0.3Y0.1ZrSi8O22(OH)1.5Cl0.5	2.9 gm / cc	9 . 19
Hafnon	(Hf, Zr)SiO4	6.97 gm / cc	2 . 24

Tabla 1: Minerales que contienen el elemento Zirconio

Usos del zirconio

El zirconio fue descubierto en 1789. El zirconio se considera un "mineral crítico" en aplicaciones metalúrgicas domésticas que sirven a las tecnologías aeroespaciales, de defensa y energéticas (Fortier y otros, 2018). Hay muchos usos para el zirconio. Debido a su naturaleza no reactiva, el circonio se puede usar en aleaciones para tuberías y accesorios en ambientes corrosivos. El circonio también se utiliza como opacificante en cerámicas de alta temperatura, como abrasivo, en filamentos de lámparas, convertidores catalíticos, instrumentos quirúrgicos y ladrillos de hornos. Se puede utilizar para endurecer el acero y dar forma a los metales fundidos como molde. El zirconio también es útil en la industria de los reactores nucleares como carcasa resistente a la corrosión y de baja absorción de neutrones para las barras de combustible. Los científicos también utilizan el mineral circón para la geocronología.  

Geología del circonio

El circonio se encuentra a menudo con los elementos hafnio y titanio en rocas ígneas y metamórficas. El circonio se origina por el enfriamiento y la cristalización del magma a medida que se mezcla con la roca circundante en la corteza terrestre, donde el circonio es común. La roca ígnea que se forma a partir de magma de origen en el manto profundo puede tener una mayor concentración de circonio, ya que el manto poco profundo está relativamente agotado en el elemento. Debido a que los minerales que contienen circonio, 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	Paleo-placer en sedimentos del Plioceno (arenas minerales pesadas)	Llanura Costera

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

Zirconio en la industria

Aunque el circonio es relativamente abundante a nivel mundial, el elemento se distribuye típicamente en bajas concentraciones. Estados Unidos no mantiene un suministro de circonio en las Reservaciones de Defensa Nacional, y depende aproximadamente en un 50 por ciento de las importaciones de mineral y concentrado de circonio de Sudáfrica, Senegal y Australia. Estados Unidos también exporta circonio. En los Estados Unidos, el circonio se extrae en Florida y Georgia. Las preocupaciones relacionadas con la minería de circonio 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 circón se obtiene de depósitos de arenas minerales pesadas. El circón, además de la ilmenita y el rutilo, se encuentran como depósitos de paleoplacer a lo largo de una antigua costa que ahora está expuesta principalmente en los condados de Dinwiddie y Greensville. 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).

Condado de Hanover

Se han reportado varios prospectos históricos para el circonio (del circón) 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 el este de los condados de Dinwiddie y Greensville, las arenas minerales pesadas económicas que contienen circonio se encuentran como depósitos de paleoplacer a lo largo de una costa antigua ahora expuesta. Los minerales pesados se concentraron naturalmente en las arenas costeras de las playas y dunas del Plioceno por la acción del viento y las olas. Los minerales pesados clave en estos depósitos incluyen ilmenita, rutilo, circón y leucoxeno (mezcla de minerales alterados que contienen titanio). En 1996, la minería y el procesamiento de las arenas minerales pesadas comenzaron en el depósito de Old Hickory. 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 se extraen mediante excavadoras y luego se procesan para separar cada mineral pesado (ilmenita, leucoxeno, rutilo y circón) por peso y magnetismo. En 2017, Iluka Resources Ltd. suspendió sus operaciones, pero sigue manteniendo contratos de arrendamiento minero en estas zonas.

A partir de 2024, Atlantic Strategic Minerals ha reiniciado las operaciones mineras en su mina Millrun cerca de Stony Creek, VA (https://www.atlanticstrategicminerals.com/). Se han completado investigaciones adicionales sobre arenas minerales pesadas que albergan recursos de circonio como parte del programa Earth MRI.

Los depósitos de arena mineral pesada del Plioceno se consideran un análogo en tierra de lo que puede representar un recurso económico no descubierto contenido en bancos de arena que se han formado en la plataforma continental exterior de Virginia. En una investigación que incluyó el análisis de muestras de sedimentos de 390 de vibracore y muestras de agarre en alta mar, Berquist (1990) informó concentraciones de uno o más minerales económicos que eran iguales o mayores que las leyes de corte económicas para los depósitos en tierra. La División de Geología y Recursos Minerales de Virginia está llevando a cabo investigaciones para evaluar el potencial de los recursos en alta mar.