Coltán

El Coltán es un material de varios minerales concentrados, por eso se suele emplear para la venta el término abreviado de Coltan o “Coltán” (abreviatura de columbita-tantalita). En realidad la columbita no es más que un complemento para el tantalio, de él se extrae el tántalo, empleado para fabricar condensadores destinados generalmente a la electrónica, por ejemplo superconductores. La principal ventaja de los condensadores de tántalo es su alta eficiencia volumétrica ya que permite reducir su tamaño dentro del aparato electrónico, tiene una alta fiabilidad y una estabilidad en un amplío rango de temperatura. Estas características hacen que los condensadores de otros materiales, como la cerámica, no puedan igualarlo para fabricar resistencias de alta potencia. Además su resistencia y sus singulares propiedades físico químicas lo hacen privilegiado como futuro material de uso extraterrestre en la estación espacial internacional y, futuras plataformas y bases espaciales.

Venta de Coltan

Coltan es la denominación comercial de la tantalita o columbita según la proporción de alta concentración de tantalio o niobio

¿Qué es y qué no es Coltán?

La columbita y la tantalita son muy similares, con un aspecto oscuro y veteado.
Cuanta más presencia de niobio contenga la mena y menos tantalio, se llama Columbita-Tantalita o Ferrocolumbita-Tantalita, y cuanto menos niobio y más tantalio se denomina Tantalita-Columbita; es frecuente que en la naturaleza los elementos que forman los minerales estén combinados y predomine uno sobre otro. Pues bien, a ambos, Columbita y Tantalita, junto a otros minerales portadores de tantalio y niobio, se les conoce informalmente por la abreviatura “Coltán”.  De aquí que los elementos base del Coltán sean el tantalio y el niobio.

“Coltán” no es ningún mineral establecido, sino un término, alias o abreviatura comercial usada originalmente en África, para nombrar una serie de metales raros, que tienen una alta concentración o proporción de tantalio (Ta) y/o niobio (Nb). Actualmente, han sido identificadas más de 70 mineralizaciones que contienen estos elementos con composiciones químicas y estructuras cristalinas diferentes. Dentro de las mineralizaciones del Ta y Nb, con mayor valor económico y de mayor importancia se encuentra la Tantalita, que es un compuesto de óxido de tantalio con hierro y manganeso cuya formula química es: [(Fe,Mn), Ta2O6]. De la misma manera se encuentra la Columbita, que es un compuesto de óxido de niobio, con hierro y manganeso cuya formula química es [(Fe,Mn), Nb2O6]. Por su parte el niobio, que también recibe el nombre de columbio, presenta otra importante mineralización que es el pirocloro, cuya formula química es: [(Na,Ca)2Nb2O6(OH,F)], el cual se forma principalmente en rocas carbonatitas.

Estos óxidos constituyen una solución sólida completa entre ambos minerales; son escasos en la naturaleza y un claro ejemplo de cómo el avance tecnológico contribuye a que materiales considerados simples curiosidades mineralógicas sean cruciales debido a sus nuevas aplicaciones.

Los yacimientos más importantes de origen primario están asociados a granitos alcalinos y rocas relacionadas, como pegmatitas, asociado con cuarzo, feldespatos, micas, turmalina, microclima, monazita, casiterita, berilo, espodumena y wolframita, entre otros. Sin embargo, destacan también los depósitos de alteración y aluviales, como los de tipo placer, originados por la erosión, transporte y concentración de los primarios, por ser más fácilmente recuperables con técnicas de extracción menos costosas.

El punto de fusión del tantalio es de 32,0 grados Kelvin o de 3016,85 grados Celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del tantalio es de 57,1 grados Kelvin o de 5457,85 grados Celsius o grados centígrados.

El tantalio y el niobio se pueden emplear como metales refractariosdebido a su elevado punto de fusión y soportar altas temperaturas de 3.017ºC para el tantalio y 2.477ºC para el niobio. La resistencia al calor del Ta es dos veces la del hierro y sólo es superada por las del wolframio y el rhenio; en consecuencia, Ta y Nb tienen el potencial de ser utilizados en aplicaciones resistentes a altas temperaturas, por ejemplo como intercambiadores de calor en la aeronaútica o fundiciones. Incluso, el carburo de tantalio (TaC) soporta 3.880ºC y tiene, además, una dureza similar al diamante. Es por ello que estos dos elementos son vitales en su utilización para labores que requieran características refractarias especiales (hornos, herramientas de corte o perforación).

La fundición no es una posibilidad para separar y purificar este tipo de minerales debido a su alta resistencia al calor. Por ello deben ser intervenidos con una mezcla de ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico concentrado para disolver el óxido de tantalio y otros compuestos que forman parte del coltán.

Tanto el Ta como el Nb son bien conocidos y no hay misterio a cerca de ellos; presentan un color gris brillante que tiende a tornarse azul cuando están en contacto con el aire; ambos pertenecen al grupo de los metales de transición, tienen alta densidad y peso, buena ductibilidad, son resistentes a la corrosión y, magníficos conductores térmicos y de electricidad. Gracias a sus excepcionales propiedades, son empleados actualmente para la fabricación de componentes de alta tecnología y en aleaciones metalúrgicas superresistentes.

El tántalo es un metal de transición muy resistente a la corrosión y fisiológicamente inerte, por lo que, entre sus variadas aplicaciones, se puede emplear para la fabricación de instrumentos quirúrgicos y en implantes al cuerpo. Por lo cual es muy valorado como sustituto del platino en la instrumentación quirúrgica e implantes.

El tántalo, por debajo de 150ºC es prácticamente inmune al ataque de la mayoría de los reactivos ya que se recubre de una capa de óxido de tantalio que lo protege. Sólo es atacado por el flúor, ácido fluorhídrico y soluciones ácidas de ion fluoruro y por el SO3 libre. Es insoluble en el resto de los ácidos (incluida el agua regia), en las bases y sólo los hidróxidos alcalinos fundidos lo atacan lentamente. Pulverizado arde en el aire con facilidad. Por encima de 150 ºC reacciona con el cloro, azufre.

¿Por qué es un Material Estratégico?

La falta de espacio para electrodomésticos y la portabilidad hace más necesario una fabricación de componentes de tamaño más reducido.  Los elementos básicos que permiten este tipo de transformaciones radicales en el estilo de vida son minerales, en su mayoría, escasos. La importancia estratégica del Tantalio y del Niobio radica que entre sus estructura permite minimizar el volumen, de aquí que se han convertido en componentes esenciales para la tecnología moderna.
En particular, el tántalo metálico en combinación con óxido de tántalio permite almacenar carga eléctrica temporal y liberarla cuando se necesita. Se consigue diseñar condensadores electrolíticos muy delgados y pequeños; a su vez, se emplea para fabricar la gran mayoría de componentes de equipos electrónicos en: telefonía móvil, smartphones, informática portable (discos duros, microprocesadores, chips, tarjetas de memoria, pantallas, tabletas, ordenadores portátiles), videoconsolas, satélites artificiales, armas teledirigidas, o aparatos de telecontrol, sistemas de alerta y monitoreo climático.

El tantalio es un excelente conductor de electricidad, inoxidable, con un punto de fusión alto, resistente al calor, a los ácidos y a la corrosión, lo que lo convierte en un elemento estratégico e imprescindible para la fabricación y miniaturización de condensadores electrolíticos ya que en combinación con óxido de tántalo, permite diseñar condensadores más delgados y reducidos en tamaño. Su importancia radica en ser fundamental para el desarrollo de nanomateriales para equipos electrónicos y la fabricación de metales superresistentes.

En algunas de estas aplicaciones otros materiales podrían reemplazar al Ta; sin embargo, con éste se ha conseguido una mayor eficiencia y miniaturización de las tecnologías actuales, al punto de obtener componentes nanotecnológicos. De hecho, gracias al Ta los actuales teléfonos celulares pesan 100 gramos aproximadamente, de lo contrario pesarían entre 1 y 2 kilogramos, es decir casi 10 o 20 veces más. Además, al ser ultrarefractario y tener alta resistencia a la corrosión y a la alteración en general, es utilizado para aleaciones empleadas en turbinas de aeronaves y reactores nucleares y, por la superconductividad del niobio, en trenes magnéticos. Son superconductores eléctricos y térmicos.

También se fabrican con él, matrices para extrusión, moldes para fundición, punzones para perforar, tazas y recipientes refractarios, equipo para electroplateado y herramientas de corte, como carburo de tantalio de altísima dureza.

El Ferro-Tantalio tiene gran importancia en la metalurgia, pues se agrega a los aceros austeníticos para mejorar propiedades anticorrosivas y, a su vez, mantener la ductilidad. En este caso, las propiedades mecánicas del Ta pueden ser mejoradas al ser aleado con algunos elementos similares (el tantalio principalmente se alea con Ti, Zr, Hf, Mo, Nb y W). Se pueden realizar aplicaciones para hacer aleaciones resistentes a la corrosión, en plantas químicas y aeronáuticas y para material quirúrgico como piezas de sujeción de fracturas oseas (protesis), osteointegración en implantes dentales.

El Ta2O5-SiO2 es utilizado como catalizador en la síntesis de butadieno a partir de etano.

El ‘boom’ de la venta de coltán llegó con la telefonía móvil.

Los condensadores electrolíticos de tantalio son totalmente análogos a los más habituales de aluminio, por ejemplo. Sin embargo, con el tantalio podemos conseguir una mayor capacitancia (cualidad de almacenar o mantener una carga eléctrica para liberarla normalmente mediante un condensador). Como los condensadores son vitales en cualquier dispositivo electrónico, a la hora de fabricar dispositivos portátiles interesa que dichos condensadores sean tan pequeños como sea posible.

Sin salir de la electrónica, el tantalio se emplea para fabricar resistencias de alta potencia (las resistencias son otro componente básico de los circuitos electrónicos). Se utiliza también en superaleaciones empleadas en las turbinas de los aviones o los reactores nucleares, así como para recubrir prótesis humanas.

Los materiales de alta tecnología – molibdeno, tungsteno, tántalo, niobio y sus aleaciones, son excelentes opciones para aplicaciones en ambientes con altas temperaturas y fuertes tensiones, pero es la ultra aleación de tantalio la solución más rentable.

El Tantalio, en particular, es ampliamente utilizado en la electrónica, procesos químicos, y las industrias biomédicas que proporcionan soluciones de larga vida y altamente rentables para los componentes de misión crítica.

Las empresas electrónicas lo quieren por su alta capacitancia.

El coltán es utilizado en la fabricación de teléfonos inteligentes, reproductores de MP3, MP4, Ipods, tablets, computadoras, televisores, consola de videojuegos, pantallas de plasma, cámaras digitales, GPS, e inclusive, satélites, trenes magnéticos de alta velocidad, equipamiento para salud, aviones, vehículos eléctricos, celosías en ventanales y hasta en centrales nucleares. También es importante para el desarrollo de la creciente industria de la nanotecnología, ya que posibilita la miniaturización de los componentes, algo que el público demanda y a lo que las industrias electrónicas y de comunicación buscan responder.

Entre sus cualidades se destaca su superconductividad. Ofrece una conductibilidad de la energía hasta 80 veces mayor que el cobre, que es uno de los fundamentos de su importancia. Dentro de un teléfono inteligente podemos encontrar las siguientes aplicaciones para el tántalo, por ejemplo, el tamaño de las baterías ha disminuido drásticamente. El óxido de tántalo sirve para hacer lentes de las cámaras más finas y pequeñas.

El tántalo ayuda a mantener los materiales altamente conductores bajo control y el microprocesador también tiene tántalo ya que actúa como una barrera para mantener la integridad de los transistores dentro del propio chip.











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