Trabajo Coltan

EL COLTÁN
PRESESNTADO POR
PRESENTADO A
PROFESOR MILTON MANRIQUE
CINETICA Y FISICOQUIMICA DE SUPERFICIES
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
BUCARAMANGA- I 2018
TABLA DE CONTENIDO
Introducción
Objetivos
El Coltán
Países donde se encuentra en estado natural
Métodos de obtención
INTRODUCCIÓN
El coltán se han convertido en poco tiempo en un material fundamental en el avance
tecnológico, y aunque desconocido para muchos, esta presenten en nuestros
aparatos electrónicos: móviles, ordenadores, consolas etc. El coltán es una
contracción de dos minerales: la columbita y la tantalita, ambos minerales son
óxidos de Niobio y Tantalio con Hierro y Manganeso respectivamente. Presente una
coloración azul y brillo metálico. Lo atractivo que lo convierte en un material tan
especial son su ductilidad, la superconductividad, soporta altas temperaturas, ser
capacitor y su alta resistencia a la corrosión y a la alteración en general.
Lo mencionado anteriormente, el coltán se convierte un material fundamental en el

desarrollo tecnológico, y en este sentido, se utiliza en la industria aeroespacial, en
equipos quirúrgicos, industria nuclear, armas de alta tecnología.
La explotación sin control del coltán, está afectando al medio ambiente y a la salud
de la población del Congo, primer país productor. Este mineral se extrae en
condiciones infrahumanas, y la rivalidad entre poblaciones por su extracción, ha
provocado además de conflictos bélicos, situaciones de abusos de menores,
deforestación y aniquilación de la fauna.
Nuestro consumismo está provocando estos graves problemas sociales y

ambientales a miles de kilómetros de donde vivimos. La necesidad de organizar la
economía según la justicia, el respeto al hombre y el consumo de recursos naturales
no es ya una cuestión de opción moral o política. Es un imperativo vital y exige a
todos poner de nuestra parte.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
- Conocer el concepto del coltán, su obtención, aplicaciones y usos a partir de
referencias bibliográficas citadas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Recopilar información sobre los diferentes usos de cada uno de los
componentes del coltán.
- Investigar sobre los procedimientos para extraer el tantalio y columbio, por
medio de los métodos de aluminotermia y electrólisis.
- Conocer los principales productores y reservas mundiales de dicho mineral.
EL COLTÁN
Es una mezcla de minerales de columbita( mena de columbio o niobio) y

tantalita(mena de tantalio), de color gris metálico oscuro, cuya formula química es
[(Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6]. El interés de la explotación del coltán es fundamentalmente
extraer el tantalio, ya que sus propiedades hacen que sustituya al platino en la
instrumentación y como condensador en la parte electrónica especialmente en la
telefonía móvil.
La columbita está compuesta por óxidos de hierro, niobio y manganeso [(Fe,
Mn)Nb2O6] y la tantalita está compuesta por oxido de tántalo, hierro y manganeso
[(Fe, Mn) Ta2O6] en cualquier proporción. La columbita y tantalita son muy
similares con aspecto oscuro. En realidad podríamos decir que se trata del mismo
mineral ya que si predomina el niobio es columbita(más ligera) y si es el tantalio
entonces es tantalita(más densa). (1)
PAÍSES DONDE SE ENCUENTRA EN ESTADO NATURAL:
Australia
Brasil
Mozambique
Tailandia
Portugal
Nigeria
Congo
Canadá http://www.areatecnologia.com/materiales/coltan.html
Colombia
Venezuela
En Colombia se descubrieron en 2009 los primeros yacimientos de coltán y se
determinó que, entre otras zonas, las reservas más grandes están en selvas de
Vichada y Guainía, donde ya se han hecho explotaciones sin licencia y donde
grupos armados de diferente procedencia han empezado a controlar la producción
y el tráfico.
MÉTODOS DE OBTENCIÓN PARA PRODUCCIÓN COMERCIAL:

1. Por electrólisis: por reducción de fluorotantalato de potasio con sodio
2. Haciéndolo reacción usando carburo con óxido: aluminotermia
El proceso comienza con la extracción del coltán en la explotación minera (ya sea
subterránea, o a cielo abierto). Una vez extraído el mineral se le somete a
operaciones de trituración, molienda y clasificación, con el fin de separar la mena
(parte del mineral que nos interesa procesar) de la ganga (parte del mineral que
no tiene interés económico). Una vez que tenemos la mena triturada, molida y
clasificada, puede ser sometida por diferentes métodos de separación (dos en
específico):
Método 1:
El mineral se somete a un tratamiento químico con distintos ácidos (lixiviación),

generalmente ácido sulfúrico (H2SO4 ) y ácido fluorhídrico (HF), con el fin de liberar
el óxido de tántalo y de niobio presente en el coltán.
Esos dos óxidos reaccionan con el ácido fluorhídrico así:
Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O

Nb2O5 + 12 HF → 2 H[NbF6] + 5 H2O
Ambas reacciones dan como resultado la formación de heptafluorotantalato y

heptafluoroniobato (heptafluorometalatos) en disolución acuosa. El siguiente
proceso, es realizar una extracción líquido-líquido con disolventes orgánicos
(como la ciclohexanona, el octanol o la metilisobutilcetona), para separar los dos
compuestos fluorados de tántalo y niobio de las impurezas (Mn, Ti, Zr, etc…) que
pueda haber en la disolución inicial, ya que estas quedan retenidas en la fase
acuosa formando otros iones complejos con el flúor.
Una vez hecho esto, tenemos una disolución de los dos heptafluorometalatos de
Nb y Ta en disolventes orgánicos. Ahora, es necesario separar el tántalo del
niobio, y para ello se realiza una nueva reacción, esta vez con ácido sulfúrico
(cuya concentración varía de 6 a 15 N). Esta reacción se lleva a cabo para que el
H[NbF6], al encontrarse en un medio ácido, reaccione formando otro compuesto
más estable, el H2[NbOF5]. Al extraer con agua, el H2[NbOF5 ] que es soluble en
agua, queda retenido en la fase acuosa, y de esa manera, eliminamos toda traza
de niobio.
A la disolución en fase orgánica que contiene el heptafluortantalato H 2[TaF7] se la

hace reaccionar con fluoruro de potasio KF y así obtenemos:
H2[TaF7] + 2 KF → K2[TaF7] + 2 HF
El heptafluortantalato de potasio es una sal que cristaliza rápidamente formando

un precipitado sólido que se puede manejar con facilidad. Una vez obtenido este
compuesto, se lleva a un reactor. Este reactor suele tener 1 m de diámetro y está
cubierto con una tapa provista con un agitador. El reactor con su carga K 2[TaF7]
junto con alguna sal fundente (como puede ser KF) se introduce en un horno
eléctrico y se calienta a una temperatura suficiente para conseguir la fusión de las
sales (generalmente, por debajo de 1000 ºC), y, a continuación, se inyecta sodio
metálico fundido en la retorta.
En el reactor se da la siguiente reacción:

K2[TaF7] + 5 Na → Ta + 5 NaF + 2 KF
La masa de reacción se enfría y se extrae de la retorta, se tritura y se lixivia,

primero con un ácido mineral diluido y después con agua, para separar el polvo de
tántalo de otras sales. Tras someterlo a un proceso de secado y clasificación, este
polvo metálico de Ta ya está preparado para procesarlo y convertirlo en láminas,
pelets, varillas, alambres o polvo de calidad para los condensadores.
https://triplenlace.com/2017/11/14/metalurgia-del-coltn/ FUENTE TOMADA.
Método 2:
A partir del mineral molido se pueden aislar los óxidos de tantalio y niobio usando
metil-isobutil-cetona en medio acido, de esta manera aislar el pentóxido de tantalio
(Ta2O5) y el pentóxido de niobio (Ni2O5) que fácilmente pueden ser reducidos al
hacerlos reaccionar con aluminio en polvo generando una reacción exotérmica:
3Ta2O5 + 10Al → 6Ta + 5Al2O3
3Nb2O5 + 10Al → 6Nb + 5Al2O3
En las reacciones anteriores podemos observar como por medio de la

aluminotermia podemos aislar de forma más directa ambos metales. (3)(4)
TANTALIO
El tantalio obtenido a partir del coltán se usa casi exclusivamente en la fabricación
de condensadores electrolíticos de tantalio, por tanto un componente esencial de
los dispositivos electrónicos muy compactos: teléfonos móviles, GPS, satélites
artificiales, televisores de LED, consolas para videojuegos, drones, equipos
médicos, MP4, MP3, ordenadores portátiles, pantallas flexibles de OLED, o
cualquier proyecto de alta tecnología que precises una alta resistencia y bajo
consumo de energía.
PROPIEDADES
De color gris metálico brillante
Dúctil y duro
Densidad 16.61 (g/ml)
Punto de fusión 3017° C
Metal de transición
Tantalita (6)
Hace parte del grupo de metales refractarios
Inerte al ataque con ácidos, excepto al ácido fluorhídrico; a temperaturas inferiores
a 150°C
Forma compuestos a temperaturas elevadas con el selenio, azufre y telurio.
Resistente a la corrosión debido a una capa de oxido que se genera en su
superficie y a fluidos corporales
Excelente conductor eléctrico y térmico
Aplicaciones del tantalio
- Condensadores electrolíticos para electrónica sustituyendo a los habituales
de aluminio, ya que se tiene mayor capacidad con menor tamaño.
- Fabricación de resistencias de alta potencia en electrónica
- Superaleaciones para las turbinas de aviones o reactores nucleares
- Recubrimientos de prótesis humanas
- El ferrotantalio se agrega al acero austenítico para reducir la corrosión
intergranular
- El óxido de tantalio (Ta2O5) tiene un elevado índice de refracción y se
emplea en la fabricación de vidrios especiales para lentes de cámaras
- El carburo de tantalio se usa en la fabricación de herramientas de corte
- En estado puro se pone en alambre puro sirve como filamento para
vaporización para metales como aluminio
- Construcción de misiles
NIOBIO TAMBIÉN LLAMADO COLUMBIO

PROPIEDADES
color gris brillante
Dúctil, blando y escaso
Metal de transición
Densidad 8.4 g/ml
Punto de fusión 2477 °C
Inerte a todos los ácidos menos el fluorhídrico Columbita (6)
Forma compuestos con oxígeno, carbono,
nitrógeno, arsénico, selenio, telurio y antimonio.
Superconductor
Le da resistencia a los aceros al carbono
Aplicaciones del niobio
- Superaleaciones para aeronáutica
- Fabricación de electroimanes para aparatos de resonancia magnética
- Pilas nucleares
- Usado en el sector de la construcción de estructuras aéreas avanzadas
- En la metalurgia especialmente en varillas de soldadura por arco
- Joyería
- Su uso es principal es par alearlo con el acero inoxidable proporcionándole
mayor resistencia a la corrosión a altas temperaturas
- Fabricación de superconductores aleado con titanio, estaño y circonio
- Componente importante en Superaleaciones
- Material de construcción óptimo para plantas de energía nuclear
- Aumentar la resistencia mecánica de las barras de hormigón (1)
Usos del coltán
Como hoy en día los aparatos electrónicos, tales como los teléfonos móviles, lo
que interesa es que sean lo más pequeños posibles, los condensadores que
llevan en su interior, que son bastantes, serán todos fabricados con tantalio
procedente del coltán.
Pero no solo interesa la miniaturización en los teléfonos móviles, sino en casi

todos los aparatos como elementos de informática, consolas de video juegos,
iPods, microprocesadores, satélites, GPS, cámaras digitales, relojes, rectificadores
de circuitos de bajo voltaje, etc. Todos estos aparatos también suelen llevar en
su interior condensadores de tantalio.
Por su parte, el niobio tiene menos aplicaciones electrónicas que el tantalio y su
mayor uso es en forma de Ferro- Niobio como aleante para aceros, y como
carburo de niobio en aceros para herramientas de mecanizado de alta velocidad.
Debido a las excelentes propiedades que tienen tanto el tantalio como el niobio,
podríamos resumir diciendo que se utilizan en la fabricación de componentes de
alta tecnología y en aleaciones metalúrgicas supe resistentes. (2)
ESTADO DEL ARTE

(1) http://solanolgonzalov.blogspot.com.co/2016/02/quimica-coltan.html
(2) http://www.areatecnologia.com/materiales/coltan.html
(3) http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc35_1/11-EQ-13-11.pdf
(4) http://tecnologiammm.com.br/files/v6n4/v6n4a01.pdf
(5) https://www.fabreminerals.com/search_show.php?SECTION=RSAFR&C
ODE=TY56H7&LANG=ES
(6) https://www.fabreminerals.com/LargePhoto.php?FILE=Columbite_Fe-
GM67P9f.jpg&LANG=ES
Bibliografía
Tettay, J. C. (2 de Diciembre de 2012). El Colombiano. Recuperado el 28 de Mayo

de 2018, de El Colombiano: http://www.elcolombiano.com

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EL COLTÁN

CINETICA Y FISICOQUIMICA DE SUPERFICIES

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Lo mencionado anteriormente, el coltán se convierte un material fundamental en el

Nuestro consumismo está provocando estos graves problemas sociales y

Es una mezcla de minerales de columbita( mena de columbio o niobio) y

MÉTODOS DE OBTENCIÓN PARA PRODUCCIÓN COMERCIAL:

El mineral se somete a un tratamiento químico con distintos ácidos (lixiviación),

Esos dos óxidos reaccionan con el ácido fluorhídrico así:

Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O

Ambas reacciones dan como resultado la formación de heptafluorotantalato y

A la disolución en fase orgánica que contiene el heptafluortantalato H 2[TaF7] se la

El heptafluortantalato de potasio es una sal que cristaliza rápidamente formando

En el reactor se da la siguiente reacción:

La masa de reacción se enfría y se extrae de la retorta, se tritura y se lixivia,

https://triplenlace.com/2017/11/14/metalurgia-del-coltn/ FUENTE TOMADA.

En las reacciones anteriores podemos observar como por medio de la

NIOBIO TAMBIÉN LLAMADO COLUMBIO

Pero no solo interesa la miniaturización en los teléfonos móviles, sino en casi

ESTADO DEL ARTE

Tettay, J. C. (2 de Diciembre de 2012). El Colombiano. Recuperado el 28 de Mayo

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