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La piedra de temperatura cósmica

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Este mineral es la fuente del metal más demandado del siglo XXI. Sin él, no existiría ni un solo motor de avión, helicópteros modernos y los cohetes no podrían volar al espacio.

Ilmenita es el nombre del mineral descubierto a principios del siglo XIX por el destacado científico alemán Alexander Humboldt. En 1829, un científico experimentado en el campo de las ciencias aplicadas fue invitado a Rusia para estudiar, desarrollar y analizar los depósitos de los Urales por el ministro de Finanzas Yegor Kankrin, cuando el emperador Nicolás I encomendó a este último la tarea de transferir moneda rusa a una base de platino o plata más confiable. Como resultado de la expedición realizada por Humboldt, se descubrieron muchos minerales previamente desconocidos para la ciencia. Algunos de ellos fueron trasladados para su estudio al Museo del Cuerpo de Cadetes de Minería (hoy Universidad de Minería de San Petersburgo). Entre ellos se encuentra la piedra ilmenita, que lleva el nombre de las montañas Ilmen, donde se descubrió por primera vez.

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Inicialmente, se lo confundió con el ya conocido mineral hematita que contiene hierro. Pero uno de los miembros de la expedición, Gustav Rose, notó que a pesar de la similitud externa de ambos, la ilmenita se distingue por un brillo desigual y un contenido de hierro más bajo. Cuando más tarde se estableció que el titanio estaba presente en la composición de la piedra, no hubo dudas sobre la novedad del descubrimiento. Los cristales de ilmenita, que se distinguen por su forma inusual y que se asemejan a pétalos de flores, fueron entregados a San Petersburgo con el nombre de “rosas de titanio”. Tales muestras de piedra siempre se han considerado una gran rareza y cayeron instantáneamente en colecciones privadas. Por lo general, el mineral se presentaba en forma de una masa granular densa y corriente. Entre los primeros hallazgos de los Urales se encuentran especímenes que pesan más de 50 kilogramos.

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Sin embargo, la ilmenita como fuente de titanio, al igual que el metal en sí, no encontró aplicación industrial durante mucho tiempo después de su descubrimiento. Esto se debió a la complejidad de extraer el componente útil del mineral. Solo en 1940, el luxemburgués Guillaume Kroll patentó un método relativamente simple para producir titanio, que sigue siendo uno de los principales hasta el día de hoy.

El interés real por el metal como material estructural super resistente y super ligero apareció al final de la Segunda Guerra Mundial en relación con la aparición de los aviones a reacción, y su principal consumidor al principio fue la fuerza aérea. La elección del titanio como material para piezas de aviones se explica por sus propiedades. En primer lugar, este metal es más resistente que el acero, pero al mismo tiempo es dos veces más ligero. En segundo lugar, tiene una alta resistencia al calor y resistencia a la temperatura. Además, el titanio tiene una resistencia a la corrosión mejorada. No aparecerá ni un solo rastro de óxido en una placa hecha de este material durante diez años en agua de mar. El metal es capaz de soportar cargas elevadas, como las que experimentan, por ejemplo, las aeronaves durante el despegue y el aterrizaje.

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей

En la Ex-Unión Soviética, el titanio se usó no solo con fines de defensa, sino que también se usó en varios sectores de la economía nacional. En las plantas químicas y metalúrgicas, las partes de acero fueron reemplazadas por titanio para mejorar la confiabilidad de los equipos. Después del colapso de la Unión Soviética, Rusia se quedó sin depósitos y sin empresas de procesamiento líderes, que estaban ubicadas principalmente en el territorio de Ucrania. Después de 20 años, aproximadamente el 99,9% de las materias primas de titanio en Rusia provienen de otros países.

Hoy, el país está desarrollando la exploración de depósitos que contienen minerales de titanio. El costo del titanio en el mercado es alto y los expertos predicen su explosivo crecimiento en el futuro.

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El mineral ilmenita juega un papel importante en el suministro de titanio al mundo. En 2020, según el American Geological Survey, la extracción de ilmenita en el mundo ascendió a unos 5 millones de toneladas. La piedra satisface la necesidad de todo el planeta en materia prima de titanio en un 90%.

El titanio, obtenido del mineral, también es indispensable en medicina. Se encontró que es absolutamente seguro para el cuerpo humano, lo que lo convierte en un material excelente para diversas prótesis quirúrgicas y ungüentos contra enfermedades de la piel. Además, las placas de titanio se utilizan en armaduras corporales.

En la Universidad de Minería de San Petersburgo se está investigando constantemente la obtención de nuevas sustancias refractarias basadas en titanio. En la Facultad de Procesamiento de Minerales se llevan a cabo experimentos con el objetivo de obtener producción industrial de materiales con un punto de fusión superior a los 3 000 grados centígrados, que sientan muy bien en ambientes salinos agresivos, como las fundiciones de criolita-alúmina, en las que se llevan a cabo procesos de extracción electrolítica de aluminio.

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© Форпост Северо-Запад

“El diboruro de titanio se obtiene a partir de óxidos de titanio. Al mismo tiempo, los óxidos de titanio tienen diferentes modificaciones: anatasa y rutilo, que pueden usarse en la pigmentación e incluso en el desarrollo de paneles solares. Los científicos de la Universidad de Minería de San Petersburgo sugirieron que en el momento de la transición de anatasa a rutilo, la red cristalina ha aumentado su actividad, pero nadie ha estudiado qué se puede hacer al respecto. En la práctica, hemos demostrado en las condiciones de laboratorio de la Universidad de Minería que mediante la correcta composición de la mezcla de reacción y el estricto apego al proceso de síntesis a baja temperatura, se puede obtener el diboruro de titanio, la sustancia muy refractaria y muy demandada en la metalurgia y la industria espacial”, dice Sergey Fedorov, asistente del Departamento de Automatización de Procesos Tecnológicos y Producción

Artículo científico: Formación de fases a baja temperatura en el sistema Ti - B - C - O. DOI 10.17580/tsm.2017.08.12

Recordemos que en el 2019, mineralogistas alemanes y rusos de la Academia de Minería de Freiberg y la Universidad de Minería de San Petersburgo realizaron una expedición que repite por completo la ruta del naturalista Alexander Humboldt, que corrió desde Berlín hasta San Petersburgo y Moscú, luego por el Volga a Kazán, los Urales, Siberia y de regreso a través del Caspio.