Limonita

La limonita ( / ˈ l aɪ m ə ˌ n aɪ t / ) es un mineral de hierro compuesto por una mezcla de óxidos e hidróxidos de hierro(III) hidratados de composición variable. Su fórmula genérica se suele escribir como FeO(OH) · n H ₂ O , aunque no es del todo precisa, ya que la proporción de óxido a hidróxido puede variar considerablemente. La limonita es uno de los tres principales minerales de hierro , junto con la hematita y la magnetita , y se ha extraído para la producción de hierro desde al menos el año 400 a. C. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

La limonita recibe su nombre de la palabra griega antigua λειμών ( leimṓn [ leː.mɔ̌ːn ] ), que significa " prado húmedo ", o λίμνη ( límnē [ lím.nɛː ] ), que significa "lago pantanoso", en alusión a su presencia como mineral de hierro de pantano en prados y marismas . ^{[ 6 ]} En su forma marrón, a veces se la denomina hematita marrón ^{[ 7 ]} o mineral de hierro marrón . ^{[ 8 ]}

La limonita es relativamente densa , con una gravedad específica que varía de 2,7 a 4,3. ^{[ 9 ]} Suele ser de color marrón amarillento medio a oscuro. La raya de limonita en una placa de porcelana sin esmaltar siempre es de color marrón amarillento, una característica que la distingue de la hematita, que tiene una raya roja, o de la magnetita, que tiene una raya negra. Su dureza es bastante variable, oscilando entre 1 y 5. En lámina delgada aparece como roja, amarilla o marrón y tiene un alto índice de refracción, de 2,0 a 2,4. Los minerales de limonita son fuertemente birrefringentes, pero el tamaño de los granos suele ser demasiado pequeño para que esto sea detectable. ^{[ 10 ]}

Aunque originalmente se definió como un solo mineral, la limonita ahora se reconoce como un término de campo para una mezcla de minerales de óxido de hierro hidratados relacionados , ^{[ 11 ]} entre ellos goetita , lepidocrocita , ^{[ 10 ]} akaganeíta , ^{[ 12 ]} y jarosita . ^{[ 13 ]} La determinación de la composición mineral precisa es práctica solo con técnicas de difracción de rayos X. ^{[ 10 ]} Los minerales individuales en la limonita pueden formar cristales , pero la limonita no lo hace, aunque los especímenes pueden mostrar una estructura fibrosa o microcristalina , ^{[ 14 ]} y la limonita a menudo se presenta en formas concrecionarias o en masas compactas y terrosas; a veces mamilares, botrioidales , reniformes o estalactíticas. Debido a su naturaleza amorfa y ocurrencia en áreas hidratadas, la limonita a menudo se presenta como una arcilla o lutita. Sin embargo, hay pseudomorfos de limonita después de otros minerales como la pirita . ^{[ 9 ]} Esto significa que la meteorización química transforma los cristales de pirita en limonita mediante la hidratación de las moléculas, pero la forma externa del cristal de pirita permanece. También se han formado pseudomorfos de limonita a partir de otros óxidos de hierro, hematita y magnetita; a partir del carbonato siderita y de silicatos ricos en hierro como los granates almandinos .

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  Limonita depositada a partir de los residuos de la mina.
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  Galena y limonita
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  Pseudomorfos de limonita después del granate

La limonita generalmente se forma a partir de la hidratación de hematita y magnetita, de la oxidación e hidratación de minerales de sulfuro ricos en hierro, y de la meteorización química de otros minerales ricos en hierro como olivino , piroxeno , anfíbol y biotita . ^{[ 10 ]} A menudo es el componente principal de hierro en suelos lateríticos , y los menas lateríticas de limonita son una fuente de níquel y potencialmente cobalto y otros metales valiosos, presentes como elementos traza. ^{[ 15 ] [ 16 ]} A menudo se deposita en arroyos de escorrentía de operaciones mineras.

Los yacimientos de limonita ricos en níquel representan las mayores reservas de níquel. Estos minerales se clasifican como depósitos de mineral de níquel laterítico . ^{[ 17 ]}

Uno de los primeros usos fue como pigmento . La forma amarilla produjo ocre amarillo , por el cual Chipre era famosa, ^{[ 18 ]} mientras que las formas más oscuras produjeron tonos más terrosos. El tostado de la limonita la transformó parcialmente en hematita, produciendo ocres rojos, tierras de sombra tostadas y sienas . ^{[ 19 ]} El mineral de hierro de pantano y las lutitas de limonita se extraen como fuente de hierro.

Las capas de hierro o gossans de óxido de hierro silíceo se forman típicamente como resultado de la oxidación intensa de los depósitos de mineral de sulfuro . ^{[ 20 ]} Estos gossans eran utilizados por los prospectores como guías para encontrar mineral enterrado.

La limonita se extraía por su contenido aurífero secundario. La oxidación de los depósitos de sulfuro que contenían oro solía resultar en la concentración de este metal en el óxido de hierro y el cuarzo de los gossans. El oro de las vetas primarias se concentraba en las limonitas de las rocas profundamente meteorizadas. En otro ejemplo, las formaciones de hierro profundamente meteorizadas de Brasil contribuyeron a la concentración de oro en la limonita de los suelos resultantes.

La limonita fue uno de los primeros materiales utilizados como pigmento por los humanos, y se puede ver en pinturas rupestres y pictogramas neolíticos . ^{[ 21 ]}

Si bien el primer mineral de hierro probablemente fue hierro meteórico , y la hematita era mucho más fácil de fundir , en África, donde se encuentra la primera evidencia de metalurgia del hierro, la limonita es el mineral de hierro más común. Antes de la fundición, a medida que el mineral se calentaba y se eliminaba el agua, cada vez más limonita se convertía en hematita. Luego, el mineral se molía mientras se calentaba por encima de 1250 °C, ^{[ 22 ]} temperatura a la cual el hierro metálico comienza a aglutinarse y las impurezas no metálicas se desprenden en forma de chispas. Se desarrollaron sistemas complejos, especialmente en Tanzania, para procesar la limonita. ^{[ 23 ]} No obstante, la hematita y la magnetita siguieron siendo los minerales preferidos cuando la fundición se realizaba en hornos de fundición , y solo con el desarrollo de los altos hornos en el siglo I a. C. en China ^{[ 24 ]} y alrededor del año 1150 d. C. en Europa, ^{[ 25 ]} se pudo aprovechar al máximo el mineral de hierro marrón de limonita. 

En Estados Unidos se extraían mineral de hierro de pantano y limonita, pero esta actividad cesó con el desarrollo de técnicas mineras avanzadas.

Los depósitos de limonita aurífera se explotaron productivamente en el distrito minero del condado de Shasta, California . ^{[ 20 ]} Yacimientos similares se explotaron cerca de Río Tinto en España y Mount Morgan en Australia . En el cinturón aurífero de Dahlonega en el condado de Lumpkin, Georgia , se extrajo oro de suelos lateríticos o saprolíticos ricos en limonita.

Dado que los depósitos de saprolita se han agotado en muchas zonas mineras, la limonita se ha convertido en la fuente más importante de níquel para su uso en baterías de alta densidad energética.

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